Введение к работе
Актуальность. Компрессия нервной ткани является одной из самых частых причин повреждения головного мозга в клинической практике (ретракция мозга во время нейрохирургических операций, черепно-мозговая травма, вдавленные переломы, внутричерепной гипертензионный синдром и т.д.) (Лебедев В.В., Крылов В.В., 2000; Da Silva М.С, 2004; Barbiro-Micahely Е. et al, 2005). В связи с чем, актуальным является разработка новых методов контроля данного патологического состояния. Оптимальным решением этого вопроса, согласно данным литературы, является регистрация биоэлектрической активности в виде электроэнцефалограммы и уровня постоянного потенциала (Королева В.И., Виноградова Л.В., 2000; Mayevsky A. et al., 1996; Rogatsky G. et al., 1996; Otsuka H. et al., 2000; Barbiro-Micahely E, Mayevsky A., 2001; Barbiro-Michaely E. et al., 2005). Однако взаимосвязь степени компрессии головного мозга и выраженности функциональных нарушений исследована недостаточно.
Изменения метаболизма и ионного гомеостаза при повреждении головного мозга приводят к закономерным изменениям функционального состояния нервной ткани, в частности к развитию явления «ишемической деполяризации», сопровождающегося электроотрицательными сдвигами уровня постоянного потенциала (Королева В.И., Виноградова Л.В., 2000; Hossmann К.А., 1994,1996; Buresh Y. et al., 1999). По современным представлениям, ишемическая деполяризация может быть одним из ведущих патофизиологических механизмов повреждения нервной ткани (Hossmann К.А., 1994; Hossmann К.А., 1996; Kaminogo М. et al., 1999; Hossmann K.A., 2003). Было установлено, что факторы, уменьшающие степень деполяризационных сдвигов (антагонисты глутаматных рецепторов, гипотермия, А1-агонисты, блока-торы NO-синтазы) также уменьшают и размер инфаркта в области ишемической полутени (Hossmann К.А., 1994, 2003; Shimizu-Sasamata М. et al., 1998; Суфианова Г.З. и соавт., 2003; Shin Н.К. et al., 2005). И наоборот, дополнительная деполяризация (аппликация ионов К+, электростимуляция, повыше-
ниє концентрации глутамата) увеличивает размер инфаркта (Busch Е. et al, 1996; Back Т. et al., 1996; Shin H.K. et al., 2005). Поэтому высказывается мнение, что подавление стойкой деполяризации - рациональный подход, направленный на уменьшение объема инфаркта (Mies G. et al, 1993; Hossmann K.A., 2003). Таким образом, для заключения о потенциальном нейропротекторном или повреждающем действии какого либо внешнего фактора достаточно оценить его влияние на процессы ишемической деполяризации (Mies G. et al., 1993; Hossmann K.A., 2003). Можно предположить, что модулирующее влияние лекарственных препаратов на течение деполяризационных процессов может быть связано с их непосредственными электрофизиологическими эффектами. Однако, несмотря на значительное количество публикаций, подтверждающих данное предположение, мы не обнаружили в литературе прямых исследований, посвященных установлению данной взаимосвязи. Это определяет необходимость дополнительного детального исследования эффектов нейротропных препаратов на функциональное состояние нервной ткани в норме и при повреждении головного мозга с использованием новых методических подходов.
Цель работы. Оценить электрофизиологические изменения при локальном компрессионном повреждении коры головного мозга и изучить механизмы модулирующего влияния нейротропных препаратов на процессы ишемической деполяризации. Задачи:
-
Исследовать влияние различной степени компрессии коры головного мозга на изменения функционального состояния нервной ткани по данным одновременной регистрации уровня постоянного потенциала и электроэнцефалограммы. С целью стандартизации последующих исследований, выявить наиболее оптимальный режим компрессионного повреждения нервной ткани.
-
Исследовать топографию и временную динамику изменений уровня постоянного потенциала при локальном компрессионном повреждении коры головного мозга.
-
Изучить изменения функционального состояния коры головного мозга по данным одновременной регистрации уровня постоянного потенциала и медленной электрической активности и провести сравнительную электрофизиологическую оценку эффектов различных нейротропных препаратов (фен-танил, дроперидол, аденозин-5'-трифосфорная кислота, этаминал натрия, на-локсон, эфедрин и эфир).
-
Оценить механизмы модулирующего влияния нейротропных препаратов на проявление ишемической деполяризации при локальном компрессионном повреждении коры головного мозга.
