Buğra1
Kayıtlı Üye
Beyindeki Gümrük: Kan-Beyin Bariyeri
Doç. Dr. Mustafa ÇELİK
Kan-beyin bariyeri
suda çözünen maddelerin kandan merkezî sinir sistemine -yani beyne- geçişini kısıtlayan bir engelleme sistemidir. Bu ifade
1902 yılında Alman mikrobiyolog P. Ehrlich tarafından ortaya atılmıştır. Ehrlich
Tripan mavisi isimli bir boya maddesini toplardamarlar yoluyla (intravenöz yolla) hayvanlara enjekte ettiğinde
hayvanların beyni hâriç diğer organlarının boyandığını tespit eder. Bunun üzerine kandan beyne geçişi engelleyen bir yapının olduğunu düşünür ve bu yapıyı kan-beyin bariyeri olarak isimlendirir.
Kan-beyin bariyerinin teşekkülünde vazifeli başlıca biyolojik yapılar şöyle sıralanabilir:
1. Kılcal damarların iç yüzeyini döşeyen endotel hücreleri
2. Damar çeperinin dış tabakasında bulunan perisit hücreleri
3. Beynin gri maddesi içinde bulunan yıldız şekilli astrosit hücreleri
4. Beyin damarlarının iç yüzeyindeki epitel hücrelerinin tabanını döşeyerek onları alttaki bağ dokudan ayıran ve ayrıca sinir hücrelerinin etrafını kaplayan bazal membran
5. Beynin ve omuriliğin etrafını çevreleyen beyin-omurilik sıvısının üretildiği koroid pleksus
6. Beyni çevreleyen üç tabakalı zarın içteki iki tabakasın teşkil eden pia-araknoid zarlar.
Kan-beyin bariyeri oldukça mükemmel yaratılmıştır; öyle ki
zararlı maddelerden korunmasına vesile olduğu beynin vazifelerini hiçbir şekilde aksatmamaktadır. Bu engelleme sistemi sayesinde
beyne ihtiyaç duyulan gıda maddeleri geçerken
kanda dolaşan zararlı madde ve toksinler geçemez. Kol ve bacak gibi merkezden uzak organlardaki en uçtaki kılcal damarlar
yakınlarındaki hücrelere birçok maddenin geçişine izin verecek hususiyet arz ederken
beyin hücrelerine madde geçişi
kan-beyin bariyerinin hususi yapısı sayesinde
sıkı şekilde kontrol edilir. Bu engelleme işi hem fizikî
hem de metabolik faktörlerle yerine getirilir. Felçte
beyin zarlarına bakteri ve virüs bulaşmasıyla ortaya çıkan menenjit
Alzheimer
Multipl Skleroz gibi merkezî sinir sistemi bozukluklarında
kan-beyin bariyeri hasarının belli derecelerde rolü olduğu düşünülmüştür. Bu hasarın sıkı bağlantı yapılarında kopmalarla olduğu tahmin edilmektedir. Beynin çok sınırlı bazı merkezî alanlarında (circumventriküler organlar) kan-beyin bariyeri bulunmaz. Bir eksiklik gibi görünen bu durum
neticeleri düşünüldüğünde büyük bir rahmettir. Beynin sözkonusu bölgelerinde yer alan bazı hususi kısımlardan salınan hormon ve enzimler
bariyer olmaması sebebiyle hızlı bir şekilde kana karışabilir. Bu kısımlarda bariyer bulunsaydı
bu hormonların geçişinde bazı problemler yaşanabilirdi.
Kan-beyin bariyeri vazifesine uygun şekilde
karmaşık hücre yapısına sahip olarak inşa edilmiştir. Kan-beyin bariyeri sayesinde
beyin hücrelerine madde geçişi hem fizikî olarak sıkı bağlantılarla
hem de metabolik olarak enzimlerle sıkı bir kontrole tâbi tutulur. Bu mükemmel bariyer sayesinde zararlı maddelerin beyne yayılmasının önüne geçilir yahut bu geçiş belli sınırlarda tutulur.
