কিভাবে মস্তিষ্ক রক্তবাহিত হুমকি থেকে নিজেকে রক্ষা করে | কোয়ান্টা ম্যাগাজিন

বিয়ারের পর্যাপ্ত পিন্টগুলি আপনাকে আপনার বার স্টুল থেকে পড়ে যেতে পারে বা 2000 এর দশকের শুরুর দিকের জ্যামের গানগুলি মোট অপরিচিতদের কাছে উচ্চস্বরে আবৃত্তি করতে পারে, কারণ অ্যালকোহল শরীরের অন্যতম শক্তিশালী প্রতিরক্ষা অতিক্রম করতে পারে। আপনি যদি কখনও অ্যালার্জির ওষুধ খেয়ে মাতাল, উচ্চ বা তন্দ্রাচ্ছন্ন হয়ে থাকেন তবে আপনি অনুভব করেছেন যে যখন কিছু অণু রক্ত-মস্তিষ্কের বাধা নামক প্রতিরক্ষা ব্যবস্থাকে পরাজিত করে এবং মস্তিষ্কে পরিণত করে তখন কী ঘটে।

মস্তিষ্কের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত কৈশিকগুলির শত শত মাইলের দেয়ালে এম্বেড করা, বাধা রক্তের বেশিরভাগ অণুকে সংবেদনশীল নিউরনে পৌঁছাতে বাধা দেয়। মাথার খুলি যেমন মস্তিষ্ককে বাহ্যিক শারীরিক হুমকি থেকে রক্ষা করে, তেমনি রক্ত-মস্তিষ্কের বাধা রাসায়নিক এবং রোগজীবাণু থেকে রক্ষা করে।

যদিও এটি বিবর্তনের একটি চমত্কার কৃতিত্ব, তবে বাধাটি ড্রাগ ডেভেলপারদের জন্য একটি উপদ্রব, যারা কয়েক দশক ধরে মস্তিষ্কে থেরাপিউটিক সরবরাহ করার জন্য বেছে বেছে এটি কাটিয়ে উঠতে চেষ্টা করেছে। বায়োমেডিকাল গবেষকরা বাধাটিকে আরও ভালভাবে বুঝতে চান কারণ এর ব্যর্থতাগুলি কিছু রোগের মূল কারণ বলে মনে হয় এবং কারণ বাধাকে ম্যানিপুলেট করা নির্দিষ্ট অবস্থার চিকিত্সার উন্নতিতে সহায়তা করতে পারে।

"আমরা গত এক দশকে অনেক কিছু শিখেছি," বলেছেন এলিজাবেথ রিয়া, ইউনিভার্সিটি অফ ওয়াশিংটন মেডিসিন মেমোরি অ্যান্ড ব্রেন ওয়েলনেস সেন্টারের একজন গবেষণা জীববিজ্ঞানী। কিন্তু "আমরা অবশ্যই এখনও সাবস্ট্রেট এবং থেরাপিউটিকস জুড়ে চ্যালেঞ্জের সম্মুখীন হচ্ছি।"

সুরক্ষা, কিন্তু একটি দুর্গ নয়

শরীরের অন্যান্য অংশের মতো, মস্তিষ্কের প্রয়োজনীয় পুষ্টি এবং অক্সিজেন সরবরাহ করতে এবং বর্জ্য বহন করার জন্য রক্ত ​​​​সঞ্চালনের প্রয়োজন। কিন্তু রক্তের রসায়ন ক্রমাগত ওঠানামা করে এবং মস্তিষ্কের টিস্যু তার রাসায়নিক পরিবেশের প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল। নিউরনগুলি যোগাযোগের জন্য আয়নগুলির সুনির্দিষ্ট প্রকাশের উপর নির্ভর করে - যদি আয়নগুলি রক্ত ​​থেকে অবাধে প্রবাহিত হতে পারে তবে সেই নির্ভুলতা হারিয়ে যাবে। অন্যান্য ধরণের জৈবিকভাবে সক্রিয় অণুগুলিও সূক্ষ্ম নিউরনগুলিকে টং করতে পারে, চিন্তা, স্মৃতি এবং আচরণে হস্তক্ষেপ করতে পারে।

"সঠিক মস্তিষ্কের কার্যকারিতার জন্য পরিবেশ নিয়ন্ত্রণ করার জন্য এটি সত্যিই আছে," বলেন রিচার্ড ডেনম্যান, ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের ফার্মাকোলজির একজন সহযোগী অধ্যাপক, সান দিয়েগো।

