Медико-биологические науки
Патологическая физиология ■ ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■ ■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■
Александрии В.В., кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского института общей патологии и патофизиологии
ИШЕМИЧЕСКИЕ ПОРОГИ МОЗГОВОГО КРОВОТОКА
В экспериментах на крысах показано, что нулевой кровоток в мозге регистрируется лазерным доплеровским флоуметром при системном артериальном давлении 20 ммрт.ст.
Ключевые слова: мозговой кровоток, гипотензия.
ISCHEMIA LIMITS OF CEREBRAL BLOOD FLOW
In experiments on rats using laser-doppler flowmeter it was shown that zero of cerebral blood flow registered at 20 mm Hg of arterial blood pressure .
Keywords: cerebral blood flow, hypotension.
Сосудистая система мозга обладает способностью к ауторегуляции: поддержанию относительного постоянства мозгового кровотока в условиях снижения или повышения перфузи-онного давления в пределах от 50 до 150 мм рт. ст. [1,6,7 ] (Перфузионное давлени в мозге равно системному артериальному давлению за вычетом внутричерепного давления). Ниже или выше этих значений кровоток пассивно отслеживает изменения системного АД, вследствие чего ауторегуляторное плато ограничивается двумя критическими точками: нижней и верхней границами. Нижняя граница ауторегуляции может являться точкой отсчета, после которой церебральный кровоток от нормы переходит в состояние патологических значений [1,2,3 ]. На основании этого можно выстроить шкалу патологического состояния нейронов мозга по мере углубления ишемии. Поскольку на оси абсцисс можно откладывать значения системного артериального давления (АД) , то такая шкала может иметь клиническое применение. Но прежде чем строить подобную шкалу, необходимо ответить на вопрос: «При каких значениях системного АД мозговой кровоток принимает нулевое значение?» Выяснению этого вопроса и было посвящено настоящее исследование.
Материал и методы
Эксперименты проводили на наркотизированных беспородных крысах-самцах (n=20) массой 260-300 г. Мозговой кровоток регистрировали в теменном неокортексе лазерным до-пплеровским флоуметром ЛАКК-02 по описанной ранее методике [1,5,8,9,10]. Регистрацию системного АД и кровопотерю осуществляли через бедренную артерию.
Результаты
Эксперименты показали, что в условиях кровопотери мозговой кровоток снижается до величины 3-5 усл. ед. (в среднем 4.1±0.2 усл. ед.) при величине системного АД в 20 мм рт. ст. (в среднем 20.1±0.3 мм рт.ст. ), после чего снижение кровотока прекращается, даже после летального исхода (рис. 1). Из чего можно сделать заключение, что для используемого прибора указанные величины сигнала соответствуют отсутствию кровотока. Поэтому можно принять, что нулевой кровоток в мозге фиксируется при системном АД 20 мм рт .ст. Опираясь на это заключение можно выстроить шкалу патологических пределов согласно Таблице . В норме развитие лактат-ацидоза и начало цитотоксического отека будет начинаться при системном АД 35 мм рт. ст., величины пенумбры, при которой начинается апоптоз, будет достигаться при 29 мм рт .ст., а некроз начнется при 23 мм рт. ст. В то же время при постише-
мической гипоперфузии, при которой наблюдается не только сдвиг нижней границы ауторе-гуляции в сторону более высокого давления, но и понижение уровня кровотока [1,2,3,4], перечисленные выше патофизиологические пределы будут достигаться при более высоких значениях системного АД: 42, 34 и 25: мм рт. ст. соответственно (рис.2). Таким образом, диагональный сдвиг кривой ауторегуляции влечет за собой и сдвиг патофизиологических пределов. Предлагаемый подход может использоваться в клинике для оценки времени «терапевтического окна» [2,3,4].
Рис. 1. Снижение мозгового кровотока до биологического нуля при системном АД 20 мм рт ст По оси абсцисс: время, в сек., по оси ординат: мозговой кровоток в перфузионных единицах.
и о н о
и
ф
и «
ф
аз ф и
ф
I
А
"о 100
80
50
30
10
Норма
Гипоперфузия
Цитотоксическии отек
Апопточ
Некроз
20
50 60
100 111111 н§
Рис.2. Сдвиг патофизиологических пределов (цитотоксического отека, апоптоза и некроза) в сторону более высокого артериального давления при постишемической гипоперфузии.
Таблица.
