מחסום הדם-מוח

מחסום הדם-מוח חשוב ביותר להבטחת הומאוסטזיס של המוח, אך שאלות רבות הנוגעות להיווצרותו טרם הובהרו במלואן. אך כבר עכשיו ברור שמחסום הדם-מוח הוא המחסום ההיסטוהמטי המובחן, המורכב והצפוף ביותר. היחידה המבנית והתפקודית העיקרית שלו היא תאי האנדותל של נימים במוח.

חילוף החומרים של המוח, כמו שום איבר אחר, תלוי בחומרים הנכנסים לזרם הדם. כלי דם רבים המבטיחים את תפקוד מערכת העצבים נבדלים בכך שתהליך חדירת החומרים דרך דפנותיהם הוא סלקטיבי. תאי אנדותל של נימים במוח מחוברים זה לזה באמצעות מגעים הדוקים רציפים, כך שחומרים יכולים לעבור רק דרך התאים עצמם, ולא ביניהם. תאי גליה, המרכיב השני של מחסום הדם-מוח, סמוכים לפני השטח החיצוניים של הנימים. במקלעת כלי הדם של חדרי המוח, הבסיס האנטומי של המחסום הם תאי אפיתל, המחוברים זה לזה בחוזקה. כיום, מחסום הדם-מוח נחשב לא כאנטומי ומורפולוגי, אלא כיצור פונקציונלי המסוגל לעבור באופן סלקטיבי, ובמקרים מסוימים להעביר מולקולות שונות לתאי עצב באמצעות מנגנוני הובלה פעילים. לפיכך, המחסום מבצע פונקציות רגולטוריות ומגנות.

ישנם מבנים במוח שבהם מחסום הדם-מוח נחלש. אלה הם בעיקר ההיפותלמוס, כמו גם מספר מבנים בתחתית החדרים השלישי והרביעי - השדה האחורי ביותר (אזור פוסטרמה), האיברים התת-פורניקליים והתת-קומיסוריים, וגוף האצטרובל. שלמות ה-BBB מופרעת בנגעים איסכמיים ודלקתיים במוח.

מחסום הדם-מוח נחשב כמיוצר במלואו כאשר תכונותיהם של תאים אלה עומדות בשני תנאים. ראשית, קצב האנדוציטוזה בפאזה נוזלית (פינוציטוזה) בהם חייב להיות נמוך ביותר. שנית, חייבים להיווצר צמתים הדוקים ספציפיים בין התאים, המאופיינים בהתנגדות חשמלית גבוהה מאוד. היא מגיעה לערכים של 1000-3000 אוהם/סמ"ר ^עבור נימים של הפיא מאטר ובין 2000 ל-8000 מטר/סמ"ר עבור נימים מוחיים תוך-פרנכימליים. לשם השוואה: הערך הממוצע של ההתנגדות החשמלית הטרנסאנדותלית של נימים של שרירי השלד הוא רק 20 אוהם/סמ"ר.

חדירות מחסום הדם-מוח עבור רוב החומרים נקבעת במידה רבה על ידי תכונותיהם, כמו גם על ידי יכולתם של נוירונים לסנתז חומרים אלה באופן עצמאי. חומרים שיכולים להתגבר על מחסום זה כוללים, קודם כל, חמצן ופחמן דו-חמצני, כמו גם יוני מתכת שונים, גלוקוז, חומצות אמינו חיוניות וחומצות שומן הנחוצות לתפקוד תקין של המוח. גלוקוז וויטמינים מועברים באמצעות נשאים. במקביל, לגלוקוז D ו-L יש קצב חדירה שונה דרך המחסום - הראשון גבוה פי 100. גלוקוז ממלא תפקיד מרכזי הן במטבוליזם האנרגיה של המוח והן בסינתזה של מספר חומצות אמינו וחלבונים.

הגורם המוביל הקובע את תפקוד מחסום הדם-מוח הוא רמת חילוף החומרים של תאי עצב.

אספקת החומרים הדרושים לנוירונים מתבצעת לא רק באמצעות נימים הניגשים אליהם, אלא גם הודות לתהליכים של הממברנות הרכות והארכנואידיות, שדרכן נוזל השדרה זורם. נוזל השדרה ממוקם בחלל הגולגולת, בחדרי המוח ובחללים שבין קרומי המוח. בבני אדם, נפחו הוא כ-100-150 מ"ל. הודות לנוזל השדרה, נשמר האיזון האוסמוטי של תאי העצב ותוצרים מטבוליים רעילים לרקמת העצבים מוסרים.

