Диссертация (Эффекты и механизмы ишемического прекондиционирования и посткондиционирования головного мозга), страница 3

et al., 2010).Острое нарушение церебрального кровообращения приводит к недостаткупоступления кислорода к клеткам головного мозга, в результате чего запускаетсясложный патологический процесс, известный под названием «ишемического10каскада» (Lipton P., 1999). Восстановление кровотока в ишемизированной тканиможет приводить к развитию реперфузионного повреждения мозга, механизмыкоторого включают генерацию высоких концентраций активных форм кислорода,метаболическиенарушения,невосстановлениекровотока(no-reflow),внутриклеточный отек и другие изменения, приводящие в итоге к гибели клетокнервной ткани (Одинак М.М., Вознюк И.А., 2003; Kirino T.

et al., 2002; Zhao H. etal., 2012). Комплекс мероприятий, обеспечивающих защитный эффект за счетблокирования механизмов повреждения нейронов, глии, сосудов головного мозгаи/или стимулирования протективных механизмов, называют нейропротекцией(Jain K.K., 2012). Несмотря на то, что в экспериментальных исследованияхпоказана высокая нейропротективная эффективность многих субстанций, однаковклиническихисследованиях,особенноприиспользованиипринциповдоказательной медицины, результаты чаще бывают недостоверными (Green A.R.,2008; Cook D.J., Tymianski M., 2011).

На сегодняшний день, перспективнымнаправлением нейропротекции является стимуляция эндогенных защитныхмеханизмов, заложенных в процессе эволюции и являющихся генетическидетерминированными,атакжеиспользованиемеханизмовформированияишемической толерантности головного мозга и идентификация перспективныхмишеней для медикаментозной нейропротекции. К эндогенным способамцитопротекцииотносятишемическоепрекондиционирование(ИПреК)иишемическое посткондиционирование (ИПостК). Феномен ИПреК, впервыеописанный на сердце (Murry C.E. et al., 1986), заключается в формированииустойчивости ткани к ишемическому и реперфузионному повреждению,вызванному продолжительной ишемией, формирующейся после одного илинескольких кратковременных эпизодов ишемии-реперфузии (Шляхто Е.В., 2008;Шляхто Е.В.

с соавт., 2008; Kitagawa К. et al., 1990; Dirnagl U. et al., 2003).Лежащий в основе ИПреК адаптивный ответ можно наблюдать у представителейсамых разнообразных живых организмов от бактерий до млекопитающих (FederM.E., Hofmann G.E., 1999). Феномен ИПостК был открыт в начале XXI века висследованиях на сердце (Zhao Z.Q. et al., 2003; Galagudza M.M. et al., 2004), его11протективные возможности реализуются при выполнении коротких ишемическихстимулирующихвоздействийвреперфузионномпериодепослепролонгированной (повреждающей) ишемии (Zhao H.

et al., 2006; Wang J.Y. et al.,2008). Несмотря на наличие работ, посвященных изучению протективныхэффектов эндогенной нейропротекции, механизмы формирования толерантностиголовногомозгакишемическомуиреперфузионномуповреждению,индуцируемой короткими ишемическими стимулирующими воздействиями,остаются малоизученными.Получение новых данных в этой области сдерживается отсутствиемоптимальныхобратимуюэкспериментальныхполнуюглобальнуюмоделей,ишемиюпозволяющихголовноговоспроизводитьмозгазаданнойпродолжительности. В частности, остается неизученным влияние ИПостК напротеканиеокислительно-восстановительныхметаболизманейронов,обладающихреакцийразличнойэнергетическогочувствительностьюкишемическому и реперфузионному повреждению.

Также не изучено влияниеИПостК на инициацию или подавление адаптивных иммунных реакцийорганизма. Немногочисленны и противоречивы сведения о вовлеченности белкаBcl-2 в реализацию нейропротективного эффекта ИПостК головного мозга(Ветровой О.В. с соавт., 2014; Hara A. et al. 1998; Xing B. et al. 2008; Ding Z.M.

etal., 2012). Отсутствуют исследования, направленные на изучение эффектовИПостК в зависимости от анатомических особенностей кровоснабженияголовного мозга. Некоторые авторы рассматривают ИПреК и ИПостК как единыйзащитный феномен, реализующий свой эффект на различных этапах поврежденияи имеющий сходство в механизмах реализации формирования толерантностинейронов (Dirnagl U. et al., 2009; Pignataro G. et al., 2008). На сегодняшний деньпоказано ослабление проявлений эксайтотоксичности при развитии ишемическойтолерантности при применении ИПреК и показана роль NMDA-рецепторов вреализации нейропротективных эффектов (Grabb M.C., Choi D.W., 1999; DaveK.R. et al., 2005; Shpargel K.B. et al., 2008).

Известно, что ключевую роль вреализации эксайтотоксичности играют NMDA, АМРА и каинатные рецепторы12(Harukuni I., Bhardwaj A., 2006), однако возможное участие этих рецепторов вповышении резистентности нейронов к реперфузионному повреждению остаетсянеизученным. При применении ИПреК выделяют две фазы ишемическойтолерантности мозга в ответ на предварительные сублетальные стимулы, аименно, раннюю и позднюю ишемическую толерантность головного мозга,механизмы которых существенно различаются. При этом данные литературы оналичии и степени выраженности нейропротективного эффекта ранней и позднейфазы ишемической толерантности головного мозга весьма противоречивы(Furuya K.

et al., 2005; Bolacos J.P. et al., 2009). Практически отсутствуют сведенияо возможных кумулятивных повреждающих эффектах повторных ишемическихстимулирующих воздействий.Помимо недостаточности знаний о фундаментальных механизмах, лежащихв основе реализации защитных эффектов ИПреК и ИПостК, отсутствуют данныео взаимодействии этих способов нейропротекции с лекарственными препаратаминейропротективногоусилениямеханизма действия.нейропротективногоэффектаГипотетическиприможно ожидатьодновременномприменениинескольких защитных воздействий.

