מחסום דם-מוח

מחסום דם־מוח (באנגלית: Blood-Brain Barrier, ובראשי תיבות: BBB) הוא מונח המתאר את התכונות הספציפיות של כלי הדם הקטנים המספקים את מערכת העצבים המרכזית, ומקיימות מחסום סלקטיבי עבורמעבר חומרים ותאים בין מערכת הדם למוח.

כלי הדם נושאים את הדם מהלב לכל רקמות הגוף, ובאמצעותו מעבירים חמצן וחומרי תזונה לרקמות, ומסירים מהן פחמן דו-חמצני ופסולת מטבולית. הדם נושא איתו לרקמות הורמונים המעבירים אותות חיוניים, ותאים של המערכת האימונולוגית הפועלים ברקמות. מערכת כלי הדם בנויה כעץ של עורקים בקוטר קטן והולך, עד לרשת של נימיות דרכן נעשה חילוף הגזים והחומרים עם הרקמה, בהמשך מערכת ורידית המפנה את הדם מהרקמה. לכל מקטע של כלי הדם יש תכונות שונות מעט בהתאם לדרגת ההסתעפות שלהן, ובהתאם לרקמה בה הם נמצאים ואותה הם מספקים.   

המחסום דם-מוח הוא מונח המשמש לתיאור התכונות הייחודיות של מערכת הנימיות במערכת העצבים המרכזית. זו מערכת רציפה של כלי דם כשהתאים צמודים זה לזה ב tight junctions ולכן 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 והמוח . דופן הנימיות בנוי משני סוגי תאים - תאי אנדותל המייצרים את דופן כלי הדם, ותאי תמיכה. התכונות של המחסום מתבטאות בעיקר בתאי האנדותל באמצעות ביטוי של 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, אשר בונים את מחסום הדם-מוח.

תפקיד המחסום דם-מוח 
מטרתו של מחסום דם־מוח היא הגנה על רקמות המוח מפני מזהמים או נוגדנים ושמירה על הרכב הנוזל שבו נמצאים הנוירונים:

שמירה על ההרכב היוני ועל חומרי ההזנה של המוח 
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 היונים המדוייקים 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 הריכוז של יונים כמו סידן מגנזיום מפוקח בטווח צר בשל חשיבות הריכוז המדוייק לפעולת תאי העצב.

פיקוח על רמות המוליכים העצביים 
המוליכים העצביים במערכת העצבים המרכזית הם לעיתים קרובות מולקולות המשמשות בתפקידים שונים גם ברקמות אחרות של הגוף. המחסום דם-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 בריכוז שלו בסביבה של תאי העצב, אירוע היכול להתרחש במקרים של נזק מוחי מטראומה או הפרעה באספקת הדם גורמת לתאי העצב נזק נוסף (excitotoxocity). המחסום דם-מוח מונע את ההשפעה הטוקסית של עודף גלוטמט על תאי העצב בתנאים נורמליים.

מניעת מעבר של מולקולות גדולות וטוקסינים לנוזל השידרה 
נוזל השידרה נוצר מהפלסמה בתהליך של פילטרציה בפלקסוס הכורואידלי, המסיר מהנוזל חלבונים שאינם נדרשים המוח. התהליך הזה מייצר נוזל שידרה עם ריכוז חלבון נמוך מאד ביחד לפלסמה. בנוסף לחלבונים, המחסום מסנן החוצה מולקולות גדולות אחרות העלולות להזיק לרקמת המוח.

התפתחות מחסום הדם
מחסום הדם-מוח מתפתח עוד לפני הלידה. מחקרים מראים כי תאים מסוג פריציטים שתרומתם מכרעת להתפתחות מחסום הדם-מוח, מופיעים כבר בשלבי ההתפתחות העובריים. נוסף על כך 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.

תנאי המעבר של חומרים דרך 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.

ישנם אזורים במוח שאליהם חודרים חומרים מסוימים ביתר קלות. חשוב בעיקר האזור האחראי על הקאות וזיהוי רעלים, Area postrema, שמסיבות ברורות חייב להיות רגיש לכלל החומרים הנכנסים לגוף.

חומרים העוברים דרך המחסום
כאמור, כדי לעבור דרך המחסום, על מולקולה להיות קטנה מספיק או מסיסה בשומן. לכן, מולקולות של אתנול מצליחות לעבור את המחסום וגורמות לתופעת השכרות ומולקולות THC גורמות לתחושת ההרגעה.

השלכות רפואיות
מבחינה רפואית מחסום זה מונע מתרופות מסוימות להגיע אל המוח דרך מחזור הדם.
דבר זה יכול להיות בעייתי משום שאם התרופה לא תוכל להגיע לאזור ההשפעה שלה היא לא תהיה יעילה.
מסיבה זו, אם קיים במוח מחסור בחומר מסוים אשר אינו מסוגל לעבור את המחסום לא תהייה תועלת במתן זריקות או כדורים המכילים חומר זה. באופן דומה לא תהיה השפעה גם לשינוי בתזונה.

מחקר
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 מהמבנה של הנימים הצפופים, שבין התאים העוטפים אותם אין חללים.

קישורים חיצוניים

 
 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

הערות שוליים

ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
המוח
מערכת העצבים המרכזית
פרמקוקינטיקה