Ишемические заболевания головного мозга

Два хорошо изученных сигнальных каскада, включающих митоген-активированные протеинкиназы MAPK/ERK и p38/SAPK2, активируются факторами, причастными обычно к индукции ишемической патологии мозга - глутаматом, IL-1 и TNF. Изучение изменений активации и клеточного распределения фосфорилированных ERK1/2, -p38 и транскрипторного фактора CREB было изучено на модели окклюзионной церебральной ишемии. Уровень определяемого иммунохимически ERK1/2 был заметно увеличен в цитоплазме нейронального перикария, а p38 - в астроцитах пенумбральных регионов. При этом, если иммунореактивность p38 была преимущественной в субкортикальных зонах, то характерная для фосфорилированных CREB и ERK1/2 окраска проявлялась в олигодендроцитах. Повышенный уровень факторов сохранялся в течение первых суток после воспроизведения 90-минутной окклюзии. Таким образом, существенной оказывается не только экспрессия сигнальных молекул, вызываемая ишемией мозга, но и особенное региональное распределение в нейронах и олигодендроцитах (Irving, Barone et al, 2000).

С помощью сканирующей конфокальной микроскопии и блотт-анализа исследовали сигнальные пути, связанные с экстрацеллюлярно регулируемой киназой (ERK) и c-Jun-NH2-киназой при 15-минутной ишемии переднего мозга с последующей реперфузией. Активация ERK выявлялась через 30 минут и 4 часа эксперимента в сохранен-ных клетках dentate gyrus, но не в погибших нейронах CA1. В этих же клетках выявлены увеличенное фосфорилирование и активация транскрипционного фактора-2(ATF-2) и c-Jun в поздний период реперфузии. По мнению авторов, экспрессия Trk-ERK сигнального пути отражает нейропротективную роль гранулярных клеток зубчатой извилины; активация ATF-2- и c-Jun- сопряженных путей связана с деструктивным развитием процессов в этих нейронах (Hu еа, 2000).

На модели кратковременной ишемии мозга мышей было изучено действие селективного ингибитора МАР-киназы/ERK-киназы (МЕК1/2), препарата SL327, на размеры инфарктной зоны мозга и экспрессию цитокинов. Установлено, что вводимый за 15 минут до окклюзионной ишемии ингибитор на 64% снижал величину поражения мозга и уменьшал пик экспрессии IL-1beta mRNA (но не TNF-alpha mRNA). Таким образом, нейропротективный эффект ингибитора MEK1/2 опосредован супрессией интерлейкина; данные также впервые свидетельствуют о различной регуляции экспрессированной киназы сигнальных путей, сопряженных с IL-1beta или TNF-alpha (Wang et al, 2001).

Тирозинкиназные рецепторы Tie-1, -2, играющие важную роль в эндотелии микрососудов мозга, исследованы на модели церебральной ишемии/реперфузии; установлена связь этих рецепторов с функцией Основного фактора роста фибробластов (bFGF) и Васкулярного фактора роста эндотелия (VEGF) в регуляции ангиогенеза и ремоделирования сосудов после ишемии мозга (Lin et al, 2001). См. также обзорные публикации о митоген-активированных протеинкиназах (Noxaki et al, 2001) и терапевтическом потенциале ингибиторов аденозинкиназы (Kowaluk & Jarvis, 2000).

Исследования активности аденилатциклазы в начальной фазе острой ишемии мозга выявили ее снижение через 2-6 часов после ишемического воздействия. Места сниженной активности фермента строго соответствовали инфарктной зоне. Связывающая активность РКА по отношению к цАМФ, которая отражает функциональную «полноценность» фермента, резко падала в начальный период ишемии, особенно в уязвимых регионах (СА1 зона гиппокампа); в периишемической зоне связывающая активность РКА, соответственно, оставалась повышенной.

В этой связи информация о факторе CREB (c-AMP-Response Binding Protein) представляет новые грани интереса. Недавно были опубликованы данные о том, что CREB - связанный с ДНК транскрипторный фактор, который оказывается конвергирующим белком нескольких сигнальных каскадов, - играет важную роль в контроле физиологических и патологических состояний, включая синаптическую пластичность и защиту нервных клеток при инсульте (Hedergen et al, 1998; Tanaka, Novaga et al, 2000; Tanaka, 2001).

Фосфорилирование CREB, которое отражает его транскрипционную функцию в ядре клетки, оказывается повышенным в периишемической зоне; и, наоборот, эта реакция быстро замедлялась в зоне ишемии до того, как гистологические признаки поражения становились очевидными. Расстройство цАМФ-сопряженной межклеточной сигнальной трансдукции следует параллельно ишемическому поражению нейронов, и устойчивое сохранение этих процессов оказывается важным фактором выживания нейронов при острой церебральной ишемии. Этот вывод подтверждается также при изучении изменений фосфорилирования CREB в ишемизированном стриатуме крыс. Взаимосвязь увеличенного фосфорилирования CREB в острой стадии ишемии мозга и обусловленного им повышения концентрации внутриклеточного Са++ (как результат активации ионных каналов нейрона) была доказана с помощью фенилпиримидинового препарата NS-7, блокатора voltage-sensitive Ca++ - и Na+ -каналов. Нейропротективный эффект этого блокатора сопровождался увеличением фосфорилирования CREB в краевой зоне ишемии (Tanaka, Nogawa, Nagata et al, 2000; Tanaka, 2001).

