Beynimizi Koruyan Surlar

Düşünme hâdisesinin cereyan ettiği beynimiz kendine has mükemmel sistemlerle korunmaktadır. Bu sistemler hayatiyetin devamı için gerekli maddelerin rahatça geçmesini sağlarken; zararlı maddelerin geçişini de engellerler. Dünyamızı zararlı radyoaktif ışınlardan ve âni sıcaklık değişmelerinden korumak için üzerini kuşatan atmosfer ne kadar önemli ise, beynimizi koruyan bu canlı surlar da o kadar önemlidir. Beyne giren çıkan maddelerin sıkı kontrolü; insanın sağlıklı düşünebilmesi ve doğru kararlar verebilmesi için zaruridir.

Beynin sinir dokusu ile kan arasında oluşturulan bu canlı surlar kan-beyin bariyeri (engeli) olarak adlandırılır... ‘Kan-beyin engeli'ni meydana getiren temel elemanlar, beynin beslenmesi için gereken maddeleri kandan emen ve çıkan artık maddeleri kana veren kılcal damarlar, boyunca yerleşmiş hücre katmanlarıdır (endotelium). Bu hücrelerin arasındaki hususi bağlantılar: kandaki maddelerin damar çeperlerine nüfuz etmek suretiyle sinir dokularına ulaşmasına mâni olurlar. Böylece kan ile beyin arasında endotelial hücrelerden müteşekkil seçici geçirgen bir tabaka meydana gelir. Eğer bu sistem olmasaydı; beynimiz, her yemekten veya hareketten sonra kanımızdaki glikoz, amino asit ve hormon miktarlarında meydana gelecek değişmelerden müteessir olacak, bu da bir takım kontrolsüz hareketlere ve hatta geçici felçlere sebebiyet verecekti.

Bazı beyin ile ilgili hastalıkların tedavisi için kan yoluyla beyne gönderilen ilaçların çoğu bu engeli aşamamaktadır. Bu ilaçların engeli aşamaması; hâlâ sırlarla dolu kan-beyin bariyerini anlamamıza yardımcı olacak deneyler yapmamıza imkan vermektedir.

Kan-Beyin bariyeri, seçici geçirgen bir yapıya sahiptir. Oksijen, glikoz ve amino asit gibi beynin ihtiyaç duyduğu bu maddeler, bazı yollarla engelin öbür tarafına ulaşabilir. Peki bu bariyerden geçiş nasıl olmaktadır? Eğer bu engel hiçbir maddeyi geçirmeseydi beynimizin gıdasızlıktan ölmesi mukadderdi. Fakat bu hâdise hiçbir zaman gerçekleşmiyor; çünkü birtakım maddelerin beyne geçmesini önleyen yapıları oraya yerleştiren Zât, hayâtı moleküllerin her iki istikamette taşırmasını sağlayacak husûsî mekanizmayı da beynin kılcal damarları etrafındaki hücrelere yerleştirmiştir.

Endotelial hücrelerin birkaç çeşit taşıyıcı mekanizmalara sahip olduğu ve bunlardan herbirinin belirli bir molekül tipini taşıdığı bilinmektedir. Herhangi bir molekülün engelin ötesine hangi nisbette taşınabildiği veya buna mâni olunabildiği kılcal damarların yapısı ve fonksiyonları ile moleküllerin fiziğine ve biokimyasına bağlı olduğu tesbit edilmiştir.

"Kan-Beyin bariyeri", fikri 19. yüzyılın sonlarında Alman bakteriyolog Paul Ehrlich tarafından ortaya atıldı. Ehrlich, laboratuvar hayvanlarının damarlarına enjekte ettiği boyaların, beyinleri hariç bütün dokularına dağıldığını farketti. Yine de Ehrlich, bu engelin seçici geçirgen olduğuna inanıyordu. Ondan 20 yıl sonra, meslektaşı Edwin Goldmann, tecrübeyi tersinden tekrarladı. Şöyle ki; beynin bütün boşluklarını ve girintilerini tamamen dolduran serebrospinal sıvının içine mavi bir boya enjekte etti. Bu sefer, beynin tamamına yayılan boya kana karışmadı ve herhangi bir iç organa gidemedi. Deney neticesinde Goldmann, merkezî sinir sisteminin kandan, bir tür engelle, hücreleri arasında tecrid edildiğine kani oldu.

1950'li yıllarda elektron mikroskobunun bulunmasıyla Goldmann'ın teorisi doğrulandı. Beyindeki kılcallar ile diğer organlardaki kılcalların çalışmaları arasındaki fark henüz tam olarak izah edilememiştir, ancak üç tane belirleyici özellik bulunmuştur. Birincisi, endotelial hücreler arasındaki düğümler aşırı sıkıdır. Hücre zarları sanki bir fermuar gibi, temas noktalarında birbirine kenetlenmişlerdir (Resim-1) Vücudun diğer yerlerindeki kılcalların endotelial hücrelerden müteşekkil büyük boşluklar bulunmaktadır, ikincisi, hücre içinden az miktarlarda sıvı ve çözelti taşımayı sağlayan, zarla kaplı küçük kapsüllerden (pinositotik taşıyıcı)vücudun diğer hücrelerinde oldukça azdır, üçüncüsü, kılcal damarların beyin tarafı, astrosit adı verilen beyin hücreleri ile kaplanmıştır. Astrositler (Resim-2) bu damarları sıkı bir şekilde bir arada tutarak; karakteristik düğümlerin sağlamlığına katkıda bulunurlar. 1960'lı yıllarda kanımızdaki proteinlere çok benzeyen HRP (Horseradish Peroxidase) enzimiyle bazı tecrübeler yapıldı. Damardan kana verilen HRP'nin çoğu organların kılcal damarlarına kolayca nüfuz etmesine mukabil beyne giremediği, beynin içine zerkedîlince de dışarı çıkamadığı görüldü. Bunun üzerine bilim adamları, bu engeli geçebilen maddelerin hususiyetlerini araştırmaya başladılar. Umumiyetle bu maddelerin fizikî ve kimyevî hususiyetleri dolayısıyla beyne girişleri de kolay olmaktadır. En mühim faktör ise, bu maddelerin, hücre zarını oluşturan yağlardaki çözünürlüğüdür. Çünkü yağda çözünebilen moleküller, kan-beyin engelini kolayca geçebilmektedir. Bunların en önemlileri olan sigaranın aktif maddesi nikotin, alkolün esası etanol ve uyuşturucu maddesi eroin gibi maddeler bu sebeple çok tesirli olmaktadır. Yağda çözünmeyen, elektrik yüklü moleküller ise hususî bir taşınma sistemi olmadığı sürece beyne çok zor girebilmektedir. Molekül büyüklüğünün tek önemli faktör olmadığını gösteren proteinler gibi büyük bileşikler ve sodyum gibi küçük iyonlar da bariyerden geçebilmektedir.

