La barriera emato-encefalica (BBB) si riferisce alla vascolatura specializzata che fornisce al cervello nutrienti nel sangue, mentre regola rigorosamente il movimento di ioni, molecole, agenti patogeni e altre sostanze. È composto da cellule endoteliali strettamente collegate da un lato e proiezioni astrocite dall’altro. Insieme forniscono una barriera semipermeabile che protegge il cervello e pone sfide uniche per la consegna di terapie.
La BBB è costituito da una varietà di componenti cellulari, tra cui cellule endoteliali e astrociti. Queste cellule condividono una membrana seminterrato comune e insieme regolano il passaggio dei componenti tra la circolazione e il fluido interstiziale che circonda il cervello.
Il primo tipo di componente cellulare, cellule endoteliali specializzate, costituiscono le pareti dei capillari cerebrali. Sono collegati da giunzioni intercellulari estremamente strette e complesse. Queste giunzioni creano una barriera fisica selettiva, impedendo la semplice diffusione della maggior parte delle sostanze, comprese molecole da medie a grandi dimensioni come glucosio e insulina.
Un secondo tipo di cellula, gli astrociti, sono un tipo di cellula gliale del sistema nervoso centrale che influenza la funzione delle cellule endoteliali, il flusso sanguigno e l’equilibrio degli ioni nel cervello attraverso l’interazione e la stretta associazione con la vascolatura cerebrale. Forniscono un collegamento diretto tra la vascolatura e i neuroni: estendono i processi, chiamati “endfeet” (piedi finali) , che avvolgono i vasi sanguigni da un lato, facendo un contatto intimo con i neuroni alle sinapsi dall’altra parte.
La capacità di una sostanza di attraversare la BBB e l’efficienza con cui si verifica questo scambio dipende dalle proprietà chimiche e molecolari di ogni molecola o ione. In generale, piccoli componenti lipidi-solubili, come ossigeno e biossido di carbonio, subiscono una rapida, semplice diffusione attraverso lo strato endoteliale. Al contrario, i componenti più grandi o solubili in acqua spesso richiedono un processo più selettivo che può comportare il trasporto passivo o attivo attraverso una cellula endoteliale. Lo scambio di queste sostanze avviene generalmente più lentamente o non può verificarsi affatto, a seconda dell’abbondanza relativa e dell’efficienza dei recettori specifici delle molecole e del trasporto delle proteine sulla superficie delle cellule endoteliali, tra gli altri fattori.
La protezione neurale facilitata dalla BBB è fondamentale per la corretta salute e funzione del cervello. La disregolazione della BBB può portare a gravi malattie neurologiche tra cui la sclerosi multipla, l’infezione e l’ischemia a causa di un apporto di sangue inadeguato. Al contrario, l’attività del BBB può essere dannosa per il trattamento di alcune malattie neurologiche prevenendo o riducendo sostanzialmente il passaggio di farmaci neuroattivi nel sistema nervoso centrale. Per questo motivo, i farmaci con obiettivi neurologici devono essere progettati in modo da facilitare il passaggio attraverso la BBB.
