دماغ کیسے خون سے پیدا ہونے والے خطرات سے خود کو بچاتا ہے۔ کوانٹا میگزین

بیئر کی کافی مقداریں آپ کو اپنے بار اسٹول سے گرنے یا 2000 کی دہائی کے اوائل میں مکمل اجنبیوں کو اونچی آواز میں دھنیں سنانے پر مجبور کر سکتی ہیں، کیونکہ الکحل جسم کے مضبوط ترین دفاعوں میں سے ایک کو ختم کر سکتا ہے۔ اگر آپ کبھی بھی الرجی کی دوائیوں سے نشے میں، زیادہ یا اونگھتے رہے ہیں، تو آپ نے تجربہ کیا ہے کہ کیا ہوتا ہے جب کچھ مالیکیول دفاعی نظام کو شکست دیتے ہیں جسے خون کے دماغ میں رکاوٹ کہتے ہیں اور دماغ میں داخل ہوجاتے ہیں۔

دماغ کے ذریعے چلنے والی سینکڑوں میل کیپلیریوں کی دیواروں میں سرایت، رکاوٹ خون میں زیادہ تر مالیکیولز کو حساس نیوران تک پہنچنے سے روکتی ہے۔ جس طرح کھوپڑی دماغ کو بیرونی جسمانی خطرات سے بچاتی ہے، اسی طرح خون کے دماغ کی رکاوٹ اسے کیمیائی اور روگجنک خطرات سے بچاتی ہے۔

اگرچہ یہ ارتقاء کا ایک شاندار کارنامہ ہے، لیکن یہ رکاوٹ منشیات تیار کرنے والوں کے لیے بہت زیادہ پریشان کن ہے، جنہوں نے دماغ تک علاج کی فراہمی کے لیے انتخابی طور پر اس پر قابو پانے کی کوشش میں دہائیاں گزاری ہیں۔ بایومیڈیکل محققین اس رکاوٹ کو بہتر طور پر سمجھنا چاہتے ہیں کیونکہ اس کی ناکامیاں کچھ بیماریوں کی کلید معلوم ہوتی ہیں اور اس وجہ سے کہ رکاوٹ کو جوڑ توڑ سے بعض حالات کے علاج کو بہتر بنانے میں مدد مل سکتی ہے۔

"ہم نے پچھلی دہائی میں بہت کچھ سیکھا ہے،" کہا الزبتھ ریا، یونیورسٹی آف واشنگٹن میڈیسن میموری اینڈ برین ویلنس سینٹر میں ایک تحقیقی ماہر حیاتیات۔ لیکن "ہم یقینی طور پر اب بھی سبسٹریٹس اور علاج معالجے کو حاصل کرنے میں چیلنجوں کا سامنا کر رہے ہیں۔"

تحفظ، لیکن قلعہ نہیں۔

جسم کے باقی حصوں کی طرح، دماغ کو ضروری غذائی اجزاء اور آکسیجن فراہم کرنے اور فضلہ کو دور کرنے کے لیے گردش کرنے والے خون کی ضرورت ہوتی ہے۔ لیکن خون کی کیمسٹری میں مسلسل اتار چڑھاؤ آتا ہے، اور دماغ کے ٹشو اپنے کیمیائی ماحول کے لیے انتہائی حساس ہوتے ہیں۔ نیوران بات چیت کے لیے آئنوں کی درست ریلیز پر انحصار کرتے ہیں - اگر آئن خون سے آزادانہ طور پر بہہ سکتے ہیں، تو وہ درستگی ختم ہو جائے گی۔ حیاتیاتی طور پر فعال مالیکیولز کی دوسری قسمیں بھی نازک نیوران کو گھما سکتی ہیں، خیالات، یادوں اور طرز عمل میں مداخلت کر سکتی ہیں۔

"یہ واقعی وہاں ہے مناسب دماغی کام کے لیے ماحول کو کنٹرول کرنا،" کہا رچرڈ ڈین مین، یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، سان ڈیاگو میں فارماسولوجی کے ایک ایسوسی ایٹ پروفیسر۔