Усиление экспрессии ранних генов является первичной реакцией генетического аппарата нейрона на экстраклеточные стимулы. Эта экспрессия обеспечивает активацию и рациональное использование ядерной информации согласно потребностям клеток и меняющихся условий жизнедеятельности. В физиологических исследованиях было показано, что индукция гена c-fos наблюдается в ситуациях, которые отличаются высокой степенью новизны и несут элементы обучения (см. Умрюхин, 2000). Усиление экспрессии гена c-fos связано с увеличением тока ионов по Са++ -чувствительным (voltage sensitive) каналам и, как было многократно продемонстрировано выше, активация этих потоков стимулируется многими экстраклеточными стимулами, включая те, которые провоцирует ишемия нейрональной клетки.

Роль c-fos в процессах нейродегенерации и нейропротекции служит предметом ряда публикаций, нередко противоречащих друг другу. При исследовании динамики экспрессии c-fos при 10-минутной ишемии переднего мозга крыс было обнаружено снижение иммуно-реактивности фактора во всех пораженных зонах гиппокампа, наиболее выраженное через 6 часов реперфузии. Препарат N-acetyl-O-methyldopamine (NAMDA), защищающий СА1 нейроны от ишемии, увеличивал содержание c-fos в этих клетках.

Таким образом, эти исследования, а также эксперименты in vitro показали, что ишемия ведет к подавлению экспрессии генов c-fos в пораженных нейронах, и нейропротекция с помощью фармакологических воздействий обеспечивает защиту транскрипторной работы генного аппарата (Cho et al, 2001). В исследовании Kinoshita et al. (2001) при использовании гибридизации in situ для анализа экспрессии c-fos, белка теплового шока HSP70, нейротрофина BDNF и активности циклооксигеназы-2, было подтверждено снижение уровня этих компонентов при развитии ишемического поражения мозга. Выявлена также разнонаправленная динамика содержания мРНК этих белков, свидетельствующая о вовлечении несопряженных механизмов экспрессии системы c-fos/ BDNF/ COX-2 и белка теплового шока 70.

Исследовано участие транскрипторного фактора NF-kB (Nuclear Factor kappa B) в ишемическом поражении клеток мозга. Известно, что NF-kB экспрессируется во многих клетках организма; его функции в мозге предположительно связаны с регуляцией пластичности синаптической связи. При посредстве NF-kB осущест-вляется индукция синтеза ряда ключевых белков, играющих роль в процессах воспаления, иммунном ответе, адгезивных реакциях, среди которых - цитокины, ростовые факторы, металлопротеиназы и другие молекулы, регулирующие продуцирование лейкотриенов, простагландинов и NO в различных клетках организма (см. обзоры: Рожнова и Алесенко, 1999; Carroll et al, 2000). По-видимому, в нейрональной ткани NF-kB может действовать в качестве редокс-контролирующего транскрипционного активатора, что может быть использовано в терапии нейродегенеративных патологий. NF-kB участвует в регуляции экспрессии NO-синтазы, стимулируемой Фактором роста опухоли (TNF) в астроцитах мышей и опосредует экспрессию альфа1-химотрипсина, протеазного ингибитора, активность которого определяется в спинномозговой жидкости пациентов с болезнью Альцгеймера.

Активные формы кислорода (АФК) могут влиять на экспрессию генов и способствовать индукции факторов, ведущих к апоптозу. При глобальной ишемии мозга NF-kB, как правило, экспрессируется в нейронах, “предназначенных” к гибели; активация NF-kB может быть заблокирована антиоксидантами (Clements, 2000). Активация NF-kB может быть спровоцирована многими факторами, причастными к патогенезу церебральной ишемии - глутаматом, интерлейкином-1, TNF. Иммуногистохимическая блотт- техника выявляет увеличение NF-kB- связывающей активности в ишемизированном кортексе; в последующие 6-48 часов реперфузии транслокация в ядре NF-kB возвращается к исходному уровню. Авторы связывают повышенную активность NF-kB с ухудшением провоцируемого ишемией состояния нейронов и их последующей гибелью (Irving et al, 2000). Данные подобного смысла были получены на моделях сублетальной ишемии, вызываемых каинатом или линоленовой кислотой; предобработка животных ингибитором NF-kB диэтилдитиокарбаматом или “ловушкой” NF-kB ДНК блокировали его транслокацию в ядерный материал (Blondeau et al, 2001).

Ослабление нейрональных повреждений в ишемизированном мозге можно получить с помощью трансфекции олигодеоксинуклеотидной “ловушки” NF-kB. Данный подход может оказаться принципиально новым в разработке терапевтической стратегии ослабления нейрональных патологий и защиты ишемизированного мозга (Ueno et al, 2001). Активация NF-kB и транслокация в ядро нейрона связаны с его отделением от ингибиторного белка I kappaB-alpha. Исследования Aronowski et al. (2000) показали, что содержание этой ингибирующей субъединицы заметно снижено в ишемизированной зоне мозга после воспроизведения окклюзионной ишемии крыс. Напротив, в пенумбральной зоне выявлено увеличение иммунореактивности I kappaB-alpha.

