CC BY
12
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
УДК 616.8-009.11:616.001.35
ОСОБЕННОСТИ ТЕЧЕНИЯ ОСТРОГО ПЕРИОДА ИШЕМИЧЕСКОГО ИНСУЛЬТА У ПАЦИЕНТОВ С РАЗЛИЧНЫМ УРОВНЕМ ТРАНСМЕМБРАННОГО ИОНОТРАНСПОРТА
Д.Р. Хасанова, Э.М. Мухутдинова1, М.М. Ибатуллин, В.Н. Ослопов, Н.Р. Хасанов
Казанский государственный медицинский университет Росздрава, Межрегиональный клинико-диагностический центр, Казань
$
Проведен поиск ассоциации лабораторного маркера структурно-функционального состояния клеточных мембран — скорости ^+/0+-про-тивотранспорта в мембране эритроцита с особенностью течения острого периода ишемического инсульта. На экспериментальной модели ишемии (крысы SHR со спонтанной гипертензией, высокой скоростью транспорта ионов в мембране клеток и контрольная группа Wistar) определена морфологическая характеристика очага ишемии: выраженное ишемическое повреждение без дифференциации структуры вещества мозга и с меньшей продукцией HSP-70 в пораженном полушарии у крыс SHR. У 54 пожилых больных с ише-мическим инсультом объем очага ишемии в его острейшем периоде был больше у пациентов с низкой скоростью натрий-литиевого про-тивотранспорта (I квартиль), возможно, из-за преобладания карди-оэмболического подтипа инсульта в данной группе. Наибольшие диффузионные изменения в очаге инфаркта в период терапевтического окна, достоверное увеличение объема ишемии в остром периоде установлены у больных с высокой скоростью натрий-литиевого противо-транспорта (IV квартиль). Наилучшее восстановление нарушенных функций было у пациентов I квартиля, у пациентов IV квартиля был отмечен достоверно худший регресс неврологического дефицита. Полученные данные, а также отсутствие динамики ^+/0+-противо-транспорта в мембране эритроцита в остром периоде инсульта позволяют отнести лиц с его высокой скоростью к группе риска неблагоприятного течения инсульта, что создает основу прогнозирования течения инсульта с учетом генетически детерминированной характеристики мембраны клеток.
-Ф-
Ключевые слова: ишемический инсульт, скорость натрий-литиевого противотранспорта в мембране эритроцита, крысы SHR, белок HSP-70
Key words: ischemic stroke, changes in sodium-lithium countertransport correlate
1 Мухутдинова Эльвира Маратовна, кафедра неврологии и нейрохирургии ФПК и ППС ГОУ ВПО « Казанский государственный медицинский университет» ГУ «Межрегиональный клинико-диагностический центр». Тел.: +784332911145, моб.: 7-917-259-52-97. Е-таП:еЫгатиЬи1@та11.га.
-Ф-
КЛИНИЧЕСКАЯ ГЕРОНТОЛОГИЯ, 7-8, 2011
Отражением генетически детерминированных структурно-функциональных свойств мембран клеток является транспорт ионов через плазматическую мембрану (Ш -Ш , Ма -Н , Ма -Li ) [7]. Многочисленные исследования с 70-80-х годов XX столетия показали, что мембранные нарушения в клетках возбудимого и невозбудимого типа сопряжены с увеличением концентрации ионов Ма и уменьшением К в клетке, снижением потенциала мембраны, повышением проницаемости потенциалзависимых кальциевых каналов, что усиливает поток внутрь клетки основного медиатора многочисленных повреждений при ишемическом инсульте — ионов Са2+ [7]. Данное состояние не компенсируется кальциевым насосом, что еще больше усугубляется при стрессовых ситуациях [8]. Кроме того, изменение порога возбудимости клетки модифицирует работу нейромедиаторов, уменьшая скорость их поглощения в синапсах и приводя к длительному контакту с постсинаптической мембраной [7]. В условиях кальциевой перегрузки клетки увеличивается Са2+- аккумулирующая способность митохондрий [4], следствием чего являются подавление синтеза АТФ, энергетический дефицит, чрезмерное образование в клетке активных форм кислорода, побочных токсических продуктов и ускорение апоптоза клетки [8,14].
