Гипоксические и ишемические повреждения нервной системы

Нервная система и осо­бенно ее центральные отделы очень чувствительны к гипоксии. Мозг потребляет около 20 % всего кислорода, поступающего в орга­низм. При внезапном прекращении подачи кислорода мозгу (вды­хание безкислородных газовых смесей, нарушение мозгового кро­вообращения) у человека через 6-7 с. наступает потеря сознания, а через 15 с. прекращается нормальная биоэлектрическая актив­ность мозга. Полное восстановление функций мозга возможно в тех случаях, когда остановка кровообращения не превышает 5-6 мин. Если ишемия мозга продолжается дольше, память и интеллект необратимо нарушаются. Независимо от причины, вызвавшей локальную ишемию мозга, развивается каскад патобиохимических изменений, приводящих к необратимому повреждению нервной ткани по механизмам некроза и апоптоза. Мозг получает необходимую энергию в результате окисления глюкозы и образования АТФ. При ишемии мозга содержание кислорода в крови недостаточно для аэробного окисления глюкозы, поэтому возникает анаэробный путь расщепления глюкозы, который лишь частично компенсирует энергетические потребности мозга. Следует отметить, что различные отделы центральной нервной системы обладают неодинаковой чувстви­тельностью к кислородному голоданию. Филогенетически старые структуры являются более устойчивыми к гипоксии. Так, нейроны мозгового ствола, входящие в состав дыхательного и сосудодвигательного центров, способны переносить аноксию длительностью до 30 мин.

Падение мозгового кровотока ниже 20 мл на 100 г/мин вызывает нарушение функционального состояния нейронов коры большого мозга, а снижение до 10—15 мл на 100 г/мин приводит к быстрым в течение нескольких минут необратимым изменениям в нейронах. При локальной ишемии мозга вокруг участка с необратимыми изменениями формируется зона, кровоснабжение которой ниже уровня, необходимого для нормального функционирования, но выше 10—15 мл на 100 г/мин (критический порог необратимых изменений) — "ишемическая полутень". Гибель клеток в области "ишемической полутени" приводит к увеличению размеров инфаркта. Однако эти клетки в течение определенного времени могут сохранять свою жизнеспособность, поэтому развитие необратимых изменений в них можно предотвратить при восстановлении кровотока и использовании нейропротекторных препаратов. Продолжительность "терапевтического окна" (периода, в течение которого возможно восстановление функции нейронов в области "ишемической полутени") точно не установлена. Хотя для большинства клеток это время ограничивается часами, не исключено, что способность к восстановлению сохраняется в течение нескольких суток.

Анаэробный путь расщепления глюкозы вызывает повышенное образование молочной кислоты и ацидоз. Лактоацидоз в сочетании с гипоксией нарушает функцию ферментной системы, управляющей транспортом ионов, что приводит к выходу ионов К⁺ из клетки во внеклеточное пространство и перемещению ионов Na⁺ и Са²⁺ в клетку (нарушение ионного гомеостаза клетки). Важное значение имеет повышенный выброс во внеклеточное пространство возбуждающих нейромедиаторов — глутамата и аспартата, недостаточность их обратного захвата астроглией, перевозбуждение глутаматных НМДА-рецепторов и раскрытие контролируемых ими кальциевых каналов, что приводит к дополнительному притоку ионов Са²⁺ в нейроны. Избыточное накопление Са²⁺ внутри клетки активирует ферменты (липазы, протеазы, эндонуклеазы), вызывает перегрузку митохондрий с разобщением окислительного фосфорилирования и усиливает процессы катаболизма. Распад фосфолипидов в мембранах внутриклеточных органелл и наружной клеточной мембране усиливает перекисное окисление липидов и образование свободных радикалов. Увеличение содержания внутриклеточного кальция, образование свободных кислородных радикалов и липидных перекисей оказывают нейротоксическое действие, что приводит к гибели (некрозу) нервной ткани.

Что касаетсяпатогенезанарушений деятельности нервной сис­темы, то надо отметить, что достаточно хорошо изучены лишь меха­низмы нарушений функций нейронов. Такими универсальными ме­ханизмами являются утрата нервной клеткой способности поддерживать определенную величину мембранного потенциала, генери­ровать потенциалы действия и проводить их по отросткам, переда­вать возбуждение с одной нервной клетки на другую.

В передаче возбуждения между нервными клетками ключевую роль играют синаптические структуры. Синапсы — это специализированные контакты, через которые осуществ­ляется передача возбуждающих или тормозящих влияний с нейрона на ней­рон или другую клетку (например, мышечную). Ключевым медиатором синаптической передачи является медиатор ацетилхолин (АХ), который синтезируется о цитоплазме клетки, затем концентри­руется в нервном окончании и хранится в пресинаптических пузырьках. Под влиянием потенциала действия пузырьки вблизи пресинаптической мембраны опорожняются, и медиатор выходит в синаптическую щель. После взаимодействия с холинорецептором АХ разрушается холинэстеразой. Холин реабсорбируется нервным окончанием и участвует в синтезе новой молекулы АХ.

Описаны следующие механизмы нарушений в синаптической передаче:

- Нарушение синтеза медиатора

- Нарушение транспорта медиатора

- Нарушение депонирования медиатора в нервных окончаниях

- Нарушение секреции медиатора в синаптическую щель

- Нарушение взаимодействия медиатора с рецепторов

- Нарушение удаления медиатора из синаптической щели

Интегративные и аналитические способности нервной системы во многом определяются множественными контактами нервных клеток друг с другом. Уменьшение количества межнейрональных контактов в процессе развития ряда патологических процессов, ве­роятно, также является одним из существенных механизмов нару­шения функций нервной системы.

Важным звеном в патогенезе многих расстройств деятельности нервной системы может быть нарушение образования, выделения и распада медиаторов. Кроме того, в настоящее время имеются мно­гочисленные данные о том, что деятельность нервной системы и особенно ее высших отделов во многом определяется веществами пептидной природы (нейропептидами), которые вырабатываются как нервными, так и другими клетками и могут выполнять медиаторные и немедиаторные функции. Наиболее изучены опиатные си­стемы мозга, работа которых регулируется эндорфинами и энкефалинами. Однако в мозге человека и животных обнаружены десятки других олигопептидов, введение которых в желудочки мозга или не­посредственно в нервные центры может вызвать различные эмоцио­нальные состояния и поведенческие реакции, влиять на выработку условных рефлексов, способность к запоминанию, обучению и т.д. Вероятно, в патогенезе нарушений функций нервной системы могут иметь значение недостаточное или избыточное образование нейропептидов, изменение чувствительности к ним нервных клеток. В ча­стности, на модели эпилепсии было показано, что в головном мозге больных животных вырабатываются пептиды, которые могут оказы­вать эпилептогенное влияние на других животных. С другой сторо­ны, были выделены вещества, способные подавлять эпилептичес­кую активность мозга.