LA BARRERA HEMATOENCEFALICA

(MATERIAL CORRESPONDIENTE AL DESARROLLO DE LA MATERIA "NEUROANATOMIA" CORRESPONDIENTE AL PRIMER CURSO DE LA CARRERA DE MEDICINA DE LA UNISAL Y AL CUARTO CURSO DE LA CARRERA DE PSICOLOGIA DE LA UNI. PROHIBIDA SU REPRODUCCION TOTAL O PARCIAL SIN NOTIFICAR AL AUTOR AL MAIL drmime@gmail.com) PUEDE SER USADO CON FINES DIDACTICOS POR AQUELLOS A QUIENES PUEDA SERLES UTIL.

El sistema nervioso es un sector especial del cuerpo.

Es un cuerpo dentro del cuerpo, con sus propios sistemas de funcionamiento, con sus propias defensas, que está protegido de todas las sustancias quí­micas que se generan en el metabolismo de los miles de millones de células que hay en manos, intestino, riñones, etc… ya que cualquier sustancia del cuerpo puede ir a cualquier otra parte a través de la circulación sanguí­nea. Y el cuerpo produce un montón de sustancias tóxicas. Como, p.ej., el ácido láctico que notamos en los tí­picos pinchazos o calambres, tras un ejercicio intenso. Esa es la razón de que exista un sistema excretor, eliminar las sustancias de desecho que pudieran ser nocivas (urea, CO2, ácido láctico, etc.).

Además, debido a que las neuronas en el cerebro se comunican entre ellas a través de mensajes quí­micos, el cerebro necesita un fondo muy estable contra lo que estos mensajes quí­micos pueden ser enviados de nervio a nervio. La composición del fluido en el cerebro debe de mantenerse constante para que las neuronas puedan mantener un apoyo potencial controlado eléctrico. De lo contrario el ruido de fondo contra el que las neuronas tendran que comunicarse seria excesivo y los mensajes serian confusos. Como tener una conversaciónen una fiesta ruidosa.

El sistema nervioso se protege de esta â??contaminaciónâ?� de sustancias mediante una barrera, la llamada barrera hematoencefálica.

Su existencia, que se suponí­a, fue probada en 1885 por Paul Ehrlich, quien inyectó anilina en la sangre de una rata, lo cual tintó en azul todo el cuerpo, excepto el cerebro, que quedó sin tinción.

La barrera hematoencefálica (BHE) es una estructura histológica y funcional que protege al Sistema Nervioso Central, se encuentra constituida por células endoteliales especializadas que recubren el sistema vascular cerebral y tiene una importancia capital en el mantenimiento de la homeostasis de las neuronas y las células gliales y en el bloqueo del acceso de sustancias tóxicas endógenas o exógenas.

Las células endoteliales cerebrales son diferentes a las de otros órganos en dos aspectos fundamentales: Presentan uniones intercelulares estrechas que evitan el paso transcapilar de moléculas polares como iones y proteí­nas, y adolecen de fenestraciones y vesí­culas pinocí­ticas.

Como resultado de estas caracterí­sticas anatómicas, las células endoteliales cerebrales conforman una barrera celular entre la sangre y el espacio intersticial, la denominada BHE, la que permite mantener estable la composición del liquido intersticial, indispensable para un adecuado funcionamiento neuronal.

La BHE más que una capa pasiva de células, es un complejo metabólico activo con múltiples bombas, transportadores, receptores para neurotransmisores y citoquinas. El papel del endotelio capilar del sistema nervioso central en patologí­as neurológicas mediadas inmunológicamente se ha reconocido recientemente.
Existen algunas áreas del cerebro con capilares donde no existe barrera hematoencefálica. En dichas regiones las caracterí­sticas morfológicas del endotelio son similares a otros lechos microvasculares sistémicos, con fenestraciones, vesí­culas y pérdida de la continuidad en las uniones intercelulares estrechas. Los principales ejemplos en los cuales se encuentran dichas áreas incluyen: la hipófisis, la eminencia media, el área postrema, el receso preóptico, la pineal y el plejo coroide.

Los vasos capilares en el tejido neuronal están constituidos por una capa simple de células endoteliales, asociadas a una membrana basal, pericitos y una capa casi continua de astrocitos. Las células endoteliales de los capilares cerebrales tienen una alta resistencia eléctrica y presentan una relación mitocondria /citoplasma alta, secundaria a la actividad metabólica elevada.

barrera hematoencefálica

Las uniones intercelulares son extremadamente densas y complejas. Su ultraestructura revela una red de filamentos entrelazados con pocos espacios entre ellos y las células endoteliales yacen sobre una membrana basal compuesta por colágeno tipo IV, laminina, fibronectina y el proteoglicano heparano sulfato que, junto con el colágeno tipo IV, provee una capa de soporte estructural alrededor del vaso.

