Barriera emato-encefalica e regolazione neuroimmunitaria

La barriera emato-encefalica (BEE) è un'interfaccia altamente selettiva formata da cellule endoteliali specializzate, insieme ad astrociti, periciti e membrana basale, che controlla il passaggio di molecole e cellule tra il sangue e il sistema nervoso centrale. Limitando l'accesso immunitario e regolando strettamente l'ambiente chimico cerebrale, essa è centrale nel modo in cui i sistemi nervoso e immunitario interagiscono.

Definition

La barriera emato-encefalica è un'interfaccia selettivamente permeabile formata da cellule endoteliali cerebrali strettamente connesse, insieme ad astrociti, periciti e membrana basale associati (l'unità neurovascolare), che regola lo scambio molecolare e l'accesso immunitario tra sangue e sistema nervoso centrale.

Scope

Questo argomento copre la struttura cellulare della barriera e dell'unità neurovascolare, i meccanismi che stabiliscono e mantengono la sua selettività, il suo ruolo nella regolazione dell'accesso immunitario al cervello e le conseguenze della rottura della barriera in infiammazione e malattia. Tratta la barriera come un argomento fisiologico e neuroimmunologico, non come un soggetto di gestione clinica.

Core questions

• Quali caratteristiche cellulari e molecolari rendono la barriera emato-encefalica selettivamente permeabile?
• Come cooperano astrociti, periciti e cellule endoteliali come unità neurovascolare?
• Come regola la barriera l'ingresso delle cellule immunitarie nel sistema nervoso centrale?
• Cosa succede quando la barriera viene interrotta in caso di infiammazione o malattia?

Key concepts

• Giunzioni strette dell'endotelio cerebrale
• Unità neurovascolare
• Piedi terminali astrocitari
• Periciti
• Sistemi di trasporto selettivo
• Privilegio immunitario e accesso immunitario regolato
• Rottura della barriera e permeabilità

Mechanisms

Le cellule endoteliali cerebrali sono unite da giunzioni strette continue che limitano severamente la diffusione paracellulare, ed esprimono trasportatori specializzati e pompe di efflusso che governano quali molecole attraversano. I piedi terminali astrocitari e i periciti interagiscono con l'endotelio per indurre e sostenere queste proprietà di barriera, formando l'unità neurovascolare. Questa architettura limita l'ingresso libero di cellule immunitarie e mediatori circolanti, contribuendo all'ambiente immunitario regolato del cervello. La segnalazione infiammatoria può allentare le giunzioni e aumentare la permeabilità, consentendo l'infiltrazione di cellule immunitarie e l'esposizione del tessuto neurale ai componenti plasmatici.

Clinical relevance

La disfunzione della barriera emato-encefalica accompagna molte condizioni neurologiche e neuroinfiammatorie, e le proprietà della barriera influenzano fortemente quali agenti terapeutici possono raggiungere il cervello. Questa voce descrive la fisiologia e come vengono generate le prove; è a scopo educativo e non una fonte di consigli diagnostici o terapeutici individuali.

History

Il concetto di barriera emerse da osservazioni della fine del XIX e inizio del XX secolo secondo cui coloranti iniettati nel sangue non macchiavano il cervello, implicando una barriera tra sangue e tessuto nervoso. Studi ultrastrutturali localizzarono successivamente la barriera alle giunzioni strette delle cellule endoteliali cerebrali, e lavori successivi stabilirono i contributi di astrociti e periciti, portando al concetto integrato di unità neurovascolare.

Debates

Quanto è 'immune privilegiato' il sistema nervoso centrale?

Il cervello è stato a lungo descritto come immune privilegiato, ma ora si comprende che la sorveglianza immunitaria e l'accesso immunitario regolato avvengono sotto stretto controllo piuttosto che essere assenti, quindi la vecchia nozione assoluta di privilegio è stata raffinata verso un accesso regolato.

Key figures

• N. Joan Abbott
• Richard Daneman
• Richard Ransohoff
• Costantino Iadecola

Seminal works

• abbott-2010
• obermeier-2013
• abbott-2006

Frequently asked questions

Cos'è l'unità neurovascolare?

È l'insieme funzionale di cellule endoteliali cerebrali, periciti, piedi terminali astrocitari, membrana basale e neuroni vicini che insieme stabiliscono e regolano la barriera emato-encefalica e il flusso sanguigno.

Perché la barriera emato-encefalica è importante per il trattamento farmacologico?

Poiché la barriera limita strettamente quali molecole entrano nel cervello, molti farmaci non possono raggiungere il sistema nervoso centrale in quantità efficaci, il che rappresenta una sfida centrale nello sviluppo di terapie per i disturbi cerebrali.