Эти данные проясняют новые детали регуляции активности транскрипторного фактора NF-kB, играющего роль патогенетического агента при ишемии нейронов.

Фактор, индуцируемый гипоксией (Hypoxia inducible factor).

HIF-1 - транскрипторный активатор, который экспрессируется в ответ на гипоксию в огромном множестве различных клеток и который опосредует большое число клеточных и системных реакций. В общем перечне патологических процессов, в которых участвует HIF-1, - легочная гипертензия, ишемия миокарда, онкологические заболевания. Изучение роли HIF-1 при генерализованной и цереброваскулярной ишемии мозга, при ишемических перинатальных явлениях приобретает все больше фактов.

Биохимический анализ показывает, что HIF-1 представляет собой димер, построенный из HIF-1alpha и HIF-1beta субъединиц. Этот транскрипционный фактор участвует в активации эритропоэтина (цитокина, регулирующего гематопоэз), некоторых транспортеров глюкозы и VEGF. Функция HIF-1 состоит в стимуляции транскрипции индуцируемых гипоксией генов транспортера глюкозы-1 и ряда гликолитических ферментов. Установлено, что HIF-1alpha совместно с апоптическим фактором р53 участвуют в механизме патологических реакций, ведущих к смерти ишемизированных нейронов (Halterman et al, 1999).

HIF-1 посвящена большая литература, где активную позицию занимает один из пионеров в исследовании этого фактора - G.L.Semenza.

Фокальная ишемия приводит к увеличению уровня мРНК HIF-1alpha, транспортера-1 глюкозы и ферментов гликолиза в периинфарктной зоне мозга. Этот повышенный уровень сохраняется в течение 7,5-24 часов исследования. Региональный церебральный кровоток умеренно снижается в первые сутки ишемии в зонах, где индуцирован HIF-1. Экспрессия белка HIF-1 в мозге наблюдалась также при системной гипоксии (6% О2, 4.5 часов) (Bergeron et al, 1999). Индукция этого фактора при глобальной ишемии мозга крыс продемонстрирована в работе Jin et al, (2000). Экспрессия HIF-1alpha и VEGF выявлена в церебральном кортексе и гиппокампе; блотт- анализ подтвердил индукцию этих факторов в тех нейронах, которые оказались наиболее уязвимыми к ишемическому воздействию. Аналогичные данные получены при воздействии на крыс гипербарической гипоксии (0.5 атм). Накопление HIF-1alpha в церебральном кортексе быстро увеличивалось с началом гипоксического воздействия и сохранялось в течение 2 недель, нормализуясь к 21 дню (Chavez et al, 2000). В экспериментах на культуре нейронов кортекса было установлено преходящее увеличение HIF-1 ДНК-связывающей активности при кислород/глюкозной депривации. Сниженная связывающая активность фактора выявлялась при «тренирующем» депривационном воздействии (Ruscher et al, 1998).

В ряде работ HIF-1 придается большое значение как фактору, участвующему в перинатальной церебральной патологии. Результаты свидетельствуют об изменениях уровня HIF- 1 мРНК при перинатальной асфиксии (Giappe-Guttierrez et al, 1998); установлена связь HIF-1 с GLUT-транспортерами при гипоксии в период беременности (Royer et al, 2000). Гипоксическая тренировка (“hypoxic preconditioning”) приводит к снижению индукции HIF-1 и защите неонатального мозга в эксперименте (Jones, Bergeron, 2001).

Транскрипторный фактор HIF-1 стимулирует функцию эритропоэтина (ЭПО), индуцируемого гипоксией нейропротективного фактора. Выяснено, что ЭПО защищает нейроны при различных модельных ишемических и дегенеративных воздействиях, вызванных возбуждающими аминокислотами и последующей генерацией свободных радикалов и NO. Активация рецепторов ЭПО предотвращает апоптоз, обусловленный NMDA или NO, при реализации сигнальных путей с участием Jak2 и NF-kappaB и обладает защитной функцией в условиях ишемии мозга (Digicaylioglu, Lipton, 2001).

На основе этих данных эритропоэтину приписывается роль индуцируемого гипоксией протективного компонента. С помощью иммунохимической техники исследовалась экспрессия ЭПО и его рецептора в аутопсийном материале инфарктного мозга человека. На ранних стадиях инфаркта мозга иммунореактивность выявлялась в васкулярном эндотелии и в нейрональных волокнах; поздние гипоксические повреждения характеризовались экспрессией ЭПО в астроцитах. Система ЭПО и его рецептора рассматривается как как потенциальный объект новых терапевтических инициатив предупреждения ишемических поражений мозга (Siren, Ehrenreich, 2001; Siren, Knerlich et al, 2001).

7. Гормоны при ишемии мозга

Эстрогенные гормоны играют роль протективных факторов при ишемическом инсульте. Ряд экспериментальных исследований иллюстрирует это положение, конкретизируя молекулярные механизмы и условия защитной функции этой группы гормонов. Установлено, что в условиях повышенного физиологического уровня эстрадиола (проэструс) СА1 нейроны гиппокампа оказываются менее пораженными общей цереброваскулярной ишемией. Эстрадиол, инъецированный оварэктомированным крысам за сутки до ишемического воздействия, значительно улучшал уровень церебральной микроциркуляции в гиппокампе (но не в париетальной коре мозга). Число неповрежденных клеток оказывалось значительно большим у получавших гормон животных. Механизм протективного действия 17бета-эстрадиола, по- видимому, связан с торможением активности каспазы-3, проапоптического фермента (He et al, 2002). Подобный защитный эффект 17бета-эстрадиола обнаруживался как в окклюзионной, так и реперфузионной фазах ишемического воздействия; при этом влияние гормона не относилось к изменениям церебральной гемодинамики (Shi et al, 2001).

