Menu

De bloed-hersenbarrière

De hersenen zijn het enige orgaan met een ingebouwd beveiligingssysteem. Dit systeem bestaat uit een netwerk aan bloedvaten die belangrijke voedingsstoffen doorlaten maar andere stoffen juist niet. Helaas staat dit systeem zo strak afgesteld dat het niet alleen schadelijke stoffen tegenhoudt maar vaak ook levensreddende medicijnen. Nieuw onderzoek biedt wetenschappers nu creatieve manieren om deze barrière te verleiden om medicatie toch door te laten.

Een ingewikkeld netwerk aan bloedvaten

Bron: decade3d – Adobe Stock

Wetenschappers ontdekten in de jaren ’60 dat de bloedvaten van de hersenen als het ware ‘gevoerd’ zijn met een laagje cellen; endotheelcellen. Deze cellen vormen een raakvlak tussen bloed en bloedvatwand. Echter, anders dan bij de bloedvaten in het lichaam zijn de endotheelcellen in de hersenen heel dicht op elkaar gepakt. Ze vormen op deze manier een zo goed als ondoordringbare lijn tussen hersenen en bloedbaan; de bloed-hersenbarrière.

De bloed-hersenbarrière omzeilen

De bloed-hersenbarrière voorkomt dat schadelijke stoffen zoals gifstoffen (toxines) en bacteriën de hersenen binnendringen. Maar het brein is ook afhankelijk van de aanlevering van hormonen en essentiële voedingsstoffen vanuit andere organen van het lichaam. Deze stoffen komen wel door de hersenbarrière heen.

Om te bepalen hoe de barrière van de hersenen bepaalt welke moleculen wel welkom zijn en welke niet, injecteerden wetenschappers chemicaliën in de bloedbaan van dieren. Vervolgens onderzochten zij wat daarvan tot in de hersenen wist door te dringen.

Toegang tot de hersenen

Het blijkt dat hele kleine en/of in vet oplosbare verbindingen in staat zijn om zonder al te veel moeite door de bloed-hersenbarrière heen weten te glippen. Je kan hierbij denken aan antidepressiva, medicijnen tegen angstgevoelens, alcohol, cocaïne en veel hormonen, Grotere moleculen zoals glucose of insuline daarentegen, moeten er doorheen worden getransporteerd door eiwitten. Deze transporteiwitten bevinden zich in de wanden van de bloedvaten in de hersenen. Ze kiezen de gewenste moleculen uit en trekken die vanuit het bloed de hersenen in.

Cellen in en aan beide kanten van de bloed-hersenbarrière hebben voortdurend contact met elkaar. Zij bepalen welke moleculen mogen worden doorgelaten en wanneer. Als de zenuwcellen in een hersengebied bijzonder hard moeten werken, zullen ze de bloedvaten vragen om zich verder uit te zetten Op deze manier kunnen de benodigde voedingsstoffen snel vanuit het bloed naar de zenuwcellen kunnen reizen.

Gevaarlijke lekken

Als zich kleine scheurtjes in de bloedvaten vormen dan kan het gebeuren dat stoffen die normaal gesproken geweerd worden zich toch toegang weten te verschaffen tot de hersenen. Dit veroorzaakt problemen en komt onder andere voor bij sommige vormen van kanker of infecties. Daarnaast zijn er aanwijzingen dat een verzwakte barrière voorafgaat aan een aantal neurodegeneratieve aandoeningen. Het is ook mogelijk dat dit de ziekte versnelt of bijdraagt aan het ontstaan er van.

Zo zijn er bijvoorbeeld onderzoeken die wijzen op lekkage in de bloed-hersenbarrière bij mensen met multipele sclerose (MS). Bij deze aandoening komt een grote hoeveelheid aan witte bloedlichaampjes in de hersenen terecht. Wanneer deze bloedlichaampjes toegang tot de hersenen hebben vallen ze het myeline aan. Dit is de isolerende laag tussen de zenuwcellen. Schade aan myeline leidt tot de verwoestende symptomen van deze aandoening.

De ontwikkeling van medicijnen die door de bloed-hersenbarrière kunnen dringen

Het repareren van lekkage in de bloed-hersenbarrière is een horde die de wetenschap nog moet nemen. Een andere horde is het vinden van nieuwe manieren om openingen in de barrière te creëren, zodat levensreddende medicijnen in de hersenen terecht kunnen komen. Geschat wordt dat 98% van de geschikte medicatie niet in staat is om door die barrière heen te breken. Als gevolg daarvan zijn de mogelijkheden voor patiënten met een hersentumor en andere hersenaandoeningen beperkt.

Oversteekplaatsen

Door deze uitdagingen zijn onderzoekers nu bezig met het ontwikkelen van creatieve manieren waarmee de slagbomen tijdelijk open gaan om medicatie de kans te geven door te dringen in de hersenen.

Eén manier waarop wetenschappers de barrière beter doordringbaar willen maken is via het toedienen van een oplossing die water wegzuigt uit de weefsels van nabijgelegen aderen met toegang tot de hersenen. Deze oplossing haalt water uit de endotheelcellen in de hersenen, waardoor ze verschrompelen. Hierdoor ontstaan openingen waar medicatie tijdelijk doorheen kan. Binnen een paar uur hebben de cellen weer hun normale maat, en worden de sluizen weer gesloten.

Deze experimentele manier is in een aantal gevallen met succes ingezet om chemotherapie toe te kunnen dienen aan patiënten met een hersentumor. De techniek is ook gebruikt om een micro-catheter in te brengen om antistollingsmiddelen te kunnen toedienen na een beroerte.

Wetenschappers zijn ook bezig nieuwe strategieën te ontwikkelen om medicatie vast te hechten aan moleculen die sowieso toegang hebben. Deze ‘Paard van Troje’ methode is met succes ingezet bij diermodellen. Hierbij kon medicatie worden toegediend die anders geen toegang tot de hersenen hadden gehad. Deze techniek is nog niet getest op mensen.

Door de ontwikkeling van nieuwe technieken ontstaan er nieuwe manieren om de bloed-hersenbarrière te doordringen zodat levensreddende medicatie de hersenen bereikt. Ondanks dat er nog veel uitdagingen zijn op dit vlak, zijn veel wetenschappers positief over de ontwikkelingen. Ze verwachten dat de nieuwe kennis leidt tot een betere behandeling van een aantal hersenaandoeningen.

Deze tekst is gebaseerd op een artikel van BrainFacts.org
Afbeelding: decade3d – AdobeStock

Lees ook