সুতরাং রক্ত-মস্তিষ্কের বাধা সুরক্ষা প্রদান করে, তবে এটি দুর্গের চারপাশে দেয়ালের মতো একটি পৃথক কাঠামো নয়। পরিবর্তে, শব্দটি মস্তিষ্কের রক্তনালীগুলির অনন্য বৈশিষ্ট্য এবং পার্শ্ববর্তী মস্তিষ্কের কোষগুলির বৈশিষ্ট্যগুলিকে বোঝায় যা সেই জাহাজগুলির চারপাশে ঘনিষ্ঠভাবে মোড়ানো থাকে।

শরীরের বেশিরভাগ কৈশিকগুলি পুষ্টি এবং অন্যান্য পদার্থের অবাধ প্রবাহের অনুমতি দেওয়ার জন্য আণবিক স্তরে "ফুঁটো" হয়। তাদের ব্যাপ্তিযোগ্যতা কিডনি এবং লিভারের মতো অঙ্গগুলির কাজের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

কিন্তু মস্তিষ্কের রক্তনালীগুলি একটি উচ্চতর, কম ফুটো স্ট্যান্ডার্ডে নির্মিত। কৈশিক দেয়াল তৈরি করে এমন এন্ডোথেলিয়াল কোষগুলিকে আঁটসাঁট জংশন বলে কাঠামোর দ্বারা শক্তভাবে একত্রিত করা হয়। পাতলা সমান্তরাল প্রোটিন স্ট্র্যান্ডগুলি কোষগুলিকে একত্রে আটকে রাখে যেমন "ইটের মধ্য দিয়ে তারের," বলেন এলিসা কোনফাগো, কলম্বিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের বায়োমেডিকেল ইঞ্জিনিয়ারিং এবং রেডিওলজির অধ্যাপক। কয়েক ধরনের অণু অতীত হতে পারে, কিন্তু অল্প পরিমাণে। এবং এগুলি বেশিরভাগই খুব ছোট এবং জলে দ্রবণীয়।

কিন্তু মস্তিষ্কের আরও অনেক অণু যেমন গ্লুকোজ এবং ইনসুলিনের প্রয়োজন হয়, যা আঁটসাঁট জংশনের মধ্যে চাপ দিতে পারে না। বাধাটি তাই পাম্প এবং রিসেপ্টরগুলির সাথে সারিবদ্ধ যা একটি অভিজাত ক্লাবের বাউন্সারগুলির মতো, শুধুমাত্র কিছু অণুকে অনুমতি দেয় — এবং দ্রুত বেশিরভাগ অনুপ্রবেশকারীদের বের করে দেয়। কৈশিক প্রাচীরের বাইরেও পেরিসাইট এবং অ্যাস্ট্রোসাইট সহ সহায়ক কোষের স্তর রয়েছে, যা বাধা বজায় রাখতে এবং এর ব্যাপ্তিযোগ্যতা সামঞ্জস্য করতে সহায়তা করে।

তবুও, সুরক্ষার এই সমস্ত স্তর থাকা সত্ত্বেও, কিছু অবাঞ্ছিত পদার্থ মস্তিষ্কে নির্ভরযোগ্যভাবে প্রবেশ করে। ইথানল, অ্যালকোহলযুক্ত পানীয়ের প্রধান উপাদান, কেবল কোষের ঝিল্লির মাধ্যমে ছড়িয়ে পড়তে পারে। কিছু অণু দেখতে খুব বেশি প্রয়োজনের মতো বাইরে রাখতে হবে। আপনি যদি কখনও ভেবে থাকেন কেন অ্যালার্জির জন্য ওভার-দ্য-কাউন্টার অ্যান্টিহিস্টামাইনগুলি আপনাকে ঘুমিয়ে তোলে, কারণ তারা বাধা অতিক্রম করে আপনার নিউরনে পৌঁছে যায়। (নতুন, অ-নিদ্রাহীন অ্যান্টিহিস্টামাইন বাধা ভেদ করে না এবং শুধুমাত্র রক্তের ইমিউন কোষগুলিতে কাজ করে।)

রক্ত-মস্তিষ্কের বাধা হল "মস্তিষ্কের যা প্রয়োজন তা সরবরাহ করার জন্য," ডেনম্যান বলেছিলেন। কিন্তু মস্তিষ্কের প্রতিটি অংশে একই অণুর প্রয়োজন হয় না, তাই বাধা সব জায়গায় একই নয়। ঘ্রাণজ বাল্বের বাধা, উদাহরণস্বরূপ, ভিন্নভাবে কাজ করে এবং হিপ্পোক্যাম্পাসের বাধার চেয়ে আলাদা প্রোটিন গঠন রয়েছে, রিয়া বলেন।