Верифицируются многогранные мембранные нарушения по лабораторному показателю — скорости Na+/Li+-противотранспорта в мембране эритроцита [6,12]. Генетические исследования, показавшие общность структурно-функциональных свойств мембраны клеток различного типа, позволили использовать результаты анализа эритроцитов для оценки состояния мембран других клеток. Если ранее скорость Ма ^ -про-тивотранспорта рассматривалась как генетически устойчивый признак, то теперь установлено, что данное свойство клеток может изменяться под влиянием определенных факторов (экстракорпоральное очищение крови, уменьшенное потребление натрия, прием статинов, нифедипи-на, эналаприла, изменение массы тела, беременность и др.), отражая активное участие мембраны в жизнедеятельности клетки [5,13,16]. Определена связь первичной артериальной гипертензии с характеристикой мембран, в последующем определены особенности клиники различных болезней и ответа на терапию в квартилях скорости
натрий-литиевого-противотранспорта (сахарный диабет, язвенная болезнь и др.) [1,2,4,7,9].
Основываясь на описанных выше свойствах, характерных для клеток с указанными особенностями транспортной функции мембран, сделано предположение о том, что в условиях высокой скорости трансмембранного ионотранспорта этап патобиохимического каскада ишемии головного мозга будет более агрессивным, что может влиять на течение и исход ишемического инсульта.
Цель настоящей работы — сопоставить особенности клиники, течения, данных магнитно-резонансной томографии головного мозга у больных в остром периоде ишемического инсульта и скорости Ма+^1+-противотранспорта в мембране эритроцита.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
С целью верификации морфологических особенностей ишемии при различном уровне трансмембранного ионотранспорта проведено сравнение головного мозга крыс линии SHR, характеризующихся высокой скоростью равновесного Na -Na -обмена и Na -H -обмена [7], и контрольной группы линии Wistar-Kyoto. Экспериментальная ишемия мозга достигалась окклюзией левой средней мозговой артерии введением в сосуд монофиламентной нити [10]. В первые часы после операции проводилась МРТ головного мозга животных в режимах FLAIR и DWI. Морфологическая оценка с качественным определением одного из маркеров ишемии — белка теплового шока HSP-70 осуществлялась методом иммуногисто-химии, количественное определение — методом им-муноблоттинга (вестерн блот). Крысы выводились из эксперимента через 12 ч.
Клиническую группу составили 54 больных (37 мужчин и 17 женщин, средний возраст 62,6 ± ±1,4 года) с первым атеротромботическим или кар-диоэмболическим ишемическим инсультом, с очагом, по данным магнитно-резонансной томографии, не более половины бассейна средней мозговой артерии. Все больные госпитализированы в течение 6 ч с момента инсульта в неврологическое отделение «Межрегионального клинико-диагностического центра» Казани. К критериям исключения отнесены: сахарный диабет, тромболитическая терапия, использование препаратов, модифицирующих свойства мембраны клеток, спонтанная реканализация в актуальном бассейне. Тяжесть инсульта оценивали по шкале комы Глазго [19], шкале инсульта Национального института здоровья США — NIHSS [11], оригинальной отечественной шкале (Гусев Е.И., 1991) и индексу Бартел [17].
4-
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
Всем пациентам проводились дуплексное исследование вне- и внутричерепных сосудов мозга, МРТ головного мозга при поступлении и повторно на 3-й неделе инсульта в стандартных режимах (FLAIR, Т1, Т2), диффузионно-взвешенном режиме (DWI), магнит -но-резонансная ангиография. Оценивались площадь, объем ишемии, измеряемый коэффициент диффузии (ADC) в зоне ишемии и в «зеркальной» области противоположного полушария [18].