Beyin ve omurilikten oluşan merkezî sinir sisteminin kılcal damarlarına vücuda yayılan kılcallardan farklı olarak bazı karakteristik hususiyetler bahşedilmiştir. Bunlardan biri de beyin kılcallarının içini döşeyen hücrelerin (endotel) aralarında sıkı bağlantı bölgelerinin bulunması ve bu kılcalların devamlı bir zara (bazal membran) sahip olmasıdır. Burada enteresan olarak
bu biyolojik yapılardaki hususi düzenleme ile kan-beyin bariyerindeki endotel hücreleri arasında yüksek bir elektrik direnci oluşur ve diğer dokularda 3-33 W/cm2 olan direnç
kan-beyin bariyerinde 1500-2000 W/cm2'ye çıkar. Tesadüflerin veya akılsız-şuursuz sebeplerin elektrik bariyeri gibi mükemmel bir sistemi kurması mümkün olabilir mi? Böyle elektrikli bir alan vesilesiyle sıvı ve iyonların hücre içine ve dışına taşınmasında bariyer oluşur ve geçirgenlik düşer. Ayrıca bu bariyerde
diğer vücut kılcallarında olduğu gibi; molekül ağırlığı 10.000'in altındaki maddelerin geçişine izin veren delikler ve yarıklar yoktur.
Fizyolojinin en temel kavramı olan homeostazi
vücudun iç şartlarının her saniye kontrol altında tutularak mümkün olduğunca dinamik bir denge içinde muhafaza edilmesidir. Beyin hücrelerinin dengesini korumak için de kan-beyin bariyeri çok önemlidir. Bu sayede beyni kandaki değişmelerden koruma
ihtiyaç olan maddelerin seçilerek geçirilmesi
kan ve beyindeki maddelerin metabolizmasının sağlıklı yürütülmesi ile sinir hücreleri için en uygun ortamı temin eder. Ayrıca kan-beyin bariyerinde meydana gelebilecek hasar ve bunun neticesi olarak geçirgenliğinin artması beyin ödemi gelişmesine sebep olur.
Bazı mühim maddelerin kan-beyin bariyerinden geçişi ve beyne girişleri birçok faktöre bağlıdır. Maddenin molekül ağırlığı
molekülün üç boyutlu yapısının değişim kabiliyeti
hücrenin enzimatik sabitliği
hücre kaynaklı salgılanma
akıma karşı ilgi
hidrojen bağlayıcı potansiyeller
taşıyıcılara karşı ilgi ve mevcut patolojik durumların tesiri bunlardan akla ilk gelenlerdir. Daha az tesirli faktörler ise
sistemdeki enzimlerin ölçülü ve tam olması
kan plâzmasındaki taşıyıcı proteinlerin bağlama fonksiyonunu yerine getirebilmesi ve beyindeki kan akımıdır.
Taşıma sistemleri
umumiyetle kan-beyin bariyerinin içe bakan yüzünde bulunurken
beyinden kana geçişe izin veren sistemler
bariyerin dışa bakan yüzünde bulunur. Kan-beyin bariyerinden gerekli maddelerin taşınması basit difüzyonla
kolaylaştırılmış geçişle
enerji harcanarak aktif taşımayla veya keseler (veziküler) vasıtasıyla olur. Maddelerin taşınmasında; yağda çözünürlüğü
geçiş kabiliyeti
molekül ağırlığı ve elektrik yükü önemlidir. Ayrıca kan-beyin bariyeri
tedavi maksatlı ilâçların beyne geçişinde hızı sınırlayan bir faktördür.
