Die Blut-Hirn-Schranke fungiert als wichtiger Filter, der nur bestimmte Stoffe durchlässt und das Gehirn, mit einer Art Barriere, schützt. So können unsere Gehirnzellen normal arbeiten. Die Blut-Hirn-Schranke verhindert, dass schädliche Stoffe in das Gehirn gelangen, und lässt gleichzeitig wichtige Nährstoffe passieren. Bei Bedarf lässt sie auch Abbauprodukte – wie Stoffwechselabfallprodukte – passieren.

Wussten Sie, dass es eine Schranke zwischen Ihrem Blut und Ihrem Gehirn gibt?

Sie heisst Blut-Hirn-Schranke und ist bei allen Wirbeltieren (Tetrapoda) vorhanden. Diese Schranke ermöglicht es dem Gehirn, seine eigenen Milieubedingungen (Homöostase) aufrechtzuerhalten, indem es Giftstoffe und andere Dinge, die dem Nervensystem schaden könnten, fernhält.

Die Blut-Hirn-Schranke wird von Endothelzellen gebildet, die in den kapillaren Blutgefässen über enge Verbindungen (tight junctions) eng miteinander verbunden sind.

Die Blut-Hirn-Schranke ist ein Schutzmechanismus für das Gehirn. Sie verhindert das Eindringen von Schadstoffen in das Gehirn und schützt es vor Krankheitserregern, Giftstoffen und Botenstoffen, die im Blut zirkulieren.

Sie stellt einen hochselektiven Filter dar, durch den vom Gehirn benötigte Nährstoffe zugeführt und entstehende Stoffwechselprodukte abtransportiert werden. Die Ver- und Entsorgung wird durch eine Reihe spezieller Transportvorgänge sichergestellt.

Andererseits erschwert diese Schutzfunktion des Gehirns die medikamentöse Behandlung vieler neurologischer Erkrankungen, da viele Wirkstoffe die Blut-Hirn-Schranke nicht überwinden können. Die Überwindung dieser Schranke ist derzeit ein Forschungsgebiet, um auch diese Krankheiten behandeln zu können. Nur sehr wenige – extrem seltene – Erkrankungen stehen in direktem Zusammenhang mit der Blut-Hirn-Schranke selbst, während sie bei einer wesentlich höheren Zahl von Volkskrankheiten selbst betroffen sein kann. Eine Störung oder Schädigung, die durch eine gestörte oder beschädigte Blut-Hirn-Schranke verursacht wird, ist eine ernst zu nehmende Komplikation.

Die ersten Experimente, die auf die Existenz dieser Schranke hindeuteten, wurden 1885 von Paul Ehrlich durchgeführt, doch er interpretierte seine Versuchsergebnisse falsch. Der endgültige Beweis wurde 1967 durch elektronenmikroskopische Untersuchungen erbracht.

Das menschliche Gehirn macht etwa 2 % der Körpermasse aus, sein Nährstoffbedarf liegt jedoch bei 20 %. Im Gegensatz zu anderen Organen des Körpers verfügt das Gehirn über äusserst geringe Nährstoff- oder Sauerstoffreserven. Die Neuronen können ihren Energiebedarf nicht ohne elementaren Sauerstoff decken. So führt eine Unterbrechung der Blutzufuhr zum Gehirn bereits nach zehn Sekunden zur Bewusstlosigkeit und nur wenige Minuten später zum Absterben der Nervenzellen.

Je nach Aktivität eines Hirnareals können sein Energiebedarf und seine Reserven stark variieren. Um die Versorgung an den jeweiligen Bedarf anpassen zu können, regulieren diese Areale ihre Blutzufuhr automatisch.

Das Gehirn ist ein Organ, das sehr anfällig für äussere Einflüsse ist und deshalb vor diesen geschützt werden muss. Die Blut-Hirn-Schranke ist der Hauptgrund, warum das Gehirn so schwer zu beeinflussen ist. Sie lässt nur bestimmte Moleküle durch, während andere nicht eindringen können.

Die Blut-Hirn-Schranke besteht aus engen Verbindungen zwischen Zellen, die die Kapillaren auskleiden. Diese Verbindungen bestehen aus Proteinen namens Occludine und Claudine. Sie bilden eine komplexe Anordnung mit anderen Proteinen in der Zellmembran, die regelt, welche Stoffe durch die Membran in das oder aus dem Gehirn gelangen können (1).

Die Blut-Hirn-Schranke verhindert auch, dass bestimmte Stoffe in das Gehirn eindringen oder es verlassen, indem sie es vor schädlichen Substanzen in unserem Blutkreislauf wie Toxinen und Krankheitserregern abschirmt (2).

Es gibt zwei Haupttypen von Zellen, die diese Schranke bilden: Endothelzellen und Astrozyten. Endothelzellen kleiden alle Blutgefässe aus und kontrollieren, was in die Gefässe hinein- und aus ihnen herauskommt, indem sie deren Durchlässigkeit regulieren (3).

Das Gehirn hat im Vergleich zu anderen Organen des Körpers einen hohen Energiebedarf und produziert viele Stoffwechselendprodukte. Diese müssen über die Blut-Hirn-Schranke wieder abtransportiert werden.

Um all diese Funktionen (Versorgung, Entsorgung und Homöostase) zu gewährleisten, unterscheidet sich das zerebrale Gefässsystem der Wirbeltiere vom peripheren Gefässsystem. Diese Differenzierung bewirkt eine weitgehende Trennung des Gehirns vom umgebenden Extrazellulärraum und ist für den Schutz des empfindlichen neuronalen Gewebes sowie für die Aufrechterhaltung eines konstanten inneren Milieus unerlässlich.

Veränderungen in der Funktion der Blut-Hirn-Schranke führen zu Veränderungen im Zustand des Zentralnervensystems, was wiederum zu Funktionsstörungen oder Krankheiten des ZNS führen kann. Dementsprechend steht eine Reihe von neurologischen Erkrankungen in indirektem oder direktem Zusammenhang mit einer Störung der Blut-Hirn-Schranke.