Катионтраспортная функция мембраны клеток определялась по методу расчета максимальной скорости Na+/Li+ -противотранспорта в мембране эритроцита (мкмоль Li/л клеток в час) по методу M. Canessa [7,12] в 1-е стуки и в динамике на 21-й день для определения возможного влияния ишемии на изучаемую скорость. По этой скорости пациенты сгруппированы методом квантильного анализа в четырех квартилях популяционного распределения данной величины [2]. При этом I квартиль рассматривался как группа с условно низкой скоростью (0—203 мкмоль Li/л клеток в час), II — с условно средней скоростью (204—271), III — с условно умеренно высокой скоростью (272—345) и IV квартиль — с условно высокой скоростью (346—730 мкмоль Li/л клеток в час) [2,3]. Соответственно анализу к I и II квартилю отнесены по 9 пациентов, к III — 12 пациентов и к IV — 24 пациента.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Экспериментальное исследование показало, что у крыс SHR (с высокой скоростью трансмембранного ионотранспорта) по данным морфологического и иммуногистохимического исследования в пораженном полушарии отсутствовала видимая граница поражения и дифференциация слоистой структуры коры мозга, в структуре очага определялись одиночные выжившие нервные клетки, рассеянные во всей зоне ишемии. В то же время у крыс Wistar отмечены интенсивно окрашенные клетки пенумбры, достаточно четко ограничивающие зону инфаркта (рис. 1). Де-нситометрический количественный анализ интенсивности экспрессии белка у крыс SHR определил, что уровень HSP-70 в пораженном полушарии по сравнению с таковым в интактном правом полушарии повышался лишь на 20% (p > 0,05), в то время как у крыс Wistar уровень HSP-70 в ише-мизированной зоне составил разницу со здоровым полушарием, близкую к 100% (p < 0,05), что свидетельствует о меньших защитных механизмах у крыс SHR. Более выраженное поражение большого мозга у крыс линии SHR подтверж-
Рис. 1. Иммуноэкспрессия HSP-70 в нейронах коры в зоне ишемии у крысы Wistar (А) и SHR (Б).
Зона ишемии
Рис. 2. Магнитно-резонансная томограмма большого мозга в режиме FLAIR и DWI у крыс линии Wistar (1) и SHR (2) после окклюзии средней мозговой артерии.
NLC
мкмольИ/ литр КЛ'Ч
300 250 200 150 100 50 0
319 302
1 сут.
21 сут.
Рис. 3. Скорость Na /Li -противотранспорта в первые сутки и на 21-й день экспериментальной ишемии головного мозга (p > 0,05).
дено МРТ головного мозга: наличие в DWI яркой гиперинтенсивной области в левом полушарии у крыс линии SHR — ранний признак ишемии (рис. 2). У крыс линии Wistar каких-либо изменений не определялось.
Оценка скорости ^+/Ы+-противотранспор-та в динамике показала ее стабильность и отсутствие зависимости от ишемического процесса (рис. 3).
Сравнение групп больных с разными квартилями натрий-литиевого противотранспорта показало отсутствие существенных различий между ними по возрасту, стороне поражения, степени стеноза в заинтересованном бассейне, частоте артериальной гипертензии, ишемической болезни сердца, инфаркта миокарда, ревматического поражения сердца (рис. 4). В группе больных с I квартилем чаще встречался кардиоэмболичес-кий подтип инсульта, постоянная форма фибрилляции предсердий, в группе больных с II квартилем чаще отмечалась дислипидемия.
33
4~
КЛИНИЧЕСКАЯ ГЕРОНТОЛОГИЯ, 7-8, 2011
IV кв. Ill кв.
II кв. I кв.
IV кв. III кв.
II кв. I кв.
62,5
HI
65,3
|33,3I
55,3
¡44,4!
66,4
133,3!
100
100
100
¡37,5!
16231
¡25!
||8,3 1И3 18,310 *
133 3^1
ИИШ0
□ — Возраст (г.)
■ — Женский пол (%)
■ — Левая СМА (%)
^ — Стеноз до 50 % (%) Ш — К/з инсульт (%)
■00
□ — Гипертоническая болезнь (%) § — Фибриляция предсердий (%)
■ — Инфаркт миокарда (%) Ш — Дислипидемия (%)
■ — ХРБС (%)
Рис. 4. Исходные демографические и клинические данные пациентов в диапазонах скорости ^ -противо-транспорта. * — р < 0,05. СМА — средняя мозговая артерия, К/э — кардиоэмболический, ХРБС — хроническая ревматическая болезнь сердца.
