Bloed-hersenbarrière

De Bloed-hersenbarrière dient als een natuurlijke barrière tussen het centrale zenuwstelsel (CZS) en de bloedbaan. Het staat alleen selectief massatransport toe. Stoornissen van de bloed-hersenbarrière kunnen tot ernstige hersenziekten leiden.

Wat is de bloed-hersenbarrière?

De bloed-hersenbarrière scheidt de omgevingscondities in de hersenen en in de bloedbaan. In de hersenen vinden zeer complexe en fijn afgestemde processen plaats waarvan de verstoring onvoorzienbare gevolgen zou hebben. De bloed-hersenbarrière beschermt daarom het CZS tegen pathogenen, gifstoffen, antilichamen, leukocyten, tegen de invloed van neurotransmitters in het bloed en tegen veranderingen in de pH-waarde.

Tegelijkertijd moet ervoor worden gezorgd dat het CNS wordt voorzien van de basisvoedingsstoffen en stoffen die nodig zijn voor zijn werking. Hetzelfde geldt voor het verwijderen van afbraakproducten uit de hersenstofwisseling. Daarom is de barrière niet volledig hermetisch afgesloten, maar selectief permeabel. Het transport van belangrijke stoffen tussen de bloedbaan en de hersenen wordt gereguleerd door passieve en actieve diffusieprocessen en door selectieve chemische processen. Essentiële moleculen zoals water, zuurstof en belangrijke voedingsstoffen kunnen de bloed-hersenbarrière zonder beperking passeren.

Anatomie en structuur

De bloed-hersenbarrière bestaat uit de endotheelcellen, de pericyten en de astrocyten. De endotheelcellen vormen de binnenste wandlaag van de haarvaten. Deze cellen regelen onder meer de uitwisseling van stoffen tussen weefsel en bloed.

In de bloed-hersenbarrière hebben de endotheelcellen zogenaamde tight junctions. Dit zijn smalle banden van membraaneiwitten die de endotheelcellen zo stevig verbinden dat ze een laag vormen die ondoordringbaar is voor veel stoffen. Alleen zeer kleine moleculen kunnen door deze laag diffunderen. De uitwisseling van stoffen tussen de cel en de ruimte tussen de cellen wordt grotendeels voorkomen. De pericytes bevinden zich op hun beurt op de buitenwand van de haarvaten en zijn bindweefselcellen. Zijn verbonden met de endotheelcellen via cel-celkanalen, de gap junctions.

De interactie van beide celtypen via deze kanalen regelt de membraanpotentiaal, die verantwoordelijk is voor de selectieve diffusie van stoffen. Als zogenaamde spincellen vertegenwoordigen de astrocyten het merendeel van de gliacellen in het CZS en voorzien ze de neuronen van voedingsstoffen via hun contacten met de bloedvaten. In hun membraan zitten receptoren voor neurotransmitters.Bovendien induceren ze de bloed-hersenbarrière via de membrana limitans glialis perivascularis (een grensmembraan rond de bloedvaten van de hersenen) en houden deze tegelijkertijd in stand.

Functie en taken

Naast zijn beschermende functie voor het CZS tegen schadelijke invloeden, reguleert de bloed-hersenbarrière ook de transportprocessen tussen de bloedbaan en de hersenen. Er zijn verschillende fysische en chemische processen die dit transport beheersen. De meeste oplosbare stoffen die deze barrière zelfs kunnen overwinnen, passeren erdoorheen door diffusie. Omdat de bloed-hersenbarrière goed gesloten is door nauwe overgangen, kan diffusie niet plaatsvinden via intercellulaire fissuren zoals bij andere organen.

De stoffen kunnen alleen door middel van transmembraantransport via de capillaire vaten van de hersenen worden doorgegeven. Vrije diffusie is de eenvoudigste vorm van dit transport: kleine lipofiele moleculen kunnen passief diffunderen door de celmembranen van het epitheel en zelfs door de nauwe overgangen. Kleine polaire moleculen, zoals water, zijn onderhevig aan doorlaatbaarheid via kanalen. Bepaalde kanaaleiwitten, de aquaporinen, bemiddelen bij het transport van water door de bloed-hersenbarrière en reguleren zo tegelijkertijd de waterbalans van de hersenen. Voor grote en polaire, maar vitale voedingsmoleculen, zoals glucose of veel aminozuren, zijn er bepaalde transportmoleculen die de diffusie van de overeenkomstige stoffen vergemakkelijken.

Aangezien deze vormen van diffusie geen energie vergen, zijn het passieve diffusies. Er zijn echter ook stoffen die alleen vervoerd kunnen worden met behulp van ATP, dus door het leveren van energie. Actieve transporters zijn zogenaamde "pompen" die energie gebruiken om de substraten tegen de concentratiegradiënt in te bewegen. Geselecteerde moleculen passeren de bloed-hersenbarrière met behulp van speciale receptoren die specifiek verantwoordelijk zijn voor hun transport.

Ziekten

Stoornissen van de bloed-hersenbarrière kunnen tot verschillende neurologische aandoeningen leiden. Initiële ziektes als diabetes mellitus, ontstekingen in de hersenen of hersentumoren beschadigen deze barrière vaak.

Gevolgen op de lange termijn zijn hersenschade. Bepaalde pathogenen kunnen de bloed-hersenbarrière passeren. Dit omvat het HI-virus. Sommige bacteriën, zoals Escherichia coli, overwinnen soms de beschermende mechanismen van de barrière door speciale gifstoffen af ​​te geven. Wanneer cellen voor de eigen immuunafweer van het lichaam de bloed-hersenbarrière passeren, kan het klinische beeld van multiple sclerose ontstaan. Studies hebben aangetoond dat neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer ook de barrière tussen de hersenen en de bloedbaan permeabel maken.

Dit zou het startpunt kunnen zijn voor de uitgebreide teloorgang van de hersencellen. Alcoholmisbruik is bekend als een belangrijke risicofactor voor neurologische aandoeningen. Chronisch alcoholgebruik beschadigt de bloed-hersenbarrière met onvoorziene gevolgen. De functionele stoornissen van de barrière bevorderen bacteriële infecties en auto-immunologisch geïnduceerde ontstekingsreacties in de hersenen. Nicotinemisbruik is ook een risicofactor met betrekking tot beschadiging van de bloed-hersenbarrière Nicotine bevordert hart- en vaatziekten, die op hun beurt een grote invloed hebben op het functioneren van de hersenen.

Rokers lopen een groter risico om bacteriële meningitis te ontwikkelen. Onderzoek heeft aangetoond dat nicotine de structuur van de bloed-hersenbarrière verandert. De tight junction-eiwitten zijn anders verdeeld en kunnen hun functie niet meer volledig uitoefenen. Ook de invloed van elektromagnetische straling op de bloed-hersenbarrière komt aan bod. Hun negatieve gezondheidseffecten in het megahertz tot gigahertz bereik voor hoge energiedichtheden zijn bewezen. De hoge energiedichtheid van de elektromagnetische straling leidt tot een meetbare opwarming van het aangetaste weefsel. De mate waarin opwarming de bloed-hersenbarrière beschadigt, moet nog worden onderzocht.

Uw medicatie vindt u hier

Typische en veel voorkomende hersenziekten

• Dementie
• Creutzfeldt-Jakob ziekte
• Het geheugen vervalt
• Hersenbloeding
• Meningitis