الحاجز الدماغي الوريدي: الهيكل والوظائف والأمراض
حاجز الدم في الدماغ (BBB) هو جدار شبه نافذ بين الدم والدماغ. وهي تتكون من الخلايا التي تشكل جدران الشعيرات الدموية في الدماغ. يسمح هذا الحاجز لعزل الخلايا العصبية في الجهاز العصبي المركزي كيميائياً عن بقية الكائن الحي.
أظهر بول إيرليك ، الطبيب الألماني الذي فاز بجائزة نوبل في الطب عام 1908 ، وجود حاجز الدم في الدماغ.
في عام 1878 قدم أطروحة عن تلطيخ الأنسجة. حاول إرليخ حقن صبغة زرقاء تسمى الأنيلين في مجرى الدم بالماوس. وجد أن جميع الأنسجة كانت مصبوغة باللون الأزرق باستثناء الدماغ والحبل الشوكي.
ومع ذلك ، عندما حقن نفس الصبغة في السائل النخاعي من البطينين ، أصبح الجهاز العصبي المركزي بأكمله مصبوغًا باللون الأزرق.
أظهرت هذه التجربة أن هناك حاجزًا بين الدم والسائل في خلايا الدماغ (السائل خارج الخلية): حاجز الدم في الدماغ.
المخ هو العضو الوحيد الذي لديه نظام أمن خاص به. بفضل حاجز الدم في الدماغ ، يمكن الوصول إلى المواد الغذائية الأساسية مع عرقلة دخول مواد أخرى.
يعمل هذا الحاجز على الحفاظ على حسن سير الخلايا العصبية من خلال التحكم في دخول وخروج المواد الكيميائية في المخ. على الرغم من أن هذا الحاجز ، لسوء الحظ ، يعمل بشكل فعال على منع مرور المواد الغريبة إلى المخ والذي عادة ما يمنع الأدوية من الوصول إليها.
في أي حال ، يستمر البحث في تصميم الأدوية التي لديها المتطلبات اللازمة لاختراق هذا الحاجز.
ومع ذلك ، هناك بعض المناطق في الجسم حيث لا يوجد حاجز الدم في الدماغ. هذه هي المعروفة باسم الأجهزة البطينية.
أخيرًا ، هناك بعض الشروط التي تؤدي إلى فتح حاجز الدم في الدماغ. هذا يسمح بتبادل المواد بحرية ، بحيث يمكن تغيير أداء الدماغ. بعضها التهاب أو صدمات أو أمراض مثل التصلب المتعدد.
هيكل حاجز الدم في الدماغ
يمكن لبعض المواد عبور هذا الحاجز ، ولكن البعض الآخر لا يستطيع ذلك. وهو ما يعني أنه حاجز نفاذية بشكل انتقائي.
في جزء كبير من الجسم ، لا ترتبط الخلايا المكونة لشعيرات الدم بإحكام. وتسمى هذه الخلايا البطانية ، ولها شقوق بينها يمكن من خلالها إدخال مواد مختلفة والخروج منها. وبالتالي ، يتم تبادل العناصر بين بلازما الدم والسائل المحيط بخلايا الكائن الحي (السائل خارج الخلية).
ومع ذلك ، في الجهاز العصبي المركزي ، الشعيرات الدموية لا تملك هذه الشقوق. على العكس من ذلك ، ترتبط الخلايا ارتباطًا وثيقًا. هذا يمنع العديد من المواد من ترك الدم.
صحيح أن هناك بعض المواد الخرسانية التي يمكنها عبور هذا الحاجز. يفعلون ذلك عن طريق البروتينات الخاصة التي تنقلهم من جدران الشعيرات الدموية.
على سبيل المثال ، تسمح ناقلات الجلوكوز بدخول هذه المادة إلى الدماغ لتوفير الوقود. بالإضافة إلى ذلك ، فإن هذه الناقلات تمنع منتجات النفايات السامة من البقاء في المخ.
تتكدس الخلايا الدبقية (الداعمة) ، التي تسمى الخلايا النجمية ، حول الأوعية الدموية للدماغ ويبدو أنها تلعب دورًا مهمًا في تطوير حاجز الدم في الدماغ. ويبدو أن هذه أيضًا تساهم في نقل الأيونات من الدماغ إلى الدم.
