Меньше кислорода и больше углекислого газа — рецепт защиты мозга от ишемии
Периодическая гипоксия, то есть временное ограничение кислорода, — эффективный способ повышения ишемической толерантности органов и тканей, то есть они становятся устойчивее к нарушениям кровоснабжения. Например, есть данные о ее использовании в профилактике и лечении сердечно-сосудистых патологий и ишемических поражений головного мозга. Это касается и частного случая гипоксии — гиперкапнии, когда во вдыхаемом воздухе в безопасных пределах повышено содержание углекислого газа. Однако применение таких подходов на практике ограничено из-за требований к длительному воздействию (1–6 часов) и продолжительности курсов лечения (не менее семи сеансов).
Сотрудники Красноярского государственного медицинского университета имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого, Алтайского медицинского института последипломного образования, Научного центра неврологии и Алтайского государственного медицинского университета ранее продемонстрировали, что одновременное снижение количества кислорода и повышение количества углекислого газа гораздо эффективнее защищает клетки мозга от ишемии, однако не было ясно, за счет каких именно механизмов это происходит.
В новой работе авторы провели эксперименты с культурами астроцитов (вспомогательные клетки нервной ткани, имеющие форму звезды) и нейронов, а также с животными, которых выдерживали в различных гипоксических и гиперкапнических условиях. Они сосредоточились на одном из важнейших механизмов нейропротекции — подавлении апоптоза, что позволяет сохранить даже частично поврежденные клетки. В случае животных исследователи искусственно вызывали закупорку сосудов мозга, предварительно введя светочувствительный реагент, а затем освещая ткани лазером. В результате в облученной точке нарушалось кровоснабжение и, как следствие, развивалась ишемия. Позднее эти участки изучались на предмет масштабов повреждения. С помощью иммунохимических методов авторы замеряли уровни белков каспазы-3, фактора, индуцирующего апоптоз (AIF), Bax и Bcl-2: первые три способствуют запуску апоптоза (AIF — не через каспазы), а последний, напротив, подавляет его.
Результаты показали, что в мозге животных действительно погибало меньше клеток после воздействия гиперкапнии и ее сочетании с гипоксией — в 5 и 21 раз соответственно. При этом в клетках понизилось содержание главного проапоптотического агента — каспазы-3, а гиперкапния как самостоятельно, так и в сочетании с гипоксией привела к уменьшению активности AIF и Bax и повышению уровня защитного белка Bcl-2.
Таким образом, авторы объяснили, каким образом гипоксия вместе с гиперкапнией может усилить защиту мозга при ишемии. Этот результат поможет в разработке способов борьбы с последствиями, например, недавно случившегося инсульта — когда повреждение произошло, но и еще не успело распространиться на большие объемы тканей.
