Penghalang darah-otak: struktur, fungsi, penyakit

penghalang darah-otak adalah dinding semi-permeabel antara darah dan otak . Ini terdiri dari sel-sel yang membentuk dinding kapiler darah di otak. Penghalang ini memungkinkan neuron di sistem saraf pusat diisolasi secara kimiawi dari bagian tubuh lainnya.

Otak adalah satu-satunya organ yang memiliki sistem keamanannya sendiri. Berkat sawar darah-otak, nutrisi penting dapat mencapainya sekaligus menghalangi masuknya zat lain.

representasi sawar darah otak

Atrosit tipe 1 di sekitar kapiler di otak

Penghalang ini berfungsi untuk mempertahankan berfungsinya neuron dengan mengontrol masuk dan keluarnya bahan kimia di otak. Sayangnya, bagaimanapun, penghalang ini bekerja sangat efektif dengan menghalangi lewatnya zat asing ke otak yang biasanya juga mencegah obat mencapai otak.

Bagaimanapun, penelitian terus merancang obat yang memiliki persyaratan yang diperlukan untuk menembus penghalang ini. Namun, ada beberapa bagian tubuh yang tidak memiliki sawar darah-otak; mereka dikenal sebagai organ sirkuventrikular.

Akhirnya, ada kondisi tertentu yang menyebabkan terbukanya sawar darah otak. Hal ini memungkinkan terjadinya pertukaran zat secara bebas, sehingga fungsi otak dapat diubah. Beberapa di antaranya adalah peradangan, trauma, atau penyakit seperti multiple sclerosis.

Indeks artikel

Struktur penghalang darah-otak

Penghalang darah-otak antara otak dan darah

Beberapa zat dapat melewati penghalang ini, tetapi yang lain tidak, yang berarti bahwa itu adalah penghalang selektif permeabel.

Di sebagian besar tubuh, sel-sel yang membentuk kapiler darah tidak saling menempel erat. Ini disebut sel endotel, dan mereka memiliki celah di antara mereka di mana berbagai zat dapat masuk dan keluar. Dengan demikian, unsur-unsur dipertukarkan antara plasma darah dan cairan yang mengelilingi sel-sel tubuh (cairan ekstraseluler).

Namun, di sistem saraf pusat, kapiler tidak memiliki celah ini. Sebaliknya, sel-sel terjalin erat. Ini mencegah banyak zat meninggalkan darah.

Memang benar bahwa ada beberapa zat tertentu yang dapat melewati penghalang ini. Ini melakukannya melalui protein khusus yang mengangkutnya dari melalui dinding kapiler.

Misalnya, transporter glukosa memungkinkan glukosa masuk ke otak untuk menyediakan bahan bakar. Selain itu, transporter ini mencegah produk limbah beracun dari tersisa di otak.

Sebuah sel glial (pendukung) yang disebut astrosit, dikelompokkan di sekitar pembuluh darah otak dan tampaknya memainkan peran penting dalam pengembangan sawar darah – otak. Ini juga tampaknya berkontribusi pada pengangkutan ion dari otak ke darah.

Di sisi lain, ada area sistem saraf yang memiliki penghalang darah-otak yang lebih permeabel daripada yang lain. Bagian selanjutnya menjelaskan untuk apa ini.

Fitur

Empat hambatan utama antara sistem saraf pusat dan perifer. Sumber: Stolp HB, Liddelow SA, Sá-Pereira I, Dziegielewska KM dan Saunders NR / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

Agar otak berfungsi dengan baik, penting untuk menjaga keseimbangan antara zat-zat di dalam neuron dan dalam cairan ekstraseluler yang ditemukan di sekitarnya. Ini memungkinkan pesan ditransmisikan dengan benar antar sel.

Jika komponen cairan ekstraseluler berubah, meskipun sedikit, transmisi ini akan berubah, yang menyebabkan perubahan fungsi otak.

Untuk alasan ini, sawar darah-otak bertindak dengan mengatur komposisi cairan ini. Misalnya, banyak makanan yang kita makan mengandung bahan kimia yang dapat mengubah pertukaran informasi antar neuron. Penghalang darah-otak mencegah zat-zat ini mencapai otak, mempertahankan fungsi yang baik.

Yang penting, sawar darah-otak tidak memiliki struktur yang seragam di seluruh sistem saraf. Ada tempat-tempat di mana ia memiliki permeabilitas lebih daripada di tempat lain. Ini berguna untuk memungkinkan lewatnya zat yang di tempat lain tidak diterima.

Contohnya adalah postem area batang otak . Daerah ini mengontrol muntah, dan memiliki penghalang darah-otak yang jauh lebih permeabel. Tujuannya agar neuron di area tersebut dapat dengan cepat mendeteksi zat beracun dalam darah.

Jadi, ketika beberapa racun yang berasal dari perut mencapai sistem peredaran darah , merangsang daerah pasca-serebral, menyebabkan muntah. Dengan cara ini, tubuh bisa mengeluarkan isi beracun dari perut sebelum mulai berbahaya.

Singkatnya, tiga fungsi utama sawar darah-otak adalah:

– Melindungi otak dari zat asing yang berpotensi berbahaya atau yang dapat mengubah fungsi otak.

– Melindungi dan memisahkan sistem saraf pusat dari hormon dan neurotransmiter yang ada di seluruh tubuh, menghindari efek yang tidak diinginkan.

– Menjaga keseimbangan kimiawi yang konstan di otak kita.

Zat apa yang melewati sawar darah otak?

