A barreira hematoencefálica é uma especialização dos vasos sanguíneos que protege o encéfalo.
Os elementos que compõem a barreira hematoencefálica são as células da glia e também os vasos sanguineos.
Como propriedades, podemos afirmar que a barreira hematoencefálica é semipermeável e seletiva. Nesse sentido, é impermeável à maioria das proteínas e aminoácidos, além dos antibióticos. Contudo, permite a livre passagem de gases respiratórios (oxigênio, dióxido de carbono) e também outros gases como o monóxido de carbono.
Ao mesmo tempo que a barreira hematoencefálica protege o encéfalo ela também dificulta o tratamento de algumas doenças neurológicas, tal como o Parkinson.
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