В первые часы с момента инсульта наибольший объем ишемического очага обнаружен в группе больных с I квартилем (6276,5 мм3, p < 0,05) (рис. 5). Однако сравнительный анализ объема инфаркта головного мозга в динамике на 3-й его неделе показал значимое увеличение очага у пациентов только с IV квартилем (p < 0,05). В группе больных с I квартилем наблюдалась только тенденция к увеличению очага ишемии. В группе больных с II квартилем не отмечалось нарастания величины зоны ишемии, в группе больных с III квартилем определялась тенденция к уменьшению объема инфаркта. Сравнение данных магнитно-резонансной томографии в первые сутки и на 21-й день после инсульта показало наибольшие изменения в группе IV квартиля по сравнению с другими группами (I квартиль — 4329,4 ± 3260,6 мм3 (p > 0,05), II - 126 ± ±212 мм3 (p < 0,05), III - «-»1467 ± 1065 мм3 (p < 0,05), IV - 4709,3 ± 1053 мм3 (p < 0,05)), что свидетельствует о более выраженном увеличении зоны ишемии у пациентов с высокой скоростью натрий-литиевого противотранспорта.
В то же время сопоставление абсолютных значений коэффициента диффузии - ADC в очаге поражения в острейшем периоде инсульта у пациентов с различной квартильной принадлежностью не показало достоверных различий (рис. 6).
Однако у пациентов II, III и в большей степени IV квартиля ADC в очаге ишемии значимо отличался от такового в «зеркальной» области противоположного полушария (p < 0,05), отражая
мм 15000
10000
5000
0
10605,9
6276,5
□ — V1
□ — V2
7387,
2012,42138,4
I I I
-3413,5
1947 2678,4
I кв.
II кв.
III кв.
IV кв.
Рис. 5. Объем очага ишемии (мм ) при поступлении (V!) и на 21-е сутки ^2) в квартилях скорости (* — р < 0,05).
0,0012 0,001 0,0008 0,0006 0,0004 0,0002 0
_0,000947_
.0,000956*.
0,000641
—0,000633
Т
-0,00068
0,001016"
0,001019 1
-0,000641
I кв.
II кв.
III кв.
IV кв.
□ — ADC1
□ — ADC2
Рис. 6. ADC в очаге ишемии (ADC-1) и в «зеркальной» области противоположного полушария (ADC-2) в квартилях скорости Na/Li-противотранспорта (* - p < 0,05).
*
-Ф-
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
Балл 80
Шкала М1Н8в Оригинальная шкала Шкала Баг№е!
Рис. 7. Клинические особенности острейшего периода ишемического инсульта в ассоциации со скоростью -противотранспорта (баллы).
«глубину» ишемических изменений. В I квартиле данная разница не отмечена, что может свидетельствовать о меньшей степени поражения вещества мозга, несмотря на значимо больший размер очага.
Анализ неврологических и функциональных нарушений в баллах по шкалам в день поступления показал отсутствие достоверных различий у пациентов разных квартилей, при этом определялась тенденция к худшим значениям по всем шкалам у пациентов I квартиля (рис. 7).
Сравнительная оценка динамики регресса неврологических симптомов показала более интенсивное восстановление функций у пациентов с меньшей скоростью Na+/Li+-противотранспор-та, при этом определялась тенденция к уменьшению степени нивелирования функциональных и неврологических нарушений от I к IV квартилю (рис. 8). Динамика восстановления у пациентов I квартиля по всем шкалам достоверно была лучшей в сравнении с другими квартилями.
