الحاجز الدموي الدماغي

يُعدّ الحاجز الدموي الدماغي بالغ الأهمية لضمان استتباب الدماغ، إلا أن العديد من التساؤلات المتعلقة بتكوينه لم تُوضّح بالكامل بعد. ولكن من الواضح أن الحاجز الدموي الدماغي هو الحاجز الدموي النسيجي الأكثر تمايزًا وتعقيدًا وكثافة. ووحدته الهيكلية والوظيفية الرئيسية هي الخلايا البطانية في الشعيرات الدموية الدماغية.

يعتمد أيض الدماغ، كغيره من الأعضاء، على المواد التي تدخل مجرى الدم. تتميز الأوعية الدموية العديدة التي تضمن عمل الجهاز العصبي بانتقائية عملية اختراق المواد عبر جدرانها. تتصل الخلايا البطانية في الشعيرات الدموية الدماغية ببعضها البعض عن طريق اتصالات وثيقة ومتواصلة، مما يسمح بمرور المواد عبر الخلايا نفسها فقط، وليس بينها. أما الخلايا الدبقية، وهي المكون الثاني للحاجز الدموي الدماغي، فتقع بجوار السطح الخارجي للشعيرات الدموية. في الضفائر الوعائية للبطينات الدماغية، تُشكل الخلايا الظهارية، المتصلة ببعضها البعض بإحكام، الأساس التشريحي للحاجز. حاليًا، لا يُعتبر الحاجز الدموي الدماغي عنصرًا تشريحيًا ومورفولوجيًا، بل تكوينًا وظيفيًا قادرًا على المرور الانتقائي، وفي بعض الحالات، توصيل جزيئات مختلفة إلى الخلايا العصبية باستخدام آليات النقل النشط. وبالتالي، يؤدي الحاجز وظائف تنظيمية ووقائية.

هناك بنى في الدماغ يضعف فيها الحاجز الدموي الدماغي. هذه البنى هي في المقام الأول منطقة ما تحت المهاد، بالإضافة إلى عدد من البنى في أسفل البطينين الثالث والرابع - الحقل الخلفي (المنطقة خلف الفص الجبهي)، والأعضاء تحت القبو وتحت الصوار، والجسم الصنوبري. تتأثر سلامة الحاجز الدموي الدماغي في إصابات الدماغ الإقفارية والالتهابية.

يُعتبر الحاجز الدموي الدماغي مكتمل التكوين عندما تستوفي خصائص هذه الخلايا شرطين. أولًا، يجب أن يكون معدل البلعمة الخلوية في الطور السائل (الاحتساء الخلوي) فيها منخفضًا للغاية. ثانيًا، يجب أن تتشكل وصلات كهربائية محددة بين الخلايا، تتميز بمقاومة كهربائية عالية جدًا. تصل هذه المقاومة إلى قيم تتراوح بين 1000 و3000 أوم/سم² ^في الشعيرات الدموية للأم الحنون، ومن 2000 إلى 8000 أوم/سم² في الشعيرات الدموية الدماغية داخل النسيج البرانشيمي. للمقارنة: يبلغ متوسط قيمة المقاومة الكهربائية عبر البطانة الغشائية لشعيرات العضلات الهيكلية 20 أوم/سم² فقط.

تتحدد نفاذية معظم المواد في الحاجز الدموي الدماغي بشكل كبير بخصائصها، بالإضافة إلى قدرة الخلايا العصبية على تخليقها بشكل مستقل. تشمل المواد التي يمكنها تجاوز هذا الحاجز، في المقام الأول، الأكسجين وثاني أكسيد الكربون، بالإضافة إلى أيونات معدنية مختلفة، والجلوكوز، والأحماض الأمينية الأساسية، والأحماض الدهنية الضرورية لوظائف الدماغ الطبيعية. يُنقل الجلوكوز والفيتامينات باستخدام ناقلات. في الوقت نفسه، تختلف معدلات اختراق الجلوكوز D وL للحاجز، حيث أن الأول أعلى بأكثر من 100 مرة. يلعب الجلوكوز دورًا رئيسيًا في استقلاب الطاقة في الدماغ، وفي تخليق عدد من الأحماض الأمينية والبروتينات.

العامل الرئيسي الذي يحدد عمل حاجز الدم الدماغي هو مستوى التمثيل الغذائي للخلايا العصبية.

يتم تزويد الخلايا العصبية بالمواد الضرورية ليس فقط من خلال الشعيرات الدموية القريبة منها، بل أيضًا بفضل عمليات الأغشية الرخوة والعنكبوتية التي يمر عبرها السائل النخاعي. يقع السائل النخاعي في تجويف الجمجمة، وفي بطينات الدماغ، وفي الفراغات بين أغشيته. يبلغ حجمه لدى البشر حوالي 100-150 مل. بفضل السائل النخاعي، يتم الحفاظ على التوازن الأسموزي للخلايا العصبية، ويتم التخلص من المنتجات الأيضية السامة للأنسجة العصبية.

مسارات تبادل الوسطاء ودور حاجز الدم الدماغي في عملية التمثيل الغذائي (وفقًا لـ: شيبرد، 1987) 

إن مرور المواد عبر حاجز الدم الدماغي لا يعتمد فقط على نفاذية جدار الأوعية الدموية لها (الوزن الجزيئي والشحنة ومحبة المادة للدهون)، بل يعتمد أيضًا على وجود أو عدم وجود نظام نقل نشط.