Научная новизна. Установлено, что локальное компрессионное повреждение коры головного мозга сопровождается распространенной ишемической деполяризацией неокортекса, выраженность которой уменьшается по мере удаления от зоны травмы. Амплитуда электроотрицательных сдвигов уровня постоянного потенциала линейно зависит от степени компрессии коры головного мозга. Декомпрессия сопровождается частичным восстановлением электрофизиологических параметров к исходному уровню с сохранением специфического патологического деполяризационного очага в зоне повреждения. Показано, что изменения функциональной активности коры головного мозга (по данным регистрации электроэнцефалограммы) при прогрессирова-нии ишемической деполяризации характеризуются нелинейной динамикой: умеренные электроотрицательные сдвиги постоянного потенциала, связанные с незначительной компрессией коры головного мозга, сопровождаются увеличением суммарной мощности электроэнцефалограммы; повышение амплитуды ишемической деполяризации вызывает депрессию медленной электрической активности коры головного мозга. В условиях эксперимента выявлена взаимосвязь изменений уровня постоянного потенциала и медленновол-новой электрической активности нервной ткани при действии различных нейротропных препаратов. Впервые установлено, что ведущим фактором, влияющим на динамику ишемической деполяризации при повреждении головного мозга на фоне действия нейротропных препаратов является их влия-
ниє на уровень поляризации нервной ткани. Показано, что препараты, вызывающие электропозитивные сдвиги постоянного потенциала уменьшают выраженность ишемической деполяризации, и наоборот, препараты, вызывающие электронегативные сдвиги уровня постоянного потенциала, увеличивают выраженность деполяризационных процессов при повреждении головного мозга.
Научно-практическая значимость. Результаты настоящей работы являются научным обоснованием использования метода одновременной регистрации уровня постоянного потенциала и электроэнцефалограммы для исследования изменений функционального состояния при изучении механизмов повреждения нервной ткани и оценки эффектов нейротропных препаратов. Регистрация уровня постоянного потенциала обладает более существенной диагностической ценностью для электрофизиологической оценки повреждения мозга по сравнению с изолированной регистрацией электроэнцефалограммы, это связано с нелинейным характером изменений медленной электрической активности при прогрессировании ишемической деполяризации. В эксперименте продемонстрирована эффективность регистрации уровня постоянного потенциала головного мозга для выявления потенциальных нейропротекторных свойств лекарственных препаратов. Используемая в работе комплексная методика функциональной оценки состояния головного мозга расширяет возможности направленного поиска и изучения новых нейротропных препаратов.
Положения, выносимые на защиту:
1. Одновременная регистрация уровня постоянного потенциала и электроэнцефалограммы является эффективным инструментальным методом изучения механизмов изменения функционального состояния нервной ткани при повреждении. Изолированная оценка изменений только электроэнцефалограммы при повреждении мозга обладает существенно меньшей диагностической значимостью.
-
Локальная компрессия головного мозга сопровождается распространенной ишемической деполяризацией неокортекса, выраженность которой уменьшается по мере удаления от зоны повреждения. Функциональная активность нервной ткани существенным образом зависит от амплитуды ишемической деполяризации.
-
Влияние нейротропных препаратов на динамику повреждения коры головного мозга связано с их эффектами на функциональное состояние нервной ткани. Препараты, повышающие уровень постоянного потенциала, уменьшают выраженность ишемической деполяризации; препараты, вызывающие электроотрицательные сдвиги постоянного потенциала, потенцируют развитие ишемической деполяризации во время повреждения. Внедрение в практику. Материалы диссертации используются при чтении лекций по курсам «патологическая физиология» и «фармакология» для студентов Иркутского государственного медицинского университета, а также внедрены в практическую работу Восточно-Сибирского научно-практического центра малоинвазивной нейрохирургии ГУ НЦ МЭ ВСНЦ СО РАМН.
Апробация работы. Материалы диссертации представлялись и обсуждались на Всероссийской конференции «Пластичность и функциональная взаимосвязь коры и подкорковых образований мозга» (Москва, 2003), XIX Конгрессе Европейского общества детских нейрохирургов (Рим, Италия, 2004), XI Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2004), 1 съезде физиологов СНГ «Физиология и здоровье человека» (Сочи, 2005), 2 Российско-китайской научной конференции по фармакологии «Фундаментальная фармакология и фармация - клинической практике» (Пермь, 2006), XIII Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2006).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе 1 в рекомендованной ВАК РФ издании и 3 международных публикации.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 140 страницах машинописного текста и содержит следующие разделы: введение, обзор литературы, материал и методы исследования, результаты экспериментальных исследований, обсуждение полученных результатов, выводы и список цитированной литературы. Работа иллюстрирована 36 рисунками и 11 таблицами. Список литературы содержит 312 источников, из них 55 отечественных и 257 зарубежных.
