მეთილენის ლურჯი ინსულტისა და ცერებრული ჰიპოპერფუზიის კვლევებში: რას აჩვენებს სინამდვილეში სამი მოდელი

დახშული არტერია, საკვები სუბსტრატების გარეშე დარჩენილი უჯრედული კულტურა და კისრის შევიწროებული არტერიების მქონე ვირთაგვა ერთი ექსპერიმენტის სამ ვარიანტს ჰგავს. სინამდვილეში ასე არ არის. თითოეული განსხვავებულ კითხვას სვამს და მეთილენის ლურჯი თითოეულში განსხვავებულ პასუხს იძლევა. თუ მათ ერთმანეთში ავურევთ, სამეცნიერო ლიტერატურა წინააღმდეგობრივი გამოჩნდება. თუ განვასხვავებთ, მკაფიო კანონზომიერება გამოიკვეთება, რომელსაც უმეტესად გამოყენების დრო განსაზღვრავს.

ამ მიმოხილვის მთავარი მიზანი სწორედ მათი გამიჯვნაა. სამი მოდელია მწვავე კეროვანი ინსულტი, ჟანგბადისა და გლუკოზის დეფიციტი შემდგომი რეოქსიგენაციით კულტივირებულ უჯრედებში და ქრონიკული ცერებრული ჰიპოპერფუზია რამდენიმე კვირის განმავლობაში. მათ დამაკავშირებელ სავარაუდო მექანიზმს მიტოქონდრიებს უკავშირებენ, თუმცა შედეგები განსხვავდება, რადგან მეტაბოლური პირობებიც განსხვავებულია.

სამი მოდელი განსხვავებულ კითხვებს პასუხობს

ვირთაგვებში მწვავე კეროვან ინსულტს ჩვეულებრივ შუა ტვინის არტერიის ოკლუზიით იწვევენ, რასაც შემოკლებით MCAO ეწოდება. თრომბის მსგავსი დახშობა ქმნის იშემიურ ბირთვს, რომელსაც პენუმბრა აკრავს — საფრთხის ქვეშ მყოფი ქსოვილი, რომლის გადარჩენაც პოტენციურად შესაძლებელია, თუ სისხლის ნაკადი აღდგება. აქ საკითხავია, ანელებს თუ არა ჩარევა ინფარქტის ზრდას ან ინარჩუნებს თუ არა ფუნქციას რეპერფუზიის პერიოდში.

ჟანგბადისა და გლუკოზის დეფიციტი, შემოკლებით OGD, საპირისპირო მასშტაბზე მოქმედებს. კულტივირებულ ტვინის უჯრედებს ათავსებენ თითქმის უჟანგბადო, გლუკოზის არმქონე გარემოში, შემდეგ კი ნორმალურ საკვებ არეში აბრუნებენ. აქ არ არის თრომბი, კოლატერალური სისხლის მიმოქცევა, არტერიული წნევა ან იმუნური სისტემა. კითხვა მხოლოდ უჯრედულ დონეს ეხება: რა ემართება სუნთქვას, ATP-სა და უჯრედების გადარჩენას, როდესაც სუბსტრატები ქრება და შემდეგ კვლავ ხელმისაწვდომი ხდება.

ქრონიკული ცერებრული ჰიპოპერფუზიისთვის ვირთაგვებში იყენებენ საძილე არტერიების მუდმივ ორმხრივ ოკლუზიას, რომელსაც 2VO მოდელი ეწოდება. წინა ტვინში სისხლის ნაკადი მცირდება და კვირების განმავლობაში დაბალი რჩება. არ ხდება უეცარი კეროვანი ინფარქტი და არც გადაუდებელი რეპერფუზია. საკითხავია, ინარჩუნებს თუ არა რამდენიმე კვირის მეტაბოლური მხარდაჭერა სისხლძარღვებს, მიტოქონდრიებსა და მეხსიერებას სისხლის ნაკადის ხანგრძლივი შემცირებისას.

ამიტომ 2VO მოდელში ერთთვიანი მკურნალობის შემდეგ მეხსიერების გაუმჯობესება პირდაპირ არაფერს გვეუბნება ადამიანის ტვინის გადარჩენაზე გადაუდებელი თრომბექტომიის დროს. ეს განსხვავება მნიშვნელოვანია, რადგან ოპტიმისტური შეჯამებების უმეტესობა მას უგულებელყოფს.