Сопоставимость клинических данных, данных магнитно-резонансной томографии головного мозга в первые сутки с момента инсульта у пациентов с различным диапазонам скорости Ма+^+-противотранспорта позволяет предпо-
ложить, что исследуемые генетические характеристики структурно-функциональных свойств мембраны клеток влияют не в дебюте инсульта, а позже, «способствуя» или, наоборот, «препятствуя» выживанию ишемизированных клеток. При этом выраженный неврологический дефицит и достоверно больший объем зоны ишемии у пациентов I квартиля в сравнении с другими группами может быть обусловлен преобладанием кардиоэмболического подтипа инсульта, имеющего, по данным многочисленных работ, четкую корреляцию с более частым формированием указанных особенностей в сравнении с остальными подтипами инсульта [15]. Однако динамика восстановления в I квартиле оказалась интенсивной настолько, что к концу наблюдения значения по шкалам стали лучшими по сравнению с таковыми других групп, что говорит об элементах несоответствия клинических данных и данных магнитно-резонансной томографии в I квартиле. Средние квартили заняли промежуточное значение по степени восстановления. Динамическое наблюдение пациентов, принадлежащих к разным квартилям Na+/Li+-противотранспорта, дает возможность предположить, что именно структурно-функциональные свойства мембраны клеток у пациентов IV квартиля влияют на тяжесть течения заболевания и нарастание объема очага инфаркта головного мозга.
ВЫВОДЫ
1. На экспериментальной модели ишемии мозга установлена большая выраженность ише-мического повреждения у крыс SHR с высокой скоростью транспорта ионов через мембрану с отсутствием дифференциации структуры вещества
Баллы 7.
6
5
4
3
2
1
0
□ — I кв.
щ - II кв.
■ — III кв.
□ — IV кв.
Шкала МН88
Оригинальная шкала
Баллы 50
□ — I кв.
■ — II кв.
■ — III кв.
□ — IV кв.
Шкала Баг№е!
Рис. 8. Диапазон изменений неврологического и функционального статуса между 1-ми и 21-ми сутками в квартилях скорости Ма+/Ы+-противотранспорта (баллы).
*
КЛИНИЧЕСКАЯ ГЕРОНТОЛОГИЯ, 7-8, 2011
мозга и меньшей продукцией HSP-70 в пораженном полушарии.
2. Наибольший объем очага ишемии в острейшем периоде ишемического инсульта определен у пациентов I квартиля натрий-литиевого проти-вотранспорта, связанный с кардиоэмболическим инсультом, без дальнейшей динамики размера к 21-м суткам. Большая степень изменений в очаге по оценке ADC, магнитно-резонансной томографии и достоверное увеличение объема ишемии в динамике установлены у больных IV квартиля.
3. Пациенты I квартиля характеризовались наиболее выраженной положительной динамикой восстановления утраченных функций, пациенты IV квартиля имели достоверно худшую динамику восстановления с меньшей степенью нивелирования неврологического дефицита. У пациентов II и III квартиля положительная динамика инсульта, достоверно отличаясь по интенсивности от таковой пациентов крайних квартилей, заняла промежуточное положение.
4. Установлено отсутствие динамики скорости Ма+^1+-противотранспорта в мембране эритроцита в остром периоде ишемического инсульта.
Полученные факты позволяют использовать определенные особенности течения ишемическо-го инсульта вместе со структурно-функциональным свойством мембраны клеток для создания основы прогнозирования течения патологического процесса с учетом их генетически детерминированной характеристики и отнести лиц с высокой скоростью Ма+^1+-противотранспорта к группе риска неблагоприятного течения инсульта.
ЛИТЕРАТУРА
1. Балаболкин М.И., Белоярцева М.Ф. Роль Na+H+об-менника в патогенезе сахарного диабета 2 типа // Сахарный диабет. 2001. № 2. [Электронный ресурс]. URL: http://www.diabet.ru/Sdiabet/2001-02/2001-02-10.htm (дата обращения 12.12.2010).
2. Ослопов В.Н. Значение мембранных нарушений в развитии гипертонической болезни. Автореферат дис. ... д-ра мед. наук. Казань, 1995. 78 с.
3. Ослопов В.Н., Ослопова Ю.В., Арлеевский И.П. Эффективность антиаритмических препаратов различных классов в зависимости от функционального состояния мембраны клетки. Тез. докл. Всероссийской научно-практической конференции «Электрокардиология: история, достижения и перспективы развития». Казань, 2006. С. 36-38.
