کلسیم جریان خون را در مغز به طور دقیق هدایت می کند.
گردش خون مغز، درواقع جریان خون در رگهای مغزی است. این مسئله برای کارکرد صحیح مغز ضروری است. جریان خون مغز، اکسیژن و مواد غذایی، بخصوص گلوکز (نوعی قند) را به سلولهای مغز می رساند. موجب عملکرد صحیح نورونهای مغزی می شود.
هر چند مغز قسمت کوچکی از وزن بدن را تشکیل می دهد اما کارکرد دقیق سلولهای مغزی نیاز به انرژی زیادی دارد. بر اساس مطالعه ای که در دانشگاه آریزونا انجام شد، با وجود اینکه مغز 2 درصد وزن بدن را تشکیل می دهد، حدود 15 درصد برون ده قلبی برای دریافت اکسیژن و گلوکز (قند خون) را لازم دارد. بنابراین خونرسانی مغز نقش مهمی در کارکرد بافت مغز دارد.
وقتی خونرسانی مغز کم شود سلولهای مغز آسیب می بینند.
بسیاری از شرایط و اختلالات می توانند خونرسانی مغز را تحت تاثیر قرار دهند. ورزش منظم می تواند جریان خون مغز را افزایش دهد. باعث بهبود خونرسانی مغز شود. ورزش، مهمترین کاریست که می توانید برای افزایش جریان خون مغز خود انجام دهید.
برخلاف بقیه بدن، محل کافی برای ذخیره انرژی در مغز وجود ندارد. در عوض، مغز برای تأمین انرژی از طریق خون به صدها مایل رگ های خونی درون خود متکی است.
اما اینکه چگونه مغز بیان می کند با افزایش فعالیت به انرژی بیشتری نیاز دارد و در آن نقاط فعال، میزان خونرسانی چگونه افزایش می یابد، تاکنون به درستی درک نشده است.
اکنون، دانشکده پزشکی دانشگاه مریلند و محققان دانشگاه ورمونت نشان داده اند:
که چگونه مغز در هنگام نیاز به انرژی با رگ های خونی ارتباط برقرار می کند. چگونه این رگ های خونی با شل شدن یا منقبض شدن، جریان خون را به مناطق خاص مغز افزایش یا کاهش می دهند.
محققان در مقاله جدید خود، که در 21 ژوئیه در Science Advances منتشر شده است، می گویند درک اینکه چگونه مغز، انرژی را با جزئیات پیچیده به سمت خود هدایت می کند، می تواند به درک اینکه در شرایطی مانند بیماری آلزایمر و زوال عقل، چگونه جریان خون معیوب ممکن است منجر به اختلالات شناختی گردد کمک کند.
اگر در هنگام نیاز به انرژی بیشتر، در خونرسانی به مغز اختلالی پیش آید، نورون ها تحت شرایط استرس آسیب رسان قرار می گیرند. با گذشت زمان تخریب می شوند. در نهایت منجر به کاهش عملکردهای شناختی و مشکلات حافظه می شود.
مقاله ای اخیرا در Nature Neuroscience به چاپ رسید. محققان نشان دادند، پالس های الکتریکی که از طریق مویرگ ها عبور می کنند، جریان خون را از شریان های با اندازه متوسط تأمین می کنند. مناطق وسیعی از مغز را تغذیه می کنند.
در مطالعه اخیر، تیم تحقیقاتی در مورد تنظیم دقیق جریان خون از طریق مویرگ ها، و دقت در تأمین انرژی مناطق کوچک در مغز، پژوهش انجام داده اند.
توماس لانگدن، استادیار فیزیولوژی دانشکده پزشکی دانشگاه مرینلند، در این زمینه می گوید:
“به نظر می رسد دو مکانیزم برای اطمینان از اینکه انرژی از طریق خون به مناطق خاصی از مغز منتقل می شود به طور همزمان کار می کنند: یک مکانیسم گسترده و دیگری دقیق و با جزئیات”.
اولین مکانیسم الکتریکی با افزایش فعالیت مغز، از طریق کنترل شریان های با اندازه متوسط خونرسانی را تسریع می کند. سپس سیگنال های کلسیم مویرگی، از تنظیم دقیق خونرسانی اطمینان حاصل می کنند.
