سد خونی مغزی روش جدید برای دور زدن سد خونی مغزی
(BBB)
Blood – Brain Barrier
سد خونی مغزی چیست؟
طراحی بدن انسان برای محافظت از مغز مدت های طولانی طول کشیده است. این امر معقول است چرا که مغز آسیب پذیر است و به سختی می تواند خودش را ترمیم کند و البته حیاتی ترین عضو بدن است.
سد خونی مغزی از چه ساخته شده است؟
بدیهی ترین قدمی که بدن برای محافظت از مغز برداشته است، محاصره ی آن در حصار جمجمه است. این امر باعث محافظت از مغز در برابر صدمات آسیب زا می شود. با این حال، مغز هنوز هم نیاز به مواد مغذی و اکسیژن دارد که توسط خون تامین می شود. بسیار مهم است که مکانیزمی در مغز برای محافظت از آن در برابر سموم و عفونت هایی که ممکن است در خون باشد، وجود داشته باشد.
سد خونی مغزی یک لایه از غشاهای خاص و فرآیندهای سلولی است که به منظور جلوگیری از عبور مواد ناخواسته از جریان خون به بافت های مهم و ارزشمند مغز طراحی شده است. در حالی که سد خونی مغزی مغز را از بسیاری از چیزهای بد خارج از سیستم عصبی مرکزی دور نگه می دارد، اما غیر قابل نفوذ نیست. مولکولهای خاصی قادر به عبور از این سد خونی مغزی هستند مانند گلوکز و اکسیژن که برای بقای مغز بسیار مهم هستند. سلولهای خاصی مانند ماکروفاژها وجود دارند که برای مبارزه با عفونت ها مهم هستند و می توانند از سد خونی مغزی نیز عبور کنند.
سد خونی مغزی از سلول های با چگالی بالا تشکیل شده است و محدودیت تبادل از بین این سلول ها بسیار شدیدتر از سایر سلول های اندوتلیال مویرگی در دیگر نقاط بدن است. پشتیبانی بیوشیمیایی از این سلول ها به عهده سلول های ستاره ای یا آستروسیت Astrocyte است.
سد خونی مغزی چیست؟
سیستم گردش خون و عروق خون از طریق سیستم های رگ های خونی از قلب به اندام ها و بافت در سراسر بدن منتقل می شوند. عروق مواد مغذی و اکسیژن را تحویل می دهند ، از سوی دیگر مواد زائد و دی اکسید کربن را میگیرند و نحوه تعامل سیستم ایمنی بدن با هر بافت را تنظیم می کنند. این سیستم عروقی شامل عروق ، ونول ها و سیاهرگ ها و مویرگ ها است. مویرگها کوچکترین قسمتهای سیستم عروقی را تشکیل می دهند که به عنوان میکرووسکولار شناخته می شوند و بسته به نیاز آن بخش از بافت ، خواص مختلفی دارند
سه رده ساختاری از مویرگها وجود دارد: ناپیوسته ، پیوسته سوراخدار ، و پیوسته بدون سوراخ.
مویرگهای ناپیوسته فقط در کبد یافت می شوند و دارای شکاف بین سلولی هستند که باعث می شود مولکولها و سلولهای بزرگ بین خون و بافت منتقل شوند و از متابولیسم پشتیبانی کنند.
مویرگهای سوراخدار پیوسته، در دیواره های سلولی خود سوراخ های کمی دارند که امکان تبادل مولکولی را فراهم می کند. این مهم در مناطقی که نیاز به تبادل مکرر بین خون و بافت دارند، مانند فیلتراسیون مواد زائد توسط کلیه ها، یا جذب مواد مغذی توسط روده کوچک قرار دارند.
مویرگهای پیوسته بدون سوراخ غشای پلاسمایی کاملی دارند و هیچ سوراخ ندارند و فقط به مولکولهای کوچک اجازه عبور از بین شکافهای بین سلولی را میدهند، مانند آب یا یونها.
سدخونی مغزی BBB اصطلاحی است که برای توصیف خصوصیات منحصر به فرد میکرووسکولار سیستم عصبی مرکزی CNS استفاده می شود. رگهای خونی CNS رگهای پیوسته بدون سوراخ هستند اما دارای خواص متمایزی هستند که حرکت مولکول ها و یون های کوچک را به شدت کنترل می کند. سدخونی مغزی بسیار اختصاصی عمل میکنند، فقط به برخی مواد اجازه می دهد تا از جریان خون به مغز منتقل شوند و از CNS در برابر عوامل بیماری زا ، سموم و عدم تعادل نوروشیمیایی محافظت می کند.
