Газета «Новости медицины и фармации» 2(233) 2008

Сьогодні не залишається сумнівів стосовно того, що розуміння патогенезу ішемічного пошкодження мозкової тканини та підхід до лікування захворювань, в основі яких лежить даний патологічний процес, має бути комплексним [5, 12]. Найновіші методи вирішення даної проблеми базуються на моделюванні ішемічно-гіпоксичного пошкодження нервової тканини та розглядають нейрон не як виокремлену клітину, а як базовий компонент функціональної одиниці головного мозку, якою є нейросудинна одиниця [5, 35].

Нейросудинна одиниця — це не лише просто нейрон і судини. Це твердження останнім часом стало фундаментальним при розгляді питань патофізіології зони ішемічного пошкодження мозкової тканини. Воно базується на тому, що нейрон не розглядається як ізольована структура, а як клітина, інтегрована в оточуючий матрикс нейроглії з відповідним мікроциркуляторним руслом. Ранні та віддалені наслідки ішемії у відповідній нейросудинній одиниці залежать не лише від можливості відновлення функції самих нейронів, але й клітин нейроглії, що, у свою чергу, визначається глибиною отриманого пошкодження, часом та адекватністю відновлення тканинної оксигенації та сформованих міжклітинних молекулярних взаємодій [23].

При формуванні вогнища ішемічного пошкодження в тканині головного мозку разом із порушенням функції нейронів та гліального компонента втрачається також і функція мікроциркуляторного русла. Відбувається швидко прогресуюче пошкодження судинного ендотелію. Якщо епізод ішемії є відносно тривалим, то через втрату дренажної та осморегулюючої функції локальної капілярної сітки розвивається набряк тканини головного мозку, а після цього через ушкоджені ділянки капілярів та міжендотеліальні фенестри відбувається росочування крові per diapedesis в паренхіму ушкодженої ділянки та її геморагічна трансформація. При відновленні регіонарного кровотоку уражене мікроциркуляторне русло лише посилює глибину реперфузійного пошкодження ішемізованої ділянки [16, 17].

Саме тому окрім первинної нейропротекції важливим завданням терапії інсульту в гострий період є забезпечення адекватної функції мікроциркуляторного русла. Сьогодні судинна протекція є терапевтичною мішенню в лікуванні ряду захворювань, зокрема атеросклерозу, артеріальної гіпертензії, станів з підвищеною здатністю до тромбоутворення . Тривале лікування вазопротекторами традиційно спрямоване на збереження функції ендотелію, забезпечення виживання ендотеліоцитів, супресію тромбоутворення та розвитку місцевого запалення. Судинопротективна терапія об'єднує в собі всі поняття, що попереджують чи зменшують необоротні та оборотні пошкодження судинної стінки. До категорії cудинопротективних засобів належать антитромботичні та антигіпертензивні середники. Слід зазначити, що, як правило, судинопротективні властивості цих засобів є супутньою неспецифічною фармакотерапевтичною активністю. Найяскравішими прикладами таких засобів є статини, інгібітори ангіотензинперетворюючого ферменту та блокатори ангіотензинових рецепторів. Сьогодні засоби із безпосередньою судинопротективною дією проходять лише експериментальні та поодинокі доклінічні випробування [2, 10, 13, 41]. У терапії ішемічного інсульту судинопротекивна терапія не використовувалась. На думку багатьох дослідників, саме такий виокремлений підхід до збереження функції лише нейронів і недоврахування цілісної патофізіологічної ситуації в зоні ішемічного пошкодження, зокрема відсутність терапевтичної регуляції функції мікроциркуляторного русла (МЦР), стали причиною численних невдач апробації нейропротективних засобів. Підтримання адекватної функції судин місцевого кровоносного русла попереджує два найважливіші щодо прогнозу ускладнення ішемізації головного мозку — розвиток набряку мозкової тканини та геморагічної трансформації інфарктного вогнища [7, 11].

Каскадні гемодинамічні та метаболічні зміни в гострий період ішемічного пошкодження призводять до появи дисфункції гематоенцефалічного бар'єру (ГЕБ) та дизрегуляції судинного тонусу. Міогенні механізми, що забезпечують підтримання тонусу судин МЦР, є основними регуляторами перфузії крові у відповідній нейросудинній одиниці. Саме злагоджена взаємодія ендотелію та гладкої мускулатури судинної стінки забезпечує адекватну перфузію крові через тканину головного мозку навіть за умов виражених змін системної гемодинаміки. Компенсаторний резерв міогенних механізмів регуляції перфузії крові при розвитку ішемії головного мозку часто визначає глибину ішемічно-реперфузійного пошкодження в ділянці розгалуження відповідного мікроциркуляторного русла [7].

