سد خونی مغزی

سد خونی مغزی(Blood - brain barrier) یا در اصطلاح پزشکی (BBB) 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.1
محدوده جدا کننده بین مایع برون‌سلولی مغز در سیستم اعصاب مرکزی و جریان خون گردشی در بدن است، بطوریکه اگر مواد رنگی به‌درون خون تزریق شود، می‌توان مشاهده کرد که از این ماده درون مغز اثری دیده نمی‌شود. این پرده یا سد از مویرگ‌های ویژه تشکیل شده که بر خلاف ساختار عادی در مویرگ‌ها دارای منافذ معمول نبوده و اتصال بین سلولی در آنها از نوع اتصال‌محکم است و در نتیجه بسیاری از ملکول‌ها و ریز ملکول‌ها و همچنین باکتری‌ها قادر به گذشتن از آن‌ها(از طریق انتشار) و رسیدن به مایع مغزی نخاعی در مغز نیستند. متقابلاً سطح اندوتلیال این مویرگ‌ها از پروتئین‌های ویژه پوشیده شده که توسط آنها ورود گلوکز به مغز بعنوان ماده تغذیه کننده امکان‌پذیر می‌گردد. همچنین تبادل گازی (اکسیژن- دی‌اکسید 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 این‌که سد خونی-مغزی محافظی بسیار قوی در برابر عفونت‌های شایع باکتریایی است، شیوع عفونت در مغز بسیار نادر است با این‌حال، از آنجا که آنتی‌بادی‌ها و آنتی‌بیوتیک‌ها قادربه عبور از سد خونی مغزی نمی‌باشند، در صورت بروز عفونت مغزی٬ آسیب وارده اغلب بسیار جدی و درمان نیز دشوار خواهد بود. بااین حال، سد خونی مغزی در هنگام التهاب‌های مغزی تا اندازه‌ای نفوذپذیر شده و برخی آنتی‌بیوتیک‌ها می‌توانند به مغز راه پیدا کنند. تنها دو نوع باکتری وجود دارند که می‌توانند از سد خونی مغزی عبور کنند. یکی باکتری‌های گرم‌منفی اسپیروکت‌ها مانند بورلیا عامل بیماری لایم و دیگری باکتری ترپونما پالیدوم عامل سفلیس که احتمالاً با سوراخ کردن فیزیکی دیواره مویرگی در مغز، وارد مغز می‌شوند. بیماری‌های مرتبط از بیماری‌های مرتبط با سد خونی مغزی میتوان فهرست‌وار به این موارد اشاره نمود: مننژیت٬ صرع٬ اسکلروز چندگانه(ام‌اس)٬ بیماری لایم٬ سندرم دویک٬ تریپانوسومیاز٬ لوکوانسفالیت پیش‌رونده٬ هاری و آلزایمر2. اختلال در عملکرد سد خونی مغزی با طیف وسیعی از شرایط عصبی مرتبط است. روش های تصویربرداری عملکردی مانند تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI) و توموگرافی انتشار پوزیترون (PET) 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 الیگودندروسیت (OPC) ، 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 پذیر (ROS) می شود و ممکن است بر یکپارچگی اندوتلیوم تأثیر بگذارد و باعث شکستن BBB شود. بیماری آلزایمر (AD) اختلال 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 شود1.
.وجود این "سد" حاصل از اتصالات محکم بین سلول‌های اندوتلیال در عروق سیستم اعصاب مرکزی(CNS) است که عبور املاح و مواد را محدود می‌کنند. بین سلول‌های اندوتلیال مویرگی توسط این اتصالات محکم، که از زیر واحدهای کوچکتر بنام دایمر تشکیل شده٬ پروتئین‌های گذراننده مانند کلادینس(claudins)، اکلودین(occludin) و مولکول چسبنده اتصال(JAM) که همگی درون سلول های اندوتلیال وجود دارند. سد خونی مغزی از سلولهای با چگالی بالا تشکیل شده‌است و محدودیت تبادل از بین این سلول‌ها بسیار شدیدتر از سایر سلول‌های اندوتلیال مویرگی در دیگر نقاط بدن است. پشتیبانی بیوشیمیایی از این سلول‌ها به عهده سلول‌های ستاره‌ای 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 BBB دارند.
اگرچه در درجه اول برای حفظ BBB ، پای انتهایی آستروسیتی ممکن است تحت شرایط خاص فیزیولوژیکی بر باز شدن گذرا BBB نیز تأثیر 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 بخش‌های مغز را دربر نمی‌گیرد و در قسمتهایی چون سقف بطن سوم و چهارم مغز و همچنین اطراف غده پینه‌آل ندارد.1

نگارش و ترجمه: افضل نیا-واحد تحقیق و توسعه آزمایشگاه پاتوبیولوژی نوبل

منابع:
https://www.news-medical.net/health/What-is-the-Blood-Brain-Barrier.aspx
https://daneshyari.com/isi/articles/blood_-_brain_barrier