У крыс различных возрастных групп 17бета-эстрадиол оказывал защитное действие, которое было преимущественно выражено в церебральной коре. Крысы-самки среднего возраста оказывались защищенными предварительным введением гормона в той же мере, что и молодые, хотя известно, что с возрастом реактивность гипоталамуса к экстрадиолу значительно снижается. Эффект гормона опосредуется через альфа-эстрогенный рецептор, покольку антагонист рецептора эстрогена ICI 182,780 блокировал протективное действие в условиях цереброваскулярной ишемии. Существенно, что для другой формы гормона - 17альфа-эстрадиола, которая не взаимодействует с данным рецептором, протективное действие не обнаруживается (Wise et al,2001).

Однако ряд публикаций приводят информацию противоположного рода. Исследования Harukuni et al. (2001) свидетельствуют об отсутствии защитного влияние бета-эстрадиола на модели ишемии переднего мозга. При селективной окклюзии четырех мозговых артерий сосудов изучались нарушения в отдельных регионах гиппокампа у интактных, оварэктомированных и оварэктомированных, получавших эстрадиол, крыс. Полученные данные о повреждениях в СА1 регионе пирамидных клеток различаются не очень существенно и они свидетельствуют об отсутствии выраженного протективного действия экзогенного гормона, инъецированного оварэктомированным животным. В работе Krugers et al. (2000) был использован ингибитор синтеза кортикостерона метирапон (metyrapone), который в условиях унилатеральной ишемии мозга крыс снижал уровень кортикостероида в плазме и предотвращал нарушения симпатической активности клеток гиппокампа. Одновременно метирапон уменьшал дегенеративные изменения в гиппокампе, вызываемые ишемией и введением кортикостерона.

Очевидно, несмотря на убедительные факты, иллюстрирующие протективную активность 17бета-эстрадиола при ишемическом повреждении структур мозга и экспериментальный анализ механизмов защитного действия, специфика регуляторных функций отдельных гормонов должна быть акцентирована с особенным вниманием.

Экспериментальное изучение молекулярных причин защитного действия 17бета-эстрадиола выявило его ингибирующее влияние на вызываемое ишемией резкое увеличение внеклеточного содержания глутамата и аспартата в нейронах гиппокампа (Chen et al, 2001). Логическим продолжением этого исследования явились данные (Jover et al, 2002), свидетельствующие о торможении 17бета-эстрадиолом экспрессии каспазы-3 и проапоптического нейротрофического рецептора р75(NTR) в ишемизированных СА1 нейронах гиппокампа.

Другой защитный механизм 17бета-эстрадиола связывается с потенцированием уровня белков теплового шока. Гормон, вводимый внутрибрюшинно крысам и хомячкам, приводил через 6 часов к 3-5 - кратному увеличению содержания в мозге гемоксигеназы-1, белков теплового шока HSP25/27 и HSP70. Иммуногистохимический анализ показал, что индукция этих белков выражена преимущественно в мышечном слое церебральных артерий. Инъекция 17бета-эстрадиола за 20 минут до воспроизведения окклюзии обеих сонных артерий приводила к увеличению уровня перечисленных белков теплового шока в 1,8-2,4 раза большему, чем то, что вызывалось только окклюзионной ишемией. Индукция гемоксигеназы-1 была выражена преимущественно в олигодендроцитах стриатума и в нейронах гиппокампа, а индукция HSP25/27 и HSP70 - в астроцитах стриатума и в нейронах гиппокампа. Авторы полагают, что стимуляция экспрессии белков теплового шока при ишемическом инсульте является частью протективного механизма, связанного с функцией эстрогенов (Lu, Ran et al, 2002).

Ряд публикаций описывает эксперименты с другими гормонами. Исходя из клинических данных о связи дигидроэпиандростерона и неврологических расстройств, а также сведений о том, что этот гормон защищает нейроны гиппокампа от токсического действия возбуждающих аминокислот, Li et al. (2001) исследовали влияние дигидроэпиандростерона на развитие некротических процессов в СА1 клетках гиппокампа, обусловленных тяжелой ишемией переднего мозга (10-минутная окклюзия). Предварительное двухнедельное введение различных доз гормона оказывало защитное действие, однако достоверное только для больших доз препарата (100мг).

Несмотря на предшествующую информацию о том, что инсулин увеличивает чувствительность культивируемых нейронов коры в отношении глутаматной токсичности, эксперименты с кратковременной окклюзией четырех сосудов мозга и внутривенной инфузией этого гормона внесли ряд уточнений. С помощью «окна» в коре мозга, которое позволяло определять внеклеточную аккумуляцию ряда аминокислот, было установлено, что инсулин существенно ослаблял исход глюкозы из поврежденных клеток. Повышение уровня аспартата, ГАМК, таурина и фосфоэтаноламина было более выраженным в «инсулиновой» группе животных; влияние инсулина на аккумуляцию глутамата зависело от уровня нарушения гликолитических процессов в ткани (Guyot et al, 2000).