Через 30 хв після початку мозкової ішемії судини мікроциркуляторного русла вже не здатні підтримувати адекватний тонус внаслідок розвитку внутрішньоклітинного гіпоксичного пошкодження гладком'язових клітин судинної стінки та руйнування їх актинового цитоскелету. Уже через 2–3 години в мікроциркуляторному руслі відповідної нейросудинної одиниці розвиваються необоротні зміни, а відновлення кровотоку в цій ділянці призводить до розвитку важкого реперфузійного пошкодження та підвищує ризик кровотечі [42]. Вищевказані патофізіологічні особливості функціонування нейросудинної одиниці в найгостріший період ішемічного інсульту лежать в основі рекомендацій стосовно часової лімітації ефективності тромболітичної терапії ішемічного інсульту.

Мішені судинопротективної терапії

До основних завдань судинної протекції в гострий період інсульту належать: потенціація функції ендотелію, попередження проліферації гладком'язових клітин, інгібування реакцій місцевого запалення, мікротромбування МЦР, апоптозу ендотеліоцитів. За даними останніх досліджень, судини мікроциркуляторного русла в цілому та ендотелій зокрема забезпечують не лише метаболічний гомеостаз тканини головного мозку, але є джерелом індуктивних сигналів для репаративних процесів в період відновлення [11].

У гострий період інсульту важливу роль у регуляції судинного тонусу відіграє ряд факторів, зокрема активні форми кисню, вазоактивні речовини, в тому числі NO, ендотелін-1, фактор росту ендотелію судин (vascular endothelial growth factor (VEGF) та ангіопоетин-1 [19, 33, 38].

Реперфузія після часткової чи повної ішемії головного мозку індукує утворення надлишкових кількостей активних форм кисню, зокрема пероксиду водню, гідроксил-радикалів та супероксиданіону [2, 28]. Пік утворення супероксиданіону реєструється відразу після відновлення кровотоку в ішемізованій ділянці і тримається впродовж 2 годин. Пошкоджуюча дія супероксиданіону на ендотелій судин проявляється в порушенні ендотеліальної відповіді на вплив високих концентрації СО₂ та ендотеліальних факторів релаксації судинної стінки (наприклад, ацетилхоліну), підвищенні адгезивності тромбоцитів, зростанні проникності ендотелію та ГЕБ, а також у бепосередньому руйнуванні мембран ендотеліоцитів [22]. За даними досліджень Nelson et al. [27] вдалося встановити, що рання фаза реперфузійного пошкодження співпадає в часі з піком продукції супероксиданіону. Саме в цей період змінюється проникність ГЕБ, унаслідок чого відбувається екстравазація альбуміну та інших високомолекулярних речовин. Зміна онкотичного та осмотичного градієнтів призводить до розвитку набряку тканини головного мозку та зростання внутрішньочерепного тиску. Крім цього, як відомо, супероксиданіон легко вступає в реакцію з оксидом азоту, утворюючи токсичний пероксинітрит (ONOO^-), що потенціює подальше ішемічне пошкодження тканин і запускає ключові сигнальні механізми розвитку запалення та апоптозу в гостру та підгостру фази розвитку ішемічного інсульту. За даними ряду досліджень, застосування «пасток» або «скавенджерів» вільних радикалів, зокрема антиоксидантних ферментів супероксиддисмутази та каталази, попереджує розвиток ранньої дисфункції судинного ендотелію та підвищення проникності ГЕБ [27]. Застосування ряду антиоксидантів, таких як ліпоєва кислота, екстракт гінкго-білоби, в експерименті перед індукцією ішемії також проявило нейропротективний ефект і зменшило нейрофізіологічний дефіцит. Дані останніх досліджень також засвідчили, що призначення аспірину в найгостріший період ішемічного інсульту окрім антитромботичного ефекту має й антиоксидантний ефект [21]. Проте слід зазначити, що результати численних досліджень апробації антиоксидантів не дають підстав стверджувати наявність їх вірогідної ефективності. Для більшості відомих антиоксидантів залишається невстановленим їх сумарний нейропротективний потенціал, ефективне терапевтичне вікно тощо. Крім цього, відомо, що ізольоване інгібування розвитку оксидативного стресу без супутнього впливу на глутаматний ексайтотоксичний каскад є необгрунтованим і неефективним. Так, за даними досліджень, проведених під керівництвом Kontos [21, 22], вдалося встановити, що глутамат, який накопичується в міжклітинному просторі, індукує гіперпродукцію супероксиданіону через стимуляцію рецепторів до α-аміно-3-гідрокси-5-метил-4-ізоксазолепропіонової кислоти (АМРА-рецепторів). Саме тому сьогодні пріоритетним завданням досліджень залишається формування комплексної метаболічної схеми розвитку ішемічно-реперфузійного пошкодження нервової тканини та визначення ключових регуляторних систем даного патофізіологічного каскаду.