მწვავე ინსულტი: დაცვა რეპერფუზიისას, პროცესის შენელება მის გარეშე

მწვავე მოდელში ყველაზე მკაფიო შედეგი მიღებულია დროებითი MCAO-სა და შემდგომი რეპერფუზიის პირობებში. ვირთაგვებს არტერია 60 წუთით დაუხშეს, შემდეგ კი რეპერფუზიის დაწყებისას ინტრავენურად შეუყვანეს მეთილენის ლურჯი დაბალი დოზით; დამატებითი დოზები მიიღეს 3 საათზე და მე-2 დღეს. MRI-მ აჩვენა, რომ მხოლოდ გამხსნელის მიმღებ ჯგუფში დაზიანების კერა მე-2 დღისთვის დაახლოებით 19 პროცენტით გაიზარდა, ხოლო მკურნალობის ჯგუფში დაახლოებით 17 პროცენტით შემცირდა; საბოლოო ინფარქტები დაახლოებით 30 პროცენტით მცირე იყო, ხოლო ნევროლოგიური მაჩვენებლები მე-2 და მე-7 დღეებზე — უკეთესი. გამოსახულებითი კვლევით გაუმჯობესდა როგორც ბირთვის, ისე პენუმბრის ქსოვილის გადარჩენის მაჩვენებელი. ნეიროპროტექციის შესახებ უფრო ფართო ლიტერატურა რეპერფუზიის დროს გამოვლენილ ამ დამცავ ეფექტს გლობალური იშემიისა და ტრავმის კვლევების შედეგებთან ერთად განიხილავს.

სურათი იცვლება, როდესაც არტერია დახშული რჩება. მუდმივი MCAO-ს ექსპერიმენტში მიმდინარე იშემიის დროს მიცემულმა მეთილენის ლურჯმა შეანელა დიფუზიურ გამოსახულებაზე გამოვლენილი დაზიანების გაფართოება და ხანმოკლედ გაახანგრძლივა პერფუზიულ და დიფუზიურ ცვლილებებს შორის შეუსაბამობა; ადგილობრივი სისხლის ნაკადი მცირედ გაუმჯობესდა, თუმცა 24 საათზე ინფარქტის საბოლოო მოცულობა მნიშვნელოვნად არ განსხვავდებოდა. მან შეაყოვნა საფრთხის ქვეშ მყოფი ქსოვილის ინფარქტად გარდაქმნა, მაგრამ სისხლძარღვის გახსნა ვერ ჩაანაცვლა.

მესამე მწვავე კვლევა მექანიზმისა და დოზის ნიუანსებს გვიჩვენებს. ოკლუზიისთანავე მიცემულმა ერთჯერადმა ინტრაპერიტონეულმა დოზამ ინფარქტის ყველაზე დიდი შემცირება, დაახლოებით 50 პროცენტით, გამოიწვია შუალედური 5 mg/kg დოზისას და არა 1 ან 10 mg/kg დოზისას; ამასთან, სენსომოტორული მაჩვენებლებიც უკეთესი იყო. ავტორებმა ეს მიტოქონდრიული სტრუქტურის შენარჩუნებასა და მიტოფაგიის გაძლიერებას დაუკავშირეს — დაზიანებული მიტოქონდრიების შერჩევით მოცილებას. შესაბამისად, დოზას, შეყვანის გზასა და სქემას მნიშვნელობა აქვს, ხოლო ვირთაგვებში გამოყენებული mg/kg მნიშვნელობები ადამიანებში ინსულტის სამკურნალო დოზები არ არის.

უჯრედული კულტურა: ერთი და იგივე პრეპარატი შეყვანის დროის მიხედვით ეხმარება ან აზიანებს

ასტროციტების ექსპერიმენტი ყველაზე თვალსაჩინოა და მას ყველაზე ხშირად არასწორად ციტირებენ. თაგვის ქერქის პირველადი ასტროციტები 6 საათის განმავლობაში იმყოფებოდა მძიმე დეფიციტის პირობებში: 0.1 პროცენტი ჟანგბადი და საკვები არე გლუკოზის, პირუვატისა და შრატის გარეშე. ამას მოჰყვა 24-საათიანი რეოქსიგენაცია სუბსტრატების აღდგენით. უჯრედების დაახლოებით ნახევარი დაიღუპა, რაც ტესტს ეფექტის ორივე მიმართულებით გამოვლენის შესაძლებლობას აძლევს.

