Paulin Paloma Klärner, BA

Transportsysteme der Blut-Hirn-Schranke am Beispiel „Glukose“

Wie schaffen es wichtige Nährstoffe und Energieträger eigentlich, die Barriere zwischen Körper und Gehirns zu passieren?

Die Blut-Hirn-Schranke fungiert als selektive Barriere zwischen Körper und Gehirn und verhindert, dass schädliche Stoffe aus der Blutbahn in die Hirnsubstanz transportiert werden. Außerdem sorgt sie für ein stabiles Gleichgewicht in unserem Nervensystem, indem sie wichtige Nährstoffe hinein und Abbauprodukte hinaus leitet. Um dem Gehirn für therapeutische Zwecke (z.B. zur Behandlung von Demenzen) Wirkstoffe zuführen zu können, wird unaufhörlich an Konzepten zur Überwindung der Blut-Hirn-Schranke geforscht. Ein Ansatz sind aktive Transportsysteme.

Transportsysteme der Blut-Hirn-Schranke

Lediglich kleine, lipophile Moleküle können durch Diffusion über die Zellmembran ins Gehirn gelangen. Fast alle wichtigen Metabolite und Nährstoffe passieren die Blut-Hirn-Schranke jedoch mithilfe von körpereigenen, aktiven Transportsystemen. So muss unser Gehirn beispielsweise laufend mit Zucker versorgt werden, um seinen enormen Energiebedarf zu decken. Doch wie genau schafft es die Glukose durch die hochselektive Barriere zwischen Blut und Hirnsubstanz?

GLUT1: So gelangt die Glucose in unser Gehirn

Das menschliche Gehirn benötigt etwa 200 Gramm Glukose pro Tag um den Gehirnstoffwechsel aufrechtzuerhalten. Um dies zu gewährleisten, ist unsere Graue Masse jedoch nicht vom Insulinsystem unseres Körpers abhängig. Letzteres basiert auf einem Signalsystem, das die Glukose aus dem Blut in die Körperzellen leitet. Unsere Körperzellen produzieren das Glukose-Transporterprotein „GLUT4“, das schließlich die Glukose in die Zellen transportiert. Die Glukoseversorgung des Gehirns funktioniert unabhängig von diesem Insulin-Signalsystem. Stattdessen wird der Zucker hierbei über das „GLUT1“ Transporterprotein vom Körper direkt über die Blut-Hirn-Schranke ins Gehirn transportiert.

GLUT1 und das „zerebrale metabolische Syndrom“

Die Aktivierung des Transporters GLUT1 wird auch als Lösungsansatz für das Dilemma rund um das „zerebrale metabolische Syndrom diskutiert. Bei dieser komplexen Erkrankung kann es aufgrund einer Dysfunktion der Blut-Hirn-Schranke zu einer unzureichenden Versorgung des Gehirns mit Glukose und anderen überlebensnotwendigen Stoffen kommen, was wiederum das Risiko für Demenzen enorm erhöht.

Quelle:

Dysfunction of the Blood-Brain-Barrier – A Key Step in Neurodegeneration and Dementia“

The "sugar dilemma"

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