Die Barrierefunktion ist ein essenzieller Schutzmechanismus von Organismen, der es ermöglicht, empfindliche innere Strukturen und Organe vor schädlichen Einflüssen aus der Umwelt zu bewahren. Diese Schutzfunktion wird durch physikalische, chemische und biologische Barrieren realisiert, die in der Lage sind, das Eindringen von Krankheitserregern, Schadstoffen oder schädlichen Substanzen zu verhindern und gleichzeitig lebenswichtige Prozesse, wie den Austausch von Nährstoffen und Abfallstoffen, aufrechtzuerhalten. Die Barrierefunktion ist in verschiedenen Geweben und Organen zu finden und erfüllt eine zentrale Rolle im Immunsystem, in der Haut und in den Schleimhäuten.

Die Haut ist die primäre physikalische Barriere des Körpers. Sie besteht aus mehreren Schichten, insbesondere der Epidermis, deren oberste Zellschicht, das Stratum corneum, aus abgestorbenen, stark verhornten Zellen besteht, die eine dichte Barriere bilden. Diese Zellschicht verhindert das Eindringen von Mikroorganismen und schützt gleichzeitig vor Wasserverlust und mechanischen Schäden. Die Hautoberfläche ist außerdem von einem Säureschutzmantel überzogen, der einen leicht sauren pH-Wert aufweist und so das Wachstum vieler pathogener Bakterien hemmt. Talg- und Schweißdrüsen tragen durch ihre Sekrete ebenfalls zur chemischen Barrierefunktion bei, indem sie antibakterielle Substanzen abgeben, die Mikroorganismen abwehren.

Schleimhäute, die den Atemtrakt, den Verdauungstrakt und den Urogenitaltrakt auskleiden, spielen ebenfalls eine zentrale Rolle in der Barrierefunktion. Die Schleimschicht, die von speziellen Zellen, den Becherzellen, abgesondert wird, bildet eine physikalische und chemische Barriere, indem sie Krankheitserreger und Partikel bindet und deren Eindringen in das Gewebe verhindert. Im Atemtrakt wird dieser Schleim durch den Flimmerepitheltransport kontinuierlich nach außen befördert, wodurch potenziell schädliche Partikel aus den Atemwegen entfernt werden. Außerdem sind in den Schleimhäuten verschiedene Immunzellen und Antikörper wie IgA vorhanden, die eine immunologische Abwehrfunktion erfüllen und die Bindung sowie Neutralisierung von Pathogenen unterstützen.

Ein weiteres Beispiel für die Barrierefunktion findet sich in der Blut-Hirn-Schranke, einer spezialisieren Barriere im zentralen Nervensystem, die aus dicht vernetzten Endothelzellen besteht und das Gehirn vor schädlichen Substanzen im Blut schützt. Diese Barriere ist selektiv permeabel und ermöglicht den Transport lebenswichtiger Nährstoffe und Sauerstoff ins Gehirn, blockiert aber gleichzeitig potenziell toxische Moleküle oder Krankheitserreger. Die Blut-Hirn-Schranke ist entscheidend für das empfindliche Gleichgewicht der Gehirnhomöostase und trägt wesentlich zum Schutz der Nervenzellen bei.

Auch im Darm spielt die Barrierefunktion eine wichtige Rolle. Die Darmbarriere besteht aus einer dichten Zellschicht der Darmepithelzellen, die eng durch sogenannte Tight Junctions verbunden sind und so das Eindringen von Mikroorganismen und Toxinen verhindern. Das Darmmikrobiom, die Gesamtheit der im Darm lebenden Mikroorganismen, unterstützt diese Barriere, indem es die Besiedlung pathogener Keime hemmt und so zur Abwehr beiträgt. Zudem wird die Barrierefunktion durch eine Schleimschicht und eine Vielzahl von Immunzellen in der Darmwand unterstützt, die potenzielle Krankheitserreger erkennen und bekämpfen.

Neben diesen spezifischen physischen und chemischen Mechanismen unterstützt das Immunsystem die Barrierefunktion durch eine sofortige Abwehrreaktion bei Erkennung von Eindringlingen. Es nutzt verschiedene Zelltypen wie Makrophagen, T-Zellen und neutrophile Granulozyten, die eingedrungene Pathogene erkennen, angreifen und unschädlich machen. Dieser immunologische Aspekt der Barrierefunktion ermöglicht eine dynamische Antwort auf Bedrohungen und trägt so zum Schutz der inneren Milieus von Organismen bei.

Zusammengefasst erfüllt die Barrierefunktion eine lebenswichtige Rolle im Organismus, indem sie auf mehreren Ebenen (physikalisch, chemisch, biologisch und immunologisch) Schutzmechanismen bereitstellt, die das Eindringen schädlicher Einflüsse verhindern und die Gesundheit aufrechterhalten. Sie ist ein grundlegendes Element für das Überleben und die Anpassung an verschiedenste Umweltbedingungen und wird in der medizinischen Forschung intensiv untersucht, da Störungen dieser Barrierefunktion zur Entwicklung von Infektionen, Entzündungskrankheiten und Autoimmunerkrankungen beitragen können.