מחסום דם-מוח

מחסום דם־מוח (באנגלית: Blood-Brain Barrier, ובראשי תיבות: BBB) הוא מונח המתאר את התכונות הספציפיות של כלי הדם הקטנים המספקים דם למערכת העצבים המרכזית: נוצר כעין "מחסום" סלקטיבי המאפשר מעבר חומרים ותאים בין מערכת הדם למוח. כלי הדם מובילים דם מהלב לכל רקמות הגוף, ובו מצוי חמצן וחומרי תזונה לרקמות, תוך טעינת פחמן דו-חמצני ופסולת מטבולית מתאי הגוף. הדם נושא איתו לרקמות גם הורמונים המעבירים אותות חיוניים, וכן תאים של המערכת האימונולוגית הפועלים ברקמות. מערכת כלי הדם בנויה כעץ של עורקים בקוטר הולך וקטן, עד שהם הופכים לרשת של נימיות דרכן נעשית הפרפוזיה (חילוף הגזים והחומרים עם הרקמה); בהמשך מערכת הורידים מפנה את הדם מן הרקמות. לכל מקטע של כלי דם יש תכונות שונות מעט, בהתאם לדרגת ההסתעפות שלהן, ובהתאם לרקמה בה הם נמצאים ואותה הם מספקים. "מחסום הדם-מוח" הוא מונח המשמש לתיאור התכונות הייחודיות של מערכת הנימיות במערכת העצבים המרכזית: זו מערכת רציפה של כלי דם בה התאים צמודים זה לזה ב-tight - junctions, לכן אין מעבר של מולקולות ותאים דרכם. תכונות הקרום של התאים המצפים את כלי הדם מאפשרות פיקוח הדוק על מעבר של מולקולות, יונים ותאים בין הדם לתאי המוח. דופן הנימיות בנויה משני סוגי תאים: תאי אנדותל המייצרים את דופן כלי הדם, ותאי תמיכה. תכונות המחסום מתבטאות בעיקר בתאי האנדותל בדמות חלבוני טרנספורטרים ספציפיים, והן מושפעות ומתוחזקות על ידי מערכת יחסי גומלין עם תאי התמיכה, תאי גליה ותאים של המערכת האימונולוגית. אסטרוציטים הם תאי גלייה שתומכים ביוכימית בתאי האנדותל, שבונים את "מחסום הדם-מוח". מטרתו של מחסום הדם־מוח היא הגנה על רקמות המוח מפני מזהמים או נוגדנים ושמירה על הרכב הנוזל שבו נמצאים הנוירונים: המחסום דם-מוח שולט בהרכב הסביבה של תאי העצב באמצעות תעלות יונים וטרנספורטרים בקרום תאי האנדותל המעבירים חומרים באופן מבוקר. פיקוח זה מאפשר שימור של ריכוזי יונים מדויקים, הדרושים לפעילות החשמלית של תאי העצב והסינפסות שלהם. לדוגמה, ריכוז האשלגן בנוזל השידרה והנוזל החוץ תאי של המוח מוחזק באופן מהודק בין 2.5 - 2.9 mM. בהשוואה, ריכוז יון האשלגן בפלסמה יכול להגיע גם ל-4.5mM, ולהשתנות מעט בעקבות מאמץ פיסי או ארוחה. גם ריכוז יונים כמו סידן ומגנזיום - מפוקח בטווח צר בשל חשיבות הריכוז המדויק לפעולת תאי העצב. המוליכים העצביים במערכת העצבים המרכזית הם לעיתים קרובות מולקולות המשמשות בתפקידים שונים גם ברקמות אחרות של הגוף. מחסום הדם-מוח שומר על ריכוזי חומרים אלה במוח בנפרד מאלה שבפלסמה. לדוגמה, הפלסמה יכולה להכיל לעיתים ריכוזים גבוהים של חומצת האמינו גלוטמט, בעיקר אחרי אוכל. גלוטמט במוח משמש מוליך עצבי מעורר, אבל עליה בריכוזו בסביבת תאי עצב היא אירוע היכול להתרחש במקרים של נזק מוחי מטראומה או הפרעה באספקת הדם גורמת לתאי העצב נזק נוסף (אנ'). מחסום הדם-מוח מונע את ההשפעה הטוקסית של עודף גלוטמט על תאי העצב, בתנאים נורמליים. נוזל השידרה (CSF) נוצר מהפלסמה בתהליך של פילטרציה בפלקסוס הכורואידלי (אנ'), המסלק מהנוזל חלבונים שאינם נדרשים במוח. תהליך זה מייצר נוזל שידרה עם ריכוז חלבון נמוך מאד, ביחס לפלסמה. בנוסף לחלבונים, המחסום מסנן החוצה מולקולות גדולות אחרות העלולות להזיק לרקמת המוח. מחסום הדם-מוח מתפתח עוד לפני הלידה. מחקרים מראים כי תאים מסוג פריציטים שתרומתם מכרעת להתפתחות מחסום הדם-מוח, מופיעים כבר בשלבי ההתפתחות העובריים. בנוסף לכך מחקרים שנעשו בעכברים מראים שמחסום הדם-מוח יעיל בעוברים. ההנחה כיום היא שמחסום הדם-מוח בתינוקות שזה עתה נולדו קיים ופעיל, אך מרכיבים מסוימים בו ממשיכים להתפתח גם לאחר הלידה. בזקנה המחסום מידלדל ופגיעות המוח גדלה. לחץ דם מוגבר גורם אף הוא לירידה ביעילות המחסום. חלק מהחומרים יכולים לעבור את מחסום הדם־מוח ואחרים לא. מולקולה חייבת להיות קטנה מספיק או מסיסה בשומן כדי לחדור דרך הנימים ודרך