2 курс / Нормальная физиология / Вегетативные_пароксизмальные_состояния_и_терморегуляция_организма

Изменения активности систем САС и ГАС могут сопровождаться ишемией ткани мозга и приводить к снижению доставки О2 и глюкозы в ткани. Для мозга человека в отличие от других органов глюкоза является единственным источником энергии (около 75 –100мл/100г/мин-1 или 125г/день). В мозге она полностью метаболизируется путем гликолиза и в цикле трикарбоновых кислот. Фракция экстракции глюкозы составляет 10%. При аэробном расщеплении одной молекулы глюкозы образуется 36 молекул АТФ, а в условиях ишемии при анаэробном пути синтезируется только 2 молекулы АТФ вместе с молочной кислотой.

Снижение АТФ, креатинфосфата и недостаток О2 активируют анаэробный путь расщепления глюкозы, что приводит к повышению концентрации неорганического фосфора, лактата, снижению рН, развитию лактацидоза.

Из-за слабости клеточного натриево-калиевого насоса нарушаются функции клеточных мембран, ионного гомеостаза. Потеря АТФ и дисфункция кальциевого насоса приводят к массивному вхождению ионов Са2+ в клетку из внутриклеточных депо и внеклеточного пространства (внеклеточная концентрация Са2+ в 104– 105 раз больше внутриклеточной).

Ишемия вызывает энергетический дефицит, который является причиной деполяризации мембран и высвобождения экзайтотоксических аминокислот (глутамат, аспартат), обеспечивающих процесс возбуждения. Глутамат активизирует разные рецепторы (АМПА, NMDA, метаболотропные), что приводит к перегрузке Са2+ нервных клеток и вызывает приток ионов Na+ и CI" внутрь клетки через моновалентные ионные каналы, вызывая цитотоксический отек. Так как глутамат является экзайтотоксином, возникает глутаматная экзайтотоксичность, которая сопровождается вазоконстрикцией, повышенной проницаемостью стенок сосудов.

Избыточное внутриклеточное накопление ионов Са2+ и переход его в активную форму за счет связывания с внутриклеточным рецептором кальмодулином вызывает активацию кальмодулинзависимых внутриклеточных ферментов (фосфолипаз, протеаз и нуклеаз), обусловливающих образование оксида азота (NO), свободных радикалов, разрушение внутриклеточных белков, фосфолипидов, нуклеиновых кислот.

Оксид азота синтезируется из аминокислоты L-аргинина и молекулярного кислорода. При активации фермента Са2+-зависимой NOсинтазы он, взаимодействуя с супероксиданионом, образует пероксинитрит. Развивается прямой цитотоксический эффект повышенных концентраций NO и пероксинитрита.

351

Повышение уровня внутриклеточного Са2+ активирует расщепляющие белок ферментативные реакции: фосфолипаза-А2 вызывает гидролиз фосфолипидов клеточной мембраны до свободных жирных кислот, таких как арахидо-новая кислота, активируется ее цикл, катализируемый ферментом циклооксигеназой-2 (ЦОГ-2). Каскад этих превращений способствует образованию свободных радикалов, высокореактивного супероксида (О2), приводит к накоплению продуктов метаболизма (простагландины, тромбоксан-А2, простациклин, лейкотриены, липоперекиси), которые повреждают эндотелиоциты, усугубляют нарушения перфузии, активируют реакцию воспаления, расширяют процесс тромбообразования.

Свободные радикалы могут образовываться и в ходе катаболизма АТФ за счет окисления ксантина при реоксигенации: накапливается концентрация супероксиданиона (02-), взаимодействие которого с NO приводит к образованию пероксинитрита, гидроксилподобных радикалов, оказывающих цитотоксический эффект.

Резкое усиление окислительного процесса и синтеза NO при недостаточности системы антиоксидантной защиты приводит к развитию оксидантного стресса, который является одним из универсальных механизмов повреждения тканей при различных патологических состояниях.

Весьма вероятно, что в опосредовании ишемического повреждения ткани мозга имеет значение экспрессия генов, кодирующих факторы воспаления. На этом этапе патобиохимического ишемического каскада активированная ишемией микроглия, астроциты, нейроны усиливают секрецию нейротоксических медиаторов воспаления, среди которых наиболее важное значение имеют провоспалительные цитокины: IL-1, IL-6, TNF-α. Под их влиянием усиливается продукция острофазных белков (С-реактивный белок, факторы комплемента С3А, С5А, ОС2-макроглобулин), повышается синтез токсических соединений (лейкотриены, тромбоксан А2, простагландины, кинины)

Каскад этих нарушений приводит к увеличению проницаемости ГЭБ, миграции активированных лейкоцитов из сосудистого русла в очаг ишемии, что углубляет реакцию местного воспаления. Усиление на этом этапе микроциркуляторных нарушений сопровождается образованием тромбов, расширением очага инфаркта.

Еще одним механизмом, вносящим вклад в ишемическое повреждение ткани мозга, является апоптоз. Он возникает в пределах ишемической полутени и обусловлен множеством патофизиологических факторов: экзайтотоксичностью, высвобождением свободных радикалов, воспалительной реакцией, повреждением цитоскелета. Апоптоз

352

опосредуется каскадом экспрессии генов, которые программируют смерть клетки.

Вследствие изменения мозгового кровотока с ишемией его возникает снижение энергопродукции нейронами (decreased energy production), повреждение митохондрий (mitochondrial injury), что спо-

собствует образованию свободных радикалов (generation of oxygen radicals). Массивная мембранная деполяризация (massive membrane depolarization) обусловливает повреждение ионных насосов (failure of ionic pumps), а чрезмерное присоединение экзайтотоксинов к NMDA- и AMПА-рецепторам способствует открытию потенциалзависимых каканалов (voltage-gated channels). Все это вместе способствует массивному поступлению ионов Na+ и Са2+ внутрь клетки (increased cellular Na+, Ca2+). Последнее стимулирует активацию фосфолипаз и протеаз

(stimulation of phospholipases and proteases), в результате чего образу-

ются повреждающие цитокины, простагландины и лейкотриены (prostaglandins and leukotriens), вызывающие повреждение цитоскелета

(breackdown of cytosceleton) и гибель клетки.

Таким образом, определяющее значение в повреждающем действии на нейроны в зоне недостаточного кровообращения головного мозга имеют последовательно возникающие патофизиологические механизмы:

–фокальный дефицит МК;

–глутаматно-кальциевая экзайтотоксичность;

–околоинфарктная деполяризация;

–образование свободных радикалов;

–оксидантный стресс;

–местное воспаление и генетически запрограммированная смерть клеток.

5.8.Роль нейроиммунных нарушений в развитии реакции местного воспаления в зависимости от температурных показателей и активности систем САС и ГАС при пароксизмальных состояниях.

Кфакторам, ускоряющим эволюцию наступления пароксизмальных состояний относятся изменения имуннологических реакций и кровообращения, что находит отражение в динамике температурных показателей изучаемых точек, которые при определенных условиях сопровождаются развитием недостаточности кровообращения. Эти изменения укорачивают диапазон «терапевтического окна» и сопровождаются инфекционными и воспалительными заболеваниями, гипергликемией. Степень их выраженности зависит от возраста, пола больного,

353

его веса. Они выявляются приблизительно у 20% больных с заболеваниями печени (Т.Д. Kentetal., 2001).

Диапазон «терапевтического окна» подвержен значительным индивидуальным колебаниям и связан с многочисленными факторами: компенсаторными возможностями сосудистого русла, косвенно определяемой по времени стабилизации температурных показателей в выделенных точках, индивидуальной чувствительностью ткани к фокальной ишемии, определяемой потреблением кислорода на 100г мозговой ткани, исходным состоянием церебрального метаболизма и др.

Результаты исследований свидетельствуют, что у 25 – 40 % больных с вегетососудистыми пароксизмами отмечается раннее неврологическое ухудшение в первые часы и сутки после метаболической катастрофы, степень выраженности которой влияет на прогродиентность течения и исход заболевания. Точные механизмы, лежащие в основе этих нарушений, недостаточно изучены; указывают на возможную роль изменений внешних воздействий и воспалительнонейроиммунных нарушений в прогрессировании постинсультных церебральных расстройств с фатальными последствиями (N.Vila et al., 2000г., 2003г.)

Изменения температурных показателей, особенно абдоминальной области, сопровождаются изменениями клеточного состава крови и их активным участием в развитии локального воспаления в ответ на ишемически-реперфузионное повреждение ткани мозга начинается прилипанием полиморфноядерных лейкоцитов (ПМЯ) к эндотелию сосудов, что вызывает микроваскулярную обструкцию (рис. 5.7.)

Важное место в этом процессе принадлежит активированной ишемией микроглии и астроцитам, которые продуцируют нейротоксические медиаторы, провоспалительные цитокины: IL-1, IL-6, TNFTNF- α. Под их воздействием происходит экспрессия адгезивных молекул (молекулы клеточной адгезии ICAM-1, селектины, интегрины) на эндотелиальных клетках, лейкоцитах и тромбоцитах. Адгезивные рецепторы опосредуют взаимодействие между эндотелиальными клетками и лейкоцитами.

Клетки эндотелия выделяют ряд хемоаттрактантов (фактор агрегации тромбоцитов-FAT, IL-8, гранулоцитарно-макро-фагально- колониестиму-лирующий фактор), которые вместе с компонентами комплемента (С3А, С5А) и тромбоксаном (Тг А2) активируют нейтрофилы и удерживают их на стенках кровеносных сосудов.

354

Рис. 5.7. Схема развития локального воспаления при острой церебральной ишемии

Клетки эндотелия выделяют ряд хемоаттрактантов (фактор агрегации тромбоцитов-FAT, IL-8, гранулоцитарно-макро-фагально- колониестиму-лирующий фактор), которые вместе с компонентами комплемента (С3А, С5А) и тромбоксаном (Тг А2) активируют нейтрофилы и удерживают их на стенках кровеносных сосудов.

Адгезия лейкоцитов к эндотелию «запускает» активную систему генерирования свободных радикалов в эндотелиальных клетках, что способствует повреждению всех перечисленных клеточных элементов.

Высвобождение провоспалительных медиаторов (IL-1, IL-6, TNF- α, FAT) продолжает разрушительное влияние на ткань мозга. Под действием IL-1 и IL-6 увеличивается синтез астроцитами острофазных белков (С-реактивний белок, факторы комплемента, α 2- макроглобулин, α1., -антитрипсин). Резко повышается продукция многочисленных токсических соединений: лейкотриены, тромбоксан А2, простациклин, простагландин I2, вазоконстрикторы). В результате образования токсических для эндотелия сосудов веществ усугубляются микроциркуляторные и реологические нарушения, увеличивается про-

355

ницаемость ГЭБ. Это сопровождается выбросом в интерстициальное пространство внутриклеточных протеолитических ферментов, в частности, лейкоцитарной эластазы (ЛЭ), что приводит к повреждению компонентов базальной сосудистой мембраны и межклеточных веществ (ламинина, коллагена, протоглюкинов и гликопротеинов), повреждению эндотелиальной выстилки сосудов.

В результате этих процессов прогрессирует локальная воспалительная реакция: инфильтрация мозговой ткани нейтрофилами, моно- цитами-макрофагами, завершается формирование инфаркта мозга.

Важную роль в развитии вазоспазма и местных изменений внутренних органов и ткани мозга при нарушениях мозгового кровообращения играют аутоиммунные реакции. Причиной их может быть повышенная иммунологическая реактивность организма в отношении нейроспецифических антигенов, связанная с предварительной сенсибилизацией к ним организма. К нейросенсибилизации приводят: хроническая мозговая сосудистая недостаточность, перенесенные транзиторные ишемические атаки, церебральные сосудистые кризы, которые сопровождаются нарушениями проницаемости ГЭБ. В условиях предшествующей аутосенсибилизации и длительного существования нейроспецифических аутоантител в крови острые нарушения мозгового кровообращения создают предуготованность к проникновению их в участки мозга с фиксацией на соответствующих структурах нервной ткани (И.В. Ганнушкина, 1996г., 2000г.).

При неадекватности активных органных процессов иммунной ауторегуляции, одним из механизмов которых может быть «неспецифический», то есть реализуемый через Th-1, Th-2 неспецифические цитокины (R.L. Bar-Or, LA. Segel, 1998г.), аутоиммунные реакции способны вызвать иммунное повреждение ткани мозга, включаясь в ней- роиммунно-воспалительную цепь.

Обязательным условием развития нейроаутосенсибилизации является нарушение проницаемости ГЭБ. В настоящее время не вызывает сомнений тот факт, что ГЭБ морфофункционально представляет собой барьерно-транспортную систему, обладающую селективной проницаемостью для различных метаболитов.

Известно, что мелкие по диаметру капилляры сосудистой системы головного мозга отличаются от периферических капилляров того же размера: внутренняя эластическая пластинка у них толще, клетки сосудистого эндотелия плотно соприкасаются друг с другом без какихлибо промежутков, являясь главной составляющей гематоэнцефалического барьера.

Эффективные поры в церебральных капиллярах достигают всего 7А, делая эту уникальную структуру более прочной, непроницаемой

356

для больших белковых молекул, относительно непроницаемой для ионов Na+, Cl и свободно проходимой для воды. Эндотелий периферических капилляров имеет поры размера 65А, они свободно проницаемы для воды, ионов Na+, Cl~ и для малых молекул, но непроницаемы для больших белковых молекул.

Эффект аутосенсибилизации зависит не только от выхода антигенов за пределы ГЭБ, проницаемость которого повышается достаточно часто в связи с гипертермией, интоксикацией, развитием инфекции

ипр., но и от нарушения сложной регуляции нейроиммунноэндокринной системы, определяющей иммунный гомеостаз.

Надежным критерием повреждения ГЭБ служит появление в периферической крови и спинномозговой жидкости повышенного содержания нейроспецифических антигенов или белков (НСБ) (М.Б.

Штарк,1985г.).

НСБ маркируют практически все морфологически разные клеточные типы нервной ткани и отдельные оперативные участки нейронов: синапсы, аксоны, аксональные и плазматические мембраны. В настоящее время с помощью современных иммунохимических методов идентифицировано более 100 НСБ (В.А. Березин, Я.В. Белик,1990г.). Определение НСБ имеет важное значение для правильной оценки некоторых звеньев патогенеза заболеваний ЦНС, в развитии которых существенную роль играют процессы аутоиммунизации (В.А. Березин, Е.А. Жмарева, 1984г.; Т.М. Черенько, 1989г., 1991г.; Н.И.Лисяный, 1991г.; Л.О. Бадалян и соавт., 1997г.; Т. Buttneretal., 1997г.).

Означении аутоиммунных реакций в патогенезе цереброваскулярных заболеваний можно судить по наличию у больных повышенного содержания иммунных комплексов, антител к специфическим мозговым антигенам – маркерам глии, нейронов, миелина, вызывающих четкий повреждающий эффект при их интрацеребральном введении (U. Missleretal., 1997г.; J.F. Payen et al., 2003г.).

Клиническими исследованиями выявлены в зависимости от потребления кислорода на 100 г ткани повышение содержания НСБ в сыворотке крови и спинномозговой жидкости (СМЖ) больных с повреждением ЦНС, а также взаимосвязь между концентрацией последних

итяжестью поражения мозга (Т.Buttner et al., 1997г.; P.Martens et al., 1998г.; M.T.Wunderlichetal., 1999г.).

Наиболее часто в клинических исследованиях изучалось содержание специфических протеинов мозга – S-100, глиального фибриллярного кислого белка (GFAP), нейронспецифической энолазы (NSE),

основного белка миелина (МБР). Биологические функции S-100 и, в частности, одного из семейства Са2+ связывающих белков – S-100B, находящихся преимущественно в астроцитах или шванновских клет-

357

ках, до конца не изучены. Правда, известно (М.Т. Wunderlich et al.,1999г.), что протеин модулирует комплексные нейрональноглиальные взаимодействия; высвобождение его в периферическую кровь ассоциируется с нарушением функциональной целостности мембран и повышением проницаемости ГЭБ.

Экспериментальные исследования показали, что в зависимости от концентрации и времени высвобождения с момента мозговой катастрофы нейроспецифический белок S-100B может индуцировать как нейрональную смерть, так и реактивный синаптогенез и пластические процессы

Исследования последних лет показали, что аутоиммунная агрессия против собственных нейротрофинов (фактора роста нервов - TGR нейротрофин-3 - NT-3) и структурных нейроспецифических белков, обладающих трофическими свойствами, является одним из дополнительных механизмов повреждения ткани мозга (В.И. Скворцова и соавт., 2001г.; И.В. Щербакова и соавт., 2001г.).

Содержание S-100B белка при ишемическом инсульте коррелирует с размером зоны инфаркта, взаимосвязанной с резким снижением потребления кислорода на 100 г ткани. Определение его используется для оценки тяжести неврологических нарушений, функционального течения и исхода вегетативных пароксизмов, а также инсульта

(A.Aurell et al., 1991г.; H.D.Abrahaetal., 1997г.).

Одновременное использование двух астроглиальных маркеров S-100 и GFAP позволяет установить различие между подтипами ишемического инсульта; в частности, установлено, что GFAP более чувствительный маркер при лакунарных инфарктах и малом ишемическом инсульте (М.Herrmann et al., 2000г.).

Убедительным маркером клеточного повреждения рассматривается NSE - изоэнзимный димер гликолитического фермента энолазы. Он находится преимущественно в цитоплазме нейронов и не секретируется в норме в межклеточное пространство. Определение содержания NSE как самостоятельно, так и в сочетании с S-100 прогностически важно для характеристики тяжести неврологических нарушений при ишемических катастрофах (L.S. Rasmussen et al., 1999г.; М. Herrmann et al., 2000г.).

Определение нейроспецифических антител сенсибилизированных лимфоцитов, иммунных комплексов также имеет диагностическое и прогностическое значение при ишемическом инсульте, указывая на сенсибилизацию как на патогенетический фактор. Мониторинг содержания в сыворотке крови и СМЖ нейроспецифических маркеров, аутоантител к ним может быть важным при оценке эффективности применяемых нейропротективных препаратов.

358

Таким образом, теперь убедительно показано, что вазоспазм, длительно удерживающийся во времени, сопровождается повреждающим эффектом на ишемизированную ткань мозга (С.Ladecola, M.Alexander, 2001г.).

Уменьшение количества циркулирующих нейтрофилов улучшает исход фокальной церебральной ишемии, то есть лекарственная нейтропения улучшает функциональный исход заболевания (Y Matsuo et al., 1994г.; N. Jiang et al., 1995г.)

Инактивация цитокинов или блокада цитокиновых рецепторов также уменьшает ишемическое повреждение головного мозга (D.A.

Dawson et al., 1996г.).

Показано также, что антитела, блокирующие действие адгезивных молекул, ограничивают приток лейкоцитов в очаг ишемии и уменьшают степень повреждения мозговой ткани (R.L. Zhang et al., 1994г.). В условиях эксперимента с помощью генной инженерии мыши, лишенные адгезивных молекул (ICAM-1) и Р-селектинов, были менее чувствительны к ишемическому повреждению ткани мозга (E.S.

Connolly et al., 1997г.).

Клиническими исследованиями показано увеличение уровня провоспалительних цитокинов и адгезивных молекул (A. Bitscheta, 1998г.; L. Pantoni et al., 1998г.) в периферической крови и СМЖ у больных с выраженными вегетососудистыми параксизмами, ишемическим инсультом. Отмечено, что повышение содержания в крови составляющего острофазового ответа на церебральную ишемию – IL-6 - ассоциируется с ранним неврологическим ухудшением (N. Vila et al.,2000г.). По данным различных авторов (К, Fassbender et al, 1994г.; N. Vila et al., 2000г.), высокие концентрации IL-6 коррелируют с большим размером инфаркта, неврологическим ухудшением и плохим функциональным исходом инсульта. Считают, что увеличение уровня IL-6, подвергающегося значительному разведению в периферической крови, может свидетельствовать о раннем воспалительном ответе в ишемически поврежденном участке мозга (К. Fassbender et al., 1994г.).

Согласно данным A. Davalos и соавт. (1999г.), повышенный уровень TNF- α обнаруживается уже спустя 15 часов после развития инсульта в образцах мозга с пиком в течение 2—3 дней. Повышение концентрации TNF- α обусловливает экспрессию проадгезивных молекул на эндотелии сосудов, что приводит к накоплению лейкоцитов, прилипанию и миграции их из капилляров в мозговую ткань Средний уровень в плазме IL-6, TNF- α ICAM-1 значительно выше у пациентов с ранним неврологическим ухудшением. Установлено, что показатели в плазме крови TNF- α более 14пг/мл и ICAM-1 более 208пг/мл тесно коррелировали с неврологическим ухудшением, независимо от наличия арте-

359

риальной гипертензии, количества лейкоцитов в крови и локализации инфаркта.

По мнению J. Zaremba (2000г.), TNF-α вносит существенный вклад в процессы некроза и апоптоза нейронов, а его провоспалительная активность приводит к расширению зоны инфаркта мозга и способствует клиническому ухудшению.

В литературе также встречаются сообщения о защитном действии циркулирующих антител к TNF-α от реперфузионного повреждения ткани мозга. Предварительное внутривенное введение анти-TNF-α антител уменьшало кортикальное повреждение на 71% (р<0,015) и субкортикальное – на 58% (р<0,07), усиливало церебральный кровоток и улучшало неврологический исход (S.D. Lavine et al.,1998г.).

Имеются сведения (T.J. De Graba,1998г.) о различной степени нейронального повреждения у больных, умерших в первые 2 – 3 недели после развития инсульта. Выявлено, что острые инфаркты мозга в первые 6 – 8,5 дней сопровождались значительным увеличением экспрессии межклеточных адгезивных молекул, что в свою очередь приводило к увеличению гранулоцитов (200мм2). Исследователи поддерживают идею инфузионного использования AT, блокирующих эндотелиальные адгезивные молекулы, в целях уменьшения лейкоцитарноиндуцированного повреждения мозга.

Провоспалительный статус у больных в остром периоде вегетативного криза и ишемического инсульта может быть связан с развивающимся дисбалансом в системе цитокинов (В.И. Скворцова и соавт., 1999г.; N. Vila et al., 2003г.). Он характеризуется как повышением содержания провоспалительных цитокинов (IL-1 p, IL-6, TNF- α, IL-8), так

иснижением уровня провоспалительных цитокинов IL-10, IL-4 и TGF-p. IL-10 тормозит синтез IL-6 и TNF- α через блокаду генной транскрипции

иснижение ICAM-1 матричной металлопротеиназы (J.S.Silvestre et al., 2001г.; Z. Yang et al., 2000г.). Клиническими исследованиями показано, что низкие концентрации IL-10 (меньше 6пг/мл) ассоциируются с клиническим ухудшением инсульта, особенно у больных с субкортикальной локализацией инфаркта. Недавно опубликованными работами продемонстрирована взаимосвязь между низкими плазменными концентрациями IL-10 и последующим риском развития ишемического инсульта, а также с фатальным исходом при уже развившемся инсульте

(T van Exei et al., 2002г.). Назначение IL-10 (P.A. Spera et al., 1998г.; W.D. Dietrich et al., 1999г.) или гентрансфера в экспериментальных моделях при острой фокальной ишемии уменьшает объем инфаркта, оказывая тем самым нейро-протективный эффект.

Важная роль в постишемическом повреждении мозга отводится ключевым медиаторам воспаления: индуцибельной NO-синтазе (iNOS)

360