Распространяющаяся депрессия ЦНС при церебральной ишемии
Альтернативной причиной повышения концентрации внеклеточного глутамата в зоне пенумбры является распространяющаяся депрессия, или периинфарктная деполяризация ( Hansen A.J. 1985 , Nedergaard M., Hansen A.J. 1993 ). Распространяющаяся депрессия - хорошо известный феномен, при котором развивается преходящее нарушение ионного градиента мембран клеток мозга. Это нарушение имеет форму волны, которая медленно движется по тканям ЦНС согласно их цитоархитектонике. Для распространения волны необходимо наличие нейронов и астроцитов ; волна депрессии никогда не распространяется по трактам белого вещества или шовной ткани, лишенной нейронов ( Hull CD., van Harreveld A. 1964 , Irwin A., Walz W. 1999 Somjen G.G., Aitken P.G. 1992 ).
Распространяющаяся депрессия является волной практически полной деполяризации мембраны, имеющей концентрическую форму, которая проходит со скоростью 1,5-1,7 мм/мин по ЦНС, вызывая изменения внеклеточного потенциала до 30 мВ. При этом происходит сжатие внеклеточного пространства на 50% за счет набухания астроцитов и дендритов. Для распространяющейся депрессии характерны увеличение концентрации ионов К+ (до 30-80 ммоль) во внеклеточном пространстве, а ионов Na2+, Cl- и Са2+ - внутри клеток, открытие анионных каналов, проницаемых для молекул бикарбоната и воды. Бикарбонатаый сдвиг приводит к формированию ацидоза в нейронах и внеклеточном пространстве; в астроцитах, напротив, развивается алкалоз . Спустя 1-2 мин после прохождения волны депрессии концентрация ионов К+ начинает возвращаться к исходному уровню, нормализуется ионный градиент и наступает реполяризация мембран клеток, означающая конец действия распространяющейся депрессии ( Bures J., Buresova O. 1974 , Kraig R.P., Nicholson С. 1978 Phillips J.M., Nicholson С. 1979 ).
Прохождение волны депрессии сопровождается расширением мелких кровеносных сосудов с увеличением локального тока крови, улучшением митохондриального окисления и повышением продукции лактата, что сменяется в постволновом периоде обратными реакциями. Выявленные фазные изменения могут косвенно отражать необходимость дополнительных энергетических затрат ткани мозга, вовлеченной в процесс распространяющейся депрессии ( Lauritzen M. 1987 , Lothman E., La Manna J. 1975 ).
Механизм распространяющейся депрессии до настоящего времени окончательно неясен. Показано, что волна депрессии может распространяться даже при условии полной блокады аксональной проводимости и синаптической передачи. Антагонисты глутамата уменьшают представленность распространяющейся депрессии, изменяют некоторые ее черты, но не подавляют ее полностью. Вместе с тем блокада фосфопротеинов, связанных с ростом ( GAP ), способна предотвращать волну распространяющейся депрессии во всех тканях ( Herreras O., Somjen G.G. 1993 , Irwin A., Walz W. 1999 , Tegtmeier F. 1993 ).
Экспериментально продемонстрировано, что астроциты в клеточных культурах и срезах мозга осуществляют самораспространение кальциевой волны через свои GAP-соединения со скоростью, сходной с таковой при распространяющейся депрессии in vitro. Более того, кальциевые волны, распространяющиеся по астроцитарному синцитию в клеточных структурах, способны вызывать цитозольное увеличение ионов Са2+ в нейронах по всему астроцитарному слою. Такое увеличение затухает при использовании блокаторов GAP-соединений. Эти наблюдения подтверждают тесное глиально-нейрональное взаимодействие и особо важную роль астроцитов во время прохождения волны распространяющейся депрессии ( Cornell-Bell A.H., Finkbeiner S.M. 1990 , Dani J.W., Chemjavsky A. 1992 , Irwin A., Walz W. 1999 , Nedergaard M. 1994 ).
С. Largo с соавт. подчеркивают значимость нейрональных GAP- соединений в распространении депрессии. По их данным, энергетический дефицит в глиальных клетках делает нейроны более восприимчивыми к распространяющейся депрессии. Нейрональные GAP-соединения, закрытые в обычных условиях, открываются при прохождении волны депрессии ( Largo C, Tombaugh G.C.1997 ).
Накапливаются доказательства участия феномена распространяющейся депрессии в расширении инфарктной зоны при фокальной ишемии. Показано, что после преходящей фокальной ишемии из периинфарктной области, расположенной между центральным некрозом и зоной пенумбры , берут начало волны депрессии. Увеличение внеклеточной концентрации ионов К+ в некротизированной ткани, являющееся результатом нарушений активного ионного транспорта, служит основным триггерным механизмом, запускающим волны депрессии, повторяющиеся с интервалом примерно 10 мин. Во время распространяющейся депрессии отмечается несоответствие между энергетическими затратами деполяризованной ткани и ее энергетическими потребностями, что является фактором, дополнительно повреждающим зону пенумбры и медленно расширяющим центральную некротизированную зону. Роль распространяющейся депрессии в увеличении инфарктного очага подтверждается корреляцией между объемом зоны некроза и числом волн депрессии. Каждая волна увеличивает объем инфарктной зоны примерно на 23% ( Back Т., Kohno K. 1994 , Branston N.M., Strong A.J. 1977 , Mies G., Iljima Т. 1993 , Nedergaard M., Hansen A.J. 1993 ).
В то же время распространяющаяся депрессия не повреждает здоровые ткани и не увеличивает за счет их зону пенумбры. Более того, обсуждается вопрос о возможном протективном действии волн депрессии на периферические отделы ишемизированной ткани мозга за счет стимуляции синтеза трофических факторов ( Dietrich W.D., Feng Z.C. 1994 , Kitagawa K, Matsumoto M. 1991 ).
Таким образом, проведенные исследования продемонстрировали роль в развитии ишемического повреждения метаболических глутамат-кальциевых изменений и мембранной деполяризации, распространяющихся от центральной инфарктной зоны к периферическим областям пенумбры. Неразрывная связь между изменениями активного ионного транспорта, деполяризацией клеточных мембран и высвобождением глутамата позволяет предполагать сочетанность и тесную взаимозависимость процессов распространяющегося глутаматного выброса и распространяющейся депрессии.