Однако исследований, направленных наизучение эффектов совместного применения методов кондиционированияголовного мозга и нейропротекторов, до настоящего времени не проводилось. Влитературе описаны как случаи взаимного потенцирования эффектов различныхспособов цитопротекции, в частности, при сочетанном применении ИПреКсердца и ингибиторов ангиотензин-превращающего фермента (Цырлин В.А.

ссоавт., 2001), так и подавления эффекта эндогенной цитопротекции (БокерияЛ.А., Чичерин И.Н., 2007).Дальнейшееизучениеэффектовимеханизмовпре-ипосткондиционирования головного мозга будет способствовать пониманиюпроцессов адаптации организма к повреждающим факторам в процессе микро- имакроэволюции, а также разработке новых методов ограничения степениишемического и реперфузионного повреждения головного мозга в рамкахреализации концепции трансляционной медицины.13Целью диссертационной работы является определение защитных эффектовишемического прекондиционирования и посткондиционирования головногомозга на различных экспериментальных моделях для выявления отдельныхмеханизмовадаптивныхреакцийприишемическомиреперфузионномповреждении головного мозга.Основные задачи исследования:1.Разработать экспериментальную модель полной глобальной ишемии-реперфузии головного мозга у крыс и оценить ее применимость для исследованияэффектов эндогенной нейропротекции.2.Изучить эффекты ишемического посткондиционирования головного мозгана физиологические, функциональные, морфологические, метаболические ибиохимические параметры при глобальной ишемии-реперфузии головного мозга.3.В зависимости от анатомических особенностей кровоснабжения головногомозгаоценитьинфаркт-лимитирующийэффектишемическогопосткондиционирования при фокальной ишемии головного мозга у крыс.4.Определить роль АМРА-рецепторов в обеспечении нейропротективногоэффекта ишемического посткондиционирования головного мозга.5.Изучить и сравнить выраженность эффектов раннего и позднегоишемического прекондиционирования на физиологические, функциональные иморфологические параметры при глобальной ишемии-реперфузии головногомозга.6.Проанализировать эффективность совместного применения ишемическогопрекондиционирования, а также посткондиционирования головного мозга инейропротектора цитиколина при глобальной ишемии-реперфузии головногомозга.Методологияиметодыисследования.Методологияисследованиязаключалась в применении комплексного подхода при изучении эффектов имеханизмов ишемического прекондиционирования и посткондиционированияголовногомозга.Исследованиепроведенонадвухвидахживотных,14смоделировано несколько типов ишемического повреждения головного мозга сиспользованиемразныхэкспериментальныхмоделей.Анализизменениярассматриваемых параметров проведен в различные сроки реперфузионногопериода после повреждающей ишемии.

Использованы методы оценки общегофизиологического состояния организма животного, а также биохимические,морфологические,морфометрические,гистохимическиеииммуноцитохимические методы анализа, позволяющие выявить изменения наорганизменном, органно-тканевом и молекулярно-клеточном уровнях.Научная новизна исследования. Разработана и апробирована новаяэкспериментальная модель полной глобальной ишемии-реперфузии головногомозга у крыс, позволяющая моделировать эпизоды полной ишемии и реперфузиимозганеобходимойпродолжительностиихарактеризующаясявысокойвоспроизводимостью результатов.В ходе исследования впервые получены сведения об активности такихферментовклассаоксидоредуктаз,каксукцинатдегидрогеназа(СДГ)илактатдегидрогеназа (ЛДГ), а также об уровне экспрессии белка Bcl-2 в нейронахслоев II, III и V неокортекса и в пирамидных нейронах полей СА1, СА2, СА3 иСА4 гиппокампа крыс Wistar и монгольских песчанок.Впервые получены данные о морфофункциональных изменениях отдельныхслоев коры мозга и всех полей гиппокампа при ишемии-реперфузии переднегомозга у монгольских песчанок и при полной обратимой глобальной ишемииреперфузии головного мозга у крыс Wistar в различные сроки реперфузионногопериода.Впервые на различных экспериментальных моделях глобальной ишемииголовного мозга показано, что нейропротективный эффект ишемическогопосткондиционированиявразличныесрокиреперфузионногопериодавыражается в увеличении числа морфологически неизмененных нейронов вотдельных полях гиппокампа и слоях коры головного мозга и сопровождаетсяповышением в них активности ЛДГ с сопутствующим понижением активностиСДГ.15Установлено,чтонейропротективныйэффектишемическогопосткондиционирования при ишемии-реперфузии переднего мозга у монгольскихпесчанок и при полной обратимой глобальной ишемии-реперфузии головногомозга у крыс Wistar сопровождается повышением уровня экспрессии белка Bcl-2в морфологически неизмененных нейронах полей гиппокампа и слоев корыголовного мозга, обладающих разной устойчивостью к повреждающемудействию ишемии-реперфузии.