لہٰذا خون کے دماغ کی رکاوٹ تحفظ فراہم کرتی ہے، لیکن یہ کوئی مجرد ڈھانچہ نہیں ہے جیسے کسی قلعے کے ارد گرد دیواریں۔ اس کے بجائے، اصطلاح دماغ میں خون کی نالیوں کی منفرد خصوصیات اور ہمسایہ دماغی خلیات کی ان انوکھی خصوصیات کی طرف اشارہ کرتی ہے جو ان وریدوں کے ارد گرد لپیٹتے ہیں۔

غذائی اجزاء اور دیگر مادوں کے آزادانہ بہاؤ کی اجازت دینے کے لیے جسم کی زیادہ تر کیپلیریاں سالماتی سطح پر "لیکی" ہوتی ہیں۔ ان کی پارگمیتا گردے اور جگر جیسے اعضاء کے کام کے لیے اہم ہے۔

لیکن دماغ کی خون کی نالیاں ایک اعلیٰ، کم رساؤ والے معیار پر بنتی ہیں۔ اینڈوتھیلیل سیل جو کیپلیری کی دیواریں بناتے ہیں ان کو ٹائٹ جنکشن کہلانے والے ڈھانچے کے ذریعے مضبوطی سے ایک دوسرے کے ساتھ جڑے ہوئے ہیں۔ پتلی متوازی پروٹین کی پٹیاں خلیات کو اس طرح چپکتی ہیں جیسے "اینٹوں کے ذریعے تاریں" ایلیسا کونوفاگو، کولمبیا یونیورسٹی میں بائیو میڈیکل انجینئرنگ اور ریڈیولوجی کے پروفیسر۔ چند قسم کے مالیکیول گزر سکتے ہیں، لیکن تھوڑی مقدار میں۔ اور وہ زیادہ تر بہت چھوٹے اور پانی میں گھلنشیل ہوتے ہیں۔

لیکن دماغ کو بہت سے دوسرے مالیکیولز جیسے گلوکوز اور انسولین کی بھی ضرورت ہوتی ہے، جو تنگ جنکشن کے درمیان نچوڑ نہیں سکتے۔ اس وجہ سے رکاوٹ پمپوں اور ریسیپٹرز کے ساتھ بھی لگی ہوئی ہے جو ایلیٹ کلب کے باؤنسرز کی طرح صرف کچھ مالیکیولز کو اندر جانے کی اجازت دیتے ہیں - اور زیادہ تر تجاوز کرنے والوں کو جلدی سے نکال دیتے ہیں۔ کیپلیری وال کے پرے خود معاون خلیوں کی تہیں ہیں جن میں پیریسیٹس اور ایسٹروائٹس شامل ہیں، جو رکاوٹ کو برقرار رکھنے اور اس کی پارگمیتا کو ایڈجسٹ کرنے میں بھی مدد کرتی ہیں۔

اس کے باوجود، تحفظ کی ان تمام تہوں کے باوجود، کچھ ناپسندیدہ مادے دماغ میں قابل اعتماد طریقے سے پہنچ جاتے ہیں۔ الکحل مشروبات میں اہم جزو ایتھنول، سیل جھلیوں کے ذریعے آسانی سے پھیل سکتا ہے۔ کچھ مالیکیول بہت زیادہ نظر آتے ہیں جیسے کہ باہر رکھنے کی ضرورت ہے۔ اگر آپ نے کبھی سوچا ہے کہ الرجی کے لیے اوور دی کاؤنٹر اینٹی ہسٹامائنز آپ کو نیند کیوں لاتی ہیں، اس کی وجہ یہ ہے کہ وہ رکاوٹ سے پھسل کر آپ کے نیوران تک پہنچ جاتی ہیں۔ (نئی، غیر غنودگی والی اینٹی ہسٹامائنز رکاوٹ میں داخل نہیں ہوتی ہیں اور صرف خون میں مدافعتی خلیوں پر کام کرتی ہیں۔)

ڈین مین نے کہا کہ خون کے دماغ کی رکاوٹ "دماغ کو جس چیز کی ضرورت ہے اسے فراہم کرنے کے لیے موجود ہے۔" لیکن دماغ کے ہر حصے کو یکساں مالیکیولز کی ضرورت نہیں ہوتی، اس لیے رکاوٹ ہر جگہ ایک جیسی نہیں ہوتی۔ ریا نے کہا کہ ولفیٹری بلب میں رکاوٹ، مثال کے طور پر، مختلف طریقے سے کام کرتی ہے اور ہپپوکیمپس میں رکاوٹ سے مختلف پروٹین کی ساخت رکھتی ہے۔

درحقیقت، دماغ کے کچھ حصوں میں روایتی خون دماغی رکاوٹ بالکل نہیں ہوتی ہے۔ کورائیڈ پلیکسس میں، دماغ کی بڑی گہاوں میں ایک ٹشو جو دماغی اسپائنل فلوئڈ (CSF) پیدا کرتا ہے، خون کی نالیوں کی دیواریں زیادہ رسیلی ہوتی ہیں۔ انہیں اس لیے ہونا پڑتا ہے کیونکہ کورائیڈ پلیکسس کی "خون-CSF" رکاوٹ کو روزانہ آدھے لیٹر CSF کو دماغ میں خارج کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، اور اس قسم کی پیداوار کے لیے خون سے پانی، آئنوں اور غذائی اجزاء کی وسیع مقدار کی ضرورت ہوتی ہے۔

اگرچہ یہ حفاظتی فعل کامل نہیں ہے، یہ اتنا عالمگیر طور پر مفید ہے کہ پیچیدہ اعصابی نظام کے ساتھ ہر جاندار میں خون دماغی رکاوٹ کی طرح کچھ ہوتا ہے، ڈینمین نے کہا۔

یہاں تک کہ مکھیوں اور دوسرے حشرات میں بھی، جن میں خون کی نالیاں نہیں ہوتیں، ان میں بھی ایک ہوتا ہے۔ ان کے مساوی خون صرف ان کے exoskeleton کے اندر کے اعضاء کے ذریعے کم ہوتا ہے، لیکن ان کے دماغ کے برابر حفاظتی glial خلیات میں میان ہوتا ہے۔

ایک 'اوزون کی تہہ'

جب رکاوٹ ٹوٹتی ہے تو یہ دماغ میں پریشانی کی لہر لاتی ہے۔ خون کے دماغ کی رکاوٹ "زمین کے لیے اوزون کی تہہ کی طرح ہے،" نے کہا Berislav Zlokovic، یونیورسٹی آف سدرن کیلیفورنیا کے کیک اسکول آف میڈیسن میں فزیالوجی اور نیورو سائنس کے شعبہ کی کرسی۔ جس طرح اس پتلی ماحولیاتی تہہ میں سوراخ کھولنے سے نقصان دہ تابکاری سیارے میں سیلاب کا باعث بنتی ہے، اسی طرح خون کے دماغ کی رکاوٹ کو کھولنا نقصان دہ مالیکیولز کے دماغ میں سیلاب کا باعث بن سکتا ہے۔

بہت سے گروپ اس بات کا جائزہ لے رہے ہیں کہ بیماری یا چوٹ کے دوران رکاوٹ کیسے بدلتی ہے۔ مثال کے طور پر، خون کے دماغ کی رکاوٹ کا ٹوٹ جانا الزائمر کی بیماری کا ایک خاص نشان ہے۔ جرنل میں ایک حالیہ مطالعہ فطرت، قدرت عصبی سائنس الزائمر کے مریضوں کے دماغ میں خون کے دماغی رکاوٹ والے خلیوں کے اندر جین کے اظہار میں اہم تبدیلیوں کا نقشہ تیار کیا۔ ایک سے زیادہ سکلیروسیس میں، خون کے دماغ کی رکاوٹ ٹوٹ جاتی ہے، جس کے نتیجے میں دماغ میں مدافعتی نظام کے خلیوں کا بہاؤ ہوتا ہے جو پھر نیوران کے ارد گرد حفاظتی موصلیت پر حملہ کرتے ہیں۔ تکلیف دہ دماغی چوٹیں اور اسٹروک بھی رکاوٹ کو کھول سکتے ہیں اور ممکنہ طور پر ناقابل واپسی نقصان کا سبب بن سکتے ہیں۔

تاہم، خون کے دماغ کی رکاوٹ کو منتخب طور پر کھولنا یا بند کرنا فائدہ مند ہو سکتا ہے۔ بہت سی ممکنہ طور پر مفید دوائیں اس رکاوٹ کو عبور نہیں کر سکتیں۔ یہ جزوی طور پر ہے کیونکہ خون کے دماغ کی رکاوٹ کا مطالعہ کرنے میں بہت ساری پیش رفت تکنیکی حدود کی وجہ سے رکاوٹ تھی، جن میں سے بہت سے اس کے بعد نئی ٹیکنالوجی کے ساتھ قابو پا چکے ہیں، کہا. ماریہ لیہٹینن، بوسٹن چلڈرن ہسپتال میں پیڈیاٹرک پیتھالوجی ریسرچ میں کرسی۔ "میرے خیال میں یہ میدان کے لیے واقعی ایک دلچسپ وقت ہے۔"

حالیہ برسوں میں، بہت سے گروہوں نے "ٹروجن ہارس" کے نقطہ نظر کو صفر کر دیا ہے جس میں منشیات دماغ میں ایسے مالیکیولز کو پکڑ کر پگی بیک کرتی ہیں جو قدرتی طور پر رکاوٹ کو منتقل کر سکتے ہیں۔ دوسرے کام نے رکاوٹ کے کچھ حصوں کو کھولنے اور پارکنسنز کی بیماری اور دیگر بیماریوں کے علاج کے لیے دوائیاں فراہم کرنے کے لیے ٹارگٹڈ الٹراساؤنڈ استعمال کرنے پر غور کیا ہے۔ میں ایک حالیہ تحقیق میں سائنس ایڈوانسزمثال کے طور پر، محققین نے الٹراساؤنڈ کے ذریعے خون کے دماغ کی رکاوٹ کو کھول کر مکاک کے دماغ میں فلوروسینٹ پروٹین کو کامیابی سے پہنچایا۔ وہ اب اس نقطہ نظر کو جین تھراپی ادویات کی فراہمی کے لیے اپنانے کے لیے کام کر رہے ہیں جو پارکنسنز کی بیماری سے لڑ سکتی ہیں۔

لیہٹینن نے کہا کہ جہاں کبھی خون کے دماغ کی رکاوٹ کو ایک جامد، غیر تبدیل شدہ دیوار کے طور پر سمجھا جاتا تھا، اب سائنسدان اسے متحرک اور "زندہ" کے طور پر دیکھتے ہیں۔ یہ ممکنہ طور پر "اعصابی نظام کے مختلف حصوں میں مختلف طریقوں سے بڑھتا اور ترقی کرتا ہے۔" جب ہم گہری REM نیند میں ہوتے ہیں یا جب ہم ورزش کرتے ہیں تو یہ عارضی طور پر قدرتی طور پر کھل جاتا ہے۔ یہ ہارمونز اور دوائیوں کی نمائش کے ساتھ تبدیل ہوتا ہے، داخلے کے لیے پرانے راستے بند کر دیتا ہے یا نئے راستے کھولتا ہے۔ ریا نے کہا کہ جب کچھ مالیکیول رکاوٹ کے ساتھ جڑ جاتے ہیں، تو اس کے خلیے بعض اوقات دماغ کو اشارہ دے سکتے ہیں کہ سالمے کو گزرنے کے بغیر کیسے کام کرنا ہے۔

لہٰذا قرون وسطیٰ کے قلعے کے گرد پتھر کی دیوار کے بجائے، خون کے دماغ کی رکاوٹ ایک جادوئی دیوار کی مانند ہے جس میں دروازے نظر آتے ہیں اور غائب ہوتے ہیں، اور کھڑکیاں بڑی اور چھوٹی ہوتی ہیں۔ کچھ حصے ریزہ ریزہ ہو جاتے ہیں، کچھ حصے دوبارہ بن جاتے ہیں — اور یہ مسلسل تبدیل ہو رہا ہے۔

ریا نے کہا کہ خون دماغی رکاوٹ "کبھی جامد نہیں ہوتی"۔ "یہ صرف یہ دیوار کبھی نہیں ہے جس پر قابو پانے کی ضرورت ہے۔"

ایڈیٹر کا نوٹ: ماریا لیہٹینن سائمنز فاؤنڈیشن کے آٹزم ریسرچ انیشیٹو (SFARI) کے ساتھ ایک تفتیش کار ہیں اور رچرڈ ڈین مین نے پہلے سائمنز فاؤنڈیشن سے فنڈنگ ​​حاصل کی ہے۔ سائمنز فاؤنڈیشن بھی فنڈز دیتی ہے۔ Quanta ادارتی طور پر آزاد میگزین کے طور پر۔ فنڈنگ ​​کے فیصلوں کا ہماری کوریج پر کوئی اثر نہیں ہوتا ہے۔