Ишемические пороги для запуска патофизиологических процессов в мозге
Величина снижения мозгового кровотока , % Патофизиологические процессы в мозге
Нормальный кровоток (человек) 50-55 мл/100 г/мин1
Ауторегуляция мозгового кровотока в ответ на снижение системного АД
70-80% Торможение белкового синтеза
Срыв ауторегуляция мозгового кровотока в ответ на снижение системного АД
Менее 35 мл/100 г/мин-1 , рвО2<27 мм рт ст Начало анаэробного гликолиза и снижения рН ткани, начало дилатации пиальных артериол за счет метаболического фактора
Первый патофизиологический предел. Цитотоксический отек .Терапевтическое окно 24 часа .
50% ( <35 мл/100 г/мин-1) Тканевый рН= 7 Активация анаэробного гликолиза Увеличение концентрации лактата (более 3 мкммоль/100 г), развитие лактат-ацидоза, цито-токсический отек
Второй патофизиологический предел Ищемическая полутень (ischemic penumbra). Терапевтическое окно до 6 часов
Менее 30% (< 20 мл/100 г/мин-1) Тканевый рН=6.25, лактат 5 мкммоль/100 г Пенумбра, апоптоз Снижение синтеза АТФ, дисфункция каналов активного ионного транспорта, дестабилизация клеточных мембран, избыточный выброс аминокислот, прогрессивное снижение межклеточной рН, вазогенный отек, набухание мозга , срыв ГЭБ
25% (13-19 мл/100 г/мин-1) Порог истощения синтеза АТФ
рвО2=17-19 мм рт ст (венозная кровь, оттекающая от мозга) Потеря сознания
Менее 20% (<15 мл/100 г/ мин-1) Изолиния ЭЭГ, прекращение ВВП
Третий патофизиологический предел. Абсолютная (полная ) ишемия
Менее 15% ( 10 мл/100 г /мин-1 Тканевый рН=6, тканевый лактат 15 Нейроны теряют ионные градиенты К+ и Са2,развивается аноксическая деполяризация
мкмоль/100 мг мембран, мембранная недостаточность
Менее 10 мл/100 г/ мин, Некроз наступает при тканевом рН <5.3 , для снижения рН до 5.3 концентрация АТФ опускается до 30% нормы Некроз Необратимые повреждения нейронов в течение 68 мин ( ядерная зона ишемии, зона инфарктного ядра )
Литература
1. Александрии В.В. Ауторегуляция мозгового кровотока в норме и в период постише-мической гипоперфузии // Патогенез. 2012. - Т. 10. - №1. - С. 27-30.
2.Александрии В.В. Динамика вейвлет-спектра мозгового кровотока при дозированной кровопотере //Патогенез. - 2014. - Т.12. - №1.-С.55-58.
3.Александрии В.В., Лузянин Б.П., Иванов А.В., Кубатиев А.А. Влияние гипергомоцисте-инемии на мозговой кровоток по данным вейвлет-анализа // //Патологическая физиология и экспериментальная терапия. - 2011. - № 2. - С. 14-19.
4. Ганьшина Т.С., Александрин В.В.,Мирзоян Р.С. Вляиние препарата езафосфина на кровоснабжение интактного и ишемизированного мозга // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2004. - Т. 67. - №4. - С.19-20.
5. Airapetyants M.G., Aleksandrin V.V., Kurochkina E.V., Levshina I.P., Aleksandrov P.N.
Microcirculatory disturbances in rat brain upon neurosis // Bulletin of experimental biology and medicine . - 1994. - V.118. - №.11. - P. 521.
6. Alexandrin V.V.Relationship between myogenic reaction and autoregulation of cerebral circulation // Bulletin of experimental biology and medicine. - 2010. - V.150. - N.2. - P.168-171.
7. Aleksandrin V.V., Aleksandrov P.N. Possibility of linear dependence between vascular wall tension and blood flow in precortical arterioles // Bulletin of experimental biology and medicine .2002. - V.133. - I.4 - P. 344-346.
8. Aleksandrin V.V.,Kosilova E.V., Aleksandrov P.N. Observance of the optimality principle in the microcirculatory bed of rat brain // Bulletin of experimental biology and medicine. - 1994. -V.118. - №.2. - P. 821-823.
9. Mashina S.Y., Goryacheva A.V., Vlasova M.A.,Malyshev I.Y.,Manukhina E.B. Aleksandrin V.V., VaninA.F. Adaptation to hypoxia prevents disturbances in cerebral blood flow during neuro-generative process // Bulletin of experimental biology and medicine. - 2006. - V. 142. - №.2. -P.169-172.
10. Moroz V.V., Kirsanova A.K., Novodergkina I.S., Alexandrin V.V. Macro- and microstructure of erythrocyte membranes under acute massive hemorrhage and subsequent blood reinfusion // Seminars in cardiothoracic and vascular anesthesia. - 2010. - V.14. - №4. - P. 248-255.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.