Защита белого вещества головного мозга от ишемического повреждения

Белое вещество головного мозга (БВГМ) состоит исключительно из аксонов и глиальных клеток-сател­литов, включая астроциты, олигодендроциты (миелинизирующие и немиелинизирующие) и микроглию. БВГМ составляет около половины объема переднего мозга человека, что в З—4 раза больше, чем у грызунов, которых наиболее часто используют при проведении неврологических исследований [1, 2]. Относительно низкий объем БВГМ у грызунов привел к тому, что в исследованиях патофизиологии инсульта этой специа­лизированной областью мозга пренебрегали и недо­оценивали клиническую значимость БВГМ, что замед­лило процесс разработки эффективных методов лече­ния [З]. Аксоны БВГМ интегригруют отдаленные части центральной нервной системы, и их энергетический метаболизм не зависит от метаболизма тел соответ­ствующих клеток. Таким образом, для надлежащего распространения электрических сигналов через аксо­ны БВГМ необходима непрерывная подача энергии по всей их длине, а очаговое нарушение кровоснабжения может поставить под угрозу жизнеспособность всего аксона. Тем не менее кровоснабжение БВГМ непро­порционально меньше, чем серого вещества головного мозга (СВГМ), в связи с чем БВГМ очень чувстви­тельно к снижению кровотока, что подтверждается частотой развития инсультов именно в БВГМ, так называемых лакунарных инфарктов [4], которые могут протекать бессимптомно и приводить к развитию сосу­дистой деменции [5].

Повреждение БВГМ является одной из основных причин функциональной недостаточности при цереб­роваскулярных заболеваниях, и при большинстве ише­мических инсультов поражаются и БВГМ, и СВГМ [2, 6]. В ранних исследованиях на животных показали, что повреждение БВГМ может развиваться даже при кратковременной очаговой ишемии [7]. Так, через З0 минут после окклюзии артерии развивается массив­ный отек олигодендроцитов и астроцитов, и приблизи­тельно через З часа большая часть олигодендроцитов погибает. Эти изменения происходят за несколько часов до некроза нейронов в зоне ишемии [7]. К дру­гим патологическим изменениям в ишемизирован­ном БВГМ относятся сегментарный отек миелинизированных аксонов и образование пространств или вакуолей между миелиновой оболочкой и аксолеммой (рис. 1, см. на цв. вклейке) [7, 8]. Эти наблюдения подтверждают, что БВГМ чувствительно к ишемии, и что при инсульте повреждение олигодендроцитов, миелина и аксонов может протекать независимо от повреждения ядер нейронов. Действительно, до 25% случаев ишемического инсульта у человека состав­ляют лакунарные инфаркты, которые развиваются в БВГМ, в области внутренней капсулы. Клиническая значимость ишемического повреждения БВГМ воз­растает, так как наиболее восприимчивая популяция, а именно пожилые люди, составляют растущую часть населения мира. Некоторые виды деменции фактичес­ки могут представлять собой хроническую и скрытую форму ишемии именно БВГМ.

Таким образом, инсульт приводит к инвалидизации не только в результате дисфункции нейронов и синап­сов, но и по причине первичного или вторичного пов­реждения аксонов и глии БВГМ. В настоящем обзоре обобщены современные представления о молекуляр­ных механизмах ишемического повреждения БВГМ и рассматривается его значение для практического лече­ния инсульта (таблица) [9—16, 17—З0].

Таблица. Повреждение белого вещества головного мозга и его защита при ишемии.

Метаболизм белого вещества

Глюкоза является основным источником энергии в головном мозге. Белки-переносчики глюкозы (GLUT) на эндотелиальных, глиальных клетках и аксонах необ­ходимы для поглощения глюкозы из крови в клетки. Астроциты в СВГМ и БВГМ экспрессируют GLUT1, особенно в синаптических нервных окончаниях, окру­жающих капилляры, и эти клетки сами самостоя­тельно синтезируют и откладывают в депо глюкозу в виде гликогена [З1]. Олигодендроциты экспрессируют GLUT1 и GLUT2 [З2, ЗЗ], а нейроны и их аксоны экс­прессируют GLUT3, хотя точная локализация GLUT3 в аксонах центральной нервной системы до конца не изучена [34].

Лактат, в дополнение к глюкозе, также может подде­рживать энергетический обмен и функцию БВГМ [З5]. Молочная кислота (лактат) постоянно образуется при гликолизе, и в нормальных условиях скорость аэроб­ного гликолиза в БВГМ выше, чем в СВГМ [36]. Несмотря на то что содержание гликогена в головном мозге составляет лишь десятую часть его запасов в пече­ни, гликоген из астроцитов быстро мобилизуется для образования лактата, который поступает в аксоны для обеспечения функции нейронов при их высокой актив­ности или недостаточном поступлении глюкозы [З7] (последние обзоры в ссылках [38, 39], см. рис. 2 на цв. вклейке). Лактат транспортируется через клеточные мембраны с помощью монокарбоксилатных транспор­теров, расположенных в аксонах и глии БВГМ (рис. 2). Астроциты экспрессируют преимущественно монокарбоксилатные транспортеры 4, высвобождающие лактат при превышении его внутриклеточной концентрации над внеклеточной ([Lac]₀)....

К. Матуте, М. Домерк, А. Перез-Самартин, Б.Р. Рансом