من ناحية أخرى ، هناك مناطق في الجهاز العصبي تحتوي على حاجز دموي أكثر نفاذاً من غيرها. يشرح القسم التالي ماهية هذا.
وظائف
لكي تكون هناك وظيفة دماغية جيدة ، من الضروري الحفاظ على توازن بين المواد الموجودة داخل الخلايا العصبية وفي السائل خارج الخلية المحيط بها. هذا يسمح بنقل الرسائل بشكل صحيح بين الخلايا.
إذا تغيرت مكونات السائل خارج الخلية ، ولو بشكل طفيف ، فسيتم تغيير هذا الانتقال مما يؤدي إلى حدوث تغييرات في وظائف المخ.
لذلك ، يعمل حاجز الدم في الدماغ على تنظيم تكوين هذا السائل. على سبيل المثال ، العديد من الأطعمة التي نتناولها تقدم مواد كيميائية يمكن أن تعدل تبادل المعلومات بين الخلايا العصبية. يمنع حاجز الدم في الدماغ هذه المواد من الوصول إلى المخ ، والحفاظ على حسن سير العمل.
من المهم أن نلاحظ أن حاجز الدم في الدماغ ليس له بنية موحدة في جميع أنحاء الجهاز العصبي. هناك أماكن فيها نفاذية أكثر من غيرها. هذا مفيد للسماح بمرور المواد غير المرحب بها في أي مكان آخر.
مثال على ذلك هو منطقة postrema من جذع الدماغ. تتحكم هذه المنطقة في القيء ، ولها حاجز دموي أكثر نفاذاً. والغرض منه هو أن الخلايا العصبية في تلك المنطقة يمكنها اكتشاف المواد السامة في الدم بسرعة.
وبالتالي ، عندما يصل بعض السموم الناتجة من المعدة إلى الجهاز الدوري ، فإنه يحفز منطقة الحلوى الدماغية التي تسبب القيء. بهذه الطريقة ، يمكن للكائن الحي أن يطرد المحتوى السام من المعدة قبل أن يصبح ضارًا.
باختصار ، الوظائف الثلاث الرئيسية للحاجز الدموي الدماغي هي:
- يحمي الدماغ من المواد الغريبة التي يحتمل أن تكون خطرة أو التي يمكن أن تغير وظائف المخ.
- يحمي ويفصل الجهاز العصبي المركزي عن الهرمونات والناقلات العصبية الموجودة في بقية الجسم ، وتجنب الآثار غير المرغوب فيها.
- يحافظ على توازن كيميائي ثابت في دماغنا.
ما هي المواد التي تعبر حاجز الدم في الدماغ؟
هناك مواد أكثر عرضة من غيرها لعبور حاجز الدم في الدماغ. المواد التي لها الخصائص التالية تدخل بسهولة أكثر من غيرها:
- الجزيئات الصغيرة تمر بسهولة أكبر بكثير حاجز الدم في الدماغ من الجزيئات الكبيرة.
- المواد القابلة للذوبان في الدهون تعبر بسهولة حاجز الدم في الدماغ ، في حين أن المواد التي لا تفعل ذلك ببطء أو لا تستطيع عبوره. أحد أنواع الأدوية القابلة للذوبان في الدهون والتي تصل بسهولة إلى دماغنا هي الباربيتورات. ومن الأمثلة الأخرى الإيثانول والنيكوتين والكافيين أو الهيروين.
- الجزيئات التي لديها شحنة كهربائية أقل تمر الحاجز بسرعة أكبر من تلك التي ذات شحنة عالية.
يمكن لبعض المواد عبور حاجز الدم في الدماغ. قبل كل شيء ، فإنها تمر جزيئات الجلوكوز والأكسجين والأحماض الأمينية التي تعتبر ضرورية لتشغيل الدماغ بشكل صحيح.
الأحماض الأمينية مثل التيروزين ، التربتوفان ، فينيل ألانين ، فالين أو الليوسين تدخل حاجز الدم في الدماغ بسرعة كبيرة. العديد من هذه السلائف من الناقلات العصبية التي يتم تصنيعها في الدماغ.