سطح داخلی رگهای خونی با سلولهای اندوتلیال پوشانده شده است ، که یک لایه ضخیم تک سلولی را تشکیل می دهند که از آن به عنوان اندوتلیوم یاد می شود. همانند دیگر مناطق بدن ، اندوتلیوم بصورت پیوسته است. سلولهای اندوتلیال سد خونی – مغزی به طور ایمن توسط اتصالات سلولی محکم ، که یک کلاس ساختار سلولی است و چسبندگی بین سلولهای کناری ایجاد می کند ، باعث محدود شدن انتشار املاح بین خون و مغز می شود.
محدوده جدا کننده بین مایع برون سلولی مغز در سیستم اعصاب مرکزی و جریان خون گردشی در بدن است، بطوریکه اگر مواد رنگی به درون خون تزریق شود، می توان مشاهده کرد که از این ماده درون مغز اثری دیده نمی شود. این پرده یا سد از مویرگ های ویژه تشکیل شده که بر خلاف ساختار عادی در مویرگ ها دارای منافذ معمول نبوده و اتصال بین سلولی در آنها از نوع اتصال محکم است و در نتیجه بسیاری از ملکول ها و ریز ملکول ها و همچنین باکتری ها قادر به گذشتن از آن ها(از طریق انتشار) و رسیدن به مایع مغزی نخاعی در مغز نیستند. متقابلاً سطح اندوتلیال این مویرگ ها از پروتئین های ویژه پوشیده شده که توسط آنها ورود گلوکز به مغز بعنوان ماده تغذیه کننده امکان پذیر می گردد. همچنین تبادل گازی (اکسیژن- دی اکسید کربن) بین خون گردشی و مغز از این سد بدون مشکل قابل انجام است. در واقع سد خونی مغزی نوعی سلول پشتیبان است که وظیفه ی تغذیه ی نورونها را بر عهده دارد. و در اصل مویرگ ها به طور عادی ابتدا مواد وارد سلول نوروگلیا میشود و بعد نورون ، مواد غذایی مورد نیاز والبته انتخاب شده را از سلول پشتیبان خود دریافت میکند. سد خونی مغزی، پوششی مستحکم و به هم چسبیده رگ های درون مغز است که وظیفه دارد از ورود مولکول های بزرگ به درون مغز جلوگیری کند. این عایق به همان شکل که از مغز در برابر میکروب ها محافظت میکند، به داروهای نیز اجازه ورود نمی دهد. یکی از مشکلات اصلی پزشکان و دانشمندان برای درمان بیماری های مغزی، همین عایق خونی مغز می باشد. با توجه به این که سد خونی-مغزی محافظی بسیار قوی در برابر عفونت های شایع باکتریایی است، شیوع عفونت در مغز بسیار نادر است با این حال، از آنجا که آنتی بادی ها و آنتی بیوتیک ها قادربه عبور از سد خونی مغزی نمی باشند، در صورت بروز عفونت مغزی٬ آسیب وارده اغلب بسیار جدی و درمان نیز دشوار خواهد بود. بااین حال، سد خونی مغزی در هنگام التهاب های مغزی تا اندازه ای نفوذپذیر شده و برخی آنتی بیوتیک ها می توانند به مغز راه پیدا کنند
تنها دو نوع باکتری وجود دارند که می توانند از سد خونی مغزی عبور کنند.
یکی باکتری های گرم منفی اسپیروکت ها مانند بورلیا عامل بیماری لایم
و دیگری باکتری ترپونما پالیدوم عامل سفلیس که احتمالاً با سوراخ کردن فیزیکی دیواره مویرگی در مغز، وارد مغز می شوند.
بیماری های مرتبط از بیماری های مرتبط با سد خونی مغزی میتوان فهرست وار به این موارد اشاره نمود: مننژیت٬ صرع٬ اسکلروز چندگانه(ام اس)٬ بیماری لایم٬ سندرم دویک٬ تریپانوسومیاز٬ لوکوانسفالیت پیش رونده٬ هاری و آلزایمر. اختلال در عملکرد سد خونی مغزی با طیف وسیعی از شرایط عصبی مرتبط است.
