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، بیماری‌های عصبی و روانپزشکی و سرطان ارائه دهند.

سد خونی مغزی(BBB) یک سیستم کاملاً در هم تنیده از سلول‌های تخصصی است که یک غشای نیمه تراوای لایه‌ای ایجاد می‌کند که هدفی دوگانه دارد: از سموم یا پاتوژن‌هایی که از جریان خون وارد مغز می‌شوند محافظت می‌کند و در عین حال اجازه عبور از خود را به مواد مغذی حیاتی می‌دهد.

سد خونی مغزی، محدوده جداکننده بین مایع برون‌سلولی مغز در سیستم اعصاب مرکزی و جریان خون گردشی در بدن است، به طوری که اگر مواد رنگی به خون تزریق شود، می‌توان مشاهده کرد که از این ماده درون مغز اثری دیده نمی‌شود. این پرده یا سد از مویرگ‌های ویژه تشکیل شده که بر خلاف ساختار عادی در مویرگ‌ها دارای منافذ معمول نبوده و اتصال بین سلولی در آن‌ها از نوع اتصال محکم است و در نتیجه بسیاری از مولکول‌ها و ریزمولکول‌ها و همچنین باکتری‌ها قادر به گذشتن از آن‌ها(از طریق انتشار) و رسیدن به مایع مغزی نخاعی در مغز نیستند. متقابلاً سطح اندوتلیال این مویرگ‌ها از پروتئین‌های ویژه پوشیده شده که ورود گلوکز به مغز به عنوان تغذیه توسط آن‌ها امکان‌پذیر می‌گردد. همچنین تبادل گازی (اکسیژن- کربن دی‌اکسید) بین خون گردشی و مغز از این سد بدون مشکل قابل انجام است.

اما عملکرد محافظتی سد خونی مغزی می‌تواند مانع از رساندن داروهای موثر به مغز برای درمان سرطان، سکته مغزی یا بیماری‌های عصبی مانند پارکینسون یا آلزایمر شود.

در طول سال‌ها، روش‌های 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 سلول‌های 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 می‌کند و ممکن است راهی برای کنترل نفوذپذیری این سد ایجاد کند.

پژوهشگران مدت‌هاست می‌دانند که نفوذپذیری سد خونی مغزی توسط سلول‌های محیط اطراف کنترل می‌شود، اما ژن‌های موجود در آن سلول‌ها ناشناخته باقی مانده‌اند. 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 گورماهی‌ها، این سد تنها در جلوی مغز و مغز میانی نفوذپذیر بود، نه در عقب مغز.

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

در مطالعه حاضر، پژوهشگران آزمایش‌های بیشتری را روی گورخرماهی‌ها و موش‌ها انجام دادند. آنها دریافتند که تجزیه خاص ناحیه سد خونی مغزی با جهش در ژن spock۱ مرتبط است که در سلول‌های عصبی در سراسر شبکیه، مغز و نخاع بیان می‌شود، اما در سلول‌هایی سد خونی مغزی را تشکیل می‌دهند، بیان نمی‌شود.

آنها مشاهده کردند که حیوانات دارای جهش spock۱ دارای وزیکول‌های بیشتری در سلول‌های اندوتلیال خود هستند که اجزای کلیدی سد خونی مغزی هستند. وزیکول‌ها غشاهای حباب‌مانندی هستند که محصولات سلولی را ذخیره و حمل می‌کنند و می‌توانند مولکول‌های بزرگ را در سراسر سد خونی مغزی حمل کنند. آنها همچنین غشای پایه کوچکتری دارند که شبکه‌ای از پروتئین‌هاست که بین سلول‌های اندوتلیال و پری‌سیت‌ها یافت می‌شود، سلول‌هایی که برای تشکیل رگ‌های خونی و حفظ سد خونی مغزی مهم هستند.

تجزیه و تحلیل RNA نشان داد که spock۱ بیان ژن را در سلول‌های اندوتلیال و پری‌سیت‌ها در سد خونی مغزی تغییر می‌دهد، اما در سایر انواع سلول‌های مغزی تغییری ایجاد نمی‌کند.

هنگامی که پروتئین Spock۱ انسانی به مغز گورخرماهی تزریق شد، سلول‌های اندوتلیال و پری‌سیت‌ها 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 نورون‌ها شروع به تشکیل سد خونی مغزی در طول رشد جنینی می‌کند و به حفظ آن در طول بزرگسالی نیز کمک می‌کند.

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

پژوهشگران می‌گویند مطالعه آنها تصویر کامل‌تری از نفوذپذیری سد خونی مغزی ارائه می‌دهد و دریچه‌ای را به روی توسعه درمان‌هایی می‌گشاید که spock۱ را هدف قرار می‌دهند و به طور بالقوه درمان اختلالات عصبی مانند پارکینسون و آلزایمر و اختلالات روانپزشکی را بهبود می‌بخشند.

اوبراون می‌گوید: این اولین سیگنال عصبی نیست که دانشمندان یافته‌اند، اما این اولین سیگنال از نورون‌ها است که به ‌نظر می‌رسد به طور خاص ویژگی‌های مانع بودن را تنظیم می‌کند. من فکر می‌کنم این کشف باعث می‌شود که یک ابزار قدرتمند برای تلاش و تغییر داشته باشیم.

پژوهشگران در ادامه به چگونگی تأثیر پری‌سیت‌های مختلف توسط سیگنال‌دهی spoc۱ می‌پردازند. آنها 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.