როდესაც მეთილენის ლურჯი დეფიციტის ფაზაში იყო წარმოდგენილი, გადარჩენის მაჩვენებელი გაუარესდა და არა გაუმჯობესდა. როდესაც ის რეოქსიგენაციისას დაამატეს, დაბალმა მიკრომოლარულმა კონცენტრაციებმა გააუმჯობესა სიცოცხლისუნარიანობა და გაზარდა ჟანგბადის მოხმარება, გლუკოზის ათვისება და ATP-ის წარმოება. ნორმალურ პირობებში იმავე კონცენტრაციებმა გლუკოზის ათვისება დაახლოებით 89 პროცენტით გაზარდა 0.1 მიკრომოლარულ კონცენტრაციაზე და დაახლოებით 200 პროცენტით — 1 მიკრომოლარულზე; დაზიანების შემდეგ შენარჩუნებული იყო გლიკოგენი და ჰექსოკინაზის აქტივობა, ხოლო სუპეროქსიდის მატება არ დაფიქსირებულა.

მექანიზმი უფრო ადვილად გასაგებია სათადარიგო გენერატორთან ანალოგიით. მეთილენის ლურჯი მოქმედებს როგორც ელექტრონების ალტერნატიული გადამტანი, რომელიც იღებს აღმდგენ ეკვივალენტებს და მათ ციტოქრომ c-ისა და IV კომპლექსისკენ გადასცემს. ეს ხელს უწყობს ელექტრონების ნაკადსა და ATP-ის სინთეზს და ამცირებს ელექტრონების გაჟონვას ჯაჭვის წინა მონაკვეთებში. მძიმე დეფიციტის დროს ასეთი სტიმულაცია საზიანოა, რადგან ზრდის მეტაბოლურ მოთხოვნილებას მაშინ, როცა ჟანგბადი და გლუკოზა თითქმის არ არის, რამაც შეიძლება ბოლო მარაგები უფრო სწრაფად ამოწუროს. სუბსტრატების აღდგენის შემდეგ იგივე თვისება სასარგებლო ხდება, რადგან დაზიანებულ მიტოქონდრიებს ეხმარება, აღდგენილი ჟანგბადი და გლუკოზა ეფექტიანად გამოიყენონ. ამიტომ მიტოქონდრიებში ელექტრონების გადაცემის შესახებ განმარტებებში განხილული შედეგებიც დეფიციტის კონტექსტის გათვალისწინებით უნდა წავიკითხოთ.

ერთი მნიშვნელოვანი შენიშვნა: გამოყენების დროის ეს კანონზომიერება სწორედ ასტროციტების ამ პრეპარატს ეხება. თანმხლებ უჯრედულ კვლევაში, რომელშიც გამოყენებული იყო სხვა ტიპის უჯრედები, უფრო მსუბუქი დეფიციტი და დაბალი კონცენტრაცია, დაცვა გამოვლინდა მაშინაც, როდესაც ზემოქმედება დეფიციტის პერიოდში ხდებოდა. ეფექტის მიმართულებას უჯრედის ტიპი, დარჩენილი ჟანგბადი, კონცენტრაცია და პროტოკოლი განსაზღვრავს.