ومع ذلك ، فإن هذا الحاجز يستثني جميع الجزيئات الكبيرة تقريبًا و 98٪ من جميع الأدوية التي تتكون من جزيئات صغيرة.
هذا هو السبب في وجود صعوبات في علاج أمراض الدماغ ، لأن العقاقير لا تعبر عادة الحاجز أو لا بالكميات اللازمة. في بعض الحالات ، يمكن حقن العوامل العلاجية مباشرة في الدماغ لتجنب حاجز الدم في الدماغ.
في الوقت نفسه ، يمنع دخول السموم العصبية والدهنية عبر ناقل ينظمه ما يسمى بروتين الجليكوبروتين P.
الأجهزة الدائرية
كما ذكرنا ، هناك العديد من مناطق المخ حيث يكون حاجز الدم في الدماغ أضعف وأكثر نفاذاً. هذا يسبب المواد للوصول إلى هذه المناطق بكل سهولة.
بفضل هذه المناطق ، يمكن للدماغ التحكم في تكوين الدم. داخل الأعضاء الدائرية:
- الغدة الصنوبرية: هي بنية تقع داخل دماغنا ، بين العينين. يرتبط بإيقاعاتنا البيولوجية ووظائفنا الهرمونية الهامة. وهي تطلق الميلاتونين والببتيدات العصبية.
- الفص العصبي: هو الفص الخلفي للغدة النخامية. يخزن المواد من ما تحت المهاد ، وخاصة الهرمونات العصبية مثل الأوكسيتوسين والفاسوبريسين.
- المنطقة postrema: كما ذكر أعلاه ، وتنتج القيء لمنعنا من التسمم.
- الجهاز تحت السطحي: ضروري في تنظيم سوائل الجسم. على سبيل المثال ، لها دور مهم في الشعور بالعطش.
- عضو الأوعية الدموية من الصفيحة الطرفية: يساهم أيضا في توازن العطش والسوائل من خلال إطلاق فاسوبريسين. يكتشف الببتيدات وجزيئات أخرى.
- وسائط الظهور: هي منطقة ما تحت المهاد التي تنظم الغدة النخامية الأمامية من خلال التفاعلات بين هرمونات التحفيز المهاد وتثبيط.
الظروف التي تؤثر على حاجز الدم في الدماغ
من الممكن تغيير حاجز الدم في الدماغ بسبب أمراض مختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، عندما يضعف هذا الحاجز ، فمن المحتمل أن يزيد الاحتمال أو يزيد من ظهور الاضطرابات التنكسية العصبية.
- ارتفاع ضغط الدم أو التوتر الشديد: يمكن أن يتسبب في تغيير هذا الحاجز ، وتصبح قابلة للاختراق ، والتي يمكن أن تشكل خطرا على الجسم.
- الإشعاع: التعرض الطويل للإشعاع يمكن أن يضعف حاجز الدم في الدماغ.
- العدوى: التهاب جزء من الجهاز العصبي المركزي يضعف هذا الحاجز. مثال على ذلك التهاب السحايا ، وهو مرض يصاب فيه التهاب السحايا الدماغي (الطبقات التي تحيط بالمخ والنخاع الشوكي) بالتهاب فيروسات وبكتيريا مختلفة.
- الصدمة ، نقص التروية ، السكتة الدماغية ... يمكن أن تسبب أضرارًا مباشرة للمخ ، مما يؤثر على حاجز الدم في الدماغ.
- خراج الدماغ. ويرجع ذلك إلى التهاب وتراكم القيح داخل المخ. تأتي العدوى عادة من الأذن والفم والجيوب الأنفية ، إلخ. على الرغم من أنه قد يكون نتيجة للصدمة أو الجراحة. في معظم الحالات ، يستغرق العلاج بمضادات الجراثيم من 8 إلى 12 أسبوعًا.
- التصلب المتعدد: يبدو أن الأشخاص المصابين بهذا المرض قد تسربوا في حاجز الدم في الدماغ. يؤدي هذا إلى وصول الكثير من خلايا الدم البيضاء إلى المخ ، حيث يهاجمون المايلين عن طريق الخطأ.
المايلين مادة تغطي الخلايا العصبية وتسمح لنبضات العصب بالسفر بسرعة وفعالية. إذا تم تدميره ، ستظهر التدهور الحركي التدريجي.
