Blut-Hirn-Schranke und Wirkstoffe — welche Eigenschaften eine Rolle spielen

Die Blut-Hirn-Schranke ist einer der Gründe, warum Erkrankungen des Gehirns pharmakologisch besonders anspruchsvoll sind: Viele Stoffe, die im übrigen Körper problemlos ankommen, erreichen das Hirngewebe nur in geringem Maß. Dieser Text erklärt allgemein, welche Eigenschaften eines Moleküls dabei eine Rolle spielen. Er nennt und bewertet keine einzelnen Präparate und trifft keine Aussagen über Behandlungen. Die Grundlagen der Barriere selbst sind unter Die Blut-Hirn-Schranke — einfach erklärt beschrieben.

Kurz wiederholt: Woraus die Barriere besteht

Die Blutgefäße im Gehirn unterscheiden sich von Gefäßen in anderen Organen. Ihre Innenwandzellen liegen dicht an dicht und sind durch besonders enge Zellverbindungen — sogenannte Tight Junctions — miteinander verbunden. Anders als in Leber oder Niere gibt es kaum Lücken zwischen den Zellen. Umgeben werden die Gefäße zusätzlich von Stützzellen, die die Dichtigkeit mit steuern.

Ein Stoff, der aus dem Blut ins Hirngewebe gelangen will, muss deshalb in der Regel durch die Zellen hindurch — nicht zwischen ihnen hindurch. Und genau daraus ergeben sich die Eigenschaften, auf die es ankommt.

Welche Moleküleigenschaften eine Rolle spielen

In der Praxis wirken diese Eigenschaften zusammen. Ein kleines, fettlösliches Molekül kann trotzdem schlecht im Hirngewebe ankommen, wenn es von Efflux-Pumpen erkannt und zurücktransportiert wird. Umgekehrt gelangen einzelne große Moleküle über eigene Transportwege hinein. Faustregeln beschreiben deshalb nur Tendenzen.

Die Rückschaffer: Efflux-Transporter

Ein oft übersehener Teil der Barriere ist aktiv. In der Zellmembran der Gefäßinnenwand sitzen Transportproteine, die bestimmte Fremdstoffe erkennen und unter Energieaufwand zurück ins Blut befördern. Das bekannteste heißt P-Glykoprotein. Man kann sich diese Proteine als Türsteher vorstellen, die manche Moleküle wieder hinausbegleiten, selbst wenn sie es hineingeschafft haben.

Dieser Mechanismus ist evolutionär sinnvoll — er hält viele Fremdstoffe vom Nervengewebe fern. Für die Arzneimittelentwicklung ist er zugleich eine der größten Hürden. Ein erheblicher Teil der Forschung an Wirkstoffen für das Nervensystem beschäftigt sich damit, wie Moleküle beschaffen sein müssen, um von solchen Pumpen nicht erfasst zu werden.

Wege hinein, die nicht auf Diffusion beruhen

• Trägervermittelter Transport: eigene Transportproteine schleusen Zucker, Aminosäuren oder Vitamine gezielt hinein
• Rezeptorvermittelte Aufnahme: das Molekül bindet an eine Andockstelle und wird von der Zelle eingeschleust — der Weg, über den Eisenträger oder Insulin ins Gewebe gelangen
• Umgehung der Barriere: Verabreichung unmittelbar in den Liquorraum, etwa über eine Punktion oder ein Reservoir
• Regionen mit natürlicherweise durchlässigeren Gefäßen, etwa einzelne Bereiche an den Hirnkammern
• Bereiche, in denen die Barriere durch Gewebeveränderungen weniger dicht ist

Der letzte Punkt ist auch der Grund, warum Kontrastmittel bei einer MRT überhaupt Bereiche sichtbar machen kann: Es tritt dort ins Gewebe über, wo die Barriere weniger dicht ist. Näheres dazu unter Kontrastmittel im MRT — allgemeine Information und Kontrastmittelaufnahme im MRT-Befund — was der Begriff beschreibt.

Warum das Thema bei Hirntumoren immer wieder auftaucht

Bei Tumoren im Gehirn ist die Barriere nicht überall gleich beschaffen. In manchen Bereichen ist sie verändert, in anderen weitgehend erhalten — auch innerhalb desselben Areals. Für die Pharmakologie bedeutet das, dass die Konzentration eines Stoffes im Gewebe nicht überall gleich sein muss. Genau deshalb ist die Frage nach der Gewebegängigkeit ein fester Bestandteil von Forschung und Entwicklung in der Neuroonkologie.

Aus dieser allgemeinen Beschreibung lässt sich jedoch keine Aussage über einzelne Behandlungen ableiten. Welche Substanzen wann eingesetzt werden, entscheidet ausschließlich das behandelnde Team anhand der gesamten Situation, der Fachinformation und der geltenden Leitlinien.

Was das für dich im Alltag bedeutet

Praktisch relevant ist vor allem: Auch Stoffe, die nicht als Arzneimittel verordnet sind — etwa frei verkäufliche Präparate oder Nahrungsergänzungsmittel — können mit Transportsystemen und dem Abbau von Wirkstoffen zusammenwirken. Deshalb ist eine vollständige Liste aller eingenommenen Präparate für das Behandlungsteam eine wichtige Information. Wie du eine solche Liste führst, steht unter Eine aktuelle Medikamentenliste führen und Medikamente: Plan und Einnahme erfassen.

Welche Stoffe können die Blut-Hirn-Schranke überwinden?

Allgemein gesagt eher kleine, fettlösliche, ungeladene Moleküle mit geringer Bindung an Bluteiweiße sowie Stoffe, für die es eigene Transportsysteme gibt — etwa Zucker und bestimmte Aminosäuren. Ob ein konkreter Stoff das Hirngewebe erreicht, hängt zusätzlich von aktiven Rücktransportsystemen ab.

Heißt Fettlöslichkeit automatisch, dass ein Stoff ins Gehirn gelangt?

Nein. Fettlöslichkeit begünstigt den Membrandurchtritt, ist aber nur eine von mehreren Eigenschaften. Ein fettlösliches Molekül kann von Efflux-Transportern erkannt und zurück ins Blut befördert werden.

Was ist P-Glykoprotein?

Ein Transportprotein in der Zellmembran der Hirngefäße, das bestimmte Fremdstoffe unter Energieaufwand zurück in die Blutbahn befördert. Es ist ein wesentlicher Teil der aktiven Schutzfunktion der Barriere.

Warum ist die Barriere in Tumorbereichen anders?

Weil dort die Gefäßstrukturen verändert sein können und die enge Verbindung der Gefäßinnenwandzellen nicht überall gleichermaßen ausgeprägt ist. Deshalb kann Kontrastmittel in solchen Bereichen ins Gewebe übertreten und im MRT sichtbar werden.

Kann man die Blut-Hirn-Schranke gezielt öffnen?

Verfahren, die eine vorübergehende Durchlässigkeit erzeugen sollen, werden in der Forschung untersucht, etwa mit fokussiertem Ultraschall. Der Entwicklungsstand solcher Ansätze ist unterschiedlich; Auskunft dazu gibt das behandelnde Zentrum.

Dieser Text erklärt allgemeine pharmakologische Zusammenhänge. Er enthält keine Bewertung von Präparaten und keine Aussage zu Behandlungen. Alles, was die eigene Medikation betrifft, gehört ins Gespräch mit dem behandelnden Ärzteteam und in die jeweilige Fachinformation.