As células endoteliais capilares do cérebro formam a barreira hematoencefálica. Elas são conectadas por extensas junções estanques, e são polarizadas em domínios de membrana plasmática luminal (voltadas para o sangue) e abluminal (voltadas para o cérebro). A distribuição polar das proteínas de transporte permite a regulação activa do fluido extracelular do cérebro. Experimentos em vesículas de membrana isoladas de células endoteliais capilares do cérebro bovino demonstraram o arranjo polar dos transportadores de aminoácidos e glicose, e a utilidade de tais arranjos tem sido proposta. Por exemplo, portadores passivos de glutamina e glutamato foram encontrados apenas na membrana luminal das células da barreira hematoencefálica, enquanto os transportadores ativos secundários dependentes de Na- estão na membrana abluminal. Esta organização poderia promover a remoção líquida de aminoácidos ricos em nitrogênio do cérebro, sendo responsável pelo baixo nível de penetração do glutamato no sistema nervoso central. Além disso, a presença de um ciclo gama-glutamil na membrana luminal e os transportadores de aminoácidos dependentes de Na- na membrana abluminal podem servir para modular o movimento dos aminoácidos do sangue para o cérebro. Os transportadores passivos facilitam o transporte de aminoácidos para o cérebro. No entanto, a ativação do ciclo gama-glutamil pelo aumento dos aminoácidos plasmáticos deve gerar oxoprolina dentro da barreira hemato-encefálica. A oxoprolina estimula os transportadores secundários de aminoácidos ativos (Sistemas A e B(o)+) na membrana abluminal, reduzindo assim o influxo líquido de aminoácidos para o cérebro. Finalmente, os transportadores passivos de glicose estão presentes tanto na membrana luminal quanto na membrana abluminal da barreira hematoencefálica. Curiosamente, um portador de glicose dependente de Na-dependente de alta afinidade tem sido descrito apenas na membrana abluminal. Isto levanta a questão se a entrada de glicose pode ser regulada até certo ponto. Estudos com immunoblotting sugerem a existência de mais de um tipo de transportador passivo de glicose na barreira hematoencefálica, cada um com uma distribuição assimétrica. Em conclusão, é agora claro que a barreira hematoencefálica participa da regulação ativa do fluido extracelular cerebral, e que as diversas funções de cada domínio da membrana plasmática contribuem para essas funções reguladoras.