Il cervello è prezioso e levoluzione ha fatto di tutto per proteggerlo dai danni. Il più ovvio è il nostro cranio spesso 7 mm, ma il cervello è anche circondato da liquido protettivo (cerebrospinale – del cervello e della colonna vertebrale) e da una membrana protettiva chiamata meningi. Entrambi forniscono unulteriore difesa contro le lesioni fisiche. 
Un altro elemento protettivo è la barriera ematoencefalica. Come suggerisce il nome, questa è una barriera tra i vasi sanguigni del cervello (capillari) e le cellule e altri componenti che compongono il tessuto cerebrale. Mentre il cranio, le meningi e il liquido cerebrospinale proteggono dai danni fisici, la barriera emato-encefalica fornisce una difesa contro i patogeni patogeni e le tossine che possono essere presenti nel nostro sangue.
La barriera emato-encefalica è stata scoperta alla fine del XIX secolo, quando il medico tedesco Paul Ehrlich iniettò un colorante nel flusso sanguigno di un topo. Con sua sorpresa, il colorante si è infiltrato in tutti i tessuti tranne il cervello e il midollo spinale. Sebbene ciò dimostrasse lesistenza di una barriera tra cervello e sangue, solo negli anni 60 i ricercatori poterono utilizzare microscopi abbastanza potenti da determinare lo strato fisico della barriera ematoencefalica.
Ora conosciamo la struttura chiave della barriera emato-encefalica che offre una barriera è la “giunzione endoteliale stretta”. Le cellule endoteliali rivestono linterno di tutti i vasi sanguigni. Nei capillari che formano la barriera emato-encefalica, le cellule endoteliali sono incuneate estremamente vicine luna allaltra, formando cosiddette giunzioni strette.
Lo spazio stretto consente solo a piccole molecole, molecole liposolubili e ad alcuni gas di passare liberamente attraverso la parete dei capillari e nel tessuto cerebrale. Alcune molecole più grandi, come il glucosio, possono ottenere lingresso attraverso le proteine trasportatrici, che agiscono come porte speciali che si aprono solo per particolari molecole.
Intorno alle cellule endoteliali del vaso sanguigno ci sono altri componenti della barriera emato-encefalica che non sono strettamente coinvolti nellarresto cose ge dal sangue al cervello, ma che comunicano con le cellule che formano la barriera per cambiare la selettività della barriera ematoencefalica.
Perché ne abbiamo bisogno?
Lo scopo di la barriera emato-encefalica serve a proteggere dalle tossine circolanti o da agenti patogeni che potrebbero causare infezioni cerebrali, consentendo allo stesso tempo ai nutrienti vitali di raggiungere il cervello.
La sua altra funzione è quella di aiutare a mantenere livelli relativamente costanti di ormoni, nutrienti e acqua nel cervello: fluttuazioni in cui potrebbero disturbare lambiente finemente sintonizzato.
Quindi cosa succede se la barriera emato-encefalica è danneggiata o in qualche modo compromessa?
Un comune il modo in cui ciò si verifica è attraverso linfezione batterica, come nella malattia da meningococco. I batteri meningococcici possono legarsi alla parete endoteliale, provocando una leggera apertura delle giunzioni strette. Di conseguenza, la barriera emato-encefalica diventa più porosa, consentendo a batteri e altre tossine di infettare il tessuto cerebrale, il che può portare a infiammazioni e talvolta alla morte.
Si ritiene inoltre che la funzione della barriera emato-encefalica possa diminuzione in altre condizioni. Nella sclerosi multipla, ad esempio, una barriera ematoencefalica difettosa consente ai globuli bianchi di infiltrarsi nel cervello e attaccare le funzioni che inviano messaggi da una cellula cerebrale (neurone) a unaltra. Ciò causa problemi con il modo in cui i neuroni si trasmettono reciprocamente.
Quando dobbiamo superarla?
La barriera emato-encefalica è generalmente molto efficace nel prevenire laccesso a sostanze indesiderate cervello, che ha un aspetto negativo. La stragrande maggioranza dei potenziali trattamenti farmacologici non attraversa prontamente la barriera, ponendo un enorme ostacolo al trattamento dei disturbi mentali e neurologici.
Un modo possibile per aggirare il problema è “ingannare” la barriera emato-encefalica per consentire passaggio del farmaco. Questo è il cosiddetto approccio del cavallo di Troia, in cui il farmaco viene fuso a una molecola che può passare la barriera emato-encefalica tramite una proteina trasportatrice.
Un approccio diverso è quello di temporaneamente aprire la barriera emato-encefalica utilizzando gli ultrasuoni.
In un topo con malattia di Alzheimer, abbiamo dimostrato che luso degli ultrasuoni per aprire la barriera emato-encefalica può migliorare la cognizione e diminuire la quantità di placca tossica che si accumula nel cervello. Riteniamo che questo possa essere grazie alla capacità degli ultrasuoni, in combinazione con le microbolle di gas iniettate, di aprire temporaneamente e in sicurezza il barriera emato-encefalica per far entrare i fattori protettivi trasmessi dal sangue. È importante sottolineare che questo approccio non ha danneggiato il cervello.
In un nuovo studio, abbiamo dimostrato che aprendo temporaneamente la barriera emato-encefalica, gli ultrasuoni consentono a più di un anticorpo terapeutico nel cervello, migliorando la patologia e la cognizione simili allAlzheimer più di quando si usano gli ultrasuoni o il anticorpo in isolamento.
Lecografia è quindi uno strumento promettente per superare temporaneamente e in sicurezza la barriera ematoencefalica normalmente molto utile, ma a volte problematica. Può essere utilizzato per migliorare la somministrazione di farmaci al cervello e, così facendo, rendere i trattamenti per lAlzheimer e altre malattie del cervello più convenienti.