Las células endoteliales de los capilares cerebrales forman la barrera hematoencefálica. Están conectadas por extensas uniones herméticas y están polarizadas en dominios de membrana plasmática luminal (orientados hacia la sangre) y abluminal (orientados hacia el cerebro). La distribución polar de las proteínas transportadoras permite una regulación activa del líquido extracelular cerebral. Los experimentos con vesículas de membrana aisladas de células endoteliales capilares del cerebro bovino demostraron la disposición polar de los transportadores de aminoácidos y glucosa, y se ha propuesto la utilidad de dicha disposición. Por ejemplo, se han encontrado transportadores pasivos de glutamina y glutamato sólo en la membrana luminal de las células de la barrera hematoencefálica, mientras que los transportadores activos secundarios dependientes del Na se encuentran en la membrana abluminal. Esta organización podría promover la eliminación neta de aminoácidos ricos en nitrógeno del cerebro, y explicar el bajo nivel de penetración del glutamato en el sistema nervioso central. Además, la presencia de un ciclo de gamma-glutamilo en la membrana luminal y de transportadores de aminoácidos dependientes del Na en la membrana abluminal puede servir para modular el movimiento de los aminoácidos de la sangre al cerebro. Los transportadores pasivos facilitan el transporte de aminoácidos al cerebro. Sin embargo, se espera que la activación del ciclo del gamma-glutamil por el aumento de aminoácidos plasmáticos genere oxoprolina dentro de la barrera hematoencefálica. La oxoprolina estimula los transportadores de aminoácidos activos secundarios (Sistemas A y B(o)+) en la membrana abluminal, reduciendo así la afluencia neta de aminoácidos al cerebro. Por último, los transportadores pasivos de glucosa están presentes en las membranas luminal y abluminal de la barrera hematoencefálica. Curiosamente, sólo se ha descrito un transportador de glucosa dependiente del Na de alta afinidad en la membrana abluminal. Esto plantea la cuestión de si la entrada de glucosa puede estar regulada en cierta medida. Los estudios de inmunotransferencia sugieren que existe más de un tipo de transportador pasivo de glucosa en la barrera hematoencefálica, cada uno con una distribución asimétrica. En conclusión, ahora está claro que la barrera hematoencefálica participa en la regulación activa del líquido extracelular cerebral, y que las diversas funciones de cada dominio de la membrana plasmática contribuyen a estas funciones reguladoras.