Клиническое исследование содержания в плазме гормонов тироксина, трииодтиронина, тиреотропина, АКТГ (и др.) у 16 пациентов с острым ишемическим инсультом выявило “синдром низкого трииодтиронина”, а также увеличение концентрации тиреотропина, АКТГ и ренина на 2-е сутки инсульта; содержание тироксина оказывалось повышенным на 7-й день заболевания. Установленная корреляция между тяжестью патологического процесса, уровнем гормональной активности и ее снижением к 21 дню исследования может способствовать определению прогностических критериев тяжести и исхода острой фазы ишемического инсульта (Скворцова и др., 2000).

8. Ишемия неонатального мозга

Гипоксическая ишемия - нередкий случай патологии фетального и неонатального мозга, которая поражает в мире 0,025-0,01% новорожденных. Хотя системные и цереброваскулярные физиологические факторы играют важную роль в начальной фазе гипоксико-ишемических нарушений мозга, ведущей опять-таки оказывается специфическая уязвимость отдельных групп клеток, определяющая конечную картину повреждения и функциональной дезинтеграции систем. Признаки патофизиологической уязвимости ассоциируются с клиническими синдромами неврологической недостаточности, таких как экстрапирамидальная и спастическая дисплегия и церебральный паралич.

Ведущей молекулярной причиной развития неонатальной ишемии, по-видимому, служит массированный рилизинг глутамата, поражающий некоторые популяции клеток глии (перивентрикулярной олигодендроглии). Данные, полученные в экспериментальных и клинических наблюдениях, свидетельствуют, что нарушение окислительного обмена в клетках мозга и повышенное образование лактата ведут к изменению функции глутаматных синапсов таким образом, что реаптейк медиатора оказывается затрудненным, и постсинаптические мембраны, содержащие глутаматные рецепторы, подвергаются сильной деполяризации. Тяжелая гипоксемия в основном деполяризует мембраны нейрональных клеток, тогда как ишемия имеет более выраженное действие в отношении реаптейка клеток глии. Последующее развитие патологических процессов на молекулярном уровне связано с активацией цистеиновых протеиназ, таких как каспаза-3, непосредственно запускающих цепочку нейронального апоптоза (см. обзор Johnston, 2001). Более подробно см. также обзоры Соколовой и др., 2002; Ashwal & Pearce, 2001; Johnston,Trescher et al, 2001; Mishra et al, 2001.

Экспериментальные исследования показали, что глиальные транспортеры глутамата GLAST и GLUT-1 и нейрональный транспортер глутамата et al,AC1 по-разному экспрессировались в ишемизированном неокортексе и гиппокампе 7-дневных крыс. Увеличенное образование et al,AC1 в приядерной области нейрона ассоциировалось с экспрессией протеина МАР2 в пограничной повреждению зоне мозга (Fukamachi et al, 2001). Индукцию апоптоза в мозге как активацию прокаспазы-3 наблюдали в экспериментах на 7-дневных крысах, подверженных ишемии. Этот процесс сопровождался изменениями активности митохондрий: выход цитохрома С и Са++ в цитозоль (Gill et al, 2002).

Активация центральных никотиновых рецепторов приводила к защите мозга при неонатальной ишемии в эксперименте. При этом значимыми оказывались различия изоформ рецепторов ацетилхолина. Блокирование альфа4/бета2 рецептора селективным антагонистом или опыты на бета2(-/-)-нокаутных мышах показали полное нивелирование протективного эффекта никотина в экспериментах in vivo и in vitro. Указывается, что при разработке стратегии защиты ишемизированного неонатального мозга следует учитывать различную реактивность в этих процессах изоформ никотиновых рецепторов ацетилхолина (Laudenbach et al, 2002).

Эритропоэтин. Хотя рецепторы ЭПО идентифицируются в мозге плода, его роль в эмбриональном развитии остается невыясненной. Исследованиями на трансгенных животных установлено, что при дефиците рецепторов ЭПО развивается тяжелая анемия и дефекты развития миокарда. В исследовании Yu et al. (2002) было установлено, что фактор стимулирует прародительские нейрональные клетки и предотвращает развитие апоптоза в эмбриональном мозге. Отсутствие рецепторов ЭПО в период 12.5 дней эмбриогенеза приводит к снижению числа таких клеток и к увеличению нейронального апоптоза. Соответственно, в культуре кортикальных клеток мышей ЭПОr(-/-) выявляются снижение нейрогенеза и увеличенная чувствительность к низкому напряжению О2 при экспозиции этих животных к гипоксии. Данные свидетельствуют о нейропротективной активности эритропоэтина, обнаруживаемой не ранее 10.5 дней эмбрионального срока, которая способствует защите развивающегося мозга от гипоксии (Yu, Shacka et al, 2002).

9. Интракраниальные геморрагии

Патология интракраниальной геморрагии включает комплекс нарушений мозга, в первую очередь, его циркуляторной основы, включающей интрапаренхимные и субарахноидальные нарушения. Спонтанные (нетравматические) интрапаренхимные геморрагии, которые являются обычно следствием разрыва мелких сосудов, возникают преимущественно у пожилых пациентов.

