Lapisan akhir perlindungan untuk otak adalah penghalang fungsional antara cairan interstisial dan darah. Penghalang ini diperlukan untuk mengisolasi pusat kontrol utama tubuh dari zat berbahaya dalam darah dan dari patogen yang terbawa darah seperti bakteri. Untuk mencapai perlindungan ini, sebagian besar dari 400 mil kapiler otak membuat sawar darah otak fungsional. Meskipun bukan penghalang secara harfiah, permeabilitas sangat selektif dari kapiler otak melindungi otak dari toksin dan dari fluktuasi hormon, ion, dan zat neuroaaktif seperti neurotransmiter dalam darah.
Dalam SSP, sebagian besar molekul hidrofobik dapat berdifusi melintasi sel-sel endotel kapiler, seperti di jaringan lainnya. Namun, transitosis tidak terjadi di sel-sel endotel kapiler dalam SSP, dan pergerakan molekul hidrofilik melintasi dinding kapiler dibatasi oleh sawar darah otak, penghalang fisik yang ada antara darah dan CSS, (cairan interstisial dalam SSP). Keberadaan penghalang ini karena adanya tight junction antara sel endotel kapiler yang meniadakan pori kapiler, sehingga membatasi difusi molekul hidrofilik anatar sel. Astrosit sangat penting terhadap pembentukan sawar darah otak dimana dia merangsang sel endotel untuk mengembangkan dan mempertahankan tight junction.
Sawar darah otak melindungi SSP dari zat-zat berbahaya yang mungkin ada di darah dengan membatasi gerakan molekul melintasi sel endotel kapiler. Untuk masuk atau meninggalkan kapiler, molekul harus melintasi sel endotel mereka sendiri. Gas dan molekul hidrofobik lainnya berpenetrasi melalui sel ini secara relatif mudah, karena mereka dapat bergerak melintasi membran sel secara difusi sederhana melalui lipid bilayer. Sebagai akibatnya molekul ini dapat bergerak secara bebas antara darah dan jaringan otak. Salah satu contoh senyawa hidrofobik adalah etanol yang menekan fungsi SSP dengan beberapa mekanisme.
Beberapa antihistamin membuat Anda mengantuk tetapi yang lainnya tidak. Antihistamin generasi pertama adalah golongan amina yang larut ipid yang mudah melintasi sawar darah otak dan bekerja di pusat otak yang mengontrol kewaspadaan. Obat-obat baru jauh lebih sedikit larut dalam lemak dan karenanya tidak memiliki efek sedatif. Sebaliknya, zat hidrofilik seperti ion, karbohidrat, dan asam amino tidak dapat melintasi membran plasma beberapa sel secara difusi sederhana. Melainkan harus bergantung pada transpor yang dimediasi untuk melintasi dinding kapiler di SSP. Karena transpor yang dimediasi menggunakan protein transpor yang bersifat selektif terhadap molekul tertentu, sawar darah otak adalah peremeabel secara selektif, memungkinkan hanya senyawa-senyawa tertentu untuk bergerak melintasinya.
Baca : Bagian-bagian otak dan fungsinya
Senyawa seperti glukosa dapat berpenetrasi ke sawar darah otak secara cepat dengan difusi terfasilitasi karena protein transpor untuk glukosa ada di membran sel. Glukosa diangkut melintasi sawar darah otak oleh karier GLUT-1. Senyawa-senyawa lainnya diangkut melintasi sawar darah otak meliputi insulin, asam amino, kolin (diperlukan untuk sintesis asetilkolin) dan aspirin.
Senyawa hidrofilik lainnya, seperti katekolamin, ion anorganik (meliputi ion H+), dan obat obat tertentu (meliputi beberapa antibiotik) tidak dapat berpenetrasi ke sawar darah otak ke tingkat yang lebih besar karena protein transpor untuk senyawa ini tidak ada di sel endotel dari kapiler SSP. Sebagai hasil permeabilitas selektif dari sawar darah otak, komposisi CSS berbeda dari plasma. Oleh karena itu penyakit SSP tertentu dapat didiagnosis secara adekuat hanya dengan mengambil sampel CSS, biasanya dengan prosedur yang disebut spinal tap.
Salah satu ilustrasi menarik tentang bagaimana sawar darah otak bekerja terlihat pada penyakit Parkinson, gangguan neurologis dimana kadar neurotransmiter dopamin otak terlalu rendah karena neuron dopaminergik rusak atau mati. Dopamin diberikan dalam pil atau suntikan tidak efektif karena tidak dapat melintasi sawar darah otak. Meskipun prekursor dopamin L-dopa, diangkut melintasi sel sawar darah otak pada transporter asam amino. Setelah neuron memiliki akses ke L-dopa dalam cairan interstisial, mereka memetabolismenya menjadi dopamin, sehingga sulit untuk diobati. Baca Tingkat Utama dari Fungsi Sistem Saraf Pusat (SSP)
Daerah yang tidak memiliki sawar darah otak adalah pusat muntah di medula oblongata. Neuron ini memonitor darah dari zat-zat asing yang mungkin toksik, seperti obat. Jika mereka mendeteksi sesuatu yang berbahaya, mereka mengawali refleks muntah. Muntah menegeluarkan isi sistem pencernaan dan membantu mengeliminasi toksin yan tercerna.
