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Lexikon der Biologie: Blut-Hirn-Schranke

Blut-Hirn-Schranke, Bezeichnung für das Zusammenspiel zweier Mechanismen bei Wirbeltieren und Mensch, die den Übertritt von Substanzen aus dem Blut in das Gehirn kontrollieren. Fettlösliche Substanzen, wie Nicotin, Alkohol (Ethanol, Alkoholismus) oder Heroin, und die Blutgase, aber auch Narkotika wie das Halothan, können die Blut-Hirn-Schranke durch Diffusion passieren und gelangen ungehindert in das Gehirn. Für den Transport polarer Substanzen und Ionen (Ionentransport) sind spezifische Transportsysteme (aktiver Transport, passiver Transport) notwendig. Auf diese Weise kann die chemische Zusammensetzung der Interzellularflüssigkeiten (Flüssigkeitsräume, Gewebeflüssigkeit) des Gehirns weitestgehend konstant gehalten werden, was für eine präzise Signalübertragung zwischen den Nervenzellen des Zentralnervensystems notwendig ist. – Einen ersten Hinweis auf Schrankenstrukturen im Zentralnervensystem lieferten Färbeversuche mit Vitalfarbstoffen im Jahr 1885 durch P. Ehrlich, der bemerkte, daß eine intravenöse Injektion von Farbstoffen die meisten Organe anfärbte, nur das Gehirn nicht, mit Ausnahme des Plexus chorioideus (Adergeflecht) und der Hypophyse. Elektronenmikroskopische Untersuchungen haben um 1975 gezeigt, daß Blut und Liquor (Cerebrospinalflüssigkeit) durch spezialisierte zelluläre Barrieren voneinander getrennt sind. Heute unterscheidet man eine Blut-Hirn-Schranke um die Blutgefäße herum, die durch tight-junctions von Endothelzellen und Astrocyten, die die Kapillarwand bilden, zustandekommt, von einer Blut-Liquor-Schranke an den Ventrikelwänden. – Beide Barrieretypen sind altersbedingten Veränderungen unterworfen. Verschiedene Erkrankungen des Gehirns führen zu Störungen in der Funktion der Blut-Hirn-Schranke. Hirntumoren entwickeln eine Blutversorgung ohne Blut-Hirn-Schranke. Eine bakterielle Hirnhautentzündung (Meningitis) kann die Blut-Hirn-Schranke lockern, was das Eindringen von Antibiotika in das Gehirn ermöglicht. Auch Schlaganfälle (Schlaganfall) können die Blut-Hirn-Schranke beeinträchtigen und z. B. Monocyten Zugang zum Gehirn verschaffen, die dann toxische Substanzen freisetzen können. – Wenn Viren in das Gehirn eindringen, werden sie auch dort durch das Immunsystem (Gliazellen) angegriffen. Der normale Mechanismus des Immunsystems, eine Virus-infizierte Zelle zu bekämpfen, nämlich die Lyse dieser Zelle, verbietet sich bei den Nervenzellen, da diese im allgemeinen nicht durch neue Zellen ersetzt werden können. So weisen Nervenzellen auch keine MHC-Klasse-I-Moleküle (Haupt-Histokompatibilitäts-Komplex, Histokompatibilitäts-Antigene) auf ihrer Oberfläche auf, die für diesen Mechanismus der Virusbekämpfung nötig wären. Statt dessen scheinen bei der Bekämpfung neuronaler Viren Antikörper beteiligt zu sein. Nervenzellen sind in der Lage, Antikörper in das Zellinnere aufzunehmen, wo sie die Virusvermehrung hemmen oder unterbinden könnten. Auch das AIDS-Virus (HIV, AIDS) kann sich im Gehirn einnisten und dort Zerstörungsprozesse auslösen, die zu einer Demenz führen. – Bei Wirbellosen findet sich nur bei Insekten eine gut ausgebaute Blut-Hirn-Schranke.

L.M./Ch.J./U.T./R.B.I.

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