Основной причиной таких нарушений служит стабильно повышенное давление крови; артериальная гипертензия является в 50% случаев причиной интрацеребральных геморрагий.

Другая форма геморрагических нарушений мозга связана с разрывом мозговой аневризмы и развитием субарахноидальных повреждений. Ранняя фаза субарахноидальной геморрагии (САГ) сопровождается острой вазоконстрикцией и последующей ишемией мозга. Понимание патогенеза развивающейся нейродисфункции, соответственно оставленным симптомам, затруднено быстрым включением разнообразных химических механизмов, характерных для ишемических, воспалительных и др. расстройств.

Комплексное исследование 124 пациентов со спонтанной САГ, исследуемой в первые сутки инсульта, диагносцировало прогрессирующее развитие отека и остаточные сосудистые «каверны», выявляемые при эмиссионно-томографическом обследовании через 3 месяца. Неврологический дефицит, контролируемый по Canadian Stroke Scale, обнаруживался у половины пациентов. Из биохимических показателей характерным явилось значительное увеличение уровня провоспалительных молекул в крови в первые сутки САГ, которое коррелировало с величиной перигематозного отека, когда неврологические и морфологические признаки еще не проявляются. Существенно, однако, что уровень глутамата в крови таких больных оказывается уже повышенным (Castillo et al, 2002).

У другой группы пациентов с тяжелой САГ методом сенсорного микродиализа определяли в коре мозга метаболиты оксида азота, напряжение кислорода и напряжение СО2. Выявилась корреляция между рО2 и уровнем нитратов и нитритов в диализате мозга; такая корреляция, однако, отсутствовала в пробах цереброспинальной жидкости. Не было выявлено также соответствия между величиной, характеризующей NO и рСО2 в ткани мозга, и содержанием лактата и глюкозы в диализате. С точки зрения исследователей позитивная связь изменений уровня метаболитов NO и содержания кислорода отражает патофизиологию вазоспазма у больных с САГ (Khaldi et al, 2001).

Эти сведения могут быть сопоставлены с данными экспериментов на крысах с острой ишемией, вызванной САГ. Ключевым тестирующим средством послужил ингибитор NO-синтазы L- NAME. Этот ингибитор, введенный крысам до и в различные периоды воспроизведения САГ, по- разному влиял на уровень церебрального кровотока. Речь идет, таким образом, о бифазном порядке изменения роли NO после САГ: опосредуемая оксидом азота вазодилатация оказывается слабо выраженной в первые 30 минут САГ и активно равивается спустя 1 час (Schartz et al, 2000).

У 12 пациентов с цереброишемической патологией, вызванной САГ, микродиализом определяли уровень возбуждающих, нейротрансмиттерных и немедиаторных аминокислот. У большинства пациентов ишемия мозга сопровождалась чрезвычайно большим (до 1350-кратного) ростом ГАМК, с параллельным увеличением уровня глутамата и аспартата. Авторы считают эти данные противоречащими той информации, которая получена в экспериментах на различных моделях ишемии мозга, и утверждающей протективный механизм эндогеного увеличения ГАМК (Hutchinson et al, 2002).

Уровень провоспалительных цитокинов (IL-1, IL-6, TNF-alpha) исследовался в цереброспинальной жидкости 19 пациентов с САГ. У больных со слабо выраженными неврологическими расстройствами содержание цитокинов было повышенным; у пациентов с ишемическим дефицитом выявлялось высокое содержание IL-6. Таким образом, этот цитокин может рассматриваться в качестве предикторного фактора риска отложенного ишемического дефицита у больных с аневризменной САГ (Kwon & Jeon, 2001). Однако в опытах на собаках с интрацеребральной геморрагией было установлено, что содержание TNF, IL-6 и IL-1 в перигематозной области и в цереброспинальной жидкости в острый период нарушения - через 1 час после операции - не отличалось от контрольной, неоперированной, группы (Quershi et al, 2001). В экспериментах на кроликах с САГ изучено действие рекомбинантного эритропоэтина (rHuEPO), который, как было представлено выше, обладает нейропротективным действием при цереброваскулярной ишемии за счет стимуляции NO. В качестве дополнительного аргумента приводится ссылка на то, что уровень NO, снижающийся при САГ, негативно влияет на цереброваскулярную релаксацию. Эксперименты показали, что введение rHuEPO кроликам после вопроизведения САГ, восстанавливало вазомоторные реакции базилярной артерии; гистологический анализ также подтвердил существенное снижение числа поврежденных нейронов (Grasso, 2001).

Позитивным действием в отношении обусловленных САГ расстройств обладал 17бета- эстрадиол. Экспериментальная САГ, моделируемая на овариэктомированных крысах, воспроизводилась эндоваскулярным уколом интракраниального сегмента внутренней сонной артерии. Животных забивали через 1 сутки после операции. Введение 17бета-эстрадиола приводило к резкому снижению смертности крыс, уменьшению объема вторичных ишемических повреждений мозга (гистохимическая оценка по хлориду трифенил-теразолиума) и существенно меньшему ограничению кортикального кровотока (измеряемого Допплеровской лазерометрией) в ипси-латеральной и контралатеральной частях мозга. Таким образом, 17бета-эстрадиол существенно уменьшал смертность и развитие вторичных ишемических повреждений, вызываемых САГ в эксперименте (Yang et al, 2001).

