Kan - Beyin Bariyeri Mucizesi: Beyin Neden Mikrop Kapamaz

Yenilenme kapasitesi olmayan beyin hücrelerinin çok iyi korunması gerekir. Kan-beyin bariyeri isimli sistem bu rolü üstlenmiştir. Bu bariyer, zararlı bileşiklerin ve mikropların kandan beyne geçişini engelleyerek beyne besin tedarikini düzenleyen çok işlevli mucizevi bir sistemdir. Adeta sıkı bir gümrük kapısı gibi işleyen bariyer, titizliği ve yüksek seçiciliği sayesinde beyin ve omurilikten oluşan merkezi sinir sistemini korur.

Kol ve bacak gibi ana merkezden uzak uzuvlardaki en uç kılcal damarlar birçok maddenin hücrelere geçmesine izin verir, ancak kan-beyin bariyerinin özel yapısı sayesinde maddelerin beyin hücrelerine geçişi sıkı bir şekilde kontrol edilir. Bu engellemede hem fiziksel hem de metabolik faktörler rol oynar.

Bu mucize sistem resimde görüldüğü üzere şu yapılardan oluşur: ^[1]

1. Kılcal damarların iç yüzeyini kaplayan endotel hücreleri

2. Damar duvarının dış tabakasındaki perisit hücreleri,

3. Beynin gri maddesinde bulunan yıldız şeklindeki astrositik hücreler,

4. Beynin kan damarlarının iç yüzeyindeki epitel hücrelerinin tabanını kaplayan, onları alttaki bağ dokusundan ayıran ve ayrıca sinir hücrelerini örten bazal membran,

5. Koroid pleksus: Beyni ve omuriliği çevreleyen beyin omurilik sıvısını üretir,

6. Pisiform ve araknoid zarlar: beyni çevreleyen üç katmanlı zarın iç iki katmanını oluşturur.

Bu bariyer beynin normal işleyişi için çok önemlidir. Bariyer herhangi bir nedenle bozulursa, sinirsel inflamasyon başlar ve beyin hücresi hasarına yol açar.  Bariyerin hasar görmesi ve buna bağlı olarak geçirgenliğin artması beyin ödeminin gelişmesine yol açabilir. Kan-beyin bariyeri ayrıca şiddetli açlık, karaciğer yetmezliği, MSS enfeksiyonu, sepsis, intrakraniyal kitleler ve travma ile bozulabilir.^[2] Kan-beyin bariyerinin fiziksel yapısı veya işlevi tehlikeye girdiğinde, merkezi sinir sisteminin bir dizi hastalığının ortaya çıkma olasılığı artar ya da bariyerde oluşacak problemler vücutta çok büyük rahatsızlıklara neden olabilir. Örnek vermek gerekirse, kan-beyin bariyerindeki bozuklukların; felç, epilepsi, menenjit, alzheimer, MS gibi ciddi merkezî sinir sistemi rahatsızlıklarının ortaya çıkmasında etkisi vardır. Bu rahatsızlıkların bariyerde yer alan sıkı bağlantılı yapıdaki bazı yırtılmalardan kaynaklandığı düşünülmektedir.

Kan-beyin bariyeri o kadar mükemmel bir şekilde yaratılmıştır ki bariyer, mili saniyeler içinde yapılan kontroller sonucunda toksinleri ve zararlı maddeleri içeri almazken beyin için gerekli besinlerin girişine titizlikle izin verir.

Beynin uç sınırlarında (periventriküler organlar) kan-beyin bariyeri bulunmaz. Bu bölgelerden salınan hormonlar ve enzimler, bariyer olmaması nedeniyle hızla kan dolaşımına girebilir. Eğer bu bölgelerde bir bariyer olsaydı, bu hormonların geçişinde sorunlar yaşanır ve sağlıklı bir yaşam sürdürmemiz sağlayan düzen bozulurdu.

KAN-BEYİN BARİYERİNİN YAPISI

Kan-beyin bariyeri, vücuttaki işlevine uygun olarak yaratılmış karmaşık hücresel yapılardan oluşur. Bariyer sayesinde maddelerin beyin hücrelerine geçişi fiziksel olarak güçlü bağlarla, metabolik olarak da enzimlerle kontrol edilir. Merkezi sinir sisteminin kılcal damarları, onları vücuttaki kılcal damarlardan ayıran birkaç özelliğe sahiptir. Bunlardan biri, beyin kılcal damarlarını kaplayan hücreler (endotel) arasındaki sıkı bağlantılar ve bu kılcal damarların üzerinde sürekli bir zarın (bazal membran) bulunmasıdır. Ancak ilginç bir şekilde, kan-beyin bariyerinin endotel hücreleri arasında yüksek elektrik direnci vardır. Diğer dokularda 3-33 W/cm2 olan direnç, kan-beyin bariyerinde 1500-2000 W/cm2'ye kadar yükselir. Bu elektrik alanı, sıvıların ve iyonların hücre içine ve dışına taşınmasına bir engel oluşturarak geçirgenliği azaltır. Ayrıca kan-beyin bariyerinde, vücuttaki diğer kılcal damarlarda olduğu gibi molekül ağırlığı 10.000'den (g/mol)  az olan maddelerin geçebileceği delikler veya yarıklar bulunmaz. ^[3]