আসলে, মস্তিষ্কের কিছু অংশে প্রথাগত রক্ত-মস্তিষ্কের বাধা নেই। কোরয়েড প্লেক্সাসে, মস্তিষ্কের বৃহৎ গহ্বরের একটি টিস্যু যা সেরিব্রোস্পাইনাল ফ্লুইড (CSF) তৈরি করে, রক্তনালীগুলির দেয়ালগুলি অনেক বেশি ফুটো হয়ে থাকে। তাদের হতে হবে কারণ কোরয়েড প্লেক্সাসের "ব্লাড-সিএসএফ" বাধার জন্য প্রতিদিন মস্তিষ্কে আধা লিটার সিএসএফ নিঃসরণ করতে হবে এবং এই ধরনের আউটপুটের জন্য রক্ত ​​থেকে প্রচুর পরিমাণে জল, আয়ন এবং পুষ্টির প্রয়োজন হয়।

যদিও এই প্রতিরক্ষামূলক ফাংশনটি নিখুঁত নয়, এটি এতটাই সর্বজনীনভাবে কার্যকর যে একটি জটিল স্নায়ুতন্ত্রের প্রতিটি জীবের রক্ত-মস্তিষ্কের বাধার মতো কিছু থাকে, ডেনম্যান বলেছিলেন।

এমনকি মাছি এবং অন্যান্য পোকামাকড়, যাদের রক্তনালী নেই, তাদেরও একটি আছে। তাদের সমতুল্য রক্ত ​​কেবল তাদের বহিঃকঙ্কালের অভ্যন্তরে অঙ্গগুলির মাধ্যমে স্লোশ করে, তবে তাদের মস্তিষ্কের সমতুল্য প্রতিরক্ষামূলক গ্লিয়াল কোষগুলিতে আবৃত হয়।

একটি 'ওজোন স্তর'

বাধা ভেঙ্গে গেলে মস্তিষ্কে কষ্টের ঢেউ নিয়ে আসে। রক্ত-মস্তিষ্কের বাধা "পৃথিবীর জন্য ওজোন স্তরের মতো," বলেন বেরিসলাভ জলোকোভিচ, সাউদার্ন ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের কেক স্কুল অফ মেডিসিনের ফিজিওলজি এবং নিউরোসায়েন্স বিভাগের চেয়ারম্যান। সেই পাতলা বায়ুমণ্ডলীয় স্তরে একটি গর্ত খোলার ফলে ক্ষতিকারক বিকিরণ যেমন গ্রহকে প্লাবিত করে, তেমনি রক্ত-মস্তিষ্কের বাধা খোলার ফলে ক্ষতিকারক অণুগুলি মস্তিষ্কে প্লাবিত হতে পারে।

অনেক গ্রুপ পরীক্ষা করছে কিভাবে রোগ বা আঘাতের সময় বাধা পরিবর্তিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, রক্ত-মস্তিষ্কের বাধা ভেঙে যাওয়া আলঝেইমার রোগের একটি বৈশিষ্ট্য। জার্নালে সাম্প্রতিক একটি গবেষণা প্রকৃতি স্নায়ুবিজ্ঞান আলঝাইমার রোগীদের মস্তিষ্কে রক্ত-মস্তিষ্কের বাধা কোষের মধ্যে জিনের অভিব্যক্তিতে উল্লেখযোগ্য পরিবর্তনগুলি ম্যাপ করা হয়েছে। মাল্টিপল স্ক্লেরোসিসে, রক্ত-মস্তিষ্কের বাধা ভেঙ্গে যায়, যার ফলে মস্তিষ্কে ইমিউন সিস্টেম কোষের ওভারফ্লো হয় যা নিউরনের চারপাশে প্রতিরক্ষামূলক নিরোধককে আক্রমণ করে। আঘাতজনিত মস্তিষ্কের আঘাত এবং স্ট্রোকগুলিও বাধা খুলে দিতে পারে এবং সম্ভাব্য অপরিবর্তনীয় ক্ষতির কারণ হতে পারে।

রক্ত-মস্তিষ্কের বাধা নির্বাচনীভাবে খোলা বা বন্ধ করা উপকারী হতে পারে। অনেক সম্ভাব্য কার্যকর ওষুধ বাধা অতিক্রম করতে পারে না। এটি আংশিকভাবে কারণ রক্ত-মস্তিষ্কের বাধা অধ্যয়নের অনেক অগ্রগতি প্রযুক্তিগত সীমাবদ্ধতার কারণে বাধাগ্রস্ত হয়েছিল, যার মধ্যে অনেকগুলি নতুন প্রযুক্তির সাহায্যে কাটিয়ে উঠেছে, বলেছেন মারিয়া লেহটিনেন, বোস্টন চিলড্রেন হাসপাতালের পেডিয়াট্রিক প্যাথলজি গবেষণার চেয়ার। "আমি মনে করি মাঠের জন্য এটি সত্যিই একটি উত্তেজনাপূর্ণ সময়।"

সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, অনেক গোষ্ঠী একটি "ট্রোজান হর্স" পদ্ধতিতে শূন্য হয়েছে যেখানে ওষুধগুলি অণুগুলিকে ধরে রেখে মস্তিষ্কে পিগিব্যাক করে যা স্বাভাবিকভাবে বাধা অতিক্রম করতে পারে। অন্যান্য কাজ বাধার অংশগুলি খোলার জন্য লক্ষ্যযুক্ত আল্ট্রাসাউন্ড ব্যবহার করে এবং পারকিনসন্স রোগ এবং অন্যান্য অসুস্থতার চিকিৎসার জন্য ওষুধ সরবরাহের দিকে নজর দিয়েছে। সাম্প্রতিক এক গবেষণায় বিজ্ঞান অগ্রগতিউদাহরণস্বরূপ, গবেষকরা আল্ট্রাসাউন্ডের মাধ্যমে রক্ত-মস্তিষ্কের বাধা খুলে ম্যাকাকের মস্তিষ্কে সফলভাবে ফ্লুরোসেন্ট প্রোটিন সরবরাহ করেছেন। তারা এখন পারকিনসন্স রোগের সাথে লড়াই করতে পারে এমন জিন থেরাপির ওষুধ সরবরাহের জন্য সেই পদ্ধতিটিকে মানিয়ে নিতে কাজ করছে।

যেখানে একবার রক্ত-মস্তিষ্কের বাধাকে একটি স্থির, অপরিবর্তনীয় প্রাচীর হিসাবে ভাবা হয়েছিল, বিজ্ঞানীরা এখন এটিকে গতিশীল এবং "জীবন্ত" হিসাবে দেখেন, লেহটিনেন বলেছিলেন। এটি সম্ভবত "স্নায়ুতন্ত্রের বিভিন্ন অংশে বিভিন্ন উপায়ে বৃদ্ধি পায় এবং বিকাশ করে।" যখন আমরা গভীর REM ঘুমের মধ্যে থাকি বা যখন আমরা ব্যায়াম করি তখন এটি অস্থায়ীভাবে স্বাভাবিকভাবে খুলে যায়। এটি হরমোন এবং ওষুধের সংস্পর্শে আসার সাথে সাথে পরিবর্তিত হয়, প্রবেশের জন্য পুরানো পথগুলি বন্ধ করে দেয় বা নতুনগুলি খোলার জন্য। যখন কিছু অণু বাধার সাথে আবদ্ধ হয়, তখন এর কোষগুলি কখনও কখনও মস্তিষ্ককে সংকেত দিতে পারে যে কীভাবে অণুকে প্রবেশ করতে না দিয়ে কাজ করতে হয়, রিয়া বলেন।

তাই মধ্যযুগীয় দুর্গের চারপাশে পাথরের প্রাচীরের পরিবর্তে, রক্ত-মস্তিষ্কের বাধা একটি জাদুকরী প্রাচীরের মতো যেখানে দরজাগুলি দেখা যায় এবং অদৃশ্য হয়ে যায় এবং জানালাগুলি বড় এবং ছোট হয়। কিছু অংশ চূর্ণবিচূর্ণ হয়ে যায়, কিছু অংশ আবার তৈরি হয় — এবং এটি ক্রমাগত পরিবর্তিত হয়।

রক্ত-মস্তিষ্কের বাধা "কখনোই স্থির নয়," রিয়া বলেন। "এটি কখনই এই প্রাচীরটি অতিক্রম করতে হবে না।"

সম্পাদকের দ্রষ্টব্য: মারিয়া লেহটিনেন সিমন্স ফাউন্ডেশনের অটিজম রিসার্চ ইনিশিয়েটিভ (এসএফএআরআই) এর একজন তদন্তকারী এবং রিচার্ড ডেনম্যান এর আগে সিমন্স ফাউন্ডেশন থেকে তহবিল পেয়েছেন। সাইমনস ফাউন্ডেশনও তহবিল দেয় কোয়ান্টা সম্পাদকীয়ভাবে স্বাধীন পত্রিকা হিসাবে। ফান্ডিং সিদ্ধান্ত আমাদের কভারেজ উপর কোন প্রভাব আছে.