به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، اینکه چه چیزی لایه حیاتی سلول‌های محافظ اطراف مغز و نخاع ( سد خونی-مغزی ) را کم و بیش نفوذپذیر می‌کند، یکی از سوالات اسرارآمیزتر در علوم اعصاب بوده است. بنابراین درک اینکه چگونه یک مانع برای ورود یا جلوگیری از ورود مواد خاص کار می‌کند، پیامدهای مهمی برای همه چیز از پیشرفت بیماری گرفته تا تحویل دارو دارد. اکنون، یک مطالعه جدید از دانشکده پزشکی هاروارد، که در در تکوین سلولی منتشر شد، دانشمندان را یک قدم به کشف آن نزدیکتر کرده است.

سد خونی -مغزی

سد خونی مغزی (BBB) مجموعه ای منحصر به فرد از ویژگی‌های عروق مغزی است که نفوذپذیری آن را به پروتئین‌ها و مولکول‌های کوچک به شدت محدود می کند. سد خونی مغزی از سلول‌های به هم پیوسته محکم ساخته شده است، سلول‌های اندوتلیال( پری سیت‌ها و آستروسیت‌ها) که رگ‌های خونی مغز و نخاع را که سیستم عصبی مرکزی را تشکیل می‌دهند، را پوشانده اند. این سلول‌ها با هم یک غشای لایه ای و نیمه تراوا را تشکیل می‌دهند که به طور انتخابی مواد مغذی و مولکول‌های کوچک را وارد می‌کند و در عین حال از ورود مواد مضر جلوگیری می‌کند. ناتاشا اوبراون، سرپرست تیم تحقیق در زیست شناسی سیستم ها در HMS، توضیح داد: «در زندگی عادی و روزمره، شما به یک سد خونی مغزی نیاز دارید تا از شما در برابر هجوم سموم و عوامل بیماری زا در خون محافظت کند.

کشف راه‌های مؤثر برای انتقال دارو به مغز

در این مطالعه این تیم با کار روی گورخرماهی و موش دریافتند که سیگنالی که از یک ژن در نورون‌ها نشات می‌گیرد برای تشکیل صحیح سد خونی مغزی در طول رشد جنینی ضروری است و کمک می‌کند تا اطمینان حاصل شود که این مانع در طول بزرگسالی دست نخورده باقی می‌ماند. زیرا هنگامی که ژن جهش پیدا می کند، مناطق خاصی از سد خونی مغزی را نفوذپذیرتر می کند. اگر این یافته‌ها در آزمایشات بعدی حیوانی و در نهایت در انسان تکرار شود، می‌تواند به دانشمندان در کنترل نفوذپذیری سد خونی مغزی کمک کند. با انجام این کار، محققان ممکن است بتوانند راه‌های مؤثرتری برای انتقال داروهای سرطان یا روان‌پزشکی به مغز و استراتژی‌های بهتری برای مبارزه با آسیب‌های سدی ناشی از تخریب عصبی یا سکته ایجاد کنند.

کشف ژن تولید سلول‌های احاطه کننده سد خونی مغزی

لازم به ذکر است در مورد بیماری‌های تخریب کننده عصبی مانند آلزایمر یا پارکینسون یا سکته مغزی، زمانی که سد شروع به شکستن می‌کند، متعاقبا سیستم عصبی مرکزی را هم مستعد عفونت می‌کند. از طرف دیگر، نفوذناپذیری سد مانعی برای رساندن دارو به مغز است. برای دهه‌ها، دانشمندان می‌دانستند که نفوذپذیری سد خونی مغزی تا حدی توسط سلول‌های محیط اطراف کنترل می‌شود - که به عنوان ریزمحیط شناخته می‌شود. با این حال، ژن‌های موجود در آن سلول‌های مجاور تا حد زیادی یک راز باقی مانده است. در همین راستا اوبراون در حال مطالعه ژنی به نام mfsd2aa بود که وقتی جهش پیدا می‌کند، باعث می‌شود سد خونی مغز در گورخرماهی در سراسر مغز نشت کند. با این حال، او متوجه شد که برخی از گورخرماهی‌ها دارای مانعی هستند که در قسمت جلویی و مغز میانی قابل نفوذ است، اما در مغز عقب دست نخورده است. او گفت: "این مشاهدات من را به سمت سوراخ خرگوشی برای یافتن ژنی که باعث نفوذپذیری سد خونی مغزی در منطقه می‌شد، هدایت کرد."

معرفی ژن spock1

زمانی که  اوبراون غربالگری‌های ژنتیکی را روی گورخرماهی انجام داد، متوجه شد که شکست ناحیه خاص این سد با جهش در spock1 مرتبط است ( ژنی که نام آن شخصیت Star Trek را به یاد آورد اما برای او ناآشنا بود). ولی در ادامه در مجموعه ای از آزمایشات روی گورخرماهی و موش، درنهایت اوبراون تأیید کرد که جهش spock1 باعث می‌شود که سد خونی مغزی در برخی مناطق نفوذپذیر شود اما در برخی دیگر نه. او همچنین دید که spock1 در نورون‌های سراسر شبکیه، مغز و نخاع بیان می‌شود، اما در سلول‌هایی که خود سد را می‌سازند، بیان نمی‌شود.

