Barrera hematoencefálica

Definición

La barrera hematoencefálica (BHE) es una membrana selectivamente permeable que regula el paso de una variedad de pequeñas y grandes moléculas al microambiente de las neuronas. Cumple con esta función con la ayuda de múltiples canales transportadores diseminados a través de la membrana. Incluye:

• Transportadores de aminoácidos
• Transportador de glucosa 1 (GLUT 1)
• Transportadores de nucleósidos y nucleótidos
• Transportadores monocarboxilos (MCT1 y MCT2)
• Transportadores de iones (Na+/K+ ATPasa) que facilita el transporte de moléculas esenciales al cerebro.

Además de facilitar el ingreso de aminoácidos, estos transportadores podrían inadvertidamente transportar metales pesados indeseados hacia el medioambiente cerebral. Como consecuencia, en concentraciones elevadas, esto podría llevar a neurotoxicidad. Los transportadores GLUT1 y MCT transportan glucosa, lactato y cetonas, respectivamente.

Ha sido descrito que las moléculas de peso mayor a 600 Dalton no atraviesan la BHE. Dicho de otro modo, 600 Dalton sería el umbral de tamaño molecular que la BHE tolera. Sin embargo, al parecer esto se debe a una malinterpretación de la literatura. La mayor sustancia conocida que atravesó la BHE fue CINC-1 (quimioactiivo 1 neutrofilo citocina inducido), que pesa 7800 Dalton.

Estructura de la barrera hematoencefálica

Estrictamente hablando, la barrera hematocerebral consiste en células endoteliales de los capilares neurales. Estos capilares difieren de los que encontramos en la circulación general por las siguientes características:

1. No poseen fenestraciones.
2. Están conectados por uniones estrechas (tight junctions) que sellan los puentes entre células.

Debido a dicha estructura, las moléculas pueden salir del torrente sanguíneo e ingresar al tejido cerebral solamente por medio de las células endoteliales, en vez de hacerlo por difusión simple a través de fenestraciones.

En un sentido más amplio, muchos autores incluyen a la lámina basal capilar y a los pies perivasculares de los astrocitos en la definición de barrera hematoencefálica, considerando que ellos también contribuyen a su permeabilidad para ciertas moléculas.

Veamos ahora cómo estos elementos están organizados para formar la BHE.

Las células endoteliales están ancladas unas a las otras tanto por uniones estrechas como por uniones adherentes.

Las uniones estrechas proporcionan soporte estructural a la pared endotelial, mientras las uniones adherentes conectan físicamente células adyacentes.

Adicionalmente, las uniones estrechas rodean a las células y proveen un cierre con las células adyacentes.

Estas células endoteliales descansan sobre una lámina basal continua, que rodea totalmente a la circunferencia de un capilar del lado externo. Los pies perivasculares de los astrocitos se adhieren a la cara externa de la lámina basal, de nuevo rodeando completamente al capilar.

Estudios realizados en otros mamíferos han demostrado que los pericitos son componentes integrales en la formación de la barrera hematoencefálica. Estas células envuelven a las células endoteliales de los capilares y son capaces de contraerse para regular el flujo a través del capilar, reforzando así a la barrera hematoencefálica. Es más, algunas teorías sugieren que los pericitos no solo promueven la formación de uniones estrechas sino que inhiben la producción de químicos que promueven la permeabilidad capilar.

Barrera hematoneural

En el sistema nervioso periférico existe una barrera de estructura similar que limita la interacción entre los nervios periféricos y la sangre circulante. A este sistema se le llama informalmente barrera hematoneural.

Barrera hematorraquídea

Existe otro sistema de barrera que actúa como interfaz entre la sangre y el líquido cefalorraquídeo - LCR. Es conocida como la barrera hematorraquídea. Esta se compone de los siguientes elementos:

• Endotelio fenestrado de capilares. Estas fenestraciones no son “verdaderas”, están selladas con finos diafragmas que las hacen permeables a ciertas moléculas que no pueden pasar a través de la BHE
• Membrana basal de las células endoteliales
• Membrana basal de las células del epitelio coroideo (que produce el líquido cefalorraquídeo)
• Epitelio coroideo, cuyas células están conectadas por uniones estrechas.

Este epitelio coroideo consta de células cúbicas ciliadas, equipadas con microvellosidades que abarca mechones capilares. También el epitelio coroideo es continuo con la capa ependimal (células de epitelio ciliado simple) del ventrículo, que contiene más uniones estrechas y como consecuencia actúa como una barrera efectiva entre la sangre y el líquido cefalorraquídeo.

Órganos circunventriculares

Estas son regiones del cerebro donde la barrera hematoneural se encuentra ausente. Esta adaptación anatómica permite a áreas del cerebro monitorizar cambios homeostáticos en el sistema circulatorio. Como resultado, el cerebro es capaz de detectar estos cambios e iniciar los procesos fisiológicos necesarios y protectores para mitigar estas actividades. Existen siete áreas como esta denominadas órganos circunventriculares. Pueden ser divididos en órganos secretores y órganos sensoriales.

Los órganos secretores, como su nombre lo sugiere, son estructuras que liberan sus productos directamente en el sistema circulatorio o en el líquido cefalorraquídeo. Sus productos pueden ser neurohormonas u otras proteínas. Los órganos circunventriculares sensoriales incluyen a la neurohipófisis (glándula pituitaria posterior), la glándula pineal, el órgano subcomisural y la eminencia mediana.