O cérebro é precioso, e a evolução não mediu esforços para protegê-lo de danos. O mais óbvio é nosso crânio de 7 mm de espessura, mas o cérebro também é cercado por fluido protetor (cérebro-espinhal – do cérebro e da coluna) e uma membrana protetora chamada meninges. Ambos fornecem mais defesa contra lesões físicas. 
Outro elemento protetor é a barreira hematoencefálica. Como o nome sugere, esta é uma barreira entre os vasos sanguíneos do cérebro (capilares) e as células e outros componentes que constituem o tecido cerebral. Enquanto o crânio, as meninges e o líquido cefalorraquidiano protegem contra danos físicos, a barreira hematoencefálica fornece uma defesa contra patógenos e toxinas causadores de doenças que podem estar presentes em nosso sangue.
A barreira hematoencefálica foi descoberta no final do século 19, quando o médico alemão Paul Ehrlich injetou uma tinta na corrente sanguínea de um rato. Para sua surpresa, a tinta se infiltrou em todos os tecidos, exceto no cérebro e na medula espinhal. Embora isso mostrasse que existia uma barreira entre o cérebro e o sangue, só na década de 1960 os pesquisadores puderam usar microscópios poderosos o suficiente para determinar a camada física da barreira sangue-cérebro.
Agora sabemos a estrutura principal da barreira hematoencefálica que oferece uma barreira é a “junção endotelial apertada”. As células endoteliais revestem o interior de todos os vasos sanguíneos. Nos capilares que formam a barreira hematoencefálica, as células endoteliais estão extremamente próximas umas das outras, formando as chamadas junções estreitas.
O espaço estreito permite que apenas pequenas moléculas, moléculas solúveis em gordura e alguns gases passem livremente pela parede capilar e para o tecido cerebral. Algumas moléculas maiores, como a glicose, podem ganham entrada por meio de proteínas transportadoras, que agem como portas especiais que se abrem apenas para moléculas específicas.
Ao redor das células endoteliais do vaso sanguíneo estão outros componentes da barreira hematoencefálica que não estão estritamente envolvidos na parada coisas ge passando do sangue para o cérebro, mas que se comunicam com as células que formam a barreira para alterar o quão seletiva é a barreira sangue-cérebro.
Por que precisamos disso?
O propósito de a barreira hematoencefálica serve para proteger contra toxinas circulantes ou patógenos que podem causar infecções cerebrais, enquanto ao mesmo tempo permite que nutrientes vitais cheguem ao cérebro.
Sua outra função é ajudar a manter níveis relativamente constantes de hormônios, nutrientes e água no cérebro – flutuações que podem perturbar o ambiente perfeitamente ajustado.
Então, o que acontece se a barreira hematoencefálica for danificada ou de alguma forma comprometida?
Um comum a forma como isso ocorre é por meio de infecção bacteriana, como na doença meningocócica. A bactéria meningocócica pode se ligar à parede endotelial, fazendo com que as junções estreitas se abram ligeiramente. Como resultado, a barreira hematoencefálica se torna mais porosa, permitindo que bactérias e outras toxinas infectem o tecido cerebral, o que pode levar à inflamação e às vezes à morte.
Também se acredita que a função da barreira hematoencefálica pode diminuir em outras condições. Na esclerose múltipla, por exemplo, uma barreira hematoencefálica defeituosa permite que os glóbulos brancos se infiltrem no cérebro e ataquem as funções que enviam mensagens de uma célula cerebral (neurônio) para outra. Isso causa problemas com a forma como os neurônios se comunicam entre si.
Quando precisamos passar por isso?
A barreira sangue-cérebro é geralmente muito eficaz na prevenção de que substâncias indesejadas acessem o cérebro, que tem uma desvantagem. A grande maioria dos possíveis tratamentos com medicamentos não cruza a barreira prontamente, o que representa um grande impedimento para o tratamento de distúrbios mentais e neurológicos.
Uma maneira possível de contornar o problema é “enganar” a barreira hematoencefálica para permitir passagem do medicamento. Esta é a chamada abordagem do cavalo de Tróia, em que o medicamento é fundido a uma molécula que pode passar a barreira sangue-cérebro por meio de uma proteína transportadora.
Uma abordagem diferente é temporariamente abra a barreira hematoencefálica usando ultrassom.
Em um camundongo com doença de Alzheimer, mostramos que o uso de ultrassom para abrir a barreira hematoencefálica pode melhorar a cognição e diminuir a quantidade de placa tóxica que se acumula no cérebro. Achamos que pode ser devido à capacidade do ultrassom, em combinação com microbolhas de gás injetado, para abrir temporariamente e com segurança o barreira hematoencefálica para permitir a entrada de fatores protetores transmitidos pelo sangue. É importante ressaltar que essa abordagem não danificou o cérebro
Em um novo estudo, mostramos que, ao abrir temporariamente a barreira hematoencefálica, o ultrassom permite mais de um anticorpo terapêutico no cérebro, melhorando a patologia e a cognição do tipo Alzheimer mais do que quando se usa ultrassom ou o droga anticorpo isoladamente.
O ultrassom é, portanto, uma ferramenta promissora para superar de forma temporária e segura a barreira hematoencefálica normalmente muito útil, mas às vezes problemática. Ele pode ser usado para melhorar o fornecimento de drogas ao cérebro e, ao fazer isso, torna os tratamentos para Alzheimer e outras doenças cerebrais mais econômicos.