وظایف ژن spock1

با انجام آزمایش‌های بعدی برای دانستن وظایف ژن spock1 ، مشاهده شد که حیوانات دارای جهش spock1 دارای وزیکول‌های بیشتری بودند (حباب‌های بین سلولی که می‌توانند مولکول‌های بزرگی را از سد خونی مغزی عبور دهند ). در سلول‌های اندوتلیال آنها همچنین غشای پایه کوچکتری داشتند( شبکه ای از پروتئین‌ها که بین سلول‌های اندوتلیال و پری سیت‌ها در سد یافت می‌شود). تجزیه و تحلیل RNA سلول به سلول نشان داد که spock1 باعث تغییراتی در بیان ژن در سلول‌های اندوتلیال و پری‌سیت‌ها در سد خونی مغزی می‌شود، اما در سایر انواع سلول‌های مغز تغییراتی ایجاد نمی‌کند. هنگامی که اوبراون دوز پروتئین SPOCK1 انسان را به مغز گورخرماهی تزریق کرد، حدود 50 درصد از عملکرد سد خونی مغزی را با ترمیم فعل و انفعالات سلول‌های پری سیت- اندوتلیال در سطح مولکولی را بازیابی کرد. بر اساس این یافته‌ها، محققان به این نتیجه رسیدند که پروتئین Spock1 تولید شده توسط نورون‌ها به سد خونی مغزی می‌رود، جایی که شروع به تشکیل صحیح سد در طول توسعه می‌کند و به حفظ سد بعد از آن کمک می‌کند. "Spock1 یک سیگنال عصبی ترشح شده قوی است که قادر به ترویج و القای خواص مانع شدن سد، در این رگ‌های خونی است. اوبراون گفت بدون آن، شما یک سد خونی مغزی عملکردی ندارید. "این مانند یک جرقه در یک اجاق گاز است که نشانه ای را ارائه می‌دهد که به برنامه مانع روشن می‌کند."

راه نفوذپذیر کردن سد خونی مغزی

در ادامه محققان تلاش می‌کنند نفوذپذیری این مانع را دستکاری کنند. زیرا برای تحویل دارو، آنها اغلب می‌خواهند سد را نفوذپذیرتر کنند، بنابراین درمان‌هایی که برای سرطان یا اختلالات روانپزشکی مؤثر هستند، می‌توانند به مغز برسند و وظایف خود را انجام دهند. برای بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی مانند پارکینسون و آلزایمر یا موقعیت‌هایی مانند سکته، دانشمندان می‌خواهند با بدتر شدن سد خونی مغزی که سیستم عصبی مرکزی را در برابر حملات خارجی آسیب‌پذیر می‌کند، مقابله کنند. این مطالعه به تحقیقات فزاینده‌ای توسط زیست‌شناس مشهور سد خونی-مغزی، چنگ‌هوا گو، استاد نوروبیولوژی در HMS، محقق در موسسه پزشکی هوارد هیوز و نویسنده مقاله جدید اضافه می‌کند. زیرا آزمایشگاه او در حال مطالعه یک سیستم انتقال مواد به درون سلول است که به نظر می‌رسد نفوذپذیری سد خونی-مغزی را از طریق Mfsd2a تنظیم می‌کند و جنبه‌های دیگری از ریزمحیط که ممکن است درگیر باشد را بررسی می‌کند. در مجموع، این کار به دانشمندان تصویر کاملی از نحوه عملکرد سد خونی مغزی ارائه می‌دهد.

 نحوه سیگنال دهی ژن spock1

O'Brown خاطرنشان کرد که spock1 یک هدف ویژه برای کنترل خواص سد خونی مغزی است زیرا در انسان حفظ می شود و به نظر می رسد به عنوان یک تنظیم کننده سطح بالایی از سلول های مانع در طول توسعه عمل می کند. او اکنون می‌خواهد بررسی کند که چگونه دودمان‌های مختلف پری‌سیت‌ها در سد به‌طور متفاوتی تحت‌تاثیر سیگنال‌دهی spock1 قرار می‌گیرند. او همچنین می‌خواهد مدل‌های سکته مغزی را آزمایش کند تا ببیند آیا تجویز Spock1 می‌تواند با اثرات سکته مغزی بر سد خونی مغزی مقابله کند. اوبراون گفت: «این اولین سیگنال عصبی نیست که دانشمندان یافته‌اند، اما این اولین سیگنال از نورون‌ها است که به‌نظر می‌رسد به طور خاص ویژگی‌های مانع را تنظیم می‌کند. "من فکر می‌کنم این باعث می شود که این یک ابزار قدرتمند برای تلاش و تغییر سوئیچ باشد."

پایان مطلب/.