Adosados a la membrana basal se encuentran los pericitos, que son células fagocí­ticas contráctiles y desempeñan un papel importante en la presentación de antí­genos actuando como una segunda lí­nea de defensa.

Los astrocitos tienen un papel fundamental en mantener las condiciones de equilibrio en el espacio intersticial.


MECANISMOS DE TRANSPORTE ENDOTELIAL

El endotelio capilar que constituye la barrera hematoencefálica es permeable a ciertas sustancias necesarias para el metabolismo cerebral, tales como oxí­geno, glucosa y aminoácidos esenciales. Un determinante básico para que una molécula pueda penetrar la barrera hematoencefálica es su solubilidad en lí­pidos. Los compuestos altamente liposolubles como etanol, cafeí­na, nicotina, heroí­na, oxí­geno y bióxido de carbono atraviesan fácilmente la barrera hematoencefálica. Por el contrario, sustancias con baja liposolubilidad o unidas altamente a proteí­nas no cruzan la barrera y son excluidas del sistema nervioso.

La glucosa es un substrato energético primordial para el cerebro, por lo que requiere un sistema de transporte que le permita atravesar el endotelio fácilmente y asegure un aporte adecuado y constante de la misma.
Existen cuatro sistemas transportadores para aminoácidos en el endotelio de los capilares del sistema nervioso central. Los grandes aminoácidos neutros como fenilalanina, leucina, tirosina, isoleucina, valina, triptófano, metionina e histidina, penetran la barrera hemtaoencefálica tan rápido como la glucosa.

Estos aminoácidos esenciales no se sintetizan en el tejido nervioso y deben ser suministrados por las proteí­nas de la dieta siendo algunos de ellos precursores de neurotransmisores sintetizados en el cerebro. Debido a que un solo transportador media el movimiento transcapilar de estos aminoácidos, ellos compiten entre sí­ para penetrar al sistema nervioso, de tal manera que la elevación en las concentraciones séricas de uno de ellos inhibe el paso de los otros a través de la barrera hematoencefálica, siendo importante en ciertas enfermedades metabólicas como la fenilcetonuria, en la cual hay concentraciones plasmáticas elevadas de fenilalanina reduciéndose la captación cerebral de otros aminoácidos esenciales.

El transportador para estos compuestos es el mismo que utilizan la L-dopa, el baclofen y el gabapentin.
Los pequeños aminoácidos neutros como alanina, glicina, prolina y el ácido gamma aminobutirico (GABA), son movilizados por otro transportador, que sólo funciona para llevarlos del cerebro a la sangre.

Adicionalmente existen sistemas transportadores para aminoácidos básicos como lisina y arginina, que también son esenciales para aminoácidos ácidos como aspartato y glutamato, que son importantes intermediarios metabólicos y neurotransmisores. Los ácidos monocarboxí­licos, lactato, acetato, piruvato y cuerpos cetónicos, son transportados por sistemas estereoespecí­ficos separados.

Las vitaminas son sustancias que no pueden ser sintetizadas por el cerebro y son necesarias en pequeñas cantidades para el metabolismo normal. Existen transportadores especí­ficos presentes en el endotelio del sistema nervioso para la gran mayorí­a de las vitaminas .

Estos sistemas de transporte tienen una baja capacidad debido a que varios de los compuestos se requieren en pequeñas cantidades y existen mecanismos homeostáticos que preservan su contenido sin necesidad de grandes flujos desde la sangre.
Las células endoteliales de los capilares cerebrales están dotadas de una ATPasa sodio-potasio que transporta el sodio hacia el intersticio cerebral y al potasio en dirección opuesta, regulando la concentración extracelular de este útimo generada por la actividad neuronal.

La gran mayorí­a de las proteí­nas plasmáticas son incapaces de cruzar el endotelio capilar cerebral. En consecuencia, su concentración en el sistema nervioso es muy baja. Sin embargo, algunas de ellas como insulina, transferrina, vasopresina y factores de crecimiento, que por su peso y liposolubilidad no deberí­an cruzar la barrera, pueden hacerlo lentamente por un sistema saturable mediado por receptores que se denomina transcitosis. Las células endoteliales del sistema nervioso central tienen receptores para dichas proteí­nas y una vez se produce la unión del complejo proteí­na-receptor, se efectúa la endocitosis del mismo, permitiendo el paso de la proteí­na intacta a través del endotelio.

La barrera hematoencefálica tiene sistemas enzimáticos en el extenso retí­culo endoplásmico liso de las celulas endoteliales y procesos metabólicos que evitan que ciertas medicamentos penetren al cerebro.