Qué es la barrera hematoencefálica (BBB): definición y funciones
Descubre qué es la barrera hematoencefálica, cómo protege el cerebro, qué permite cruzar y su papel en salud y enfermedad.
La barrera hematoencefálica (BBB) es una barrera de permeabilidad altamente selectiva. Controla lo que llega del torrente sanguíneo al cerebro y lo que no.
Por ejemplo, las cosas que el cerebro necesita para sobrevivir (agua, glucosa y aminoácidos) pueden atravesar la barrera. Sin embargo, la barrera impide que muchas cosas dañinas, como las bacterias y los virus, entren en el cerebro. Esto ayuda a proteger el cerebro de una infección.
La barrera hematoencefálica está formada por células endoteliales capilares. Permite el paso de agua, algunos gases y moléculas liposolubles por difusión pasiva. También permite el transporte selectivo de moléculas como la glucosa y los aminoácidos, que son cruciales para la función nerviosa. Por otro lado, la barrera hematoencefálica puede impedir la entrada de neurotoxinas mediante un mecanismo de transporte activo.
Unas pocas zonas pequeñas del cerebro no tienen barrera hematoencefálica.
Estructura y componentes principales
La BBB no es una sola capa, sino un sistema multicelular que incluye:
- Células endoteliales: forman las paredes de los capilares cerebrales y están unidas por uniones estrechas muy impermeables (proteínas como claudina-5, ocludina y ZO-1 son fundamentales).
- Péricitos: células que rodean los capilares y regulan la estabilidad vascular, la permeabilidad y la señalización.
- Pies terminales de los astrocitos (end-feet): proporcionan soporte metabólico y señales que mantienen las propiedades de la BBB.
- Matriz basal: una membrana extracelular que aporta soporte estructural y regula interacciones célula-célula.
Cómo se transportan las sustancias a través de la BBB
Existen varios mecanismos que permiten o impiden el paso de moléculas:
- Difusión pasiva: atraviesan moléculas pequeñas, no ionizadas y liposolubles (por ejemplo, O2, CO2, algunos fármacos lipofílicos y el alcohol).
- Transporte facilitado/carrier-mediated: transportadores específicos permiten el paso de glucosa (GLUT1), lactato, y muchos aminoácidos (p. ej. LAT1).
- Transcitosis mediada por receptores: proteínas grandes como la transferrina o la insulina pueden atravesar mediante receptores que internalizan la molécula y la transportan al otro lado.
- Bombas de eflujo: proteínas como P-glicoproteína (P-gp) expulsan activamente fármacos y toxinas al torrente sanguíneo, limitando su entrada al cerebro.
Zonas del cerebro sin BBB
Algunas regiones, llamadas órganos circumventriculares, tienen una permeabilidad mayor. Estas áreas permiten la detección de señales en la sangre y la interacción neuroendocrina. Ejemplos: el area postrema (centro del vómito), la eminencia media, la neurohipófisis y el órgano subfornical.
Funciones principales de la BBB
- Proteger el tejido neural frente a patógenos, toxinas y fluctuaciones bruscas del medio interno.
- Mantener la homeostasis iónica y química necesaria para la transmisión neuronal precisa.
- Regular el aporte de nutrientes esenciales (glucosa, aminoácidos) y eliminar desechos metabólicos.
- Controlar el acceso de células inmunitarias y la inflamación dentro del sistema nervioso central.
Importancia clínica y patologías relacionadas
La alteración de la BBB está implicada en muchas enfermedades neurológicas:
- Accidente cerebrovascular (ictus): la isquemia puede dañar la BBB y favorecer edema e inflamación.
- Enfermedades neurodegenerativas: en Alzheimer la disfunción de la BBB puede afectar el aclaramiento de proteínas como la beta-amiloide.
- Esclerosis múltiple: la ruptura de la barrera permite la entrada de células inmunes que atacan la mielina.
- Infecciones: algunos patógenos pueden atravesar o dañar la BBB; otras veces la barrera evita la entrada de antibióticos, complicando el tratamiento.
- Envejecimiento: con la edad la permeabilidad puede aumentar, contribuyendo a inflamación crónica y deterioro cognitivo.
Desafíos y estrategias para la administración de fármacos
La selectividad de la BBB dificulta que muchos medicamentos lleguen al cerebro. Algunas estrategias para sortearla son:
- Diseño de fármacos lipofílicos o que utilicen transportadores endógenos (p. ej. conjugar con moléculas que usan receptores de transcitosis).
- Uso de nanopartículas y vectores dirigidos para transportarlos a través de la barrera.