სისხლის ნაკადის ქრონიკული შემცირება: მეხსიერება, ციტოქრომოქსიდაზა და სისხლძარღვები რამდენიმე კვირის განმავლობაში

ქრონიკულ ექსპერიმენტებში კვირების განმავლობაში ყოველდღიურად იყენებდნენ დაბალ დოზას და არა ერთჯერად გადაუდებელ ბოლუსს. პირველ კვლევაში საძილე არტერიების მუდმივი ოკლუზიის მქონე ვირთაგვები ერთი თვის განმავლობაში ყოველდღიურად იღებდნენ 4 mg/kg-ს. პრეპარატს ყოველი ყოველდღიური სასწავლო სესიის შემდეგ აძლევდნენ, რათა ზემოქმედება მეხსიერების კონსოლიდაციაზე ყოფილიყო მიმართული და არა უშუალოდ დავალების შესრულებაზე. ოკლუზიის მქონე ცხოველები ვიზუალური განსხვავების ამოცანის შესრულებას უფრო ნელა სწავლობდნენ და მეხსიერების რთულ ტესტში უარეს შედეგს აჩვენებდნენ, მაშინ როცა ცურვის უნარი, მოტორული აქტივობა და სუნის ამოცნობა უცვლელი იყო. ყოველდღიურმა მკურნალობამ შეამცირა სწავლისა და მეხსიერების დეფიციტები ზოგადი მოტორული ქცევის შეცვლის გარეშე.

შემდგომ კვლევაში იმავე ერთთვიანი სქემის შემდეგ ტვინის 44 რეგიონში შეისწავლეს ციტოქრომოქსიდაზა, რომელიც მიტოქონდრიულ IV კომპლექსს წარმოადგენს. ოკლუზიამ შეამცირა ფერმენტის აქტივობა ვიზუალურ, პრეფრონტალურ და პერირინალურ ქერქში, აგრეთვე ჰიპოკამპსა და ამიგდალაში, და შეასუსტა ვიზუალურ ქერქსა და ჰიპოკამპს შორის კოორდინირებული აქტივობა. მკურნალობამ შეინარჩუნა რეგიონული ფერმენტული აქტივობა და გააძლიერა რეგიონებს შორის ეს მეტაბოლური კორელაციები; შენარჩუნებული აქტივობა კი დავალების უკეთ შესრულებასთან იყო კორელაციაში. ეს კორელაციები აღწერს მეტაბოლური ფერმენტის კოორდინირებულ აქტივობას და არა ადამიანში ფუნქციური კავშირების პირდაპირ გაზომვას — განსხვავებას, რომლის სწორად გაგებაშიც ტვინის ენერგეტიკული მეტაბოლიზმის მიმოხილვები გვეხმარება.

ცალკე ერთკვირიან კვლევაში ყოველდღიურად იყენებდნენ 2 mg/kg-ს და მექანიზმის შესამოწმებლად დაამატეს სასიგნალო გზის ინჰიბიტორი. მკურნალობისას ცერებრული სისხლის ნაკადი დაახლოებით 60-დან დაახლოებით 100 mL-მდე გაიზარდა ყოველ 100 g-ზე წუთში, ხოლო ჰიპოკამპში სისხლძარღვთა სიმჭიდროვე დაახლოებით 15.1-დან 23 პროცენტამდე გაიზარდა. ორივე გაუმჯობესება ნაწილობრივ უკუგანვითარდა, როდესაც უჯრედების გადარჩენის PI3K/Akt სასიგნალო გზა დაბლოკეს; მკურნალობისას ფოსფორილირებული Akt-ის დონე გაიზარდა. სისხლის ნაკადის, სისხლძარღვთა სიმჭიდროვის, ბარიერისა და ნეირონების შესახებ შედეგები მიუთითებს PI3K/Akt სიგნალიზაციასთან დაკავშირებულ ნეიროვასკულურ დაცვაზე და არა მხოლოდ მეტაბოლურ ეფექტზე.

რატომ არ უტოლდება არცერთი ეს შედეგი ინსულტის გადაუდებელ მკურნალობას

ლაბორატორიულ პირობებზე კონტროლი არის მიზეზი, რის გამოც ეს შედეგები პირდაპირ ვერ გადადის კლინიკურ პრაქტიკაში. კულტივირებულ უჯრედებში არც თრომბია და არც ორგანიზმის ფარმაკოკინეტიკა. 2VO მოდელი სისხლის ნაკადის ხანგრძლივ გლობალურ შემცირებას ასახავს და არა უეცარ კეროვან ემბოლიას რამდენიმე წუთის წინ წარმოქმნილი პენუმბრით. ვირთაგვების MCAO მოდელშიც კი გამოიყენება ახალგაზრდა, ჯანმრთელი ცხოველები, ანესთეზია, ერთგვაროვანი ოკლუზიები და ზუსტად განსაზღვრულ დროს დოზირება — განსხვავებით ხანდაზმული პაციენტებისგან, რომლებსაც აქვთ განსხვავებული თრომბები, ათეროსკლეროზი, ჰიპერტენზია, დიაბეტი და სიმპტომების დაწყების უცნობი დრო.

