Установлены новые стороны механизма гибели нейронов мозга, возникающей при
снижении концентрации глюкозы в крови.
Клетки головного мозга в отличие от других тканей организма, работают в
особом режиме. Они беспрерывно утилизируют кислород, поглощая его из
кровеносных сосудов и используя для продукции АТФ (аденозинтрифосфата). Это
макроэргическое вещество крайне необходимо мозгу, поскольку является
источником энергии для нервных клеток (нейронов). Без него абсолютно
невозможен синтез белков, жиров, биологически активных веществ и образование
биоэлектрических потенциалов мозга.
Содержание АТФ в нейронах невысокое, а расход очень большой. Для синтеза
АТФ в клетках мозга постоянно протекают реакции окисления органических веществ,
преимущественно глюкозы. Её концентрация в крови здорового человека составляет
3,6-5,5 миллимоль/л. Следует отметить, что окисление именно этого вещества
позволяет постоянно пополнять запасы АТФ в нейронах мозга. Вот почему мозговая
ткань чрезвычайно чувствительна к снижению концентрации глюкозы в крови,
которое называется гипогликемией. Её примером может служить "голодный" обморок.
Основными причинами гипогликемии является длительное голодание, ряд
эндокринных заболеваний, а также поступление больших доз инсулина в организм
[1]. В частности, это может произойти в результате инсулиновой терапии
сахарного диабета, а также при лечении инсулином некоторых форм психических
заболеваний. Инсулин - единственный гормон организма человека, способный
снижать концентрацию глюкозы в крови, стимулируя её поглощение тканями. Инсулин
образуется поджелудочной железой, однако при сахарном диабете его образование
катастрофически снижено, и для лечения этого заболевания следует ежедневно
вводить инсулин подкожно, причём некоторым больным нужно делать по 2-3 инъекции
в сутки.
Иногда после введения инсулина он настолько быстро выводит глюкозу из крови
в ткани, что у больного возникает гипогликемия. Она проявляется сильной
раздражительностью, холодным потом, подёргиванием мышц, судорогами, потерей
сознания, а иногда и коматозным состоянием. После такого состояния, как
правило, у больного не наблюдается осложнений. Однако многие врачи отмечают
тот факт, что многократное возникновение гипогликемии постепенно приводит к
ухудшению функции мозговой ткани и торможению процесса формирования памяти.
Это, вероятно, связано с указанным выше "энергетическим голоданием" нейронов
мозга, которое приводит к гибели этих клеток. Известно, что в некоторых отделах
мозга разрушение клеток после гипогликемии происходит с наибольшей
интенсивностью. Прежде всего, это клетки коры головного мозга, клетки
гиппокампа и полосатого тела мозга.
Изучая гипогликемическую смерть клеток мозга, многие учёные пришли к выводу,
что она не является результатом одного лишь дефицита энергии. Дело в том, что
большинство нейронов погибает не столько при гипогликемии, сколько в момент
последующей нормализации концентрации глюкозы в крови. Это означает, что
гипогликемия запускает определённые процессы в нейронах, следствием чего
становится глубокое нарушение их функции.
Так что же является главным в механизме гипогликемического повреждения
нейронов мозга? Группой исследователей из США под руководством Sang Won Suh [2]
было произведено сложное экспериментальное исследование, позволяющее раскрыть
эту тайну. Для этого изучался один из ферментов (биокатализаторов) мозга,
имеющий название НАДФН-оксидазы. Известно, что ему принадлежит важная роль в
образовании активных форм кислорода в лейкоцитах крови для реализации их
бактерицидного действия. Известно, что активация данного фермента может
приводить к смерти соседних клеток. Этот фермент содержится также в нейронах
мозга, и вот что характерно: после его активации наблюдается смерть данных
клеток.
Учёным удалось установить, что выше указанный фермент значительно повышает
свою активность непосредственно после гипогликемии, то есть тогда, когда
концентрация глюкозы в крови начинает нормализоваться. Установлено, что фермент
запускает ряд последовательных реакций, приводящих к так называемому
оксидативному стрессу, то есть процессу образования активных форм кислорода,
разрушающих клетки и приводящих к их гибели.
Таким образом, установлено, что главным звеном в возникновении смерти
клеток мозга после гипогликемии является повышение активности фермента
НАДФН-оксидазы. Это позволяет по-новому посмотреть на проблему защиты клеток
мозга при использовании инсулинотерапии.
[1].J. Clin. Invest. 117:868-870 (2007)