Окрім факторів, які провокують розвиток оксидативного стресу, важливою ланкою патогенезу ішемічного пошкодження тканини головного мозку є також цитокіновий сигнальний каскад. Концентрації низки сигнальних сполук із вазоконстрикторною та мітогенною активністю, зокрема тканинного та сироваткового ендотеліну-1, зростають як в експериментальних тварин, так і в пацієнтів з ішемічним інсультом. Окрім впливу на тонус судинної стінки, ендотелін-1 здатний змінювати проникність гематоенцефалічного бар'єру, а місцеве введення невисоких концентрацій ендотеліну-1 в in vitro експериментах провокувало пошкодження нейронів [30]. Дані досліджень Matsuo et al. [24] продемонстрували, що введення антагоніста рецепторів до ендотеліну типу А до та в період реперфузії в басейні СМА значно знижувало набряк тканини головного мозку та показники ранньої смертності в експерименті на щурах [24].

Інший важливий патогенетичний фактор розвитку дисфункції мікроциркуляторного русла VEGF — основний регулятор ангіогенезу та збереження цілісності ендотеліальної вистилки судин. VEGF стимулює продукцію NO та збільшує проникність ГЕБ в гострий період розвитку ішемічного інсульту [7, 22]. Отже, введення VEGF у гострий період захворювання може погіршити його перебіг, перш за все через потенціювання дисфункції ГЕБ.

Ангіопоетин та ряд інших факторів, які забезпечують тканинний ангіогенез, також безпосередньо впливають на ступінь збереження цілісності місцевого мікроциркуляторного русла та стабільності ГЕБ [7]. У модельних дослідах концентрація ангіопоетину-1 в сироватці крові знижується відразу після індукції мозкової ішемії та пов'язана із появою перших ознак дисфункції ГЕБ. Отже, вважається, що саме ангіопоетин-1 є тканинним фактором, який забезпечує збереження цілісності ГЕБ [7].

Баланс між медіаторами, які потенціюють пошкодження судинної стінки, та ангіопротективними факторами є визначальним для відновлення міcцевого кровотоку вже в перші години після розвитку інсульту [4, 5, 29].

У підгострій та хронічній фазах розвитку ішемічного інсульту важливу роль у цілісному відновленні функції всіх структурних елементів нейросудинної одиниці в зоні ішемічно-реперфузійного пошкодження відіграє характер активації та часткової реорганізації генетичного апарату уражених клітин. За даними досліджень останнього десятиліття можна виокремити наступні групи генів раннього та віддаленого реагування на ішемічно-гіпоксичне пошкодження клітин: 1) гени, активність експресії яких безпосередньо регулюється ішемією-гіпоксією; 2) гени, що додатково включаються при розвитку ішемічно-гіпоксичного пошкодження клітини. Спираючись на дані проведених генетичних досліджень, можна стверджувати, що при ішемічному ураженні 28 генів активуються, а для 6 активність експресії знижується (білки теплового шоку, антиоксидантні ензими, трофічні фактори, гени, зав'язані на метаболізм РНК та медіаторів запалення). Крім цього, додатково активується 35 новопід'єднаних генів та 41 знижують свою активність [15].

У патофізіологічному каскаді розвитку дисфункції судинного ендотелію в підгостру фазу ключовим є розвиток реакції місцевого запалення. Відомо, що вже в перші години тканинної гіпоксії відбувається активація генів, які кодують синтез прозапального інтерлейкіну-1α (IL-1α), фактора некрозу пухлин (TNF-α) та транскрипційних факторів, зокрема гіпоксієіндуцибельного фактору 1, ядерного фактору та регулятора інтерферону-1, синтез яких збільшується у відповідь на клітинну гіпоксію, гіперпродукцію супероксиданіону та надходження надлишкових кількостей кальцію всередину клітини [3, 8, 10]. Ці прозапальні цитокіни регулюють синтез білків адгезії, що визначають збереження цілісності ендотеліальної вистілки судин МЦР, а також запускають місцеве тромбоутворення. Так, наприклад, після ішемізації головного мозку в щурів вже в перші години зростає вміст тканинних факторів адгезії, зокрема міжклітинної молекули адгезії 1, Р-селектинів та Е-селектинів. Уведення антитіл до вказаних молекул попереджувало подальшу активацію комплементу, що є одним із найважливіших факторів пошкодження цілісності ендотеліоцитів [38]. Зв'язуючись з нейтрофілами, молекули клітинної адгезії потенціюють їх пенетрацію через судинну стінку в паренхіму головного мозку. Дані останніх досліджень продемонстрували, що в період з 2-ї по 24-ту годину після розвитку ішемії головного мозку активуються матриксні металопротеїнази ММП-2 та ММП-9, що відіграють важливу роль в дезорганізації базальної мембрани капілярів і в такий спосіб дезінтегрують шар судинного ендотелію [29, 30]. Активовані нейтрофіли та продукти експресії прозапальних генів потенціюють геморагічну трансформацію інфарктного вогнища через ряд механізмів, які на сьогодні залишаються до кінця незрозумілими. Відомо, що розвиток запалення, який супроводжується активацією лейкоцитів, провокує мікросудинну обструкцію та поглиблює тканинну ішемію в ураженій ділянці [42]. Крім цього, активація індуцибельної NO-синтази нейтрофілів призводить до синтезу надлишкових кількостей оксиду азоту, який за умов оксидативного стресу вступає в реакцію з супероксиданіоном з утворенням цитотоксичного пероксинітриту [40, 42].