Jaringan kapiler memasok nutrisi ke sel-sel otak. Sumber: Dan Ferber / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)

Ada zat yang lebih rentan daripada yang lain untuk melewati sawar darah-otak. Zat dengan karakteristik berikut masuk lebih mudah daripada yang lain:

– Molekul kecil melewati sawar darah-otak jauh lebih mudah daripada yang besar.

– Zat yang larut dalam lemak dengan mudah melewati sawar darah-otak, sedangkan zat yang tidak larut lebih lambat atau tidak mampu melewatinya. Salah satu jenis obat larut lemak yang mudah mencapai otak kita adalah barbiturat . Contoh lain adalah etanol, nikotin, kafein, atau heroin.

– Molekul yang memiliki muatan listrik lebih sedikit melewati penghalang lebih cepat daripada molekul dengan muatan tinggi.

Beberapa zat dapat melewati sawar darah-otak. Di atas segalanya, molekul glukosa, oksigen, dan asam amino melewatinya, yang penting untuk berfungsinya otak.

Asam amino seperti tirosin, triptofan, fenilalanin, valin atau leusin memasuki sawar darah otak dengan sangat cepat. Banyak di antaranya adalah prekursor neurotransmiter yang disintesis di otak.

Namun, penghalang ini mengecualikan hampir semua molekul besar dan 98% dari semua obat yang terdiri dari molekul kecil.

Itulah mengapa ada kesulitan dalam mengobati penyakit otak, karena obat biasanya tidak melewati penghalang atau tidak melakukannya dalam jumlah yang diperlukan. Dalam kasus tertentu, agen terapeutik dapat disuntikkan langsung ke otak untuk melewati sawar darah otak.

Pada saat yang sama, mencegah masuknya neurotoksin dan zat lipofilik melalui transporter yang diatur oleh apa yang disebut P-glikoprotein.

Organ sirkuventrikular

Seperti disebutkan, ada beberapa wilayah otak di mana penghalang darah-otak lebih lemah dan lebih permeabel. Hal ini menyebabkan zat untuk mencapai daerah tersebut dengan mudah.

Berkat area ini, otak dapat mengontrol komposisi darah. Di dalam organ sirkuventrikular adalah:

– Kelenjar pineal: itu adalah struktur yang terletak di dalam otak kita, di antara mata. Ini terkait dengan ritme biologis kita dan fungsi hormonal yang penting. Melepaskan melatonin dan peptida neuroaktif.

– Neurohypophysis: itu adalah lobus posterior kelenjar pituitari. Ini menyimpan zat dari hipotalamus, terutama neurohormon seperti oksitosin dan vasopresin.

– Area setelahnya: seperti yang disebutkan di atas, menghasilkan muntah untuk mencegah kita mabuk.

– Organ subfornical: sangat penting dalam pengaturan cairan tubuh. Misalnya, memiliki peran penting dalam rasa haus.

– Organ vaskular dari lamina terminal: juga berkontribusi terhadap rasa haus dan keseimbangan cairan melalui pelepasan vasopresin. Mendeteksi peptida dan molekul lainnya.

– Keunggulan median: itu adalah area hipotalamus yang mengatur hipofisis anterior melalui interaksi antara merangsang dan menghambat hormon hipotalamus.

Kondisi yang mempengaruhi sawar darah-otak

Ada kemungkinan bahwa sawar darah otak terganggu karena berbagai penyakit. Selain itu, ketika penghalang ini melemah, hal itu dapat meningkatkan kemungkinan atau mempercepat timbulnya gangguan neurodegeneratif.

– Hipertensi atau tekanan darah tinggi: dapat menyebabkan perubahan penghalang ini, menjadi permeabel, yang dapat berbahaya bagi tubuh kita.

– Radiasi: paparan radiasi yang lama dapat melemahkan sawar darah-otak.

– Infeksi: peradangan pada beberapa bagian sistem saraf pusat membuat penghalang ini lebih lemah. Contohnya adalah meningitis, penyakit di mana meninges otak (lapisan yang mengelilingi otak dan sumsum tulang belakang) menjadi meradang oleh berbagai virus dan bakteri.

– Trauma, iskemia, stroke … dapat menyebabkan kerusakan langsung pada otak, mempengaruhi sawar darah otak.

– Abses otak. Ini karena peradangan dan akumulasi nanah di dalam otak. Infeksi biasanya berasal dari telinga, mulut, sinus, dll. Meski bisa jadi akibat trauma atau pembedahan. Dalam kebanyakan kasus, 8 sampai 12 minggu terapi antibakteri diperlukan.

– Multiple sclerosis: tampaknya orang dengan penyakit ini memiliki kebocoran pada sawar darah otak. Hal ini menyebabkan terlalu banyak sel darah putih untuk mencapai otak, di mana mereka secara keliru menyerang mielin.

Myelin adalah zat yang menutupi sel-sel saraf dan memungkinkan impuls saraf untuk melakukan perjalanan dengan cepat dan efisien. Jika dihancurkan, gangguan kognitif dan motorik progresif muncul.

Referensi

  1. Sawar darah otak. (sf). Diakses pada 22 April 2017, dari Wikipedia: en.wikipedia.org.
  2. Penghalang Otak Darah (“Jauhkan”). (sf). Diperoleh pada 22 April 2017, dari Neuroscience untuk anak-anak: fakultas.washington.edu.
  3. Penghalang Darah-Otak. (2 Juli 2014). Diperoleh dari BrainFacts: brainfacts.org.
  4. Carlson, NR (2006). Fisiologi perilaku Ed 8. Madrid: Pearson.

Related Posts