Di otak dan seluruh sistem saraf itu adalah organ mendasar bagi manusia. Untuk alasan ini, sangat dilindungi oleh tulang (tengkorak dan tulang belakang) dan oleh sistem tiga lapisan membran yang disebut meninges. Keamanan berbagai bagian otak telah diperkuat oleh evolusi jutaan tahun.
Namun, meskipun semua unsur ini mungkin penting untuk melindungi tengkorak dari pukulan atau trauma, mereka mungkin tidak cukup untuk melindungi otak dari jenis bahaya lain seperti infeksi virus yang bisa datang melalui darah. Untuk menghindari jenis bahaya ini sejauh mungkin, kita memiliki jenis perlindungan lain: penghalang darah-otak (BBB).
Penemuan BBB
Meskipun keberadaan sesuatu yang memisahkan kandungan darah yang ada dalam sistem darah dan sistem saraf diduga sebelumnya, verifikasi fakta ini tidak akan tiba sampai tahun 1885. Seorang peneliti bernama Paul Ehrlich akan memperkenalkan tingtur ke dalam suplai darah hewan dan kemudian mengamati bahwa satu-satunya titik yang tidak ternoda adalah sistem saraf pusat, dan khususnya otak. Alasan untuk ini pasti terkait dengan sistem perlindungan yang mengelilingi area itu seolah-olah itu adalah membran.
Kemudian, peneliti lain, Edwin Goldman, akan mencoba proses sebaliknya dengan mewarnai cairan serebrospinal, mengamati bahwa hanya bagian berwarna yang berhubungan dengan jaringan saraf. Eksperimen ini mencerminkan adanya sesuatu yang menghasilkan penyumbatan tingkat tinggi antara sistem saraf dan bagian tubuh lainnya, sesuatu yang bertahun-tahun kemudian akan disebut sawar darah-otak oleh Lewandowski dan dieksplorasi oleh sejumlah besar ahli.
Sebuah perlindungan antara darah dan otak
Sawar darah otak adalah lapisan kecil sel endotel, sel yang merupakan bagian dari dinding pembuluh darah, terletak di sepanjang sebagian besar kapiler yang memasok otak. Lapisan ini memiliki karakteristik utama tingkat impermeabilitas yang tinggi, tidak memungkinkan sejumlah besar zat mengalir dari darah ke otak dan sebaliknya.
Dengan cara ini, BBB bertindak sebagai filter antara darah dan sistem saraf. Meskipun demikian, beberapa zat seperti air, oksigen, glukosa, karbon dioksida, asam amino, dan beberapa molekul lain dapat lewat, dengan sifat impermeabilitas yang relatif.
Tindakannya sebagai filter dilakukan melalui kedua strukturnya, dengan membatasi penyatuan antara sel-sel yang menyusunnya, perjalanan ke zat yang berbeda, dan melalui metabolisme zat yang mencapainya melalui penggunaan enzim dan konveyor. Artinya, ia memiliki segi fisik dan yang lain adalah segi kimia.
Meskipun sawar darah-otak itu sendiri merupakan lapisan sel endotel, fungsinya yang tepat juga tergantung pada jenis struktur sel lainnya. Secara khusus, ini didukung oleh sel-sel yang disebut perisit, yang memberikan dukungan struktural dan mengelilingi sel-sel endotel, menjaga dinding pembuluh darah tetap stabil, serta mikroglia.
Titik buta BHE
Meskipun penting dalam melindungi sistem saraf, penghalang darah-otak tidak menutupi seluruh otak, karena perlu menerima dan dapat memancarkan beberapa zat, seperti hormon dan neurotransmiter. Keberadaan bintik-bintik buta semacam ini diperlukan untuk menjamin berfungsinya organisme dengan baik, karena tidak mungkin menjaga otak sepenuhnya terisolasi dari apa yang terjadi di bagian tubuh lainnya.
Daerah yang tidak dilindungi oleh penghalang ini ditemukan di sekitar ventrikel serebral ketiga dan disebut organ sirkumventrikular. Di area ini, kapiler memiliki endotel berfenestrasi, dengan beberapa bukaan atau akses yang memungkinkan aliran zat dari satu sisi membran ke sisi lain.
Tempat-tempat tanpa sawar darah-otak terutama adalah sistem neuroendokrin dan sistem saraf otonom, menjadi beberapa struktur dari kelompok organ sirkumventrikular ini neurohipofisis, kelenjar pineal, beberapa area hipotalamus, area postma, organ vaskular lamina terminalis dan organ subforniks (di bawah forniks).
Melintasi penghalang darah-otak
Seperti yang telah kita lihat, sawar darah-otak bersifat permeabel, tetapi secara relatif, karena memungkinkan lewatnya beberapa zat. Terlepas dari lokasi di mana penghalang darah-otak tidak ada, ada serangkaian mekanisme di mana komponen penting untuk fungsi sel dapat melewatinya.