روش های تصویربرداری عملکردی مانند تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردیfMRI و توموگرافی انتشار پوزیترونPET و تجزیه و تحلیل نمونه های مغزی پس از مرگ ، اختلال عملکرد پاتولوژیک سد خونی – مغزی را در بسیاری از اختلالات عصبی شناسایی کرده است. اگرچه آسیب شناسی BBB به طور معمول یک علامت عملکردی اختلال عصبی اولیه است ، اما در برخی از بیماری ها از جمله بیماری آلزایمر و اسکلروز عضلانی ، این فرضیه به عنوان یک علت مطرح شده است. مولتیپل اسکلروزیس (ام اس) نوعی اختلال خود ایمنی است که به موجب آن التهاب مغز و نخاع انتقال سیگنال عصبی بین مغز و بدن را مختل می کند. اگرچه علت بیماری MS نامشخص است و احتمالاً شامل فاکتورهای اپی ژنتیکی متعددی است ، اما در مراحل اولیه بیماری تجزیه سد خونی مغزی مشاهده می شود. تحقیقات اخیر نشان می دهد که در ام اس ، با پاسخ ایمنی غیر طبیعی به میلین (پروتئین و ماده غنی از لیپید اطراف آکسونهای سلول) CNS آسیب می رساند. سلولهای تولید کننده میلین ، معروف به سلولهای پیش ساز الیگودندروسیتOPC ، قادر به عبور از BBB برای ترمیم مناطق آسیب دیده نیستند. بنابراین ، BBB هم در شروع و هم در حفظ اختلال التهابی نقش دارد.
هیپوکسی و ایسکمی مغزی در میان عوامل مختلف استرس زا که باعث ایجاد اختلال در سد خونی مغزی می شوند ، چالش های کمبود اکسیژن و ایسکمیک (کاهش اکسیژن و یا کاهش رساندن گلوکز به مغز) به شدت برای عملکرد مغز مضر هستند و می توانند در عرض چند دقیقه باعث مرگ سلول های عصبی شوند. ایسکمی مغزی (سکته مغزی) باعث آسیب شدید مغزی و اختلال اساسی در BBB می شود. اگرچه مکانیزم هایی که هیپوکسی و ایسکمی باعث اختلال در BBB می شوند همچنان نامشخص هستند ، اما تصور می شود که استرس اکسیداتیو در این امر نقش دارد. استرس اکسیداتیو یک ضد اکسیدان است که منجر به افزایش گونه های اکسیژن واکنش پذیرROS می شود و ممکن است بر یکپارچگی اندوتلیوم تاثیر بگذارد و باعث شکستن BBB شود. بیماری آلزایمر ADاختلال عملکرد سد خونی مغزی در مطالعات پس از مرگ در افراد مبتلا به AD به خوبی اثبات شده است. مطالعات اخیر که مغز افراد دارای اختلال شناختی خفیف MCI و بیماری آلزایمر اولیه را تصویربرداری کرده است ، تجزیه BBB قبل از آتروفی مغز یا زوال عقل را نشان داده است ، که نشان می دهد در مرحله اولیه بیماری رخ می دهد. اگرچه میزان اختلال عملکرد BBB و نقش علیت آن در بیماری آلزایمر همچنان مورد بحث است ، اما یک تئوری نشان می دهد که نشت BBB ناشی از پیری ، بیماری یا آسیب می تواند باعث ایجاد پاسخ التهابی منجر به آسیب شناسی بیماری آلزایمر شود
.وجود این "سد" حاصل از اتصالات محکم بین سلول های اندوتلیال در عروق سیستم اعصاب مرکزیCNS است که عبور املاح و مواد را محدود می کنند. بین سلول های اندوتلیال مویرگی توسط این اتصالات محکم، که از زیر واحدهای کوچکتر بنام دایمر تشکیل شده٬ پروتئین های گذراننده مانند کلادینسclaudins، اکلودینoccludinو مولکول چسبنده اتصالJAM که همگی درون سلول های اندوتلیال وجود دارند. سد خونی مغزی از سلولهای با چگالی بالا تشکیل شده است و محدودیت تبادل از بین این سلول ها بسیار شدیدتر از سایر سلول های اندوتلیال مویرگی در دیگر نقاط بدن است. پشتیبانی بیوشیمیایی از این سلول ها به عهده سلول های ستاره ای یا آستروسیت Astrocyte است2 .آستروسیت ها ، نوعی سلول گلیالی در CNS، عملکردهای ویژه ای دارند ( به نام انتهای-پاهای آستروسیتی خوانده میشوند) ، که یک برامدگی از سلول آستروسیت به غشا اطراف اندوتلیوم دارد. تصور می شود که پای انتهایی آستروسیتی با ایجاد تعامل با سلولهای اندوتلیال و در سیگنالینگ به اتصالات محکم سلول اثرگذارند، نقشی اساسی در شکل گیری و تنظیم BBBدارند
.اگرچه در درجه اول برای حفظ BBB ، پای انتهایی آستروسیتی ممکن است تحت شرایط خاص فیزیولوژیکی بر باز شدن گذرا BBB نیز تاثیر بگذارد. به عنوان مثال می توان به عبور آنتی بادی ها یا سیتوکین ها اشاره کرد که رشد سلول را از پلاسما به مغز تحریک می کنند.