- Administración intratecal o intraventricular (inyección directa al LCR) para evitar la barrera.
- Tecnologías emergentes: ultrasonido focalizado con microburbujas que abre temporalmente la BBB, o moduladores de permeabilidad controlada.
Detección y estudio de la BBB
La permeabilidad de la BBB se evalúa con técnicas como resonancia magnética con contraste (p. ej. gadolinio), tomografía por emisión de positrones (PET), estudios de marcadores sanguíneos y modelos celulares/animales. Estas herramientas ayudan a diagnosticar roturas, seguir la progresión de enfermedades y diseñar terapias.
Resumen
La barrera hematoencefálica es un sistema protector y regulador esencial para la función cerebral. Permite el paso selectivo de nutrientes, impide el acceso de patógenos y toxinas, y mantiene el microambiente neural. La comprensión de su estructura y mecanismos es clave para tratar enfermedades neurológicas y para desarrollar fármacos efectivos que alcancen el sistema nervioso central.
Parte de una red de capilares que abastece a las células cerebrales
Descubrimiento
Paul Ehrlich, médico alemán, descubrió la barrera hematoencefálica. Inyectó un colorante en el torrente sanguíneo de los ratones. El tinte llegó a todos los órganos excepto al cerebro. La barrera hematoencefálica había impedido que el tinte llegara al cerebro. Entonces uno de los estudiantes de Ehrlich inyectó el tinte directamente en el cerebro de los ratones. Esta vez el cerebro se volvió azul, pero ningún otro órgano lo hizo. La barrera hematoencefálica había impedido que el colorante saliera del cerebro y llegara al torrente sanguíneo (que habría llevado el colorante a todos los demás órganos del cuerpo).
Función
La barrera hematoencefálica protege al cerebro de muchas infecciones comunes. Las infecciones cerebrales son raras. Si se producen, suelen ser graves y difíciles de tratar. Los anticuerpos (que el sistema inmunitario del cuerpo fabrica para combatir las infecciones) son demasiado grandes para atravesar la barrera hematoencefálica. Además, muchos antibióticos no pueden atravesar la barrera hematoencefálica para eliminar la infección en el cerebro.
Una forma de hacer llegar los medicamentos al cerebro es inyectarlos en el líquido cefalorraquídeo (LCR). El LCR ayuda a proteger el cerebro y la médula espinal. Sin embargo, no entra en contacto con el cerebro. En cambio, dos de las capas que protegen el cerebro y la médula espinal retienen el LCR. Por eso, aunque los medicamentos se inyecten directamente en el LCR, no llegan muy bien al cerebro.
Algunas bacterias, virus y otras cosas pueden atravesar la barrera hematoencefálica y dañar el cerebro. Por ejemplo:
- Bacterias espiroquetas como la Borrelia (que causa la enfermedad de Lyme) y el Treponema pallidum (que causa la sífilis).
- Algunos virus, como el del Nilo Occidental y el de la polio
- El alcohol y muchas drogas ilegales, como la heroína y la cocaína
Páginas relacionadas
- Drogas psicoactivas (drogas que pueden atravesar la barrera hematoencefálica)
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es la barrera hematoencefálica?
R: La barrera hematoencefálica es una barrera de permeabilidad que controla lo que entra en el cerebro desde el torrente sanguíneo.
P: ¿Qué puede atravesar la barrera hematoencefálica?
R: El agua, la glucosa y los aminoácidos son algunas de las cosas que pueden atravesar la barrera hematoencefálica.
P: ¿Qué cosas nocivas impide la barrera hematoencefálica que entren en el cerebro?
R: La barrera hematoencefálica impide que muchas cosas dañinas, como las bacterias y los virus, entren en el cerebro.
P: ¿Cómo se forma la barrera hematoencefálica?
R: La barrera hematoencefálica está formada por células endoteliales capilares.
P: ¿Cómo permite la barrera hematoencefálica el paso de determinadas moléculas?
R: La barrera hematoencefálica permite el paso de agua, algunos gases y moléculas liposolubles por difusión pasiva. También permite el transporte selectivo de moléculas como la glucosa y los aminoácidos, que son cruciales para la función nerviosa.
P: ¿Pueden las neurotoxinas atravesar la barrera hematoencefálica?
R: La barrera hematoencefálica puede impedir la entrada de neurotoxinas mediante un mecanismo de transporte activo.
P: ¿Existen zonas en el cerebro sin la barrera hematoencefálica?
R: Sí, algunas pequeñas zonas del cerebro no tienen barrera hematoencefálica.
Buscar dentro de la enciclopedia