Blod-hjärn-barriärens egenskaper

Blod-hjärnbarriären består av endotelceller, pericyter (celler med liknande egenskaper som glatta muskelceller) samt astrogliala utskott, av vilka endotelcellerna är det som framförallt bildar barriären. Dess speciella egenskaper kommer således huvudsakligen från endotelcellerna t ex deras brist på vesikulär transport. På de platser där barriären inte finns (d v s i perifera och circumventrikulära organ) förekommer intracellulära öppningar mellan endotelcellerna kallade fenestra. I dessa förekommer också riklig transport m h a endocytotiska mekanismer. I blod-hjärn-barriären däremot förekommer vesikulär transport relativt sparsamt. Likaså sluter endotelcellerna tätt m h a tight junctions.

Ett ämne kan passera barriären på tre sätt:

1. Genom diffusion av fettlösliga substanser - Fettlösliga gaser som O $_\textrm{2}$ och CO $_\textrm{2}$ passerar lätt. Generellt gäller att ju mer fettlösligt ett ämne är, desto lättare passerar det barriären. Detta kan mätas m h a den olja-vatten-delningskonstanten (kvoten mellan löslighet i olivolja och vatten). Ju högre denna är, desto mer permeabelt är i allmänhet ett ämne. Undatag är de ämnen som selektivt transporteras eller vars permeabilitet ökas eller minskas av enzymer.
2. Genom receptormedierad aktiv transport av specifika vattenlösliga substanser - Den viktigaste av dessa trasnporter är den av glukos. Denna utförs av Glut1. Denna är ej energiberoende och förflyttar således glukos nedför dess koncentrationsgradient.

   Tre olika transportsystem förflyttar amino syrer över barriärens endotelceller:

   • L-systemet - Transporterar stora neutrala aminosyror med grenade eller ringkopplade sidokedjor, denna transportör verkar faciliterande och transporterar endast nerför koncentrationsgradienten. Den är inblandad i transporten av L-DOPA. Kan vara både luminalt (mot kärlet till) och abluminalt beläget.
   • A-systemet - Transporterar glycin och neutrala aminosyror med korta linjära eller polära sidokedjor. Detta system är dock Na $^\textrm{+}$- och energiberoende och är endast abluminalt beläget.
   • ASC-systemet - Transporterar alanin, cystein och serin och är även detta Na $^\textrm{+}$- och energiberoende samt endast abluminalt beläget.

3. Genom jonkanaler - Det finns flera specifika jonkanaler i blod-hjärn-barriären. De mest signifikanta är en icke-selektiv luminalt belägen jonkanal, en distinkt abluminal K $^\textrm{+}$-kanal samt en abluminalt belägen Na $^\textrm{+}$-K $^\textrm{+}$-ATPase-pump. Dessa håller tillsamms en korrekt halt av Na $^\textrm{+}$ och K $^\textrm{+}$.

Förutom den fysiska barriären i form av cellmembranet förekommer även en metabol barriär; olika enzymer kan verka nedbrytande på olika ämnen. Exempel på sådana ämnen är L-DOPA, som måste ges tillsammans med en DOPA-dekarboxylasinhibitor för att kunna passera den metabola barriären.

Blod-hjärn-barriären finns inte överallt runt cerebrala artärer. De ställen där den är genomsläpplig är posteriora hypofysen samt runt circumventrikulära organ som t ex area postrema, subfornikala organ och subkomissurala organ. Orsaken till detta är fysiologisk; t ex kräver hypofysens sekretiva funktion att genomsläppligheten ökas. De delar av hjärnan till vilka barriären har ökad genomsläpplighet isoleras från resten hjärnan genom speciella ependymalceller kallade tanycyter, vilka är sammanfogade med tight junctions och således förhindrar fritt utbyte mellan CSF och cirkumventrikulära organ.

För att endotelceller skall utveckla en viss fenotyp krävs signaler från celler omgivande hjärnan, framförallt från astroglia. Dessa har en viktig roll vid utvecklingen av tight junctions mellan endotelceller.

Vid primära maligna hjärntumörer funkar inte alltid blod-hjärn-barriären. Den läcker och ger upphov till det ödem som kännetecknar dessa. Vid hjärnhinneinflammation upphör också barriären att fungera. Detta uppträder delvis som en effekt av den immunologiska responsen på inflammationen då antibiotika kan tränga igenom och verka.