Der wichtigste Türsteher meines Körpers

Verena Elson

Die sogenannte Blut-Hirn-Schranke passt auf, dass nur erwünschte Gäste wie Nährstoffe Zugang zum Gehirn erhalten – Giftstoffe und Krankheitserreger werden abgeblockt. Wie funktioniert dieser lebenswichtige „Türsteher des Gehirns“ und was passiert, wenn er versagt? 

Damit Viren und Bakterien nicht ungehindert zum Gehirn gelangen, werden sie von der Blut-Hirn-Schranke abgeblockt
Damit Viren und Bakterien nicht ungehindert zum Gehirn gelangen, werden sie von der Blut-Hirn-Schranke abgeblockt © monsitj/iStock

Unser Gehirn ist ein wertvolles Gut – und im Laufe der Evolution hat sich die Natur einiges einfallen lassen, um es zu schützen. Den offensichtlichsten „Schutzwall“ bildet unser sieben Millimeter dicker Schädel. Auch der sogenannte Liquor cerebrospinalis (Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit) und die Hirnhäute bilden einen Puffer, der das Gehirn vor Verletzungen schützt.

Doch auch aus dem Inneren des Körpers drohen dem Gehirn Angreifer, die abgewehrt werden müssen – beispielsweise Giftstoffe oder Krankheitserreger. Machen sie sich über die Blutbahn auf den Weg in den Kopf, werden sie von dem „Türsteher“ des Gehirns abgewiesen: Die Blut-Hirn-Schranke hat die Aufgabe, zu entscheiden, wer rein darf und wer nicht. Könnte ein „Eindringling“ dem Gehirn schaden, muss er draußen bleiben.

 

Wie funktioniert die Blut-Hirn-Schranke?

Die Schlüsselfunktion bei der Blut-Hirn-Schranke führen sogenannte Tight junctions aus. Diese engen Verknüpfungen aus Zellen werden von Endothelzellen gebildet, die die kleinen Blutgefäße im Gehirn auskleiden. Endothelzellen finden sich in allen Blut- und Lymphgefäßen, doch im Gehirn verhalten sie sich etwas anders als im Rest des Körpers: Sie stehen extrem dicht beieinander und sind fest miteinander verkeilt.

Durch die winzigen Durchgänge, die dabei bestehen bleiben, können nur kleinste Moleküle und einige Gase passieren. Einige größere Moleküle wie Glukose, die das Gehirn für seine normale Funktion benötigt, können die Barriere mit Hilfe von speziellen Transporterproteinen passieren, die ausgewählten Stoffen „exklusiv“ Zutritt zum Gehirn gewähren. 

Mit diesem Mechanismus schützt sich das Gehirn nicht nur vor Infektionen – es stellt auch sicher, dass das empfindliche Gleichgewicht aus Hormonen, Nährstoffen und Flüssigkeit in seinem Inneren erhalten bleibt. Zum Hindernis wird die Blut-Hirn-Schranke für Mediziner, wenn sie wichtige Medikamente, beispielsweise bei einem Hirntumor, nicht passieren lässt. Wissenschaftler forschen intensiv an Lösungen für dieses Problem. Ein Fortschritt konnte beispielsweise 2015 erzielt werden, als es Medizinern erstmals gelang, die Blut-Hirn-Schranke zu öffnen.

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Was passiert, wenn die Blut-Hirn-Schranke versagt?

Wenn die Blut-Hirn-Schranke nicht richtig funktioniert, kann das schwerwiegende Folgen haben. Bei Multiple Sklerose etwa lässt eine defekte Blut-Hirn-Schranke Immunzellen passieren, die dann die Schutzhülle um die Nervenfasern (Myelinschicht) angreifen und einen Funktionsverlust der Neuronen zur Folge haben.

Einige Erreger schaffen es zudem, die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden – dazu gehören beispielsweise die sogenannten Meningokokken, die eine gefährliche Hirnhautentzündung auslösen können. Diese Bakterien binden an die Endothelzellen und bringen sie dazu, die Tight junctions ein Stück zu öffnen.

 

Neu entdeckte „Hirnflora“ – erwünschte Bakterien im Gehirn?

Eine aktuelle Forschungsarbeit legt jetzt nahe, dass das Gehirn einigen Bakterien sogar „absichtlich“ Zutritt gewährt: Wissenschaftler der University of Alabama fanden heraus, dass wir neben unser Darmflora auch eine „Hirnflora“ haben – Ansiedlungen von Bakterien in verschiedenen Hirnregionen, die zur normalen Funktion des Organs beitragen. Die Studienautoren vermuten, dass diese Bakterien durch Blutgefäße ins Gehirn transportiert werden und als „gern gesehene Gäste“ Zugang zu dem Organ erhalten.

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