کشف سیگنال ژنتیکی برای کنترل سد خونی مغزی

پژوهشگران در یک مطالعه جدید موفق به شناسایی یک سیگنال ژنتیکی شده اند که سد خونی مغزی را کنترل می کند.

به گزارش ایسنا به نقل از نیو اطلس، تحقیقات جدید روی موش ها و گورخرماهی ها سیگنال ژنتیکی مورد نیاز برای تشکیل و حفظ سد خونی مغزی را کشف کرده است.

این کشف میتواند به دانشمندان اجازه دهد نفوذپذیری سد خونی مغزی را کنترل کنند و راه مؤثرتری برای رساندن دارو به مغز برای درمان سکته مغزی (stroke)، بیماری های عصبی و روانپزشکی و سرطان ارائه دهند.

سد خونی مغزی (BBB) یک سیستم کاملاً در هم تنیده از سلول های تخصصی است که یک غشای نیمه تراوای لایه ای ایجاد می کند که هدفی دوگانه دارد: از سموم یا پاتوژن هایی که از جریان خون وارد مغز می شوند محافظت می کند و در عین حال اجازه عبور از خود را به مواد مغذی حیاتی می دهد.

سد خونی مغزی، محدوده جداکننده بین مایع برون سلولی مغز در سیستم اعصاب مرکزی و جریان خون گردشی در بدن است، به طوریکه اگر مواد رنگی به خون تزریق شود، میتوان مشاهده کرد که از این ماده درون مغز اثری دیده نمی شود. این پرده یا سد از مویرگ های ویژه تشکیل شده که بر خلاف ساختار عادی در مویرگ ها دارای منافذ معمول نبوده و اتصال بین سلولی در آنها از نوع اتصال محکم است و در نتیجه بسیاری از مولکول ها و ریزمولکول ها و همچنین باکتری ها قادر به گذشتن از آن ها (از طریق انتشار) و رسیدن به مایع مغزی نخاعی در مغز نیستند. متقابلاً سطح اندوتلیال این مویرگ ها از پروتئینهای ویژه پوشیده شده که ورود گلوکز به مغز بعنوان تغذیه توسط آنها امکان پذیر می گردد. همچنین تبادل گازی (اکسیژن- کربن دی اکسید) بین خون گردشی و مغز از این سد بدون مشکل قابل انجام است.

ولی عملکرد محافظتی سد خونی مغزی می تواند مانع از رساندن داروهای مؤثر به مغز برای درمان سرطان، سکته مغزی یا بیماری های عصبی مانند پارکینسون یا آلزایمر شود.

در طول سالها، روش های مختلفی برای افزایش نفوذپذیری یا نشتی سد خونی مزی ایجاد شده است تا امکان تحویل درمانهای دارویی، از جمله استفاده از نانوذرات مغناطیسی، اولتراسوند و سلول های چربی مهندسی شده را فراهم کند.

اکنون، یک مطالعه جدید توسط پژوهشگران دانشکده پزشکی هاروارد، ژنی را شناسایی کرده است که سیگنال لازم برای توسعه و نگهداری سد خونی مغزی را تولید می کند و امکان دارد راهی برای کنترل نفوذپذیری این سد ایجاد کند.

پژوهشگران مدت هاست می دانند که نفوذپذیری سد خونی مغزی توسط سلول های محیط اطراف کنترل می شود، اما ژن های موجود در آن سلول ها ناشناخته باقی مانده اند. البته زمانی که پژوهشگران در مطالعه کنونی شروع به بررسی سد خونی مغزی در گورخرماهی کردند، پاسخ این سوالات روشن شد.

پژوهشگران در مطالعات قبلی روی گورخرماهی شفاف، ژنی به نام mfsd۲aa را کشف کردند که وقتی جهش پیدا کرد، باعث نشت سد خونی مغزی در کل مغز شد. اما در برخی از گورماهی ها، این سد تنها در جلوی مغز و مغز میانی نفوذپذیر بود، نه در عقب مغز.

ناتاشا اوبراون، نویسنده اصلی این مطالعه می گوید: این مشاهدات من را به سمتی هدایت کرد که ژنی را پیدا کنم که باعث نفوذپذیری سد خونی مغزی می شود.

در مطالعه حاضر، پژوهشگران آزمایش های بیشتری را روی گورخرماهی ها و موش ها انجام دادند. آن ها دریافتند که تجزیه خاص ناحیه سد خونی مغزی با جهش در ژن spock۱ مرتبط است که در سلول های عصبی در سراسر شبکیه، مغز و نخاع بیان می شود، اما در سلول هایی سد خونی مغزی را تشکیل می‌دهند، بیان نمی شود.

آن ها مشاهده کردند که حیوانات دارای جهش spock۱ دارای وزیکول های بیشتری در سلول های اندوتلیال خود هستند که اجزای کلیدی سد خونی مغزی هستند. وزیکول ها غشاهای حباب مانندی هستند که محصولات سلولی را ذخیره و حمل می کنند و می توانند مولکول های بزرگ را در سراسر سد خونی مغزی حمل کنند. آنها همچنین غشای پایه کوچکتری دارند که شبکه ای از پروتئین هاست که بین سلول های اندوتلیال و پری سیت ها یافت می شود، سلول هایی که برای تشکیل رگ های خونی و حفظ سد خونی مغزی مهم هستند.

تجزیه و تحلیل RNA نشان داد که spock۱ بیان ژن را در سلول های اندوتلیال و پری سیت ها در سد خونی مغزی تغییر می دهد، ولی در سایر انواع سلول های مغزی تغییری ایجاد نمی کند.

هنگامی که پروتئین Spock۱ انسانی به مغز گورخرماهی تزریق شد، سلول های اندوتلیال و پری سیت ها در سطح مولکولی ترمیم شدند و حدود ۵۰ درصد از عملکرد سد خونی مغزی را بازیابی کردند.

بر اساس این کشف، پژوهشگران به این نتیجه رسیدند که پروتئین Spock۱ تولید شده توسط نورون ها شروع به تشکیل سد خونی مغزی در طول رشد جنینی می کند و به حفظ آن در طول بزرگسالی نیز کمک می کند.

اوبراون می گوید:Spock۱ یک سیگنال عصبی ترشح شده قوی است که قادر به ترویج و القای خواص مانع در این رگ های خونی است. بدون آن، شما یک سد خونی مغزی عملکردی ندارید.

پژوهشگران می گویند مطالعه آنها تصویر کامل تری از نفوذپذیری سد خونی مغزی ارائه می دهد و دریچه ای را به روی توسعه درمان هایی می گشاید که spock۱ را هدف قرار می‌دهند و بطور بالقوه درمان اختلالات عصبی مانند پارکینسون و بیماری آلزایمر (Alzheimer's disease) و اختلالات روانپزشکی را بهبود می بخشند.

اوبراون می گوید:این اولین سیگنال عصبی نیست که دانشمندان یافته اند، ولی این نخستین سیگنال از نورون ها است که به نظر می رسد به طور خاص ویژگی های مانع بودن را تنظیم می کند. من فکر می کنم این کشف باعث می شود که یک ابزار قدرتمند برای تلاش و تغییر داشته باشیم.

پژوهشگران در ادامه به چگونگی تأثیر پری سیت های مختلف توسط سیگنال دهی spoc۱ می پردازند. آن ها دوست دارند ببینند که آیا تجویز spock۱ میتواند با اثرات سکته مغزی بر سد خونی مغزی مقابله کند یا خیر.

این مطالعه در مجله Developmental Cell منتشر شده است.