Il cervello e la circolazione del sangue

Il cervello e la circolazione del sangue
Il cervello e la circolazione del sangue
Ogni cellula dell'organismo per sopravvivere deve ricevere dal mondo esterno determinate sostanze
necessarie per i processi vitali (es. glucosio, aminoacidi, ossigeno ecc.). Altrettanto essenziale è
l'eliminazione di altre sostanze prodotte dalla cellula stessa come risultato dei suoi processi
metabolici (es. anidride carbonica). Questi scambi tra la cellula ed il mondo esterno avvengono
tramite la circolazione del sangue. Questa, da una parte, attraverso la sua rete capillare, si porta
vicino alle singole cellule, dall'altra è a contatto con il mondo esterno attraverso delle finestre: il
sistema respiratorio per gli scambi di gas (ossigeno ed anidride carbonica), il sistema
gastrointestinale, principalmente per l'entrata di acqua e di altre molecole, ed infine il sistema
urinario per la loro eliminazione. Attraverso queste finestre il mondo esterno comunica con il
sangue e questo a sua volta con il liquido extracellulare che è a diretto contatto con ogni singola
cellula (Fig. 1).
Scambi tra sangue e cellule nervose
Le cellule nervose o neuroni si trovano in una posizione tutta particolare nei riguardi degli scambi
con la circolazione del sangue. Per il loro funzionamento ottimale è necessario che il liquido
extracellulare che si trova con loro a contatto, mantenga una composizione costante e particolare,
diversa da quella degli altri distretti dell'organismo. In particolare è necessario impedire che
determinate sostanze, spesso estranee all'organismo, vengano facilmente a contatto con le cellule
nervose, fatto che potrebbero avere conseguenze negative per il funzionamento del cervello. Una
serie complessa di meccanismi costituisce la barriera emato-encefalica che controlla sia quali
sostanze vengono a contatto con le cellule nervose, sia la loro velocità di diffusione.
1. Innanzi tutto i capillari del sistema nervoso non possiedono pori e pertanto le molecole
idrosolubili come il glucosio non passano per diffusione nel liquido interstiziale. Attraverso
le membrane passano invece relativamente bene le molecole liposolubili come ossigeno,
anidride carbonica ed alcol.
2. Una seconda importante differenza consiste nel fatto che tra capillare e cellula nervosa esiste
una fitta palizzata di cellule di astroglia che costituisce una barriera fra il sangue ed il
neurone (Fig. 2). Ciò costituisce parte della cosiddetta barriera ematoencefalica. In questo
modo ogni sostanza che attraversa le pareti capillari deve superare questa barriera prima di
raggiungere il neurone.
3. In terzo luogo, nelle cellule endoteliali delle pareti capillari del cervello esiste un sistema di
trasporto (diffusione facilitata) per il passaggio di alcune importanti sostanze, come il
glucosio e gli aminoacidi, dal sangue al liquido interstiziale.
4. Un'altra caratteristica peculiare che riguarda il cervello sta nel fatto che la composizione del
liquido extracellulare (mezzo interno) dipende anche dagli scambi che avvengono tra
quest'ultimo ed un altro compartimento liquido detto liquido cerebrospinale. Tra i due
compartimenti esiste una fila di cellule dette ependimali attraverso le quali avviene un libero
scambio di molecole presenti nei due compartimenti. Pertanto, la composizione di questi due
liquidi è molto simile. Il liquido cerebrospinale viene secreto da speciali strutture, i plessi
coroidei, che si trovano sparsi nei ventricoli cerebrali (Fig. 3). I plessi coroidei sono
attraversati da vasi sanguigni. Il liquido viene prodotto in quantità di circa un litro il giorno.
Oltre a riempire i ventricoli cerebrali ed il canale ependimale del midollo spinale, esso
fluisce nella direzione indicata dalle frecce della Fig. 4 e 5 ed esce all'esterno del cervello.
Esso poi risale a ricoprire la superficie esterna del sistema nervoso centrale. Pertanto, il
cervello si trova immerso in un liquido e si trova protetto dal subire spostamenti anche di
fronte a brusche accelerazioni della testa. Sotto la volta cranica e sulla linea mediana scorre
il seno venoso longitudinale. Qui attraverso le granulazioni aracnoidee il liquido si riversa
nel sistema venoso e quindi nel circolo ematico generale.
Gli scambi che avvengono tra il sangue dei plessi coroidei ed il liquido cerebrospinale (barriera
emato-liquorale) sono di fondamentale importanza per mantenere un'appropriata composizione di
questo liquido e pertanto anche del liquido extracellulare. Infatti, le cellule epiteliali a contatto con i
vasi dei plessi coroidei possiedono dei meccanismi di trasporto attivo che immettono e rimuovono
dal liquido cerebrospinale diversi tipi di sostanze. In questo modo i liquidi a contatto del cervello
mantengono una composizione costante ed adeguata a far funzionare le cellule nervose in maniera
ottimale.
La sostanza principale per fornire al cervello il fabbisogno energetico in condizioni normali è il
glucosio che viene trasformato in ATP. Per questa trasformazione è indispensabile l'apporto di
ossigeno. Il peso del cervello (circa 1400 g) è soltanto il 2% del peso corporeo, ma necessita di un
rifornimento di sangue del 15%. Se il cervello è deprivato di ossigeno per 4-5 minuti o di glucosio
per 10-15 minuti si ha un danno cerebrale con morte delle sue cellule. Questo succede ad esempio
nell'ictus dove di solito si ha la chiusura di un vaso dovuta alla formazione di una placca
aterosclerotica o al distacco di un suo frammento (embolo).
Diverse sostanze raggiungono facilmente il cervello perché molto liposolubili. Tra queste
ricordiamo l'alcol, i barbiturici, la caffeina, la nicotina e l'eroina. Quest'ultima, una volta entrata nel
cervello, viene trasformata in morfina che è invece poco liposolubile e pertanto rimane intrappolata
nel cervello non potendo diffondere attraverso la barriera emato-encefalica, esercitando qui i suoi
effetti per tempi relativamente lunghi.