Kan-Beyin Bariyeri By: rabia Date: 01 Nisan 2010, 11:54:44
Beyindeki Gümrük: Kan-Beyin Bariyeri
Kan-beyin bariyeri, suda çözünen maddelerin kandan merkezî sinir sistemine -yani beyne- geçiþini kýsýtlayan bir engelleme sistemidir. Bu ifade, 1902 yýlýnda Alman mikrobiyolog P. Ehrlich tarafýndan ortaya atýlmýþtýr. Ehrlich, Tripan mavisi isimli bir boya maddesini toplardamarlar yoluyla (intravenöz yolla) hayvanlara enjekte ettiðinde, hayvanlarýn beyni hâriç diðer organlarýnýn boyandýðýný tespit eder. Bunun üzerine kandan beyne geçiþi engelleyen bir yapýnýn olduðunu düþünür ve bu yapýyý kan-beyin bariyeri olarak isimlendirir.
Kan-beyin bariyerinin teþekkülünde vazifeli baþlýca biyolojik yapýlar þöyle sýralanabilir:
1. Kýlcal damarlarýn iç yüzeyini döþeyen endotel hücreleri,
2. Damar çeperinin dýþ tabakasýnda bulunan perisit hücreleri,
3. Beynin gri maddesi içinde bulunan yýldýz þekilli astrosit hücreleri,
4. Beyin damarlarýnýn iç yüzeyindeki epitel hücrelerinin tabanýný döþeyerek onlarý alttaki bað dokudan ayýran ve ayrýca sinir hücrelerinin etrafýný kaplayan bazal membran,
5. Beynin ve omuriliðin etrafýný çevreleyen beyin-omurilik sývýsýnýn üretildiði koroid pleksus,
6. Beyni çevreleyen üç tabakalý zarýn içteki iki tabakasýn teþkil eden pia-araknoid zarlar.
Kan-beyin bariyeri oldukça mükemmel yaratýlmýþtýr; öyle ki, zararlý maddelerden korunmasýna vesile olduðu beynin vazifelerini hiçbir þekilde aksatmamaktadýr. Bu engelleme sistemi sayesinde, beyne ihtiyaç duyulan gýda maddeleri geçerken, kanda dolaþan zararlý madde ve toksinler geçemez. Kol ve bacak gibi merkezden uzak organlardaki en uçtaki kýlcal damarlar, yakýnlarýndaki hücrelere birçok maddenin geçiþine izin verecek hususiyet arz ederken, beyin hücrelerine madde geçiþi, kan-beyin bariyerinin hususi yapýsý sayesinde, sýký þekilde kontrol edilir. Bu engelleme iþi hem fizikî, hem de metabolik faktörlerle yerine getirilir. Felçte, beyin zarlarýna bakteri ve virüs bulaþmasýyla ortaya çýkan menenjit, Alzheimer, Multipl Skleroz gibi merkezî sinir sistemi bozukluklarýnda, kan-beyin bariyeri hasarýnýn belli derecelerde rolü olduðu düþünülmüþtür. Bu hasarýn sýký baðlantý yapýlarýnda kopmalarla olduðu tahmin edilmektedir. Beynin çok sýnýrlý bazý merkezî alanlarýnda (circumventriküler organlar) kan-beyin bariyeri bulunmaz. Bir eksiklik gibi görünen bu durum, neticeleri düþünüldüðünde büyük bir rahmettir. Beynin sözkonusu bölgelerinde yer alan bazý hususi kýsýmlardan salýnan hormon ve enzimler, bariyer olmamasý sebebiyle hýzlý bir þekilde kana karýþabilir. Bu kýsýmlarda bariyer bulunsaydý, bu hormonlarýn geçiþinde bazý problemler yaþanabilirdi.
Kan-beyin bariyeri vazifesine uygun þekilde, karmaþýk hücre yapýsýna sahip olarak inþa edilmiþtir. Kan-beyin bariyeri sayesinde, beyin hücrelerine madde geçiþi hem fizikî olarak sýký baðlantýlarla, hem de metabolik olarak enzimlerle sýký bir kontrole tâbi tutulur. Bu mükemmel bariyer sayesinde zararlý maddelerin beyne yayýlmasýnýn önüne geçilir yahut bu geçiþ belli sýnýrlarda tutulur.