ადამიანებში ჩატარებულ არცერთ გამოქვეყნებულ რანდომიზებულ კვლევას არ დაუდგენია მეთილენის ლურჯის ეფექტიანობა მწვავე იშემიური ინსულტის გადაუდებელ მკურნალობაში. ადამიანებზე ჩატარებულ გამოსახულებით კვლევაში, რომელსაც ზოგჯერ ციტირებენ, მონაწილეობდა 26 ჯანმრთელი ზრდასრული და არა ინსულტის მქონე პაციენტები; ერთჯერადმა პერორალურმა დოზამ შეცვალა დავალებასთან დაკავშირებული ტვინის სიგნალები და მცირედ გააუმჯობესა მეხსიერებიდან ინფორმაციის აღდგენა. ეს ცენტრალურ მოქმედებას აჩვენებს და არა ინსულტის დროს ეფექტიანობას. გადაუდებელი დახმარების მიმდინარე რეკომენდაციები კი ემყარება სწრაფ რეპერფუზიას ინტრავენური თრომბოლიზისით შესაბამის პაციენტებში და თრომბექტომიას მსხვილი სისხლძარღვების შესაბამისი ოკლუზიებისას; ინსულტის გადაუდებელი დახმარების სტანდარტული გზები ერთადერთ დადასტურებულ მიდგომად რჩება. ინსულტზე ეჭვისას დახმარება არასოდეს უნდა გადაიდოს მეთილენის ლურჯის მისაცემად, ხოლო პრეკლინიკური დოზირების ექსტრაპოლაციის პრაქტიკული შეზღუდვები ხსნის, რატომ არ შეიძლება ვირთაგვებში გამოყენებული სქემების კლინიკურ რეჟიმებად აღქმა.

უსაფრთხოების საკითხები ამ ზღვარს კიდევ უფრო ამყარებს. ინტრავენურ მეთილენის ლურჯს აქვს ჩარჩოში გამოყოფილი გაფრთხილება სერიოზული ან ფატალური სეროტონინული სინდრომის შესახებ სეროტონერგულ პრეპარატებთან კომბინაციისას, მათ შორის SSRIs, SNRIs და MAO ინჰიბიტორებთან, რომლებსაც ინსულტის ასაკობრივი ჯგუფის ბევრი პაციენტი იღებს. ის უკუნაჩვენებია G6PD-ის დეფიციტის დროს ჰემოლიზის რისკის გამო. იგი ასევე თრგუნავს აზოტის ოქსიდის სიგნალიზაციას, რაც ზოგიერთ პირობებში ზრდის სისხლძარღვოვან წინააღმდეგობასა და წნევას; ამიტომ მისი აღწერა უბრალოდ როგორც პრეპარატისა, რომელიც ტვინში სისხლის ნაკადს ზრდის, არასწორია. შეძენილი მეტჰემოგლობინემიისთვის დამტკიცებული 1 mg/kg ინტრავენური სქემა ინსულტის სამკურნალო სქემა არ არის.

ზუსტი შეჯამება შეზღუდულია, მაგრამ რეალურ შედეგებს ასახავს. დროებითი კეროვანი იშემიისას, რეპერფუზიის პერიოდში, მეთილენის ლურჯის დაბალმა დოზამ ვირთაგვებში შეამცირა დაზიანების პროგრესირება. მუდმივი ოკლუზიისას მან შეაყოვნა ინფარქტი, მაგრამ ვერ აღკვეთა. ასტროციტებში მძიმე დეფიციტის დროს საზიანო იყო, რეოქსიგენაციისას კი — სასარგებლო. ქრონიკული ჰიპოპერფუზიისას რამდენიმე კვირის განმავლობაში შეინარჩუნა ციტოქრომოქსიდაზა, სისხლძარღვები და მეხსიერება. ერთი გადამტანი, სამი კონტექსტი, სამი პასუხი.