ناقل الجلوكوز المجسم المستقل عن الأنسولين (GLUT-1)، الذي يضمن نقل هذه المادة عبر الحاجز الدموي الدماغي، متوفر بكثرة في الخلايا البطانية للشعيرات الدموية الدماغية. يضمن نشاط هذا الناقل توصيل الجلوكوز بكمية تفوق ما يحتاجه الدماغ في الظروف الطبيعية بمرتين إلى ثلاث مرات.

خصائص أنظمة النقل في حاجز الدم الدماغي (وفقًا لـ: باردريج، أولدندورف، 1977)

اتصالات قابلة للنقل	الركيزة المفضلة	كم، مم	Vmax نانومول/دقيقة*جم
الهكسوزات	الجلوكوز	9	1600
الأحماض الأحادية الكربوكسيلية	اللاكتات	1.9	120
الأحماض الأمينية المحايدة	فينيل ألانين	0.12	30
الأحماض الأمينية الأساسية	ليسين	0.10	6
الأمينات	الكولين	0.22	6
البيورينات	الأدينين	0.027	1
النوكليوسيدات	الأدينوزين	0,018	0.7

يعاني الأطفال الذين يعانون من ضعف في وظيفة هذا الناقل من انخفاض كبير في مستوى الجلوكوز في السائل النخاعي واضطرابات في نمو ووظائف الدماغ.

تُنقل الأحماض الأحادية الكربوكسيلية (L-لاكتات، أسيتات، بيروفات) والأجسام الكيتونية عبر أنظمة منفصلة. ورغم أن شدة نقلها أقل من شدة نقل الجلوكوز، إلا أنها تُمثل ركيزة أيضية مهمة لدى حديثي الولادة وأثناء المجاعة.

يتم أيضًا نقل الكولين إلى الجهاز العصبي المركزي بواسطة الناقل ويمكن تنظيمه من خلال معدل تخليق الأستيل كولين في الجهاز العصبي.

لا يُصنّع الدماغ الفيتامينات، بل تُزوَّد بها من الدم عبر أنظمة نقل خاصة. ورغم انخفاض نشاط نقل هذه الأنظمة نسبيًا، إلا أنها تضمن في الظروف العادية نقل كمية الفيتامينات الضرورية للدماغ، إلا أن نقصها في الغذاء قد يؤدي إلى اضطرابات عصبية. كما يمكن لبعض بروتينات البلازما اختراق الحاجز الدموي الدماغي. ومن طرق اختراقها النقل الخلوي بوساطة المستقبلات، حيث يخترق الأنسولين، والترانسفيرين، والفازوبريسين، وعامل النمو الشبيه بالأنسولين الحاجز. تحتوي الخلايا البطانية في الشعيرات الدموية الدماغية على مستقبلات محددة لهذه البروتينات، وهي قادرة على إدخال مُركّب البروتين-المستقبل إلى الخلية. ومن المهم، نتيجةً للأحداث اللاحقة، أن يتفكك المُركّب، ويُطلق البروتين السليم على الجانب الآخر من الخلية، ويُدمج المُستقبل مرة أخرى في الغشاء. أما بالنسبة للبروتينات متعددة الكاتيونات واللكتينات، فإن النقل الخلوي يُعد أيضًا وسيلةً لاختراق الحاجز الدموي الدماغي، ولكنه لا يرتبط بعمل مستقبلات محددة.

العديد من النواقل العصبية الموجودة في الدم لا تستطيع اختراق الحاجز الدموي الدماغي. وبالتالي، لا يمتلك الدوبامين هذه القدرة، بينما يخترق الليفودوبا الحاجز الدموي الدماغي باستخدام نظام نقل الأحماض الأمينية المحايدة. إضافةً إلى ذلك، تحتوي الخلايا الشعرية على إنزيمات تُستقلب النواقل العصبية (مثل الكولينستراز، وناقلات أمين غابا، والأمينوبيبتيديز، وغيرها)، والأدوية، والمواد السامة، مما يضمن حماية الدماغ ليس فقط من النواقل العصبية المنتشرة في الدم، بل أيضًا من السموم.

يتضمن عمل الحاجز الدموي الدماغي أيضًا بروتينات ناقلة تنقل المواد من الخلايا البطانية للشعيرات الدموية في الدماغ إلى الدم، مما يمنع اختراقها للدماغ، على سبيل المثال، بروتين بيتا الجليكوبروتين.

خلال عملية التكوين الجنيني، يتغير معدل نقل المواد المختلفة عبر الحاجز الدموي الدماغي بشكل ملحوظ. وبالتالي، يكون معدل نقل بيتا-هيدروكسي بيوتيرات، والتريبتوفان، والأدينين، والكولين، والجلوكوز لدى حديثي الولادة أعلى بكثير منه لدى البالغين. وهذا يعكس الحاجة الأكبر نسبيًا للدماغ النامي للطاقة والركائز الجزيئية الكبيرة.

[ 1 ]، [ 2 ]، [ 3 ]، [ 4 ]، [ 5 ]