תאי האנדותל העוטפים אותם. מולקולות מסיסות במים אינן יכולות לעבור את מחסום הדם־מוח. יוצאות דופן הן מולקולות המשתמשות במנגנון ביולוגי הנושא אותן אל תוך המוח. עליהן נמנות החומצות הארומטיות הדרושות לייצור מוליכים עצביים. דוגמה למולקולות העוברות את המחסום: אתנול היא מולקולה מסיסה בשומן, ולכן עוברת את המחסום דרך קרום התאים השומני וגורמת לתופעת השכרות. באופן דומה, מולקולות THC (החומר הפעיל בקנביס) מסיסות בשומן וחודרות בקלות יחסית את המחסום, וגורמות לתופעות האופייניות. ישנם אזורים במוח שאליהם חודרים חומרים מסוימים ביתר קלות. חשוב בעיקר האזור האחראי על הקאה וזיהוי רעלים, Area postrema, שמסיבות ברורות חייב להיות רגיש לכלל החומרים הנכנסים לגוף. קיימים מצבים רפואיים רבים העלולים לפגוע או להוריד את היעילות של המחסום, ובכך לאפשר חדירה של חומרים מזיקים לרקמת המוח. ניתן לחלק את המצבים האלה לחריפים, או למחלות כרוניות של מערכת העצבים. דלקות כמו דלקת קרום המוח או אנצפליטיס ויראלית. גידולים ממאירים של המוח. חבלות ראש. פגיעות בכלי דם הגורמות לשבץ. אפילפסיה. סכרת לא מאוזנת. לחץ-דם מוגבר. מחלות ניווניות של מערכת העצבים כמו אלצהיימר או מחלת פרקינסון. התרופות שאנחנו מקבלים, בין אם בטבליות הנספגות דרך מערכת העיכול ובין אם במתן תוך-ורידי מגיעות למחזור הדם. כאשר יש צורך לטפל בבעיות במוח, המחסום דם-מוח מונע מתרופות מסוימות להגיע אל איבר המטרה, המוח, דרך מחזור הדם, דבר המסבך מאד את הטיפול. המחקר הפרמקולוגי מנסה להתגבר על המגבלה הזו על ידי שינוי במבנה המולקולרי של התרופות, בדרך כלל על ידי הפיכתן מסיסות בשומן, באופן שיוכלו לחדור. שיטות חדשות נוספות הנמצאות בפיתוח הן בספריי לאף, קשר למולקולות נושאות או הפרעה ממוקמת למחסום לצורך החדרת התרופה את מחסום הדם־מוח גילה החוקר הגרמני פאול ארליך בסוף המאה ה־19. הוא הזריק חומר בצבע כחול לגופה של חולדה, ומצא שהצבע התפשט לכל רקמות הגוף מלבד לרקמות המוח. מאוחר יותר התברר כי כדי לחדור למוח, על מולקולה לעבור מחסום שאינו חלק מהמוח עצמו, אלא נובע ממבנה הנימים הצפופים, שבין התאים העוטפים אותם אין חללים. מדיה וקבצים בנושא מחסום דם-מוח בוויקישיתוף ד"ר מאיר ברק, מהו מחסום דם מוח?, במדור "שאל את המומחה" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 20 מאי 2009 דניאל בן-הלוי, האם לתינוקות יש מחסום דם-מוח?, מכון דוידסון לחינוך מדעי. ג'נין אינטרלנדי, לפרוץ את הדרך אל המוח, באתר סיינטיפיק אמריקן ישראל, 6 באוקטובר 2013 Blood Brain Barrier - סרטון הסבר על מחסום דם־מוח ענר אוטולנגי, מהו מחסום הדם-מוח ולמה הוא כל כך קריטי?, באתר הארץ, 16 במאי 2022 Richard Daneman, Alexandre Prat, The Blood–Brain Barrier, Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 7, 2015-1, עמ' a020412 doi: 10.1101/cshperspect.a020412 Richard Daneman, The blood–brain barrier in health and disease, Annals of Neurology 72, 2012-11, עמ' 648–672 doi: 10.1002/ana.23648 Hossam Kadry, Behnam Noorani, Luca Cucullo, A blood–brain barrier overview on structure, function, impairment, and biomarkers of integrity, Fluids and Barriers of the CNS 17, 2020-11-18, עמ' 69 doi: 10.1186/s12987-020-00230-3 האם לתינוקות יש מחסום דם-מוח? שני, באתר davidson.weizmann.ac.il Neil R. Carlson, (2013). Physiology of Behavior. Boston: Pearson. The blood-brain barrier: Out with the bad, in with the good, Cleveland Clinic (באנגלית) רמי רחמימוב (2004). מהפכת המוח: תקשורת, מחלות נפש וסמים. רעננה: מכון ון ליר בירושלים, הקיבוץ המאוחד Di Wu, Qi Chen, Xiaojie Chen, Feng Han, Zhong Chen, Yi Wang, The blood–brain barrier: structure, regulation, and drug delivery, Signal Transduction and Targeted Therapy 8, 2023-05-25, עמ' 1–27 doi: 10.1038/s41392-023-01481-w