Beyin ve omurilikten oluþan merkezî sinir sisteminin kýlcal damarlarýna vücuda yayýlan kýlcallardan farklý olarak bazý karakteristik hususiyetler bahþedilmiþtir. Bunlardan biri de beyin kýlcallarýnýn içini döþeyen hücrelerin (endotel) aralarýnda sýký baðlantý bölgelerinin bulunmasý ve bu kýlcallarýn devamlý bir zara (bazal membran) sahip olmasýdýr. Burada enteresan olarak, bu biyolojik yapýlardaki hususi düzenleme ile kan-beyin bariyerindeki endotel hücreleri arasýnda yüksek bir elektrik direnci oluþur ve diðer dokularda 3-33 W/cm2 olan direnç, kan-beyin bariyerinde 1500-2000 W/cm2'ye çýkar. Tesadüflerin veya akýlsýz-þuursuz sebeplerin elektrik bariyeri gibi mükemmel bir sistemi kurmasý mümkün olabilir mi? Böyle elektrikli bir alan vesilesiyle sývý ve iyonlarýn hücre içine ve dýþýna taþýnmasýnda bariyer oluþur ve geçirgenlik düþer. Ayrýca bu bariyerde, diðer vücut kýlcallarýnda olduðu gibi; molekül aðýrlýðý 10.000'in altýndaki maddelerin geçiþine izin veren delikler ve yarýklar yoktur.
Fizyolojinin en temel kavramý olan homeostazi, vücudun iç þartlarýnýn her saniye kontrol altýnda tutularak mümkün olduðunca dinamik bir denge içinde muhafaza edilmesidir. Beyin hücrelerinin dengesini korumak için de kan-beyin bariyeri çok önemlidir. Bu sayede beyni kandaki deðiþmelerden koruma, ihtiyaç olan maddelerin seçilerek geçirilmesi, kan ve beyindeki maddelerin metabolizmasýnýn saðlýklý yürütülmesi ile sinir hücreleri için en uygun ortamý temin eder. Ayrýca kan-beyin bariyerinde meydana gelebilecek hasar ve bunun neticesi olarak geçirgenliðinin artmasý beyin ödemi geliþmesine sebep olur.
Bazý mühim maddelerin kan-beyin bariyerinden geçiþi ve beyne giriþleri birçok faktöre baðlýdýr. Maddenin molekül aðýrlýðý, molekülün üç boyutlu yapýsýnýn deðiþim kabiliyeti, hücrenin enzimatik sabitliði, hücre kaynaklý salgýlanma, akýma karþý ilgi, hidrojen baðlayýcý potansiyeller, taþýyýcýlara karþý ilgi ve mevcut patolojik durumlarýn tesiri bunlardan akla ilk gelenlerdir. Daha az tesirli faktörler ise, sistemdeki enzimlerin ölçülü ve tam olmasý, kan plâzmasýndaki taþýyýcý proteinlerin baðlama fonksiyonunu yerine getirebilmesi ve beyindeki kan akýmýdýr.
Taþýma sistemleri, umumiyetle kan-beyin bariyerinin içe bakan yüzünde bulunurken, beyinden kana geçiþe izin veren sistemler, bariyerin dýþa bakan yüzünde bulunur. Kan-beyin bariyerinden gerekli maddelerin taþýnmasý basit difüzyonla, kolaylaþtýrýlmýþ geçiþle, enerji harcanarak aktif taþýmayla veya keseler (veziküler) vasýtasýyla olur. Maddelerin taþýnmasýnda; yaðda çözünürlüðü, geçiþ kabiliyeti, molekül aðýrlýðý ve elektrik yükü önemlidir. Ayrýca kan-beyin bariyeri, tedavi maksatlý ilâçlarýn beyne geçiþinde hýzý sýnýrlayan bir faktördür.
Bu bariyer, beynin normal fonksiyonlarýný yerine getirebilmesi için oldukça mühimdir. Sözkonusu sistem herhangi bir sebeple bozulursa, sinir hücresi iltihabý (nöronal inflamasyon) baþlar ki, bu da beyin hücrelerinin zarar görmesine sebep olur. Yenilenme özelliði olmayan beyin hücrelerinin çok iyi korunmasý gerekmektedir. Ýþte, kan-beyin bariyeri bu vazifeyi yerine getirir. Beynin ihtiyacý olan glikoz ve oksijen hiçbir engele takýlmadan hücrelerin imdadýna yetiþtirilirken, kan-beyin bariyerini kolaylýkla geçer. Metabolizma neticesi ortaya çýkan karbondioksit bu bariyere takýlmadan hemen uzaklaþtýrýlýr. Bizim hiç farkýnda olmadýðýmýz bu muhteþem sistem olmasaydý, beynimiz atamadýðý karbondioksitten dolayý þiþer veya þeker eksikliðinden ölürdü.
Doç. Dr. Mustafa ÇELÝK
radyobeyan