Dalam SSP, sebagian besar molekul hidrofobik dapat berdifusi melintasi sel-sel endotel kapiler, seperti di jaringan lainnya. Namun, transitosis tidak terjadi di sel-sel endotel kapiler dalam SSP, dan pergerakan molekul hidrofilik melintasi dinding kapiler dibatasi oleh sawar darah otak, penghalang fisik yang ada antara darah dan CSS, (cairan interstisial dalam SSP). Keberadaan penghalang ini karena adanya tight junction antara sel endotel kapiler yang meniadakan pori kapiler, sehingga membatasi difusi molekul hidrofilik anatar sel. Astrosit sangat penting terhadap pembentukan sawar darah otak dimana dia merangsang sel endotel untuk mengembangkan dan mempertahankan tight junction.
 |
| (a) Kapiler umumnya yang ditemukan di sebagian besar daerah di tubuh. (b) Kapiler otak. Walaupun astrosit sangat terkait dengan kapiler otak, dia bukan merupakan pengahalang fungsional. |
Sawar darah otak melindungi SSP dari zat-zat berbahaya yang mungkin ada di darah dengan membatasi gerakan molekul melintasi sel endotel kapiler. Untuk masuk atau meninggalkan kapiler, molekul harus melintasi sel endotel mereka sendiri. Gas dan molekul hidrofobik lainnya berpenetrasi melalui sel ini secara relatif mudah, karena mereka dapat bergerak melintasi membran sel secara difusi sederhana melalui lipid bilayer. Sebagai akibatnya molekul ini dapat bergerak secara bebas antara darah dan jaringan otak. Salah satu contoh senyawa hidrofobik adalah etanol yang menekan fungsi SSP dengan beberapa mekanisme.
Beberapa antihistamin membuat Anda mengantuk tetapi yang lainnya tidak. Antihistamin generasi pertama adalah golongan amina yang larut ipid yang mudah melintasi sawar darah otak dan bekerja di pusat otak yang mengontrol kewaspadaan. Obat-obat baru jauh lebih sedikit larut dalam lemak dan karenanya tidak memiliki efek sedatif. Sebaliknya, zat hidrofilik seperti ion, karbohidrat, dan asam amino tidak dapat melintasi membran plasma beberapa sel secara difusi sederhana. Melainkan harus bergantung pada transpor yang dimediasi untuk melintasi dinding kapiler di SSP. Karena transpor yang dimediasi menggunakan protein transpor yang bersifat selektif terhadap molekul tertentu, sawar darah otak adalah peremeabel secara selektif, memungkinkan hanya senyawa-senyawa tertentu untuk bergerak melintasinya.
Baca : Bagian-bagian otak dan fungsinya
Senyawa seperti glukosa dapat berpenetrasi ke sawar darah otak secara cepat dengan difusi terfasilitasi karena protein transpor untuk glukosa ada di membran sel. Glukosa diangkut melintasi sawar darah otak oleh karier GLUT-1. Senyawa-senyawa lainnya diangkut melintasi sawar darah otak meliputi insulin, asam amino, kolin (diperlukan untuk sintesis asetilkolin) dan aspirin.
Senyawa hidrofilik lainnya, seperti katekolamin, ion anorganik (meliputi ion H+), dan obat obat tertentu (meliputi beberapa antibiotik) tidak dapat berpenetrasi ke sawar darah otak ke tingkat yang lebih besar karena protein transpor untuk senyawa ini tidak ada di sel endotel dari kapiler SSP. Sebagai hasil permeabilitas selektif dari sawar darah otak, komposisi CSS berbeda dari plasma. Oleh karena itu penyakit SSP tertentu dapat didiagnosis secara adekuat hanya dengan mengambil sampel CSS, biasanya dengan prosedur yang disebut spinal tap.
Salah satu ilustrasi menarik tentang bagaimana sawar darah otak bekerja terlihat pada penyakit Parkinson, gangguan neurologis dimana kadar neurotransmiter dopamin otak terlalu rendah karena neuron dopaminergik rusak atau mati. Dopamin diberikan dalam pil atau suntikan tidak efektif karena tidak dapat melintasi sawar darah otak. Meskipun prekursor dopamin L-dopa, diangkut melintasi sel sawar darah otak pada transporter asam amino. Setelah neuron memiliki akses ke L-dopa dalam cairan interstisial, mereka memetabolismenya menjadi dopamin, sehingga sulit untuk diobati. Baca Tingkat Utama dari Fungsi Sistem Saraf Pusat (SSP)
Daerah yang tidak memiliki sawar darah otak adalah pusat muntah di medula oblongata. Neuron ini memonitor darah dari zat-zat asing yang mungkin toksik, seperti obat. Jika mereka mendeteksi sesuatu yang berbahaya, mereka mengawali refleks muntah. Muntah menegeluarkan isi sistem pencernaan dan membantu mengeliminasi toksin yan tercerna.