Beynin temel enerji kaynağı olan glikoz ile hücrelerin sentezleyemedikleri amino asitler; yağda çözünmedikleri için, beyne nüfuz etmeleri çok zordur. Fakat, bunlar için sadece bu maddeleri taşıyan ve onları beyin zarının içine geçiren hususî taşıyıcılar yaratılmış, böylece beynin temel ihtiyaçları karşılanmıştır.

İnsan beyni günde 120 gr.dan fazla glikoz kullanmasına rağmen 2 gr. dan fazlasını depolayamaz. Bu sebeble glikozun beyne devamlı girişi sağlanmalıdır. Kopenhag Üniversitesi'nden Christian Crone bu mevzuda seri tecrübeler yapmış ve basit yapılı şekerler olan D-glikozu ile L-glikozunun kan-beyin engelini aşma nisbetini araştırmıştır. Vücud her ikisine de müsaade etmekle beraber sadece D-glikozunu enerji kaynağı olarak kullanmıştır. Çünkü kan, beyin içinde dolaşırken sadece D-glikozu emilebilmektedir. Buna göre Crone şu sonuca varmıştır: Beyne hizmet eden endotelial hücrelere bu glikoz tipine mahsus husûsi bir taşıma sistemi bahşedilmiştir. Kan-beyin bariyerini oluşturan endotelial hücreler çok miktarda glikozu kandan emerler. Çok azını kendileri kullanır. Geri kalan hepsini beyine göndererek beynin çalışmasını temin ederler. Bu da, kainattaki yardımlaşma düsturuna güzel bir misâl teşkil eder. Amino asitlerin taşınma sistemleri ise çok daha kompleksdır. Çünkü farklı molekül yapıları bulunan 20'den fazla temel amino asit mevcuttur. Bunlar temel kimyevî özelliklerine göre dört ana gruba ayrılmışlardır: Büyük nötr, küçük nötr, bazik ve asidik. Her grubun kendine mahsus bir taşıma sistemi vardır. Glikoz için olduğu gibi, büyük nötr amino asitler için de engelin her iki tarafında taşıyıcılar bulunmakta ve bu amino asitleri her iki yöne taşımaktadır. Küçük amino asitler ise beyin hücreleri tarafından sen-tezlenebilmektedir. Fakat onları da beyinden kana taşıyacak bir sistem mevcuttur. Bazı proteinlerin endotelial hücreler içinden geçmesini sağlayan reseptör (alıcı) moleküller ve serbest yağ asitleri ile stereoid hormonların taşınmalarını sağlayan plazma proteinleri de taşıyıcı olarak vazife yaparlar. Taşıyıcı moleküllerin detaylı yapısı ise hâlâ aydınlatılamamıştır.

İnsanın diğer âzâlârı gibi kan-beyin engeli de her zaman düzgün olarak çalışmayabilir. Sağlıklı olduğumuz zamanlarda beyne giremeyen bazı maddeler sağlığımız bozulduğunda rahatça beyne nüfuz edebilir. Bu, umumiyetle istenen bir durum olmasa da bazan faydalı olmaktadır. Meselâ antibiyotik penisilin yağda çözünmediği için, normalde beyne girmesi mümkün değildir. Fakat bazı menenjit vak'alarında kan-beyin bariyeri oldukça geçirgen bir hâl alır ve gerekli antibiyotiklerin beyne girmesi sağlanır. Neticede de tedavi kolaylaşır.

Yaşlılık bütün vücutla birlikte, bu sistemde de bir takım bozukluklara yol açabilir. Taşıyıcıların bozulması sonucu, kandaki normal glikoz seviyelerine karşı anormal hassasiyetler baş gösterir. Ayrıca nötr aminoasit taşıma mekanizmasında da bozukluklar meydana gelebilir. Bundan dolayı, beyne çok çabuk nüfuz edebilen ve insanın doğru düşünebilme kabiliyetini engelleyen, dinimizce yasak alkol ve benzeri maddeler yaşlılar İçin daha büyük bir tehlike arzeder. Esasen insan vücudu çalışma şartlan bakımından dünyanın en toleranslı makinası sayılabilir. Vücudumuzdaki bütün müdafaa sistemleri bizim İrademiz işe karışmadığı takdirde gelecek birçok tehlikeyi atlatabilecek şekilde yaratılmışlardır. Detaylarını yeni yeni anlamaya başladığımız kan-beyin engeli de bunlardan sadece biridir.