این سیگنال های مویرگی، خونرسانی دقیق از طریق مویرگ ها را بررسی می کنند. تا مطمئن شوند در زمان مناسب، حجم مناسب خون به نقاط پرفعالیت مغز رسیده باشد.
برای ردیابی و بررسی میزان کلسیم، دکتر لانگدن و همکارانش، از پروتئین فلوئورسنتی استفاده کردند. چیزی که با افزایش کلسیم در سلول، نور سبز ساطع می کرد. با تلاش تیم مایکل کوتلیکوف در دانشگاه کرنل، آنها توانستند این ابزار را در سلولهای مربوط به رگ های خونی موش ها روشن کنند.
محققان سپس از طریق پنجره های کوچک، مغز این موش ها را بررسی کردند.
می خواستند نقش کلسیم در کنترل جریان خون در مویرگ های بافت مغز را ارزیابی کنند. وقتی سلولهای پوشاننده رگهای خونی، حجم زیادی کلسیم دریافت کردند، بدلیل وجود پروتئین فلوئورسنت، به رنگ سبز درخشان درآمدند.
آنها 5000 سیگنال کلسیم را در هر ثانیه در مویرگها در بخش کوچکی از مغز تشخیص دادند. به گفته آنها در هر ثانیه در حدود 1،000،000 عدد از این پاسخ ها در کل سیستم رگهای خونی مغز وجود دارد.
دکتر لانگدن می گوید:
“تا زمانی که ما این فناوری جدید را به کار نگرفتیم، این جهان کاملاً دیده نشده از سیگنالینگ کلسیم در مغز پنهان مانده بود. اکنون می توانیم شاهد فعالیت زیادی در رگ های خونی مغز باشیم. این سیگنال ها مدام درحال انجام هستند”.
دکتر لانگدن و تیم تحقیقاتی اش، سپس مکانیسم پیچیده سلولی نقش کلسیم را بررسی کردند. نقش آن در هدایت شاخه به شاخه خون از طریق رگ های کوچک مغز را نیز تشریح کردند.
آنها دریافتند که وقتی سیگنالهای الکتریکی در نورونها آغاز می شود، باعث افزایش کلسیم در سلولهای پوشاننده رگ های خونی می شوند. سپس آنزیم ها کلسیم را تشخیص می دهند. منجر به تولید نیتریک اکسید در سلول ها می شوند. نیتریک اکسید هورمونی (و یک گاز) است. باعث شل شدن سلولهای عضله مانند در اطراف رگهای خونی می شود. سپس رگ ها را گشاد می کند و در نتیجه خون بیشتری جریان می یابد.
دکتر مارک تی. نلسون، استاد برجسته دانشگاه ورمونت و رئیس بخش داروسازی می گوید:
“مویرگها به طور سنتی به عنوان مجاری ساده برای سلولهای قرمز خون و مانعی بین خون و مغز تصور می شدند.” “در اینجا، ما جهان ناشناخته ای از سیگنالینگ کلسیم در مویرگ ها را نشان دادیم. دقیقاً مانند چراغ راهنمایی، این سیگنال های کلسیم، مواد مغذی حیاتی را به سمت نورون های فعال نزدیک هدایت می کنند”.
دکتر آلبرت ریس می گوید:
“اولین قدم برای فهمیدن اینکه چه مشکلی در بیماری ها رخ می دهد، به طور معمول، تعیین نحوه کار سیستم است”. “اکنون محققان به چگونگی عملکرد این فرآیند پرداخته اند. پس می توانند بررسی چگونگی اختلال در جریان خون در بیماری آلزایمر و زوال عقل را آغاز کنند. تا بتوانند روش های برطرف کردن آن را کشف کنند”.
منبع: https://neurosciencenews.com/calcium-brain-blood-flow-18963/
درباره نویسنده
خجسته رحیمی جابری، پژوهشگر دکترای تخصصی علوم اعصاب دانشگاه علوم پزشکی شیراز و نویسنده وب سایت انستیتو سلامت مغز دانا. زمینه کاری تخصصی ایشان مشکلات حافظه و آلزایمر است وی بیش از 20 مقاله معتبر بین المللی در این زمینه به چاپ رسانده است. می توانید پژوهش های او را در اینجا (کلیک کنید) دنبال کنید.