Во время инсульта прерывание кровотока происходит неравномерно. Нарушение циркуляции крови тем более выражено, чем ближе оно к очагу поражения, где дефицит крови может быть практически абсолютным. Находящиеся в нем клетки быстро погибают в процессе некроза. Мы помним, что, в отличие от апоптоза, некроз представляет собой неконтролируемый и неупорядоченный процесс, при котором клетки распадаются, а их содержимое попадает на близлежащую ткань, что вызывает воспаление.
Клетки, примыкающие к очагу поражения головного мозга, отмирают спустя часы или сутки после начала инсульта. Как и почему это происходит, пока остается загадкой, однако вторичный ущерб головному мозгу при ишемическом инсульте, по мнению врачей, можно предотвратить. Результаты все новых и новых исследований говорят о том, что как первичный, так и вторичный урон, наносимый нейронам в процессе инсульта, непосредственно связан с митохондриями, равно как связано с ними и врачебное вмешательство (оперативное или терапевтическое).
Интересен тот факт, что митохондрии в большей степени страдают при частичной блокировке кровообращения, чем при полной его остановке. Полное прекращение доступа крови одновременно означает и полное отсутствие кислорода, что, в свою очередь, уберегает митохондрию от окислительного стресса (напомню, речь идет о физиологическом стрессе или повреждении клеток живого организма в результате протекания нехарактерных для собственного метаболизма окислительных реакций) и образования свободных радикалов. Если же кровоток перекрывается лишь частично, то в клетку продолжает поступать небольшое количество кислорода, и, соответственно, к свободным радикалам, образовавшимся вследствие нарушения процесса клеточного дыхания, добавляются новые внутриклеточные агрессоры. Кстати, этот механизм позволяет объяснить и вторичные повреждения головного мозга, о которых говорилось выше.
Результаты проведенного в 1992 году исследования говорят о том, что грань между обратимыми и необратимыми последствиями ишемии заключается в функциональном состоянии митохондрий. Другими словами, все зависит от способности митохондрий восстановить процесс окислительного фосфорилирования.
Будучи особенно чувствительными к сокращению притока артериальной крови, митохондрии клеток головного мозга демонстрируют признаки дисфункции даже при умеренном нарушении мозгового кровотока. Повреждение митохондрий после инсульта имеет много последствий, среди которых нарушение биоэнергетических процессов, нашествие свободных радикалов, блокировка вывода кальция, повышение эксайтотоксичности
[22] и запуск запрограммированной смерти клеток. Отмечу, что нарушение работы одних митохондрий при инсульте запускает цепную реакцию деградации других митохондрий в тех областях мозга, которые хотя бы частично ограничены в поступлении крови. В результате возникает порочный круг клеточного разрушения в постинсультный период.
Главная цель врача при лечении больного инсультом — восстановить снабжение головного мозга кровью и, соответственно, кислородом. Однако даже здесь кроются «подводные камни». Несмотря на то что восстановление кровообращения действительно является главной целью при терапии инсульта, неосторожность в достижении этой цели может привести к тяжелым последствиям. Когда кислород вместе с кровью начинает поступать в пораженные участки мозга, митохондрии получают еще более мощный удар. Речь идет об ишемически-реперфузионном повреждении (синдром ишемия-реперфузия). Реперфузионный синдром, протекающий с реперфузионным повреждением, — тяжелейшее расстройство, зачастую возникающее при операциях на сердце и требующее своевременной диагностики и терапевтической коррекции.
В некоторых случаях, таких как запланированная операция, мы можем подготовиться к синдрому «ишемия-реперфузия», предприняв меры по снижению его влияния путем подготовки митохондрий и клеток к испытаниям, например, специальной диетой или введением в организм тех или иных веществ. Но при остром инсульте или инфаркте нет времени на подготовку. Давайте остановимся на этой теме.
При ограничении кровоснабжения головного мозга АТФ какое-то время продолжает использоваться клеткой для обеспечения своей повседневной активности, однако новые энергомолекулы уже не производятся, и поэтому клетка вынуждена соединять две молекулы АДФ в целях образования одной АТФ. Как мы уже знаем, это ведет к появлению избыточного количества молекул АМФ, которые удаляются из клетки, что влечет за собой ослабление ее энергетического потенциала. Нарастающий затем дефицит кислорода и питательных веществ вводит митохондрии в состояние гибернации (спящего режима). Восстановление же кровотока дает толчок целой лавине событий: мозг буквально накрывает волна кислорода и питательных веществ; митохондрии начинают постепенно просыпаться и оказываются в ситуации недостатка строительных блоков для АТФ (ведь они были «вымыты» из клетки в процессе удаления АМФ). Отсутствие необходимого количества пуринов не позволяет вышедшим из спячки и работающим в полную силу митохондриям восполнить дефицит в клеточном топливе (нарушается цикл АДФ — АТФ). Это приводит к сверхактивному образованию свободных радикалов, а не к восстановлению нормальной работы митохондрий. Рой свободных радикалов атакует клетки и выталкивает те из них, что уже близки к порогу смерти, за этот порог. Таков механизм ишемически-реперфузионного повреждения.
Степень разрушения головного мозга при инсульте зависит именно от вторичного ущерба, возникшего в результате ишемически-реперфузионного повреждения. В области научной медицины идет дискуссия о том, какой механизм — апоптоза или некроза — задействован при этой отложенной смерти нейронов (ряд исследователей предполагают, что речь идет о некоем промежуточном варианте). Данные современных исследований, как правило, свидетельствуют в пользу апоптоза. В нормальной ситуации апоптоз позволяет изящно и упорядоченно удалять поврежденные клетки, однако в случае инсульта он может быть случайно запущен в здоровых клетках. Впрочем, каким бы ни был механизм отложенной клеточной смерти, снижение наносимого им ущерба критически важно для максимально возможного сохранения функций головного мозга после инсульта. Заботясь о наших митохондриях, мы можем повысить их (и наши) шансы на выживание в случае тех или иных испытаний (подробнее об этом — в главе 3).
Роль митохондрий в дегенерации нейронов (нейродегенерации)
Еще в 1999 году появилась серия работ, в которых приводились результаты исследований, доказывающие, что митохондрии играют важную роль в процессе дегенерации нейронов. Как отмечает исследовательский коллектив под руководством Кассарино, «становится ясно, что слабые функциональные изменения в этих жизненно важных клеточных генераторах энергии могут привести к постепенно развивающимся (и зачастую бессимптомным), но серьезнейшим патологическим изменениям в нейронах». Группа Кассарино сформулировала теорию нейродегенерации, основанную на понятиях мутации мтДНК, биоэнергетического увядания и разрушительной работы свободных радикалов. Проведенные на протяжении последних 20 лет дальнейшие исследования показывают, что эта теория также позволяет прояснить причины множества иных нарушений здоровья.