Bariyer ayrıca beyin hücrelerinin dengesini korumak açısından da çok önemlidir. Beyni kandaki değişikliklerden korur, zararlı maddeler dışında gerekli maddeleri de seçerek geçişe izin verir böylelikle beyin ve sinir hücreleri için en uygun faaliyet ortamını sağlar.

Ayrıca faydalı ve gerekli birçok önemli maddenin kan-beyin bariyerini geçip beyne girebilmesi  de yine bir dizi faktöre bağlıdır. Maddenin moleküler ağırlığı, molekülün üç boyutlu yapısını değiştirme yeteneği, hücrenin enzimatik stabilitesi, hücre kaynaklı salgılar, elektrik akımlarına çekim, hidrojen bağlama potansiyelleri, taşıyıcılara çekim ve mevcut patolojik koşulların etkisi bariyerden geçiş vizesi alması için ilk akla gelen faktörlerdir. Daha az etkili faktörler arasında sistemdeki enzimlerin oranı, plazmadaki taşıyıcı proteinlerin bağlanma işlevini yerine getirme kabiliyeti ve serebral kan akışı yer alır.

Genel olarak, taşıma sistemleri kan-beyin bariyerinin iç tarafına bakarken, beyinden kana geçişi sağlayan sistemler bariyerin dış tarafına bakar. Temel maddelerin kan-beyin bariyeri boyunca taşınması basit difüzyon, kolaylaştırılmış taşıma, enerji harcaması ile aktif taşıma ve veziküler taşıma ile gerçekleşir. Lipidlerin çözünürlüğü, geçiş kapasitesi, moleküler ağırlığı ve yükü maddelerin taşınması için önemlidir.

Bariyer aynı zamanda bazı tedavi edici maddelerin beyne ulaşma hızını sınırlar. Bununla birlikte, streptomisin, gentamisin ve eritromisin gibi bazı antibiyotiklerin geçişine izin vererek sinir sistemi enfeksiyonlarının tedavisinin imkânsız hale gelmesini önler.^[4] Ayrıca anestezik maddelerin geçişine izin vermesi sayesinde ameliyatlar öncesinde hastayı uyuşturmak mümkün olmaktadır.

Beynin ihtiyaç duyduğu glikoz ve oksijen ise ayrıcalıklıdır. Kan-beyin bariyerinden kolayca geçerek hücrelere engelsiz bir şekilde girerler. Metabolizmanın bir sonucu olan karbondioksit de bu bariyere takılmadan hızla dışarı atılır. Tamamen farkında olmadığımız bu harika sistem olmasaydı, beyin, dışarı atılamayan karbondioksit nedeniyle şişer ya da şekersizlikten ölürdü.

Kan beyin bariyeri beynin beslenmesi hem korunması için yaratılmış mucizevi bir sitemdir. Bu sistem gerek fiziksel gerekse kimyasal özelliklerindeki kompleks yapı nedeniyle vücudumuzun zaman içinde tesadüfe dayalı değişimlerle oluşmayacağını göstermektedir. Çünkü bariyerdeki küçük bir aksaklık çok önemli hastalıklara yol açmaktadır ve yüzlerce faktöre bağlı bariyerin her aşamada bir unsuru tam olarak ortaya çıksa bile sistem bütün olarak tam olmadığında insanın sağlıklı olarak yaşaması imkânsız hale gelmektedir.

İnsan kendi vücudunda böylesine mükemmel bir sistemin işlediğinden haberdar bile değildir. Oysa farkında olmadığı bu sistem onu mutlak bir ölümden korur. Açıktır ki, Kan – beyin bariyerini var eden, tüm insan bedenini yaratan, üstün bilgi ve güç sahibi üstün bir Yaratıcıdır.  O Yaratıcı, insan vücudunu "bir damla sudan" yaratan yüce Rabbimiz’dir.

Bazı insanları bu gerçeği görmemesi Allah’ın “Sizleri Biz yarattık, yine de tasdik etmeyecek misiniz?” (Vakıa Suresi, 57)  ve -“O, sizin için kulakları, gözleri ve gönülleri inşa edendir; ne az şükrediyorsunuz”  (Mü’minun Suresi, 78) hatırlatmasının ne kadar yerinde olduğunu göstermektedir.

Kaynaklar: