Kan-beyin bariyeri, beyin ve omurilik gibi merkezi sinir sistemi organlarını kan dolaşımındaki zararlı maddelerden koruyan bir yapıdır. Bu bariyer, kan damarlarının iç yüzeyini kaplayan endotel hücrelerinin sıkı bir şekilde birbirine bağlanmasıyla oluşur. Bu sayede, kan-beyin bariyeri, sadece seçici bir şekilde bazı moleküllerin geçişine izin verir. Bu moleküller arasında, omega-3 yağ asitleri de bulunur. Omega-3 yağ asitleri, beyin sağlığı ve fonksiyonu için önemli olan lipidlerin yapısına katılırlar.
Omega-3 yağ asitlerinin kan-beyin bariyerinden geçmesini sağlayan bir protein, Mfsd2a olarak adlandırılır. Bu protein, kan damarlarının endotel hücrelerinin zarında bulunur ve omega-3 yağ asitlerini doğrudan hücre içine taşır. Bu şekilde, omega-3 yağ asitleri, hücre zarının bileşimini ve özelliklerini etkilerler. Özellikle, omega-3 yağ asitleri, hücre zarının küçük bir kısmının kendiliğinden kıvrılmasıyla oluşan ve vezikül adı verilen kabarcıkların oluşumunu engellerler. Bu veziküller, hücre içinde veya hücreler arasında molekül taşımak için kullanılırlar. Bu sürece transsitoz denir.
Transsitoz, kan-beyin bariyerinin geçirgenliğini artıran bir mekanizmadır. Transsitoz sayesinde, kan-beyin bariyeri normalde geçişine izin vermediği bazı molekülleri de beyne ulaştırabilir. Bu moleküller arasında, Alzheimer hastalığı, Parkinson hastalığı, beyin tümörü gibi birçok nörolojik hastalığın tedavisinde kullanılan ilaçlar da bulunur. Ancak, transsitozun artması, kan-beyin bariyerinin bütünlüğünü bozarak, beyne zarar verebilecek toksin, bakteri veya virüs gibi istenmeyen maddelerin de geçişine yol açabilir. Bu nedenle, transsitozun kontrol altında tutulması, kan-beyin bariyerinin işlevi için hayati önem taşır.
Harvard Tıp Fakültesi’nden Profesör Chenghua Gu ve meslektaşları, omega-3 yağ asitlerinin ve Mfsd2a proteininin, kan-beyin bariyerinin transsitozunu nasıl düzenlediğini araştırdılar. Bu araştırma, Neuron dergisinde yayımlandı. Araştırmacılar, Mfsd2a proteininin yapısını değiştirerek, omega-3 yağ asitlerini taşıma yeteneğini kaybettirdiler. Bu değişikliği yapan fareler ürettiler. Bu farelere, kan-beyin bariyerinin sızdırıp sızdırmadığını gösteren bir boya enjekte ettiler. Sonuç olarak, Mfsd2a proteininin işlevini yitiren farelerde, kan-beyin bariyerinin sızdığı ve transsitozun arttığı görüldü.
Araştırmacılar, ayrıca, kan-beyin bariyerinin lipid bileşimini de incelediler. Lipidler, hücre zarının ana bileşenleridir. Lipidlerin çeşitli tipleri vardır ve bunların her biri hücre zarının farklı özelliklerini belirler. Araştırmacılar, kan-beyin bariyerinin lipidlerini, kan-beyin bariyeri özelliği olmayan ve Mfsd2a proteininin bulunmadığı akciğer damarlarının lipidleriyle karşılaştırdılar. Bu karşılaştırma, kan-beyin bariyerinin, akciğer damarlarına göre daha fazla omega-3 yağ asidi içerdiğini gösterdi. Bu da, omega-3 yağ asitlerinin, kan-beyin bariyerinin lipid bileşimini ve dolayısıyla geçirgenliğini etkilediğini ortaya koydu.
Araştırmacılar, son olarak, Mfsd2a proteininin eksikliğinin veya fazlalığının, kan-beyin bariyerinin transsitozunu nasıl etkilediğini test ettiler. Bunun için, Mfsd2a proteininin olmadığı veya fazla olduğu fareler kullandılar. Bu farelerin kan-beyin bariyerlerinin sızıntı durumunu ve transsitoz oranlarını ölçtüler. Buldukları sonuç, Mfsd2a proteininin fazla olduğu farelerde, kan-beyin bariyerinin daha geçirimsiz ve transsitozun daha düşük olduğuydu. Mfsd2a proteininin olmadığı farelerde ise, tam tersi bir durum söz konusuydu.
Bu araştırma, kan-beyin bariyerinin geçirgenliğini belirleyen moleküler mekanizmaları aydınlatmıştır. Bu mekanizmaların daha iyi anlaşılması, kan-beyin bariyerinin istenilen şekilde açılıp kapanmasını sağlayacak yöntemlerin geliştirilmesine yardımcı olabilir. Bu sayede, beyin hastalıklarının tedavisinde kullanılan ilaçların, beyne daha etkili ve güvenli bir şekilde ulaştırılması mümkün olabilir.