10. Нейропротекция и терапия ишемических заболеваний мозга

Нейрохимические процессы, разыгрывающиеся при цереброваскулярной ишемии, представляют собой комплекс реакций, включающих эксцессивное накопление экстрацеллюлярного глутамата, нарушения ионного гомеостаза, образованием токсических свободных радикалов и активных форм кислорода, с непреложностью ведущих к некротической или/и апоптической гибели нейронов. Такова «классическая» схема молекулярных процессов, которая лежит в основе различных клинических и экспериментальных форм ишемической патологии мозга. Поэтому можно априори определить, что вещества, блокирующие компоненты этого каскада, антагонисты рецепторов глутамата, блокаторы ионных каналов, нейтрализаторы свободных радикалов могут рассматриваться как потенциальные средства терапии церебральной ишемии. Этот подход проанализирован в обзоре Callaway (2001).

Однако для такого мультипатологического механизма могут оказаться недостаточными средства «одноточечного» воздействия. В качестве принципиально нового подхода предложено соединение АМ-36[1-(2-(4-chlorophenyl)-2-hydroxy)ethyl-4-(3,5-bis(1,1-dimethyl)-4-hydroxyphenyl) methylpiperazine] из серии гибридных молекул, которое тормозит связывающую функцию полиамидной части глутаматных рецепторов, блокирует натриевые каналы нейрона и обладает сильной антиоксидантной активностью. В нейрональной культуре AM-36 ингибирует токсическое действие, вызываемое NMDA и, кроме того, тормозит вызываемый вератридином апоптоз. Системное введение АМ-36 крысам с окклюзионной ишемией мозга значительно снижало размеры инфаркта в коре и стриатуме; при этом улучшались показатели неврологического дефицита, сенсомоторной активности и др. Препарат обладал протективным действием даже при введении через 3-5 часов после воспроизведения инсульта (Callaway, 2001).

В работе Montoliu et al. (2002) были испытаны синтетические соединения из группы N- алкилглициновых тримеров. Два вещества (6-1-2 и 6-1-10) обладали нейропротективной активностью на культуре нейронов мозжечка в условиях вызываемого глутаматом повреждения; защитный эффект был сопоставим с действием антагонистов рецепторов NMDA. Интраперитонеальное введение этих двух пептидов снижало нейродегенерацию клеток стриатума крыс, вызываемую церебральной ишемией. Нейропротективная активность тестируемых веществ связана с торможением каспазы-3 и предотвращением апоптозной гибели клеток. Таким образом, речь идет о новых соединениях, возможных для использования в терапии нейродегенеративных патологий и обладающих существенно меньшими побочными следствиями в сравнении с антагонистами рецепторов NMDA.

Препарат ГВС-111, дипептид, ноотропный аналог пирацетама, исследованный в НИИ фармакологии РАМН в Москве, обладал протективной активностью при ишемическом повреждении гранулярных клеток мозжечка. Препарат предотвращал вызываемую глутаматом и окислительным стрессом нейродегенерацию, чем отличался, в частности, от своего «прародителя» - пирацетама (Андреева и др., 2000). Другое соединение - гептапептид, синтетическое производное тафцина, в экспериментальных исследованиях восстанавливало когнитивные функции, нарушенные антенальной гипоксией. Исследованы фармакокинетика вещества, метаболизм и психостимулирующие свойства (Семенова и др,1998; Бойко и др, 1998).

В течение последних пятнадцати лет ведутся исследования с пептидными фрагментами адренокортикотропного гормона. На основе структуры АКТГ(4-10) (Met-Glu-His-Phe-Pro-Gly-Pro) создан препарат «Семакс» (см. Ашмарин и др., 1997). Эти работы, выявившие различную физиологическую активность отдельных фрагментов АКТГ, привели к созданию ноотропного препарата с широким спектром терапевтического действия, успешно используемого в неврологии. Получены доказательства высокой эффективности семакса в острый период ишемического инсульта в клинике (Мясоедов и др., 1999).

Изучение биохимических основ действия семакса показало, что препарат снижает уровень NO в церебральном кортексе и подавляет процессы перекисного окисления при глобальной ишемии мозга (Bashkatova et al, 2001). Установлено избирательное влияние семакса на экспрессию гена c-fos в мозге крыс с различной устойчивостью к эмоциональному стрессу (Умрюхин и др.,2000). В дополнение к этому комплексу работ были изучены фрагменты АКТГ(5-7) и АКТГ(5-10), защищавшие клетки мозга от ишемических и деструктивных воздействий (Глазова и др.,1999; Левицкая и др., 2000).

Среди малых пептидов интересны исследования антиишемической активности карнозина. Этот дипептид, более ста лет изучаемый биохимиками, в последние годы получил новые импульсы патофизиологического и клинического применения. Исследование роли нейропептидов в процессах апоптоза, проводимые в МГУ им. М.В.Ломоносова и в НИИ неврологии РАМН, привели к заключению о том, что ряд гистидин-содержащих пептидов регулирует клеточную стабильность, участвуя в защите нейронов от окислительного стресса и программируемой смерти (Болдырев, 2000). Новым аспектом в изучении дипептида карнозина послужило доказательство его антиоксидантной активности. Непосредственное влияние карнозина на процессы перекисного окисления и образование активных форм кислорода определяет защитное действие дипептида при ишемической патологии мозга (Суслина и др., 2000; Stvolinsky et al, 2000).

Отдельный раздел посвящен поиску средств, препятствующих рилизингу или рецепторному связыванию глутамата. На модели фокальной цереброваскулярной ишемии крыс сравнивалось нейропротекторное действие новых соединений - селективного антагониста рецептора глутамата mGluR5, соединения 2-methyl-6-phenylethynylpyridine (MPEP), и селективного агониста этого рецептора, соединения (R,S)-2-chloro-5-hydroxyphenylglycine (CHPG). Интрацеребральное введение веществ, которое следовало через 15 или 135 минут после воспроизведения церебральной ишемии, обнаружило значительное снижение размеров инфаркта мозга и улучшение неврологических показателей. Эффективность защитного действия препаратов зависела от их доз и времени введения после ишемического воздействия. MPEP, помимо блокады глутаматного рецептора, выступал также как неконкурентный антагонист NMDA; препарат CHPG обнаруживал антиапоптическую активность (Bao et al, 2001).

Исследование DOPA-циклогексилового эфира выявило его способность препятствовать рилизингу глутамата, чем объяснялось нейропротективное действие вещества при церебральной ишемии, вызываемой 5-10 минутной окклюзией артерий мозга. Рилизинг глутамата и препятствующее тому действие DOPA-циклогексилового эфира было испытано на наиболее чувствительных к ишемии CA1 пирамидных клетках гиппокампа. Введение препарата в гиппокамп препятствовало эксцессивному высвобождению глутамата при 5-минутной ишемии и предотвращало клеточную гибель через 96 часов реперфузии. При более тяжелой ишемии защитное действие препарата оказывалось слабым. Речь идет, таким образом, о возможном терапевтическом применении DOPA- циклогексилового эфира в уловиях «мягкого» ишемического воздействия на мозг (Arai et al, 2001).

Информацию о веществах, осуществляющих нейропротективное действие за счет торможения рилизинга глутамата, завершает сообщение De Cristobal et al. (2001), которые в экспериментах in vitro установили глутамат-блокирующее действие аспирина. Позднее, на модели фокальной цереброваскулярной ишемии крыс подтвердилось, что внутрибрюшинное введение аспирина в дозе 30 мг/кг за 2 часа до окклюзии обусловливало значительное снижение размеров церебрального инфаркта, которому соответствовало уменьшение содержания глутамата в крови в первые минуты операции. Аспирин также препятствовал снижению уровня АТФ в ткани мозга, вызываемого ишемией. Речь идет, таким образом, о новой стороне терапевтической эффективности «старичка» аспирина, используемого в данной работе в концентрации, соответствующей антиагрегационной терапии риска ишемических расстройств.

На модели фокальной ишемии мозга монгольских хомячков исследовалась антиишемическая активность n-ацетилцистеина, вводимого за 30 минут до начала реперфузии. Препарат (20 мг/кг) уменьшал постишемический отек мозга, а также снижал деструкцию СА1 клеток пирамидного слоя гиппокампа. Среди биохимических эффектов следует отметить снижение уровня малонового диальдегида и активности миелопероксидазы в мозге, экспрессируемые ишемией. Гистологический анализ выявил уменьшение прокрашивания мест, характерных для поли(АДФ- рибоза)синтазы, экспрессия которой обычно сопряжена с ишемической деструкцией нейронов. Эти данные свидетельствуют о защитном действии ацетилцистеина при экспериментальной цереброваскулярной ишемии (Cuzzocrea et al, 2000).

Исследование эффектов коэнзима Q(10) на изменения уровня лактата (ацидоз), АТФ и активность супероксиддисмутазы на модели вызываемой инъекцией эндотелина церебральной вазоконстрикции выявили его сильное антиоксидантное и нейропротективное действие. Вводимые icv эндотелины-1 и -3 (20 пикомолей) вызывали гистологически выявляемые поражения нейронов коры и гиппокампа, которые нивелировались при внутрибрюшинном введении коэнзима Q(10). Протективный эффект был особенно заметен в СА1, СА2 и СА3 зонах гиппокампа. Очевидно, защитные свойства коэнзима Q(10) обусловлены его антиоксидантной активностью и препятствием образованию свободно-радикальных соединений (Ostrowski, 2000). В исследовании Ooboshi et al. (2000) было испытано антиишемическое действие локальной гипотермии мозга. В трех группах взрослых крыс в гиппокампе поддерживалась нормальная (36о С), мягкая (33о С) и умеренная (30о С) температура. Цереброваскулярная ишемия вызвала увеличение концентрации экстраклеточного глутамата и аспартата (соответственно, в 6 и

5 раз), которое было, однако, вдвое ниже в группах с мягкой и умеренной гипотермией. Гипотермия снижала экспрессию таурина. Гистопатологический анализ подтвердил, что возникающие вследствие ишемии повреждения клеток СА1 зоны гиппокампа, были также значительно меньше у крыс с гипотермией. Эти результаты указывают на эффективность и молекулярные причины защитного действия умеренной гипотермии мозга при его ишемическом поражении. Действие гипотермии, очевидно, связано с торможением эксцессивного высвобождения возбуждающих и ингибиторных аминокислот в ишемизированном мозге.

Размещено на Allbest.ru