רשת צפופה של תאים מונעת מחומרים לעבור ממחזור הדם לתוך המוח שלנו. אבל מה בכל זאת עובר את המחסום הזה, ואיך אפשר "לרמות" אותו ולאפשר לתרופות חיוניות לחדור לתוך המוח?
מחסום הדם-מוח הוא מבנה קרומי בררני שתפקידו למנוע ממולקולות מסוימות לחדור מזרם הדם אל הנוזל החוץ-תאי שעוטף את תאי המוח. חשיבותו של המחסום היא שהוא מונע ממזהמים ונוגדנים לחדור למוח ולהשפיע בו על הרכב הנוזל החוץ-תאי ולכן גם על התפקוד של תאי העצב. כך הוא מגן על המוח.
איך בנוי המחסום?
מחסום דם-מוח מורכב מרשת צפופה של תאי אנדותל – התאים שמרפדים את פני השטח הפנימיים של כלי הדם. תאי האנדותל בכלי הדם במוח צמודים זה לזה במבנים שנקראים "tight junctions" (מילולית: צמתים הדוקים) שמאפשרים להם להיות צפופים יותר מכלי דם באיברים אחרים. לתאי האנדותל צמודים תאים שנקראים אסטרוציטים – ששייכים למערכת החיסון של המוח וגם מספקים תמיכה לתאי האנדותל ע"י הפרשת חומרים שמחזקים את תפקוד הצמתים ההדוקים.
מחסומים דומים קיימים בין הדם לנוזל המוחי-שדרתי (CSF) ובין הדם לרשתית העין, אך הם בנויים מסוגי תאים אחרים. באזורים מסוימים במוח אין מחסום, למשל בחדרי המוח שמכילים את הנוזל המוחי-שדרתי ובבלוטת האצטרובל שמשחררת את ההורמון מלטונין היישר לזרם הדם. בחדר הרביעי של המוח נמצא איזור ששמו Area Postrema, שאחראי על מנגנון ההקאה, ועל כן צריך לאפשר לחומרים מהדם לחדור אליו בקלות יחסית.
מבנה המחסום דם-מוח | מקור: Designua, Shutterstock
אילו חומרים יכולים לעבור את המחסום?
בגלל המבנה ההדוק של המחסום, רק מולקולות קטנות או מסיסות בשומן יכולות לחדור אותו. דוגמאות למולקולות כאלה הן חמצן, פחמן דו-חמצני ואתנול – חומר שנמצא במשקאות חריפים. זו גם הסיבה שאלכוהול משפיע כל כך מהר על המוח.
הרבה חומרים נרקוטיים שאנחנו מכניסים לגוף דרך מערכת הנשימה או העיכול חודרים בסופו של דבר למוח בשל מסיסותם בשומן. דוגמאות לכך הן THC, שהוא החומר הפעיל בקנביס, בניקוטין שנמצא בסיגריות, וקפאין. גם הורמונים סטרואידיים, כמו הורמוני המין טסטוסטרון ואסטרוגן, חודרים את המחסום מאחר שהם מסיסים בשומן.
חומרים שתכונותיהם הפיזיקליות והכימיות אינן מאפשרות להם לחדור דרך המחסום נעזרים בנשאים – מנגנון ביולוגי מיוחד שנושא אותם אל המוח. החשיבות העיקרית של הנשאים היא בכך שהיא מכניסים למוח חומרים ממערכת העיכול – למשל גלוקוז שמתקבל מפירוק של פחמימות וחיוני ומספק אנרגיה למוח, או חומצות אמינו טבעתיות שמתקבלות מפירוק של חלבונים ומשמשות לייצור של מוליכים עצביים כמו דופמין, סרוטונין ונוראדרנלין.
למחסום הדם-מוח יש השלכות רפואיות רבות, משום שתרופות מסוימות אינן יכולות לחדור אותו ולכן לא יעיל לבלוע אותן או לתת אותן בזריקה לווריד. כיוון שהזרקת תרופה ישירות למוח היא פעולה פולשנית ולכן אינה מעשית אצל בני אדם, אחד הפתרונות לבעיה זו היא שימוש בחומר בשם מניטול, שפותח את מחסום הדם-מוח על ידי כך שהוא "מותח" את הצמתים ההדוקים שבין תאי האנדותל במחסום.
דרכים אחרות להתגבר על המחסום הן להשתמש בנשאים של הגוף עצמו, שיכולים להתאים לחלק מהתרופות, או להיעזר בננו-חלקיקים כנשאים מלאכותיים. במקרים רבים הננו-חלקיקים הללו הם חומרים בעלי מעטפת שומנית (ליפוזומים), שמקלה עוד יותר על חדירתם למוח. השימוש בננו-חלקיקים להחדרת תרופה אל המוח עדיין אינו רווח ונמצא בשלבי מחקר ופיתוח.
העברת מולקולה לתוך פנים התא באמצעות נשאים אקטיבים (מימין), פסיביים (שני האמצעיים) או בדיפוזיה | מקור: Ph-HY, Shutterst
בדיקת חדירות המחסום
מחסום הדם-מוח התגלה כשחומר כחול שהוזרק לגופה של חולדה התפשט לכל הרקמות למעט המוח. בהמשך התגלה שהוא נקשר לחלבון הדם אלבומין, שאינו יכול לחדור למוח. באותה שיטה משתמשים עד היום כשרוצים לבדוק את החדירות של המחסום אצל חיות. מבני אדם חיים, כמובן, אי אפשר לקחת רקמת מוח, אבל ניתן לגלות את הימצאות הצבע באמצעות סריקת מוח. עליה בחומר הצבע במוח בסריקה אחרי ההזרקה עשויה להעיד על חדירות גבוהה של המחסום או על פריצה שלו.
מחלות מוח מסוימות מתבטאות בפריצה של מחסום הדם-מוח, ובעקבות זאת הסתננות לא רצויה של רעלנים מזרם הדם ושל מולקולות של מערכת החיסון שיוצרות במוח תהליך דלקתי. דוגמאות למחלות כאלה הן פגיעת ראש, שבץ, דלקת קרום המוח, טרשת נפוצה, ניוון שרירים ואלצהיימר. אי לכך, אחד המדדים ליעילותן של תרופות למחלות הללו היא יכולתן לשפר את תפקודו של המחסום ולהקטין את חדירותו.