Mekanisme yang paling umum dan sering digunakan dalam pengertian ini adalah penggunaan transporter, di mana unsur atau zat yang akan diangkut berikatan dengan reseptor yang selanjutnya memasuki sitoplasma sel endotel. Sesampai di sana, zat terpisah dari reseptor dan diekskresikan ke sisi lain oleh sel endotel itu sendiri.
Mekanisme lain dimana zat melewati sawar darah-otak adalah transcytosis, sebuah proses di mana serangkaian vesikel terbentuk di penghalang yang melaluinya zat dapat lewat dari satu sisi ke sisi lain.
difusi transmembran memungkinkan ion biaya yang berbeda untuk bergerak melalui penghalang darah-otak, dengan biaya elektronik dan gradien konsentrasi bertindak sedemikian rupa sehingga zat-zat di kedua sisi penghalang tertarik satu sama lain.
Akhirnya, mekanisme keempat yang melaluinya beberapa zat masuk ke otak tanpa campur tangan sawar darah otak adalah dengan melewatinya secara langsung. Salah satu cara untuk melakukannya adalah dengan menggunakan neuron sensorik, memaksa transmisi dalam arah sebaliknya melalui akson neuron ke somanya. Ini adalah mekanisme yang digunakan oleh penyakit yang juga dikenal sebagai rabies.
Fungsi utama
Seperti yang telah dimungkinkan untuk melihat sekilas beberapa sifat yang membuat sawar darah-otak menjadi unsur penting untuk sistem saraf, karena lapisan sel endotel ini terutama memenuhi fungsi berikut.
Fungsi utama penghalang darah-otak adalah untuk melindungi otak dari kedatangan zat eksternal ke dalamnya, mencegah lewatnya unsur-unsur ini. Dengan cara ini, sebagian besar molekul di luar sistem saraf itu sendiri tidak dapat mempengaruhinya, mencegah sebagian besar infeksi virus dan bakteri mempengaruhi otak.
Selain fungsi pertahanan ini dengan menghalangi masuknya unsur-unsur berbahaya, kehadiran mereka juga memungkinkan pemeliharaan lingkungan saraf yang benar dengan menjaga komposisi cairan interstisial yang membasahi dan mempertahankan sel-sel tetap konstan.
Fungsi terakhir dari sawar darah-otak adalah untuk memetabolisme atau memodifikasi unsur-unsur untuk membuat mereka menyeberang antara darah dan jaringan saraf tanpa mengubah fungsi sistem saraf dengan cara yang tidak diinginkan. Tentu saja, beberapa zat lolos dari mekanisme kontrol ini.
Perlindungan yang bermasalah secara terapeutik
Fakta bahwa penghalang darah-otak sangat kedap dan tidak memungkinkan masuknya sebagian besar unsur bermanfaat ketika otak berfungsi dengan benar dan tidak diperlukan intervensi medis atau psikiatris. Tetapi dalam kasus di mana tindakan eksternal diperlukan pada tingkat medis atau farmakologis, penghalang ini merupakan kesulitan yang sulit untuk diobati.
Dan itu adalah bahwa sebagian besar obat yang diterapkan pada tingkat medis dan yang akan digunakan untuk mengobati suatu penyakit atau infeksi di bagian lain dari tubuh tidak efektif untuk mengobati masalah di otak, sebagian besar disebabkan pemblokiran tindakan dari darah otak penghalang. Contoh ini ditemukan dalam obat yang didedikasikan untuk tumor pertempuran, Parkinson atau demensia.
Untuk mengatasinya, pada banyak kesempatan perlu menyuntikkan zat langsung ke dalam cairan interstisial, menggunakan organ sirkumventrikular sebagai jalur akses, untuk sementara memecahkan penghalang melalui penggunaan gelembung mikro yang dipandu ke titik-titik tertentu dengan ultrasound atau menggunakan komposisi kimia yang dapat melewati sawar darah-otak melalui beberapa mekanisme yang dijelaskan di atas.
Referensi bibliografi:
- Ballabh, P. et al. (2004). Penghalang darah-otak: gambaran umum. Struktur, regulasi dan implikasi klinis. Neurobiol. Dis.; 16:1-13.
- Escobar, A. dan Gómez, B. (2008). penghalang darah-otak: Neurobiologi, implikasi klinis dan efek stres pada perkembangannya. Rev. Mex. Neurci.:9(5): 395-405.
- Interlandi, J. (2011). Melewati Blood Brain Barrier. Catatan. Penelitian dan Ilmu Pengetahuan.
- Pachter, JS, dkk. (2003). Penghalang darah-otak dan perannya dalam hak kekebalan dalam sistem saraf pusat. J. Neuropati. ahli. saraf.; 62: 593-604.
- Purves, D.; Lichtman, JW (1985). Prinsip perkembangan saraf. Sunderland, Mass.: Sinauer Associates.
- Saladin, K. (2011). Anatomi manusia. McGraw-Hill.