Wie funktioniert die Blut-Hirn-Schranke?

Die Wirksamkeit dieser Schranke beruht darauf, dass die Wände der Blutgefässe, die das Gehirn versorgen, nur für bestimmte Moleküle durchlässig sind. Dichte Hüllen aus Endothelzellen (den Stützzellen des Gehirns)umgeben die Blutgefässe.

Kleine Moleküle, wie beispielsweise Sauerstoff, können die Blut-Hirn-Schranke ohne weiteres passieren, aber die meisten grösseren Moleküle, die das Gehirn benötigt, müssen aktiv aus dem Blut ins Gehirn transportiert werden. Die Blut-Hirn-Schranke hat zur Folge, dass Arzneimittel, die direkt auf das zentrale Nervensystem einwirken sollen, entweder aus sehr kleinen Molekülen bestehen oder in den Membranen der Endothelzellen löslich sein müssen.

Welcher Bereich wird nicht geschützt?

Nicht durch die Blut-Hirn-Schranke geschützt sind Gebiete des Gehirns, die auf Hormone reagieren sollen, oder deren Aufgabe darin besteht, die chemische Zusammensetzung des Blutes zu steuern.

Auch in den Nervenzellen selbst kann es zu Transportproblemen kommen, denn eine Nervenzelle besteht - neben dem Zellkörper - gewöhnlich aus einer grossen Zahl dünner Fortsätze. Die von der Zelle ausgehende Nervenfaser, die die Nervensignale weiterleitet, kann Millimeter oder sogar Zentimeter lang sein, während die Nervenzelle selbst nur einen Durchmesser von einigen Tausendstel Millimetern hat.

Moleküle, die der Zellkörper synthetisiert, müssen also teilweise über beträchtliche Entfernungen transportiert werden, damit sie bis ans Ende der Nervenfaser gelangen. Man weiss heute, dass der Inhalt der Nervenfaser, das Axoplasma, eine Verkehrsader für Moleküle ist, die zwischen dem Zellkörper und den Enden seiner Nervenfaser unterwegs sind, und zwar in beiden Richtungen.

Das Transportsystem in uns

Es gibt mehrere Transportsysteme, darunter ein langsames, das Material mit einer Geschwindigkeit von etwa einem Millimeter pro Tag vom Zellkörper wegbringt, sowie ein schnelles, das Material mit einer Geschwindigkeit von zehn bis zwanzig Zentimeter pro Tag in beide Richtungen bewegt. Das langsame Transportsystem befördert vor allem Substanzen, die dem Wachstum und der Regeneration der Nervenfaser dienen, während mit dem schnellen Transportsystem Stoffe fliessen, auf die nicht lange gewartet werden kann, beispielsweise die Enzyme, die an der Synthese der Neurotransmitter beteiligt sind.

Quellen

  • Spektrum der Wissenschaft

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