Bu bariyer
beynin normal fonksiyonlarını yerine getirebilmesi için oldukça mühimdir. Sözkonusu sistem herhangi bir sebeple bozulursa
sinir hücresi iltihabı (nöronal inflamasyon) başlar ki
bu da beyin hücrelerinin zarar görmesine sebep olur. Yenilenme özelliği olmayan beyin hücrelerinin çok iyi korunması gerekmektedir. İşte
kan-beyin bariyeri bu vazifeyi yerine getirir. Beynin ihtiyacı olan glikoz ve oksijen hiçbir engele takılmadan hücrelerin imdadına yetiştirilirken
kan-beyin bariyerini kolaylıkla geçer. Metabolizma neticesi ortaya çıkan karbondioksit bu bariyere takılmadan hemen uzaklaştırılır. Bizim hiç farkında olmadığımız bu muhteşem sistem olmasaydı
beynimiz atamadığı karbondioksitten dolayı şişer veya şeker eksikliğinden ölürdü.
Kaynaklar
- Bickel U: How to measure drug transport across the blood-brain barrier. NeuroRx 2:15-26
2005.
- Pardridge WM: The blood-brain barrier and neurotherapeutics. NeuroRx 2:1-2
2005.
- Bauer B
Hartz AM
Fricker G
Miller D: Modulation of p-glycoprotein transport function at the blood-brain barrier. Exp Biol Med 230:118-27
2005.
- Pollay M: Blood barrier in: Youmans JR
Neurological Surgery. WB Saunders Company; 652-660
1990.
- Engelhardt B. Development of the blood-brain barrier. Cell Tissue Res. 2003; 314:119-129.
- Huber JD
Egleton RD
Davis TP. Molecular physiologyand pathophysiology of tight junctions in the blood-brain barrier. Trends Neurosci. 2001; 24:719-725.
Doç. Dr. Mustafa ÇELİK
Kan-beyin bariyerinin teşekkülünde vazifeli başlıca biyolojik yapılar şöyle sıralanabilir:
1. Kılcal damarların iç yüzeyini döşeyen endotel hücreleri
2. Damar çeperinin dış tabakasında bulunan perisit hücreleri
3. Beynin gri maddesi içinde bulunan yıldız şekilli astrosit hücreleri
4. Beyin damarlarının iç yüzeyindeki epitel hücrelerinin tabanını döşeyerek onları alttaki bağ dokudan ayıran ve ayrıca sinir hücrelerinin etrafını kaplayan bazal membran
5. Beynin ve omuriliğin etrafını çevreleyen beyin-omurilik sıvısının üretildiği koroid pleksus
6. Beyni çevreleyen üç tabakalı zarın içteki iki tabakasın teşkil eden pia-araknoid zarlar.
Kan-beyin bariyeri oldukça mükemmel yaratılmıştır; öyle ki
Kan-beyin bariyeri vazifesine uygun şekilde
Beyin ve omurilikten oluşan merkezî sinir sisteminin kılcal damarlarına vücuda yayılan kılcallardan farklı olarak bazı karakteristik hususiyetler bahşedilmiştir. Bunlardan biri de beyin kılcallarının içini döşeyen hücrelerin (endotel) aralarında sıkı bağlantı bölgelerinin bulunması ve bu kılcalların devamlı bir zara (bazal membran) sahip olmasıdır. Burada enteresan olarak
Fizyolojinin en temel kavramı olan homeostazi
Bazı mühim maddelerin kan-beyin bariyerinden geçişi ve beyne girişleri birçok faktöre bağlıdır. Maddenin molekül ağırlığı
Taşıma sistemleri
Bu bariyer
Kaynaklar
- Bickel U: How to measure drug transport across the blood-brain barrier. NeuroRx 2:15-26
- Pardridge WM: The blood-brain barrier and neurotherapeutics. NeuroRx 2:1-2
- Bauer B
- Pollay M: Blood barrier in: Youmans JR
- Engelhardt B. Development of the blood-brain barrier. Cell Tissue Res. 2003; 314:119-129.
- Huber JD