Barrera hematoencefálica

Qué es la barrera hematoencefálica

Se denomina barrera hematoencefálica al conjunto de células y estructuras que revisten los capilares del sistema nervioso central y que, gracias a uniones intercelulares extraordinariamente estrechas, restringen el paso de moléculas desde la sangre al parénquima cerebral. A diferencia de lo que ocurre en los capilares del resto del organismo, donde existen fenestraciones que facilitan el intercambio de sustancias, el endotelio cerebral carece de esas aberturas.

El nombre combina tres raíces: del griego αἷμα (haima, sangre), ἐγκέφαλος (enképhalos, lo que está dentro de la cabeza) y del latín barriere. El concepto tiene más de un siglo de historia. En 1885, Paul Ehrlich observó que ciertos colorantes vitales, inyectados por vía intravenosa, teñían todos los órganos excepto el cerebro. Su discípulo Edwin Goldmann demostró en 1913 el fenómeno inverso: esos mismos colorantes, inyectados directamente en el líquido cefalorraquídeo, se limitaban al tejido nervioso sin pasar a la sangre. La denominación Bluthirnschranke se atribuye a Lina Stern, fisióloga suiza de origen ruso, quien entre las décadas de 1920 y 1940 desarrolló el concepto y lo aplicó a la investigación de la meningitis tuberculosa. No fue posible visualizar la barrera como estructura real hasta la introducción del microscopio electrónico en los años sesenta.

Componentes celulares y moleculares

El elemento fundamental son las células endoteliales de los capilares cerebrales. Estas células presentan uniones estrechas (tight junctions) formadas por proteínas transmembranales, entre ellas ocludinas y claudinas, que sellan el espacio paracelular y obligan a cualquier molécula a atravesar la célula, no a rodearla. Es un filtro selectivo, no un muro absoluto.

Los pericitos rodean parcialmente el endotelio y regulan el flujo sanguíneo capilar, la formación de nuevos vasos y la estabilidad de las uniones estrechas. Los astrocitos, con sus prolongaciones denominadas pies perivasculares, envuelven casi por completo la superficie externa de los capilares cerebrales y liberan factores que mantienen las propiedades de barrera del endotelio. La membrana basal, interpuesta entre el endotelio y los pies astrocitarios, añade un componente físico adicional de filtración.

Conviene no olvidar la microglía perivascular, que vigila el entorno y participa en la respuesta inmunitaria local cuando se produce una infección o un daño tisular.

Mecanismos de transporte a través de la barrera

Las moléculas pequeñas y lipófilas, como el oxígeno, el dióxido de carbono, el etanol o la nicotina, atraviesan la barrera por difusión pasiva sin dificultad. Para nutrientes hidrosolubles que el cerebro necesita en grandes cantidades, como la glucosa o ciertos aminoácidos, existen transportadores específicos en la membrana endotelial. La glucosa, por ejemplo, entra a través del transportador GLUT-1.

Proteínas de mayor tamaño pueden cruzar mediante transcitosis mediada por receptores: la transferrina, necesaria para el aporte de hierro al cerebro, utiliza este mecanismo. El paso es lento y regulado, lo cual explica por qué gran parte de los fármacos diseñados para otras localizaciones no alcanzan concentraciones eficaces en el tejido nervioso. Se estima que solo alrededor del 2 % de los medicamentos convencionales supera la BHE, un dato que condiciona toda la farmacología neurológica.

Zonas del encéfalo sin barrera hematoencefálica

No todo el encéfalo está protegido de igual modo. Los órganos circunventriculares, un grupo reducido de estructuras situadas en torno a los ventrículos cerebrales, carecen de barrera hematoencefálica completa. Entre ellos se encuentran la neurohipófisis, la glándula pineal, el área postrema y el órgano subfornical. Esta permeabilidad es deliberada: el área postrema, por ejemplo, necesita detectar sustancias tóxicas en sangre para desencadenar el reflejo del vómito, y la neurohipófisis libera hormonas directamente al torrente circulatorio.

Diferenciación con otras barreras biológicas

La barrera cutánea opera en la interfaz entre el organismo y el medio externo, con lípidos intercelulares y corneocitos como protagonistas. La barrera placentaria separa dos circulaciones sanguíneas, la materna y la fetal, mediante capas de trofoblasto. La BHE, en cambio, es una barrera interna que separa un compartimento sanguíneo de un tejido parenquimatoso, y su base estructural son las uniones estrechas del endotelio capilar. Las tres impiden el paso libre de moléculas, pero los componentes y la localización difieren por completo.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene el término barrera hematoencefálica?

Se forma a partir del griego αἷμα (haima, sangre) y ἐγκέφαλος (enképhalos, cerebro, literalmente "lo que está dentro de la cabeza"), con el añadido de barrera. La denominación original alemana Bluthirnschranke, acuñada por Lina Stern en los años veinte, significa literalmente "barrera sangre-cerebro". En español se consolidó la forma hematoencefálica, que combina las dos raíces griegas en una sola palabra compuesta.

¿Por qué muchos medicamentos no llegan al cerebro?

Porque las uniones estrechas del endotelio cerebral bloquean la difusión paracelular y la mayoría de los fármacos son moléculas hidrosolubles o de gran tamaño que no pueden atravesar la membrana celular por difusión simple ni disponen de transportadores específicos en la BHE. Este obstáculo ha sido y sigue siendo uno de los grandes retos de la neurofarmacología, especialmente en el desarrollo de tratamientos para tumores cerebrales y enfermedades neurodegenerativas.

¿Puede romperse la barrera hematoencefálica?

Sí. En determinadas condiciones patológicas, como infecciones del sistema nervioso central (encefalitis, meningitis), traumatismos craneoencefálicos graves, accidentes cerebrovasculares o tumores cerebrales, las uniones estrechas se desorganizan y la barrera aumenta su permeabilidad. Esa apertura permite la entrada de sustancias, proteínas e incluso células inmunitarias que normalmente no accederían al parénquima cerebral, lo cual contribuye al edema y al daño tisular.

¿Paul Ehrlich descubrió la barrera hematoencefálica?

Estrictamente, no. Ehrlich observó en 1885 que un colorante vital no teñía el cerebro tras la inyección intravenosa, pero interpretó el fenómeno como una baja afinidad del tejido nervioso por el colorante, no como la existencia de una barrera. Fue Edwin Goldmann, en 1913, quien con el experimento inverso demostró que el problema no estaba en el tejido, sino en el paso de la sangre al cerebro. La conceptualización formal como barrera la desarrolló Lina Stern en las décadas siguientes.

Referencias

1. Manual MSD (versión para público general). Cerebro.
2. NCI (Instituto Nacional del Cáncer). Definición de barrera hematoencefálica.
3. Kenhub. Barrera hematoencefálica: Estructura, función.
4. Escobar A, et al. Barrera hematoencefálica. Revista Mexicana de Neurociencia.