מסלולי חילופי מתווכים ותפקיד מחסום הדם-מוח בחילוף החומרים (על פי: Shepherd, 1987) 

מעבר חומרים דרך מחסום הדם-מוח תלוי לא רק בחדירות דופן כלי הדם אליהם (משקל מולקולרי, מטען וליפופיליות של החומר), אלא גם בנוכחות או היעדר מערכת הובלה פעילה.

נשא גלוקוז סטריאוספיציפי שאינו תלוי אינסולין (GLUT-1), המבטיח את העברת חומר זה דרך מחסום הדם-מוח, נמצא בשפע בתאי אנדותל של נימים במוח. פעילותו של נשא זה יכולה להבטיח את אספקת הגלוקוז בכמות גדולה פי 2-3 מזו הנדרשת למוח בתנאים רגילים.

מאפייני מערכות ההובלה של מחסום הדם-מוח (על פי: Pardridge, Oldendorf, 1977)

חיבורים ניידים	מצע מועדף	ק"מ, מ"מ	Vmax nmol/min*g
הקסוסים	גלוקוז	9	1600
חומצות מונוקרבוקסיליות	לקטט	1.9	120
חומצות אמינו ניטרליות	פנילאלנין	0.12	30
חומצות אמינו חיוניות	ליזין	0.10	6
אמינים	כולין	0.22	6
פורינים	אדנין	0.027	1
נוקלאוזידים	אדנוזין	0,018	0.7

ילדים עם תפקוד לקוי של טרנספורטר זה חווים ירידה משמעותית ברמת הגלוקוז בנוזל השדרה והפרעות בהתפתחות ובתפקוד המוח.

חומצות מונוקרבוקסיליות (L-לקטט, אצטט, פירובט) וגופי קטון מועברים על ידי מערכות סטריאוספציפיות נפרדות. למרות שעוצמת ההובלה שלהם נמוכה מזו של גלוקוז, הם מהווים סובסטרט מטבולי חשוב אצל יילודים ובמהלך תקופת הרעבה.

הובלת כולין למערכת העצבים המרכזית מתווכת גם היא על ידי הנשא וניתן לווסת אותה על ידי קצב סינתזת האצטילכולין במערכת העצבים.

ויטמינים אינם מסונתזים על ידי המוח ומסופקים מהדם באמצעות מערכות הובלה מיוחדות. למרות העובדה שלמערכות אלו יש פעילות הובלה נמוכה יחסית, בתנאים רגילים הן יכולות להבטיח את הובלת כמות הוויטמינים הדרושה למוח, אך מחסור בהן במזון יכול להוביל להפרעות נוירולוגיות. חלק מחלבוני הפלזמה יכולים גם לחדור את מחסום הדם-מוח. אחת הדרכים לחדירתם היא טרנסציטוזה בתיווך קולטנים. כך אינסולין, טרנספרין, וזופרסין וגורם גדילה דמוי אינסולין חודרים את המחסום. לתאי אנדותל של נימי המוח יש קולטנים ספציפיים לחלבונים אלה והם מסוגלים לבצע אנדוציטוזה של קומפלקס חלבון-קולטן. חשוב שכתוצאה מאירועים עוקבים, הקומפלקס מתפרק, החלבון השלם יכול להשתחרר בצד הנגדי של התא, והקולטן יכול להשתלב שוב בקרום. עבור חלבונים פוליקטיוניים ולקטינים, טרנסציטוזה היא גם דרך לחדור ל-BBB, אך היא אינה קשורה לעבודתם של קולטנים ספציפיים.

נוירוטרנסמיטרים רבים הנמצאים בדם אינם מסוגלים לחדור ל-BBB. לכן, לדופמין אין יכולת זו, בעוד של-L-DOPA חודר ל-BBB באמצעות מערכת הובלת חומצות אמינו ניטרליות. בנוסף, תאים נימיים מכילים אנזימים המפרקים נוירוטרנסמיטרים (כולין אסטראז, GABA טרנסאמינאז, אמינופפטידאזות וכו'), תרופות וחומרים רעילים, מה שמבטיח את הגנת המוח לא רק מפני נוירוטרנסמיטרים המסתובבים בדם, אלא גם מפני רעלים.

עבודת ה-BBB כוללת גם חלבוני נשאים המובילים חומרים מתאי האנדותל של נימים במוח לדם, ומונעים את חדירתם למוח, למשל, בטא-גליקופרוטאין.

במהלך אונטוגנזה, קצב ההובלה של חומרים שונים דרך הבטן העליונה (BBB) משתנה באופן משמעותי. לפיכך, קצב ההובלה של β-הידרוקסיבוטיראט, טריפטופן, אדנין, כולין וגלוקוז בילודים גבוה משמעותית מאשר במבוגרים. זה משקף את הצורך הגבוה יחסית של המוח המתפתח לאנרגיה ולמצעים מקרומולקולריים.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ]