Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 10
1.1. Современные представления о травматической болезни головного мозга 10
1.2. Нарушения микроциркуляции головного мозга в остром периоде ЧМТ 13
1.3. Перекисное окисление липидов и повреждение клеточных мембран в остром периоде ЧМТ 15
1.4. Оксид азота в норме и патологии 17
1.5. Современные методы диагностики и мониторинга ЧМТ 20
1.6. Современные подходы к терапии больных с повреждением головного мозга 22
Глава 2. Материалы и методы исследования 26
2.1. Характеристика модели черепно-мозговой травмы 26
2.2. МРТ-диагностика 28
2.3. Общеморфологические методы исследований 30
2.4. Гистохимический метод изучения активности NADPH-диафоразы 31
2.5. Метод количественных морфометрических исследований 32
Глава 3. Морфологическая характеристика тканей головного мозга экспериментальных животных при ЧМТ и использовании а-липоевой кислоты 33
3.1. Характеристика очага ушиба 33
3.2. Нейровизуализация тканей мозга с помощью магнитно-резонансной томографии 33
3.3. Микроскопическая характеристика очага ушиба 39
Глава 4. Морфохимическая характеристика сосудов микроциркуляторного русла головного мозга крыс при ЧМТ и использовании а-липоевой кислоты 54
4.1. Морфометрия инъецированных тушью капилляров головного мозга крыс. 54
4.1.1. Изменения плотности инъецированных тушью капилляров головного мозга крыс 54
4.1.2. Изменения диаметра инъецированных тушью капилляров головного мозга крыс 58
4.1.3. Изменения площади обменной поверхности инъецированных тушью капилляров головного мозга крыс 60
4.2. Морфометрия NADPH-d-позитивных капилляров головного мозга крыс 62
4.2.1. Изменения плотности NADPH-d-позитивных капилляров головного мозга крыс 62
4.2.2. Изменения диаметра NADPH-d-позитивных капилляров головного мозга крыс 68
4.2.3. Изменения площади обменной поверхности NADPH-d-позитивных капилляров головного мозга крыс 71
4.2.4. Активность NADPH-диафоразы в стенке сосудов микроциркуляторного русла коры больших полушарий головного мозга 73
Глава 5. Динамика содержания метаболитов NO в сыворотке экспериментальных животных 75
Обсуждение результатов 78
Выводы 86
Практические рекомендации 87
Список литературы 88
- Перекисное окисление липидов и повреждение клеточных мембран в остром периоде ЧМТ
- Нейровизуализация тканей мозга с помощью магнитно-резонансной томографии
- Изменения площади обменной поверхности инъецированных тушью капилляров головного мозга крыс
- Активность NADPH-диафоразы в стенке сосудов микроциркуляторного русла коры больших полушарий головного мозга
Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблема тяжелой черепно-мозговой травмы привлекает внимание исследователей в течение многих лет. Гигантские масштабы современного травматизма сделали ее не только медицинской, но и острой социальной (Бабаян Е.Б., Зельман В.Л., Полушин Ю.С., 2005). Это обусловлено массовостью ее распространения среди лиц молодого и младшего среднего возраста, высокой летальностью и инвалидизацией пострадавших (Коновалов А.Н. и соавт., 2002).
В процессе развития травматической болезни головного мозга, в области его поражения возникает сложный комплекс анатомических и патофизиологических процессов как со стороны ткани мозга, так и сосудистой системы, что ведет к нарушениям его функций (Шевцов В.И., 2003, Armin, S.S., 2006; Dorsch, N.W., 1993). Эти нарушения провоцируются не только прямым (первичным) травматическим воздействием, но и вторичными факторами, среди которых важную роль играют ишемические осложнения, обусловленные влиянием вазоактивных веществ (Стороженко И.Н, Вахницкая В.В., 2001, Крылов В.В., 2005; Ромодановский П.О., 1994).
Нарушение микроциркуляции и, как следствие, гипоксия головного мозга, возникают при дискоординации физиологического цикла (сокращение – расслабление) гладкой мускулатуры микрососудов, которое происходит при нарушении баланса между констрикторными и вазодилататорными факторами, секретируемыми эндотелием сосудов (Рябов Г.А., 1988, 1994; Ананин В.Ф., 1996; Георгиева С.А., Бабиченко Н.Е., Пучиньян Д.М., 1993). Важнейшими патогенетическими звеньями травматического повреждения головного мозга являются эндотелиальная дисфункция и нарушение целостности гематоэнцефалического барьера. Учитывая важную биорегуляторную роль оксида азота (NO) в организме, нарушения, возникающие в нитроксидергической системе представляют собой ключевое звено в патогенезе эндотелиальной дисфункции и, как следствие, нарушения микроциркуляции (Гомазков О.А., 1998; Денисов Е.Н., 2008).
Одним из важнейших трансмиттеров, участвующих в регуляции местного сосудистого тонуса, выступает оксид азота, но в момент травмы он может оказывать токсическое действие и на ткань мозга, усиливая ее повреждение (Семченко В.В., 2002, Голиков П.П., 2003).
В настоящее время одним из маркеров нейронального повреждения является белок S-100, выброс которого в кровеносное русло связывают лишь с нарушением целостности ГЭБ (Marchi N., Rasmussen P., 2003). Однако роль его в прогнозировании тяжести черепно-мозговой травмы и определении степени повреждения мозговой ткани до конца не ясна.
Несмотря на многочисленность проведенных исследований, следует признать, что в связи со сложностью происходящих в ЦНС процессов, большим многообразием патофизиологических, биохимических и морфофункциональных изменений, работа по изучению патогенеза черепно-мозговой травмы и роли нитроксидергической системы в этом процессе далека от полного клинического завершения.
Цель исследования: Выявить закономерности морфо-функциональных преобразований капилляров головного мозга в остром периоде черепно-мозговой травмы.
Задачи исследования:
-
Изучить качественные и количественные показатели, характеризующие капилляры коры головного мозга в остром периоде черепно-мозговой травмы у экспериментальных животных.
-
Исследовать нитроксидпозитивные капилляры головного мозга в динамике развития черепно-мозговой травмы у крыс.
-
Определить количественное содержания конечных метаболитов оксида азота в плазме крови у животных и человека в остром периоде черепно-мозговой травмы.
-
Изучить динамику маркера нейронального повреждения (белка S-100) при черепно-мозговой травме с целью оценки состояния ГЭБ и степени тяжести травмы.
Научная новизна. Впервые получены данные о качественной и количественной перестройке микроциркуляторного русла коры головного мозга в остром периоде тяжелой черепно-мозговой травмы. Установлено, что реакция микроциркуляторного русла в значительной степени зависит от активности NO в стенке капилляра. Это косвенно подтверждается уровнем его стабильных метаболитов в крови.
Показана зависимость количественного содержания маркера нейронального повреждения (белка S-100) в крови человека с черепно-мозговой травмой от сроков острого периода, характера повреждения головного мозга, прогноза течения заболевания.
Теоретическое и практическое значение работы. Полученные материалы о структурно-функциональной организации и компенсаторных возможностях капиллярного русла головного мозга при ЧМТ являются частью фундаментальных исследований в области нейробиологии, которые служат теоретической базой для изучения патогенеза ЧМТ.
Сведения о динамике нитрита и белка S-100 представляют интерес для специалистов экспериментальной и практической медицины в диагностике степени повреждения головного мозга при ЧМТ.
На основании полученных результатов лабораторных и клинических исследований могут быть разработаны рекомендации для практического здравоохранения (врачей анестезиологов-реаниматологов, нейрохирургов) по совершенствованию диагностики травматического повреждения головного мозга путем дифференцированного подхода к оценке степени и характера его повреждения.
Положения, выносимые на защиту:
-
В процессе развития травматической болезни головного мозга происходят качественные и количественные изменения морфометрических показателей капилляров коры, выраженность которых зависит от времени, прошедшего после нанесения травмы.
-
При травматической болезни головного мозга, наряду с локальными процессами (нарушение образования NOS в эндотелии), происходит также повышение экспрессии оксида азота в кровоток.
-
При отрицательной динамике течения тяжелой черепно-мозговой травмы, происходит массивный выброс в кровеносное русло белка S – 100, что свидетельствует о продолжающемся патологическом процессе в головном мозге и возникновении вторичных реперфузионных повреждений.
Апробация работы. Материалы диссертации были доложены на VIII Тихоокеанской научно-практической конференции студентов и молодых ученых с международным участием (Владивосток, 2007), На IX Тихоокеанской научно-практической конференции студентов и молодых ученых с международным участием, посвященной 50-летию ГОУ ВПО ВГМУ Росздрава (Владивосток, 2008), на V Дальневосточном региональном конгрессе с международным участием «Человек и лекарство» (Владивосток, 2008), на X Тихоокеанской научно-практической конференции студентов и молодых ученых с международным участием (Владивосток, 2009).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста. Состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, 5 глав собственных данных, выводов и списка литературы. Диссертация иллюстрирована 24 рисунками и 7 таблицами. Список литературы содержит 244 литературных источника, из них 169 принадлежат отечественным и 75 зарубежным авторам.
Перекисное окисление липидов и повреждение клеточных мембран в остром периоде ЧМТ
Активация свободнорадикальных процессов служит одним из механизмов повреждения митохондрий, которые сами являются важным источником реактивных кислородных радикалов, что сопровождается нарушением процессов электронного транспорта, продукции аденозинтрифосфата (АТФ) и дальнейшим нарастанием оксидативного стресса - одного из важных механизмов гибели нервной ткани при ишемии мозга. [6, 24, 92].
Сразу же после травмы начинаются нарушения механизмов клеточной саморегуляции, приводящие к дезинтеграции работы мозга. Происходит высвобождение возбуждающих нейромедиаторов, что приводит к увеличению потребления мозгом кислорода, отмечающееся в наибольшей степени в клетках, прилегающих к зоне повреждения, - так называемой «зоне полутени» [28, 72, 127]. Если мозговой кровоток не увеличивается или увеличивается недостаточно, то, как следствие, транспорт кислорода к мозгу будет также недостаточным, что обуславливает нарушения энергообеспечения нейроцитов и развития дефицита их функции. В результате происходит разобщение окислительного фосфорилирования, закисление внутриклеточной среды (лактацидоз), накопление супероксидных радикалов, что, в свою очередь, снова способствует интенсификации процессов перекисного окисления и протеолиза [71, 126].
Свободно-радикальное окисление является необходимым звеном метаболических процессов в организме, участвуя в процессах регуляции тонуса сосудов, иммунной защиты, [12, 68]. Но при нарушении метаболизма радикала кислорода (О ) образуются токсичные метаболиты [38, 67, 68, 84]. К таким метаболитам, например, относится пероксинитрит (OONCT), повреждающий эндотелий сосудов.
Известно, что после возникновения ЧМТ активизируются реакции анаэробного гликолиза, приводящие к истощению запасов глюкозы и накоплению недоокисленных продуктов [99]. Энергетический дефицит и накопление лактата в мозговой ткани являются причиной метаболического ацидоза, играющего ведущую роль в развитии отека головного мозга. Закисление среды также приводит к высвобождению ионов двухвалентного железа, которое участвует в образовании гидроксильных радикалов [12]. Интенсивное накопление ионов железа приводит к шунтированию путей транспорта электронов. В результате кислород может потребляться без образования АТФ, что усиливает энергетический дефицит [12].
В связи с повышенным содержанием липидов с полиненасыщенными жирными кислотами в нейронах и их мембранах, процессы свободно-радикального окисления протекают в головном мозге крайне активно [12]. При этом обнаруживается корреляционная зависимость между интенсивностью ПОЛ и степенью тяжести травмы [33].
Исследования, проведенные Воскресенской О.Н. и соавт. (2003), Новиковым В.Е. (1996), Александрович Ю.С. и соавт. (2007) [20, 64, 67], достоверно показали истощение антиоксидантной системы у пациентов с ЧМТ. В то же время было доказано снижение оксидативного стресса и объма поражения мозговой ткани при включении в комплексную терапию черепно-мозговой травмы ингибиторов свободнорадикального окисления и реактиваторов антиоксидантной системы организма [5, 183].
Необходимо отметить, что выраженность нарушений метаболизма и гемодинамических нарушений в различных участках зоны травматического повреждения является неодинаковой. В центре травматического очага, где резко снижен мозговой кровоток, аноксическая деполяризация и необратимая гибель нервных клеток развиваются очень быстро - в течение нескольких минут с момента травмы. Между этим летально поврежденным ядром и нормальной тканью мозга находится периинфарктная зона, или так называемая ишемическая «пенумбра», которая, наряду с ограничением мозгового кровотока и электрическим «молчанием», характеризуется частично сохранным энергетическим метаболизмом и остается жизнеспособной [87].
При отсутствии адекватного терапевтического вмешательства изменения в пенумбре могут прогрессировать до развития инфаркта в результате продолжающегося эксайто-токсического повреждения нервной ткани, распространения деполяризации и развития вторичных механизмов (таких, как постишемическое воспаление и апоптоз), что приводит в клиническом аспекте к усугублению неврологических нарушений, вплоть до инвалидизации и гибели пациента [6].
Оксид азота (NO), непрерывно продуцируемый ферментативным путём в организме человека и животных, выполняет функции универсального регулятора клеточного и тканевого метаболизма [15, 34, 50, 51, 85, 106, 112]. Установлено, что индукция NO является частью локальных и системных воспалительных реакций [52, 130, 143]. Доказана способность оксида азота функционировать в качестве основного цитотоксического-цитостатического эффектора системы клеточного иммунитета [13, 15, 161, 181].
Хотя NO может продуцироваться почти всеми тканями организма, в нормальных условиях в головном мозге содержится более всего NO-синтазы. Описано несколько изоформ NO-синтаз, классифицированных по локализации в тканях: нейрональная, эндотелиальная и макрофагальная [139, 178, 189]. Первые две являются преимущественно конститутивными, последняя функционирует как индуцибельная форма NOS [7, 66, 73, 101, 185]. Среди множества известных функций NO одной из важнейших считается регуляция сосудистого тонуса [53]. Существуют убедительные данные, подтверждающие, что оксид азота участвует в регуляции тонуса кровеносных сосудов как антагонист симпатической нервной системы [13, 19, 25, 52, 85, 95, 105, 188]. Источниками NO для регуляции просвета мозговых сосудов являются эндотелий сосудов, нейроны, содержащие NO-синтазу и иннервирующие стенки сосудов, и астроциты, образующие периваскулярные оболочки. В результате активации нейронов или астроцитов какой-либо области мозга, содержащих NO-синтазу, происходит выделение из клеток NO, что приводит к локальному расширению сосудов в области возбуждения [52, 95, 130, 143]. По данным ряда авторов, гиперпродукция NO вызывает избыточную вазодилятацию, угнетение вазоконстрикции, плазменную экссудацию гиперемию и отек [124, 206].
Нейровизуализация тканей мозга с помощью магнитно-резонансной томографии
Лечение ТЧМТ начинается уже на догоспитальном этапе и включает в себя поддержание витальных функций, мероприятия по снижению внутричерепного давления, улучшение микроциркуляции и мозгового кровотока, нормализацию кислотно-щелочного равновесия, устранение возбуждения и судорог, противовоспалительную терапию, улучшение метаболизма мозга, питание, симптоматическую терапию [43, 103].
В последнее время внимание ряда авторов, изучающих черепно-мозговую травму, обращено на процессы свободно-радикального повреждения биологических мембран и их роли в патогенезе травматической болезни головного мозга [62]. Положительный эффект применения при ЧМТ «ловушек» свободных радикалов, блокирующих те или иные механизмы перекисного окисления липидов, до сих пор не доказан в исследованиях I класса (контролируемых, рандомизированных исследованиях с двойным слепым дизайном) [103]. В экспериментах на животных было показано, что применение антиоксидантных препаратов в комплексной терапии болезни поврежденного мозга позволяет улучшить исходы, уменьшить неврологическую симптоматику и предотвратить апоптоз нейронов [3, 17, 184, 200, 202, 213].
В подавлении свободнорадикального окисления in vitro наиболее важное значение имеют два типа реакций: прямое взаимодействие препаратов с радикалами и их возможность вступать в реакции с продуктами окисления с образованием неактивных метаболитов. Препарат, удовлетворяющий обоим этим требованиям, может считаться «идеальным антиоксидантом». Одним из таких препаратов является а-липоевая кислота [169].
Альфа-липоевая кислота (АЛК) C8H5O2S2— это дисульфидное производное октановой кислоты. Хорошо растворяется в органических растворителях и почти не растворима в воде. В организме образуется при окислительном декарбоксилировании альфа-кетокислот в качестве кофермента их оксидаз. Может восстанавливаться in vivo до дитиолдигидролипоевой кислоты (ДГЛК). Альфа-липоевая кислота является эффективным антиоксидантом [150, 205]. Антиоксидантные свойства липоевой кислоты (ЛК) и ДГЛК связаны с тем, что ДГЛК как донор электронов обеспечивает рециклизацию витаминов С, Е, глутатиона, опосредованно увеличивает биосинтез N0 [76, 122, 129, 168, 175, 216, 220], в том числе в эндотелии [217]. Обе формы являются ловушкой для свободных радикалов (Fe2+, Cu2+,Cd2+) и активных форм кислорода [128, 149, 175, 192].
Липоевая кислота является эффективным восстановителем, инактивирующим ONOOH", HOCL [172, 208]. В качестве кофермента митохондриальных мультиферментных комплексов ЛК участвует в окислительном декарбоксилировании пировиноградной кислоты и а-кетокислот, оказывает влияние на стабилизацию митохондриальных мембран [182,203,208].Нарушенное митохондриальное дыхание увеличивает активность никотинамиддинуклеотидфосфатазных (NADPH) -оксидаз через увеличение цитозольного соотношения NADH:NAD+ [121]. Восстановительные свойства липоевой кислоты улучшают митохондриальное дыхание участием в синтезе NO [160].
Восстановление ЛК в ДГЛК стимулируется в присутствии NADH, причем, а-липоевая кислота уменьшает соотношение NADH/NAD+ [55]. Также ЛК способна переводить Fez BFeJX[203].
Несмотря на выраженные антиоксидантные эффекты препарата, имеются сообщения, что высокие уровни тиоловых компонентов могут оказывать прооксидантные эффекты in vitro и in vivo [180, 201, 214]. ДГЛК забирает ион Fe+ из ферритина, превращая Fe3+ в Fe2+ [131, 211]. При этом железо и активные окислительные элементы могут серьезно усилить повреждение через гидроксильные радикалы реакцией Фентона [114]. Однако эта прооксидантная активность ДГЛК ингибируется АЛК [204].
В исследованиях было выявлено, что терапия липоевой кислотой значительно улучшает вазомоцию, хотя и не приводит к полному восстановлению до исходных значений, что может быть следствием воздействия других факторов, играющих роль при вторичной ишемии. [172].
До недавнего времени считалось, что альфа-липоевая кислота противодействует эффектам ишемии-реперфузии, не оказывая прямого воздействия на NO-ергическую систему [151]. Локальный кровоток в поврежденных тканях опосредованно сохраняется за счет снижения активности оксидаз и свободно-радикального окисления, а также возможного сохранения синтеза NO, усиления его биодоступности и предотвращения деградации до N0 [113, 116, 198]. Однако, в ряде исследований последних лет было показано, что липоевая кислота за счет активации некоторых протеинкиназ в эндотелиальных клетках увеличивает активность эндотелиальной NO-синтазы и ее биодоступность [111, 113, 115, 116, 157], при этом значительно уменьшая продукцию макрофагального N0 путем подавления индуцибельной NO-синтазы [160, 167].
Данный механизм вазо- и органопротекторного действия а-липоевой кислоты подтвержден в экспериментах in vitro на культуре эндотелиальных клеток, на стареющих животных, а также при экспериментальном моделировании атеросклероза, диабетической нефропатии и токсической патологии печени, то есть при хронических, длительно развивающихся дисфункциях [113, 115, 116, 172, 198]. В ряде проведенных исследований авторами [108] показана эффективность а-липоевой кислоты в лечении острых и хронических циркуляторных расстройств головного мозга. В исследовании ALADIN была определена оптимальная безопасная доза а-липоевой кислоты для внутривенного введения в 600 мг/сут [219]. Благодаря способности проникать через гематоэнцефалический барьер ЛК проявляет также нейропротекторное действие [182, 191].
Таким образом, выраженное терапевтическое действие препарата не ограничивается его исключительно антирадикальными свойствами, а реализуется за счет целого комплекса опосредованных эффектов, к числу которых относится и регуляция локального кровотока. Несмотря на широкий спектр применения а-липоевой кислоты в терапии различных патологий [2, 129], на сегодняшний день возможность ее использования в остром периоде ЧМТ не изучена. В доступной нам литературе встретилась только одна публикация зарубежных авторов, посвященная исследованию использования а-липоевой кислоты при ЧМТ в эксперименте [215].
В настоящей работе с помощью нейровизуализационных, гистологических и гистохимических методов проводится оценка состояния микроциркуляторного русла у пациентов и экспериментальных животных с ТЧМТ на фоне применения препаратов а-липоевой кислоты.
Изменения площади обменной поверхности инъецированных тушью капилляров головного мозга крыс
Возникающее в результате черепно-мозговой травмы вторичное повреждение головного мозга характеризуется ухудшением параметров микроциркуляции, увеличением гидратации, активацией свободно-радикального повреждения, истощением антиоксидантнои системы и приводит к увеличению поражения нервной ткани [12, 20, 27, 35, 47, 61, 69]. Располагающаяся вокруг очага первичного травматического повреждения зона ишемической полутени (пенумбра) содержит частично поврежденные, но жизнеспособные элементы нервной ткани с частично сохраненным энергетическим и нейротрансмиттерным метаболизмом и морфологически сохранными путями гемоциркуляции [87]. Именно на поддержание функционирования клеточных элементов перифокальной зоны мозга и предотвращения дальнейшего ее разрушения направлены основные терапевтические стратегии, применяемые в острый период ЧМТ. Включение в комплексную терапию черепно-мозговой травмы препаратов с антирадикальной активностью доказано уменьшает выраженность оксидативного стресса и объема поражения мозговой ткани [5, 62, 183, 184]. В последнее время сформулировано требование к идеальному нейропротектору -это средство, ослабляющее окислительный стресс и улучшающее энергетический метаболизм нейронов [5].
Одним из потенциально эффективных нейропротекторов является (X-липоевая кислота, которая, будучи ловушкой свободных радикалов и активных форм кислорода, способствует восстановлению пула антиоксидантнои системы, регулирует метаболизм углеводов и клеточное дыхание, устраняет эндотелиальную дисфункцию и улучшает вазомоцию средних артерий [121, 172, 175, 177, 209]. В спектре фармакологических эффектов липоевой кислоты ее действие на кровеносные сосуды и способность регулировать NO-ергическую функцию эндотелия капилляров является недостаточно исследованными. Несмотря на доказанную высокую эффективность препарата для лечения хронических цереброваскулярных расстройств [55, 103], его использование при острых травматических повреждениях и патофизиологические механизмы, обеспечивающие цито- и вазопротективное действие препарата, до настоящего времени не нашло теоретического обоснования.
В настоящей работе особенности реакции элементов микроциркуляторного русла в мозге животных с экспериментальной черепно-мозговой травмой мы исследовали с помощью метода МРТ-нейровизуализации, морфологического и гистохимического картирования сосудов головного мозга, а также биохимического анализа содержания метаболитов оксида азота в крови животных. Комплекс используемых методов позволил максимально полно охарактеризовать динамику морфо-химических признаков нарушения микроциркуляции в нервной ткани и обосновать наличие NO-модулирующего действия в спектре фармакологической активности известного антиоксиданта -альфа-липоевой кислоты.
Известно, что выраженность отека нервной ткани и степень гидратацией головного мозга при ЧМТ является одним из решающих факторов, определяющих исход заболевания. Так, при благоприятном исходе снижение степени отека коры головного мозга происходит к 4-5 суткам. И, наоборот, при нарастании гидратации вещества мозга исход прогнозируется как неблагоприятный [86]. Развитие отека в поврежденной нервной ткани связано с действием эндогенных токсических, гемодинамических и механических факторов и обусловлено как нарушением целостности гемато-энцефалического барьера, так и дисбалансом вазомоторных механизмов в микроциркуляторном русле. Развивающееся в результате отека повышение внутритканевого давления становится дополнительным фактором механического сдавления микрососудов мозга, что усугубляет глубину и тяжесть отека, ишемии и сопровождается выраженными метаболическими нарушениями [22, 61, 64]. В этой связи клинический (с помощью МРТ) мониторинг выраженности отека мозга и сопровождающих его биохимических сдвигов в организме больного в настоящее время признается одним из наиболее информативных прогностических и диагностических показателей при выборе тактики лечения черепно-мозговой травмы [74].
В нашей работе при проведении МРТ-анализа зоны травматического повреждения головного мозга экспериментальных крыс было зафиксировано синхронное и практически равнозначное нарастание объема отека в перифокальной зоне (зоны пенумбры) у животных обеих групп, достигавшее максимума к 24 часам. Отсутствие МРТ-значимого терапевтического эффекта препарата в этот период можно объяснить малым промежутком времени с момента первого введения (24 часа), недостаточным для полной реализации его фармакологической активности.
В дальнейшем у животных, получающих липоевую кислоту, отмечалась более выраженная динамика снижения объема перитравматического отека, в сравнении с группой животных, не получавших фармакологическую поддержку. Данный эффект может быть связан, в первую очередь, с известным антирадикальным действием препарата, испытанным на различных экспериментальных моделях [155, 170]. Мы предполагаем также, что церебропротекторное действие липоевой кислоты в условиях острого травматического повреждения может быть реализовано за счет изменения активности системы синтеза оксида азота и опосредованной NO-зависимой модуляции сосудистого тонуса. Для подтверждения этого мы изучали морфологическое состояние системы микроциркуляции и показатели активности NADPH-диафоразы в сосудах мозга животных с экспериментальной ТЧМТ на фоне применения а-липоевой кислоты.
Через 24 часа после индукции ЧМТ в перифокальной зоне мозга крыс, не получающих фармакологической поддержки, происходит резкое снижение общего числа открытых капилляров, их диаметра и, соответственно — площади их обменной поверхности. Это сопровождается, однако, значительным увеличением плотности NADPH-d-позитивных капилляров и площади их обменной поверхности, протекающих на фоне уменьшения их просвета. Активность фермента в эндотелиальных клетках несколько повышается. Таким образом, на фоне общего снижения активности микроциркуляции в травмированном полушарии животных группы «ЧМТ», NO-ергческие сосуды мозга демонстируют признаки компенсаторного восстановления. Полученные данные согласуются с результатами исследований авторов [37], показавших, что после кратковременного прекращения кровообращения в локальном участке нервной ткани, резко замедляется циркуляция крови в сосудах, расположенных около очага (в зоне так называемой пенумбры). Уменьшение плотности капилляров в травмированном полушарии может быть связано с феноменом "no reflow", когда реперфузия после травмы на нормальном уровне артериального давления не может восстановить кровоток [173]. Снижение капиллярной плотности при заполнении сосудистого русла тушью также может происходить из-за увеличения внутритканевого давления [22, 61], развивающегося в результате отека.
Активность NADPH-диафоразы в стенке сосудов микроциркуляторного русла коры больших полушарий головного мозга
В нашем исследовании мы не проводили дифференцированную оценку изотипов экспрессируемых ферментов, однако выявленное на МРТ значительное уменьшение отека в ткани мозга животных, получающих фармакологическую поддержку, позволяет предполагать данный механизм действия препарата и при острой тканевой травме. Недавно был установлен еще один NO-зависимый механизм действия а-липоевой кислоты у животных с циркуляторной ишемией головного мозга - антиапоптотический, реализацию которого авторы также связывают с комплексным влиянием препарата на оксидативный статус поврежденной ткани и активность наработки NO индуцибельным ферментом [119].
Таким образом, как показало настоящее исследование, морфо-химические признаки нормализации мозгового кровотока и транскапиллярного обмена при применении липоевой кислоты наблюдаются уже на первые сутки использования препарата.
О динамике вазорегуляторных механизмов головного мозга при ЧМТ можно судить, оценивая состояние капиллярного русла через 72 часа и через 7 суток после травмы. Одной из важнейших причин вторичного повреждения головного мозга может быть развитие феномена реперфузии капилляров, приводящего к выбросу токсических продуктов распада ткани, нарастанию зоны некроза и формированию отсроченных геморрагии [26]. С другой стороны, длительное поддержание состояния гипоперфузии в поврежденной ткани может привести к более глубоким и необратимым дисметаболическим и дисциркуляторным расстройствам [159]. Таким образом, сохранение оптимального баланса циркуляции крови в нервной ткани и вазомоторного тонуса микроциркуляторного звена может снижать вероятность и глубину вторичных патологических процессов [144, 159].
По нашим данным, уровень экспрессии NADPH-диафоразы в микрососудах мозга к 72-м часам после травмы в сосудах мозга животных, не получающих фармакологическую поддержку, снижается. На этом фоне ширина просвета капилляров как на препаратах, окрашенных тушью, так и на гистохимических препаратах становится достоверно ниже контрольных значений. При этом, несмотря на увеличение длины капиллярного русла, площадь обменной поверхности инъецированных тушью капилляров остается ниже нормальных значений. Данное состояние гипоперфузии ткани поврежденного мозга сохраняется у животных группы «ЧМТ» вплоть до конца эксперимента.
В то же время у животных, получающих препарат липоевой кислоты, на фоне повышенного уровня нитроксидергической активности капилляров, их просвет и длина капиллярного русла на гистохимических и на инъецированных тушью препаратах остается в пределах контрольного уровня, за счет чего площадь гемато-тканевого обмена остается высокой. Не исключено также, что в этот период вступают в силу другие эндотелий-зависимые вазорегуляторные механизмы регуляции сосудистого тонуса. О благоприятном действии препарата в этот период свидетельствует также более резкое снижение площади отека поврежденной ткани, что подтверждают результаты томографического исследования.
К 7-м суткам у всех животных обеих групп диаметр инъецированных тушью капилляров достоверно увеличен по отношению к контролю. При этом в группе «ЧМТ» в зоне пенумбры на фоне сниженного числа открытых капилляров площадь их обменной поверхности приближается к контрольным значениям. В группе «ЧМТ+а-ЛК» диаметр капилляров остается на прежнему уровне, в результате чего площадь обменной поверхности остается выше контрольных значений при плотности близкой к контролю.
Зафиксированные морфологическими методами изменения нитроксидергической активности капилляров подтверждаются в нашей работе данными о системных эффектах препарата, полученными при анализе содержания метаболитов NO в сыворотке крови. Снижение уровней метаболитов NO в группе «ЧМТ» свидетельствует о снижении генерации NO эндотелиальной NO-синтазой, в то время как в группе «ЧМТ+а-ЛК» эндотелиальная функция сохранена в течение всего периода наблюдения.
Как показано в настоящем исследовании, изменения микроциркулятор-ного русла при ТЧМТ проявляются не только в пределах участка травматического повреждения, но распространяются на контралатеральное полушарие. Зарегистрированное в настоящей работе синхронное, или почти синхронное, течение процесса в обоих полушариях свидетельствует о том, что в патологический процесс вовлекается весь мозг в целом за счет включения согласующих и пока не очень хорошо известных механизмов. Было отмечено, что максимально выраженный терапевтический эффект а-липоевой кислоты при экспериментальной ЧМТ наблюдается в первые 72 часа его применения, когда развитие морфо-химических изменений в капиллярах головного мозга сопровождается значительным уменьшением отека нервной ткани и нормализацией общего состояния экспериментальных животных. Данный факт можно истолковать как результат антирадикальной активности а-липоевой кислоты и опосредованной активации механизмов, улучшающих кровоснабжение перитравматической зоны, в частности, модулирования активности NO-синтаз.
Основой цитопротекторного действия а-липоевой кислоты до настоящего времени считается ее высокий антирадикальный потенциал и способность модулировать выраженность и направление воспалительных процессов при длительных, хронических патологических состояниях. В настоящем исследовании впервые было . показано, что одним из механизмов фармакологической активности препарата является его способность регулировать процессы локальной гемоциркуляции за счет влияния на систему синтеза оксида азота. NO-модулирующее действие препарата развивается достаточно быстро; реализуется в течение первых 3 суток его применения, что позволяет рассматривать его в качестве эффективного компонента экстренной терапии при травмах нервной системы.
