Bariera hemato-encefalică (BHE) este o barieră fiziologică, care apare între sânge și creier și al cărui scop este păstrarea homeostaziei în sistemul nervos central (SNC). Cu alte cuvinte, putem afirma ca aceasta este o poartă anatomică esențială în menținerea homeostatică și a mediului fiziologic în SNC. BHE are rolul de filtru pentru a împiedica pătrunderea în creier a unor substanțe nocive, agenți patogeni, care se pot afla în sânge. Mai mult decât atât, bariera permite pătrunderea din sânge a substanțelor nutritive necesare creierului, regiunea răspunzătoare acestei filtrări selective fiind pia mater.

Din punct de vedere structural, BHE este formată din celule endoteliale vasculare, o membrană endotelială derivată, cât și picioarele proceselor astrocitelor în capilarele SNC. Cea mai importantă componentă structurală este reprezentată de joncțiunile strânse dintre celulele endoteliale. Dintre celulele SNC, astrocitele, celule vasculare endoteliale, pericitele, plexul coroid sunt celulele care contribuie la realizarea diferitelor bariere între SNC și lichide.

Celulele endoteliale și buna funcționare a BHE

Așa cum am precizat și anterior, celulele endoteliale joacă un rol cheie în structura și funcționalitatea BHE. Astfel, intrând în profunzimea biologică la nivel molecular, literatura de specialitate consemnează anumite caracteristici: membrana endotelială are aproximativ 200 nm, celulele sunt polarizate apical (spre lumen)-bazal (spre membrana bazală exterior) având compoziții diferite și proporții diferite de transportori pe fiecare față. Endoteliul cerebral este continuu și se caracterizează prin lipsa fenestrării și prin prezența joncțiunilor strânse.  Aceste caracteristici oferă o rezistență de 1000– 2000 Ω cm2, care este 100 ori mai mare decât cea a țesutului endotelial periferic. Celulele endoteliale cerebrale conțin  un număr crescut de mitocondrii și un număr scăzut de vezicule pinocitare care limitează endocitoza și transcitoza. Joncțiunile strânse sau ocluzice sunt multiproteine sau complexe joncționale a căror funcționalitate este să preîntâmpine scurgerea soluțiilor transportate, cât și a apei în spațiul paracelular.

Rolul astrocitelor în componența BHE

Astrocitele ajută la generarea funcționalității în parametrii normali a SNC, având roluri diverse precum: oferă integritate și reglează țesuturile componente ale SNC, monitorizează și participă la reglarea echilibrului electrolitic intra-neuronal, formează glial limitans la baza pia mater, se interconectează cu alte astrocite pentru a monitoriza  echilibrul electrolitic. Literatura de specialitate consemnează și alte roluri ale acestor celule specializate, precum dovezi experimentale  care sugerează generarea de factori de creștere de către astrocite și promovează formarea și menținerea BHE. Mai mult decât atât, reglează echilibrul de ioni în jurul BHE, secretă și reciclează factori neurotrofici necesari pentru controlul joncțiunilor strânse.

Permeabilitatea BHE – ce trece și ce nu trece?

Așa cum am menționat anterior, bariera hemato-encefalică are rolul de filtru selectiv pentru substanțe. Astfel, trec molecule gazoase mici și lipofile care difuzează liber în creier, în timp ce moleculele mai mari trebuie să fie transportate activ de un transportor specific sau de un sistem purtător. Un exemplu de acest fel este transportorul de glucoză (GLUT-1) sau cel de molecule mari neutre de aminoacizi (LAT-1) poziționate blood facing sau brain facing. Compușii potențiali dăunători precum glutamatul sunt eliminați activ din creier chiar și împotriva unor gradienți de concentrație care necesită  ATP ca sursa de energie. În general moleculele hidrofile mari nu pot fi transferate prin BHE decât prin transportori specifici sau transcitoză mediată absorbativ.

COVID-19 provoacă infecții ale SNC?

În contextul pandemiei internaționale actuale, cercetările la nivelul noului COVID-19, au lansat anumite ipoteze de cercetare. Studiile imunologice pe această tematică reprezintă o necesitate la momentul actual. Astfel, se prezintă că anumiți pacienți diagnosticați cu COVID-19, au asociat și o anumită simptomatologie neurologică, incluzând vomă, amețeală, dureri de cap, ataxie, convulsii, degenerări ale organelor de simț (miros, gust, vedere), etc. Infecția cu SARS-CoV a fost raportată în creier atât la pacienți umani, cât și la animalele experimentale, unde trunchiul creierului a fost puternic infectat. Mai mult, unele coronavirusuri s-au dovedit capabile să se răspândească printr-o rută conectată la sinapse către centrul cardiorespirator medular de la mecano-receptorii și chemoreceptorii din plămân și căile respiratorii inferioare. Rezultatele CT au prezentat hemoragie intracerebrală a lobului frontal drept cu edem cerebral masiv și deplasare de la linia mediană. Apariția afecțiunii are legătură directă cu receptorul ACE2 (angiotensin-converting enzyme 2) care a fost identificat ca receptor funcțional pentru SARS-CoV-2 și care este prezent în mai multe organe umane, incluzând sistemul nervos și mușchii scheletici. Expresia și distribuția ACE2 sugerează că SARS-CoV-2 poate provoca unele manifestări neurologice prin mecanisme atât directe, cât și indirecte. Rezultatele autopsiei pacienților cu COVID-19 au arătat că țesutul creierului este edemic, iar mulți neuroni au fost degenerați.

Astfel putem concluziona că bariera hemato-encefalică este o structură complexă, având implicații diferite și ajutând la buna homeostazie la sistemului nervos central.

Bibliografie

  1. The Blood-Brain Barrier and the EphR/Ephrin System: Perspectives on a Link Between Neurovascular and Neuropsychiatric Disorders, Frontiers in Molecular Neuroscience, Malik Victoria A., Di Benedetto Barbara
  2. Worzfeld T, Schwaninger M. Apicobasal polarity of brain endothelial cells. J Cereb Blood Flow Metab. 2016;36(2):340–362. doi:10.1177/0271678X15608644
  3. Andrew D. Miller, James F. Zachary, in Pathologic Basis of Veterinary Disease (Sixth Edition), 2017
  4. Ling Mao, Mengdie Wang, Shanghai Chen, Quanwei He, Jiang Chang, Candong Hong, Yifan Zhou, David Wang, Yanan Li, Huijuan Jin, Bo Hu doi: https://doi.org/10.1101/2020.02.22.20026500 MEDRexiv.

EU e-Privacy Directive

Departamentul de Anatomie, fiziologie animala si biofizica

Prof. dr. Dan Florin Mihailescu (director de  departament)

Prof. dr. Alexandru  Babes

Prof. dr. Speranta Avram

Prof. dr. Violeta Ristoiu

Prof. dr. Beatrice Mihaela Radu

Conf. dr. Mihaela Marcu Lapadat

Conf. dr. Dana Cucu

FP

Conf. dr. Florentina Pluteanu

Lect. dr. Doru Gabor

TS photo

Lect. dr. Tudor Selescu

Lect. dr. Cristina Matanie

Alexandru Deftu

Asist.dr. Alexandru Deftu

roxana

Asist.dr. Roxana Gheorghe

Cornelia Dragomir

Geanina Haralambie

Liliana Stamatin

Cristina

PozaAcademieLuiza

Prof. dr. Maria Luiza Flonta (profesor emerit)