חוקרים מצאו דרך שעשויה לאפשר להחדיר תרופות למערכת העצבים המרכזית, למרות מנגנוני ההגנה היעילים של הגוף שנועדו למנוע מעבר כזה
כדי להגן על המוח מגורמים שיכולים להזיק לו, כלי הדם בסביבתו מגבילים את מעבר החומרים שיכולים לחדור אליו דרכם. במחקר חדש מראים החוקרים איך החסימה הזאת פועלת, ומדגימים דרך שבעזרתה תיתכן כניסה זמנית של חומרים למוח, על מנת לאפשר טיפול תרופתי במחלות ובנזקים שמתרחשים באיבר החשוב הזה.
המוח הוא האיבר הכי מתוחכם בגוף האדם, ועם זאת הוא גם מאוד עדין. לפיכך, חשוב לשמור עליו מפגיעת רעלנים, נגיפים, חיידקים ונוגדנים שעלולים להגיע אליו דרך מחזור הדם ועלולים להזיק לו. ברוב חלקי הגוף מתאפשר מעבר חופשי למדי של מולקולות מכלי הדם לרקמות הסמוכות להם. כך לדוגמה מקבלים תאי הגוף את הסוכר גלוקוז הנחוץ לפעילותם וכך גם מועברים בגוף ההורמונים שמאפשרים תקשורת בין התאים. אך בשונה מכלי הדם הרגילים, אלה שמזינים את המוח הם הרבה יותר בררנים. כל כך בררנים, למעשה, שהם יוצרים מחסום כמעט בלתי עביר לרוב החומרים, שנקרא מחסום דם-מוח.
חתך של כלי דם במוח (שחור), דופנותיו מכילות תאי אנדותל צפופים. מסביבו תאי גלייה (ירוק) ותאי עצב (אדום). מחסום הדם-מוח | מקור: C.j.guerin, Phd, Mrc Toxicology Unit, Science photo Library
סכר צפוף של תאים
מחסום הדם-מוח מתאפשר בשל מבנה מיוחד של תאי האנדותל בכלי הדם העוברים ברקמת המוח. תאי אנדותל הם שכבת התאים המצפה את דופנות כלי הדם בגופנו. במוח הם מסודרים במבנה צפוף במיוחד שמקשה על מעבר של מולקולות ביניהם, הקרוי "מצמת בין-תאי הדוק". כמו כן, תאי האנדותל במוח נבדלים מאלה שבשאר איברי הגוף בכך שאין בהם מעברים ותעלות שמאפשרים מעבר כמעט חופשי של מולקולות מהדם לרקמות הסמוכות. כך נשמרת ההפרדה בין המוח לחומרים שעוברים במחזור הדם.
המבנה הצפוף של תאי האנדותל לא מאפשר למולקולות גדולות או שאינן מסיסות בשומן לעבור מהדם למוח. כדי שאלו מהן שבכל זאת נחוצות לתפקודו התקין של המוח יוכלו לחצות את המחסום, נעשה שימוש בנשאים, חלבונים שנושאים את המולקולות למוח. למשל גלוקוז מצליח להיכנס למוח באמצעות פעילותו של החלבון נשא הגלוקוז GLUT-1.
מחלות מוח רבות, כגון אלצהיימר ופרקינסון, מתאפיינות בין השאר בתפקוד לא תקין של מחסום הדם-מוח. אצל חולי אלצהיימר, למשל, דלקות מקומיות עלולות להגביר את החדירות של כלי הדם במוח וכך להוביל לתגובות של מערכת החיסון שישפיעו על התקדמות המחלה. עם זאת, כדי לטפל במחלות מוח צריך פעמים רבות להשתמש בתרופות, ולוודא שיגיעו ליעדן דרך מחזור הדם. מכיוון שמחסום הדם-מוח לא מאפשר למולקולות גדולות לעבור דרכו, התרופות לא יכולות להגיע ליעדן. המצב הזה מקשה מאוד לטפל במחלות ובגידולים סרטניים במוח.
במחלות מוח שונות התפקוד התקין של מחסום הדם-מוח נפגע. סריקת CT של מוח של חולה אלצהיימר | מקור: Vsevolod Zviryk, Science Photo Library
פריצה זמנית
עקב הקושי הזה יש חשיבות רבה להבנת המחסום, וכבר שנים רבות מחפשים דרכים לפרוץ אותו זמנית. למשל, נמצא בעבר שאפשר לפתוח את המחסום בעזרת גלי אולטרסאונד. פריצת דרך חדשה בנושא הזה עשויה אולי לאפשר בעתיד לפתוח את מחסום הדם-מוח לפרק זמן קצוב בעזרת נוגדנים, ועל ידי כך לשפר את יעילות הטיפולים התרופתיים במחלות שפוגעות במוח.
במחקר החדש נמצא כי קולטן מסוים על דופן תאי האנדותל, ממלא תפקיד מהותי בשימורו של מחסום הדם-מוח, כך שאפשר בעזרתו לשבש את המנגנונים שמונעים מעבר של חומרים לתוך המוח. בעבר נמצא שעכברים שחסר במוחם חלבון שנקשר לקולטן הזה מתו בעודם עוברים עקב פגמים במבנה כלי הדם שבשליה. בדומה למוח, גם בשליה כלי הדם מגבילים את המעבר החופשי של חומרים מדמה של האם אל העובר, במטרה להגן עליו מפגיעה אפשרית. על כן עלתה ההשערה שלקולטן תפקיד חשוב גם בביסוסו של מחסום הדם-מוח.
כשהחוקרים הסירו באמצעות עריכה גנטית את הקולטן מתאי האנדותל של עכברים, הם מצאו שהמחסום נפרץ ואִפשר מעבר חופשי למדי של חומרים למוחם – מצב שאף הביא למות העכברים. כשבדקו את תפקודו של הקולטן ברמה המולקולרית מצאו החוקרים כי במוחם של עכברים שהקולטן הוסר מהם חלה ירידה ברמתו של חלבון שמשמש להצמדת תאים סמוכים, ועלייה ברמתו של חלבון אחר הנחוץ ליצירת פתחים בתאי האנדותל שמאפשרים מעבר של חומרים דרכם. שינויים כאלה מגדילים את המרווחים בין תאי האנדותל ומאפשרים מעבר של מולקולות מבעד להם, וכך מגבירים את חדירותם של כלי הדם.
מהניסויים שערכו החוקרים עלה עוד שבשרשת התגובות הזאת מעורב חלבון נוסף, בשם נטרין-1, שנקשר לקולטן. לפיכך, כדי לערער את מחסום הדם-מוח הם השתמשו בנוגדנים המפריעים לנטרין-1 להיקשר לקולטן. השיטה פעלה היטב ואכן הובילה לעלייה במעבר של חומרים מכלי הדם של העכברים למוחם. יתר על כן, השינוי הזה היה זמני, וכעבור שמונה שעות הנוגדנים התפרקו ומחסום הדם-מוח של העכברים שב לתפקד בצורה תקינה.
מכיוון שהניסוי נעשה על עכברים ולא על בני אדם, נחוצים עדיין מחקרים נוספים לפני שהשיטה תוכל להיכנס לשימוש רפואי מעשי. אך גם כך מדובר בממצא חשוב מאוד, שמעלה על הפרק את האפשרות של שימוש בנוגדנים לשיבוש זמני ומכוון של ההגנה על המוח, באופן שעשוי לשפר מאוד בעתיד את יכולתנו לטפל במחלות מוח באמצעות תרופות.
