I farmaci raggiungono il sistema nervoso centrale (SNC) attraverso i capillari cerebrali ed il liquido cefalorachidiano (LCR). Nonostante il cervello riceva circa 1/6 della gittata cardiaca, la distribuzione dei farmaci al tessuto cerebrale è limitata. Alcuni farmaci liposolubili (ad esempio il tiopentale) penetrano nel cervello e vi esercitano i loro effetti farmacologici rapidamente, ma molti farmaci, particolarmente quelli più idrosolubili, vi penetrano lentamente.

Le cellule endoteliali dei capillari cerebrali, le quali sembrano essere più strettamente congiunte le une alle altre di quanto non siano quelle di altri distretti capillari, contribuiscono a rallentare la diffusione dei farmaci idrosolubili. Un’altra barriera nei confronti dei farmaci idrosolubili è rappresentata dalle cellule del tessuto connettivo gliale (astrociti), che formano uno strato di rivestimento in stretto contatto con la membrana basale dell’endotelio capillare. L’endotelio capillare e il rivestimento astrocitario costituiscono la barriera emato-encefalica.

Poiché la barriera è costituita dalla parete capillare, più che dalle cellule parenchimali, le caratteristiche della permeabilità cerebrale sono diverse da quelle degli altri tessuti. Così, i composti polari non sono in grado di penetrare nel cervello, nonostante possano entrare nei liquidi interstiziali della maggior parte degli altri tessuti. È stata proprio l’osservazione che i coloranti polari sono in grado di penetrare nella maggior parte dei tessuti ma non nel SNC, a portare all’elaborazione del concetto di barriera emato-encefalica.

I farmaci possono entrare nel LCR ventricolare direttamente attraverso i plessi corioidei, raggiungendo poi il tessuto cerebrale per diffusione passiva. Anche nei plessi corioidei, gli acidi organici (p. es., la penicillina) vengono trasportati attivamente dal LCR al sangue. La velocità di ingresso di un farmaco nel LCR o nelle cellule di altri tessuti è determinata principalmente dall’entità del legame con le proteine, dal grado di ionizzazione e dal coefficiente di ripartizione lipidi/acqua del farmaco. La velocità di penetrazione nel cervello è bassa per i farmaci altamente legati alle proteine e può essere talmente bassa per le forme ionizzate degli acidi e delle basi deboli da risultare praticamente nulla.

Dal momento che il SNC ha un’irrorazione di entità considerevole, la permeabilità rappresenta generalmente il principale determinante della velocità di distribuzione dei farmaci. Tuttavia, per i liquidi interstiziali della maggior parte dei tessuti, uno dei fattori principali è la perfusione. Per i tessuti scarsamente perfusi (p. es., il tessuto muscolare o quello adiposo) la distribuzione è molto lenta, specialmente se il tessuto ha un’alta affinità per il farmaco.

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