این سد تمامی بخش های مغز را دربر نمی گیرد و در قسمتهایی چون سقف بطن سوم و چهارم مغز و همچنین اطراف غده پینه آل ندارد
مولکول هایی که می توانند به صورت فعال به راحتی و بدون صرف انرژی از سد خونی عبور کنند دو نوع هستند مولکول های کوچک و ریزتر از اندازه سلول ها، مثل اکسیژن و دی اکسید کربن و گلوکز که همان سوخت مغز است و یک نوع مولکول های قابل حل در چربی دیواره مویرگ ها.(این قضیه مثل قلعه عقل است که در مغز اراذل واوباش نباید وارد قلعه عقل شوند).
اگر شما در تمام طول عمرتان برنج و یا چغندر و یا مواد غذایی دیگری بخورید به آن اعتیاد پیدا نمی کنید ولی اگر بعد از مدتی الکل و مواد مخدر استفاده کنید عوارض شدید پیدا می کنید، علت آن چیست؟ به علت این که مولکول های چغندر و برنج از چیزی به اسم سد خونی که از مغز محافظت می کنند رد نمی شود، برنج در معده و روده جذب می شود و وارد خون می شود فاکتورهایی که در برنج هست نمی تواند از سد خونی مغز رد شود. ولیچون گلوکز سوخت اصلی مغز است باید از سد خونی عبور کند.
چرا اعتیاد به وجود می آید؟
چون مولکول های الکل و تریاک، داروهای روانگردان و داروهای شیمیایی این قابلیت رادارند که در چربی ها حل شده و از سد خونی رد بشوند و وارد مغز شوند در ساختار مغز و سیستم بیوشیمی دخالت کنند و تاثیرات خود را بگذارند
وقتی فردی مواد مخدر حشیش تریاک هروئین استفاده می کند این مواد بعد از ۵ یا ۶ ساعت گردش در سیستم خونی بدن بعدازاین که اثرشان به پایان می رسد علائم مختلفی در صور آشکار و پنهان خودش را نشان می دهد. قابلیت حل در چربی متا آمفتامین ها خیلی بالاتر از هرویین است به این دلیل است که سریع تر وارد مغز می شوند و آن را از کنترل خارج می کنند.
این که سدها در اندام های دیگر بدن وجود ندارد به این خاطر است که اندام های دیگر باید انواع مواد معدنی و ویتامین هایی که در بدن ساخته می شود وارد سلول ها شوندو استفاده کنند. اگر همه ماده ها بتوانند وارد مغز بشوند سیستم مغزی را کاملاً مختل می کردند و ایمنی بدن را از بین می برند.
روش جدید محققان برای دور زدن سد خونی مغزی
محققان "دانشگاه تگزاس در دالاس" در مطالعه اخیرشان از توسعه روشی جدید برای ارسال دارو به مغز و عبور دارو از سد خونی مغزی خبر داده اند.
روش محققان شامل تزریق نانوذرات طلا به جریان خون و سپس فعال کردن آنها با استفاده از نور لیزر است تا اتصالات محکم بین سلول های اندوتلیال به طور موقتی باز شوند. هنگامی که نانوذرات در نزدیکی این اتصالات محکم قرار می گیرند، محققان بافاصله و بسیار سریع نور لیزر را در آن ناحیه اعمال می کنند که این امر سبب نفوذ غیرتهاجمی آنها به جمجمه و فعال شدن آنها شده و باعث می شود نیروی مکانیکی کمی روی اتصالات وارد شود. این نیز بدان معنا است که این سد برای مدتی نفوذپذیر می شود و به محققان این امکان را می دهد تا انواع مختلفی از داروها را به مغز ارسال کنند.
تاکنون محققان توانایی این روش در ارائه داروهای مختلف را آزمایش کرده اند و شاهد نتایج خوبی بوده اند.
"ژیائوکینگ لیXiaoqing Li از محققان این مطالعه گفت: توسعه روش هایی که سبب افزایش نفوذپذیری سد خونی مغزی می شوند در پیشبرد درمان بیماری های سیستم عصبی مرکزی بسیار موثر هستند. این روش یک نیروی مکانیکی کوچک تولید می کند که به طور موقت سد را می شکند تا دارو بتواند وارد جریان خون و مغز شود.
Dr Xiaoqing Li
پاسخ با شما…
۱.کار نورون ها و سلولهای گالیا چیست ؟
۲.کارکرد سد خونی مغز چیست ؟
۳.چند نوع مولکول میتوانند از سد خونی مغز عبور کنند ؟
۴.چرا اعتیاد به وجود میآید ؟
این سخن آبیست از دریایِ بی پایانِ عشق
تا جهان را آب بَخْشَد جسم ها را جان کُنَد (مولوی)