Blut-Hirn-Schranke (BHS)

Die BHS unterscheidet sich grundlegend von normalen Blutgefaessen durch mehrere spezialisierte Strukturen, die zusammen die neurovaskulaere Einheit bilden:

Tight Junctions: Die Endothelzellen der Hirnkapillaren sind ueber Tight-Junction-Proteine (Claudin-5, Occludin, ZO-1, ZO-2) extrem dicht miteinander verbunden. Der transendotheliale elektrische Widerstand (TEER) liegt bei 1500-2000 Ohm/cm2 - hundertmal hoeher als in peripheren Kapillaren. Dies verhindert die parazellulaere Passage von Ionen, Proteinen und Zellen nahezu vollstaendig.

Fehlende Fenestrae: Im Gegensatz zu peripheren Kapillaren haben die Endothelzellen der BHS keine Fenestrae (Poren) - kein transzellulaerer Bulk-Transport moeglich.

Efflux-Transporter: P-Glykoprotein (P-gp, MDR1), BCRP und MRPs pumpen Fremdstoffe, Toxine und viele Medikamente aktiv zurueck ins Blut. Dies erklaert, warum viele Medikamente das Gehirn nicht erreichen - ein therapeutisches Problem bei Hirntumoren und neurologischen Erkrankungen.

Perizyten: Umgeben 30-70 Prozent der Kapillaroberflaeche und regulieren den Blutfluss (neurovaskulaere Kopplung), die BHS-Integritaet und die Entzuendungsantwort. Perizytenverlust (z.B. bei Diabetes und Alterung) korreliert mit BHS-Stoerungen.

Astrozyten-Endfuesse: Bedecken ueber 95 Prozent der Kapillaroberflaeche und regulieren die BHS-Integritaet ueber Signalmolekuele (Sonic Hedgehog, Angiopoietin-1, GDNF). Sie steuern auch die Expression von Tight-Junction-Proteinen und Transportern in den Endothelzellen.

Was passiert die BHS:

• Kleine lipophile Molekuele: O2, CO2, Ethanol, Steroide, Nikotin (passive Diffusion)
• Wasser: ueber Aquaporin-4 (auf Astrozyten-Endfuessen)
• Glukose: ueber GLUT1-Transporter (Hauptenergiequelle des Gehirns)
• Aminosaeuren: ueber LAT1 und andere spezifische Transporter
• Transferrin-gebundenes Eisen: ueber Transferrin-Rezeptor (Transzytose)

Was die BHS NICHT passiert (normalerweise):

• Proteine (Albumin, Antikoerper, Zytokine)
• Immunzellen (T-Zellen, Makrophagen - ausser bei Entzuendung)
• Die meisten Medikamente und Toxine

BHS-Stoerung (Leaky Brain): Bei systemischer Entzuendung, oxidativem Stress, Traumatic Brain Injury, Sepsis oder chronischen Erkrankungen (MS, Alzheimer) koennen Tight Junctions geschaedigt werden. Proinflammatorische Zytokine (TNF-alpha, IL-1-beta, IL-6) erhoehen die BHS-Permeabilitaet ueber Matrixmetalloproteinasen (MMPs), die Tight-Junction-Proteine abbauen. Die Folge: Eintritt von Zytokinen, Immunzellen und Toxinen ins Gehirn, Aktivierung von Mikroglia, Neuroinflammation.

Biomarker fuer BHS-Stoerung: S100B-Protein im Blut (normalerweise nur im Gehirn) und der Albumin-Quotient (CSF-Albumin/Serum-Albumin) werden als Marker fuer BHS-Integritaet verwendet.