Вивчення регуляторних властивостей VEGF, ангіопоетину та фактору росту фібробластів показало, що в гострий період ішемічного пошкодження вони потенціюють дезорганізацію елементів судинної стінки, проте в хронічну фазу здатні суттєвою мірою покращувати відновлення мікросудинного оточення нейронів [2, 9]. Ангіогенний потенціал цих білків сьогодні використовують як терапевтичний для стимуляції утворення нової мікроциркуляторної сітки в ураженій ділянці в період відновлення [2, 9, 28].

У хронічну фазу перебігу ішемічного інсульту активується експресія генів-регуляторів апоптозу та стимулюється синтез ангіогенних факторів в ендотеліоцитах. Під впливом TNF-α, IL-1α, які були синтезовані в надлишкових кількостях в гострий та підгострий періоди розвитку захворювання, активуються каскадні механізми програмованої клітинної смерті [37]. Тому інгібування експресії проапоптичних факторів на даному етапі має виняткове терапевтичне значення. Так, було встановлено, що уведення VEGF у хронічну фазу розвитку ішемічного пошкодження мозкової тканини має виражений антиапоптичний ефект. Це зумовлено тим, що фактор росту ендотелію судин індукує антиапоптичний шлях в ендотеліоцитах через активацію фосфатидилінозитол-3-кінази [4]. Така особливість VEGF може бути вигідною для застосування його у відновній терапії після ішемічного інсульту, тоді як в гострому періоді цей фактор, навпаки, погіршує перебіг захворювання і обгрунтованою терапевтичною тактикою можна вважати введення антитіл до цього білка.

Сьогодні неможливо дати чіткої відповіді, чи судинна є протекція визначальною для забезпечення успіху комплексної зберігаючої та відновної терапії ішемічного інсульту. Відомо лише, що глибина пошкодження компонентів мікроциркуляторного русла є не меншою, ніж самих нейронів та оточуючої глії. Саме через дисфункцію місцевого кровопостачання відбувається агравація ішемічного пошкодження тканини головного мозку, яка супроводжується розвитком тканинного набряку, порушенням проникності ГЕБ, геморагічною трансформацією ураженої зони. Ці зміни унеможливлюють адекватне надходження кисню та нутрієнтів навіть після відновлення кровотоку в ішемізованій тканині, в тому числі стають перешкодою для проникнення засобів первинної нейропротективної терапії [7, 23].

Відтак застосування засобів із вазопротективною активністю в терапії ішемічного інсульту є цілком обгрунтоване та може бути спрямоване перш за все на попередження розвитку набряку тканини головного мозку та геморагічної трансформації інфарктного вогнища. Виходячи із патофізіологічних особливостей ішемічно-реперфузійного пошкодження мозкової тканини в гострий період ішемічного інсульту, дія вазоактивних препаратів має бути спрямована на інгібування синтезу VEGF, ангіопоетину, ангіотензину ІІ, ендотеліну-1, медіаторів запалення, а також на зниження активності матриксних металопротеїназ. У період відновлення найважливішою мішенню впливу вазопротективних середників є апоптоз. Вигідним для виживання судинного ендотелію є застосування VEGF, що на даному етапі має виражену антиапоптичну активність.

Саме поєднанням нейропротективної та судинопротективної терапії можна досягнути комплексного впливу на найважливіші компоненти ішемічної напівтіні — нейрони, глію та мікроциркуляторне оточення, відновлення яких є визначальним для прогнозу перебігу захворювання. Очевидним є й той факт, що як і у випадку нейропротекції, судинопротективна терапія має мати етапну диференціацію — засоби, які будуть ефективні в гострий період не обов'язково будуть вигідними в період відновлення, а навпаки, можуть стати навіть шкідливими. Тому скринінг терапевтичних середників з поєднаними механізмами дії та ефективна комбінація нейропротекторів із засобами, дія яких направлена на збереження та адекватне відновлення мікроциркуляції в ішемізованій тканині головного мозку, сьогодні є пріоритетним підходом в розробці нових схем лікування ішемічного інсульту.