4. Ослопов В.Н. 25-летний опыт исследования скорости Na-Li-противотранспорта в мембране эритроцита у населения республики Татарстан. Что показало наблюдение за 7000 пациентов с позиций функционального
состояния мембраны клетки? // II Российская научно-практическая конференция «Здоровье человека в XXI веке». Казань, 2010. Т. 1. С. 35-36.
5. Ослопова А.А., Карпов А.М., Ослопов В.Н. Состояние клеточных мембран у больных шизофренией // Неврологический вестник. 2003. Т. 35. Вып. 1-2. С. 29-34.
6. Постнов Ю.В. К истокам первичной гипертензии: подход с позиции биоэнергетики // Кардиология. 1998. № 12. С. 41-48.
7. Постнов Ю.В, Орлов С.Н. Первичная гипертензия как патология клеточных мембран. М.: Медицина, 1987.
8. Постнов Ю.В., Орлов С.Н., Будников Е.Ю., Дорошук А.Д., Постнов А.Ю. Нарушение преобразования энергии в митохондриях клеток с уменьшением синтеза АТФ как причина стационарного повышения уровня системного артериального давления // Кардиология. 2008. № 8. С. 49-58.
9. Хасанова Д.Р. Мембранные основы синдромов вегетативной дисфункции. Автореферат дис. ... д-ра мед. наук. Казань, 1999. 64 с.
10. Bederson J.B., Pitts L.H., Tsuji M., Nishimura M.C., Davis R.L., Bartkowski H. Rat middle cerebral artery occlusion: evaluation of the model and development of a neurologic examination // Stroke. 1986. Vol. 17. P. 472-476.
11. Brott T., Adams H.P., Olinger C.P. et al. Measurements of acute cerebral infarction: a clinical examination scale // Stroke. 1989. № 20. P. 864-870.
12. Canessa M., Adragna N., Solomon H., Connoly T.M., To-steson B.S., Tosteson D.C. Increased sodium-lithium countertransport in red cells of patients with essential hypertension // The New England Journal of Medicine.
1980. Vol. 302. P. 772-776.
13. Giordano M., Castellino P., Solini A., Canessa M.L., De-Fronzo R.A. Na+/Li+ and Na+/H+ countertransport activity in hypertensive non-insulin-dependent diabetic patient: role of insulin resistance and antihypertensive treatment // Metabolism. 1997. Vol. 46. № 11. P. 1316-1323.
14. Hajnoczky G., Csordas G., Das et al. Mitochondrial calcium signaling and cell death: approaches for assessing the role of mitochondrial Сa uptake in apoptosis // Cell Calcium. 2006. Vol. 40. P. 553-560.
15. Hallevi H., Albright K.C., Martin-Schild S. et al. Anticoagulation after cardioembolic stroke. To bridge or not to bridge? // Archives of Neurology. 2008. Vol. 65. № 9. P. 1169-1173.
16. Hunt S.C., Williams R.R., Ash K.O. Changes in sodium-lithium countertransport correlate with changes in triglyceride levels and body mass index over two and one-half years of follow up in Utah // Cardiovascular Drugs and Therapy. 1990. Vol. 4. P. 357-362.
17. Mahoney F.I., Barthel D.W. Functional evaluation: the Barthel Index // Maryland State Medical Journal. 1965. Vol. 14. P. 61-65.
18. Oppenheim C., Grandin C., Samson Y. et al. Is there an Apparent Diffusion Coefficient Threshold in Predicting Tissue Viability in Hyperacute Stroke? // Stroke. 2001. Vol. 32. № 11. P. 2486-2491.
19. Teasdale G., Jennett B. Assessment of coma and impaired consciousness: a practical scale // The Lancet. 1974. Vol. 2. P. 81-84.
20. Trevisan M., Ostrow D., Cooper R. et al. Methodological assessment of assays for red cell sodium concentration and sodium dependent lithium efflux // Clinica Chimica Acta.
1981. Vol. 116. P. 319-329.
Поступила 04.04.2011
