Чтобы нейроны продолжали нормально работать после кислородного голодания, в них нужно защитить рецепторы, помогающие нервным клеткам обмениваться сигналами друг с другом.
Нейроны гиппокампа мыши. (Фото: Julie Pryor / Flickr.com.)
Когда в головном мозге нарушается кровоснабжение (например, из-за инсульта или из-за травмы), то в нем падает уровень кислорода, или, как еще говорят, начинается гипоксия. Мозг к гипоксии чувствителен больше, чем другие органы, даже кратковременная нехватка кислорода приводит к повреждениям мозговой ткани. Но механизм таких повреждений довольно непрост – здесь задействовано много разных молекул и клеточных процессов.
Исследователи из Института теоретической и экспериментальной биофизики (ИТЭБ) РАН изучали, как гипоксия сказывается на рецепторах АМРА. Это мембранные белки, которые служат каналами для ионов, путешествующих между клеткой и внешней средой. АМРА-рецепторы начинают работать по сигналу нейромедиатора глутамата, который, в свою очередь, широко используют возбуждающие нейроны: глутамат включает рецепторы, и они, перегруппировав ионы по обе стороны мембраны, помогают передать сигнал дальше по цепочке. АМРА-рецепторы – наиболее распространенные возбуждающие рецепторы нервной системы, и они есть практически во всех структурах головного мозга. Некоторые заболевания центральной нервной системы человека напрямую связаны с нарушением в регуляции активности АМРА-рецепторов, поэтому нейробиологи уделяют им очень много внимания.
Сергей Левин, Мирослав Ненов и их коллеги решили проверить, как на АМРА-рецепторах сказывается гипоксия и можно ли как-то защитить их от нее. Однако сами рецепторы представляют собой комплексы из нескольких модулей-субъединиц, которые синтезируются в клетке по отдельности и которые потом соединяются в большой функциональный рецептор. Причем рецептор может по-разному работать в зависимости от того, какие модули-субъединицы в нем есть, а каких нет. Например, в отсутствие определенной субъединицы рецепторы открываются для ионов кальция, в результате в нейроне кальция становится много, и, как следствие, активность нервной клетки меняется и в ней проявляются некоторые патологические признаки. В итоге и клетка может погибнуть, и вся нейронная сеть начнет работать иначе, и все может закончиться отклонениями в работе мозга в целом.
Поэтому исследователи пытались понять, как гипоксия влияет на субъединицы АМРА-рецепторов по отдельности. Оказалось, что уровень одной из них падает, другая же гипоксию как будто не чувствует. Однако главная цель экспериментов была в том, чтобы узнать, как на уровень белков, из которых собираются рецепторы, подействуют защитные вещества. Таких веществ использовали два: противовоспалительный иммунный белок интерлейкин-10 и молекула, подавляющая активность фермента кальпаина (ингибиторам кальпаина свойственны нейропротекторные свойства, кроме того, они помогают справиться с последствиями ишемии). Казалось бы, оба вещества вместе должны действовать лучше, чем по отдельности, однако, по словам Мирослава Ненова, если использовать сразу несколько активных веществ, мы можем столкнуться с негативными эффектами, которые только усиливаются от их совместного применения.
Впрочем, с интерлейкином-10 и ингибитором кальпаина оказалось, что они проявляют положительный эффект как порознь, так и в комбинации. В статье в Neuroreport говорится, что при одновременном использовании эти вещества не только исправляют ситуацию с одной из субъединиц, но даже помогают поднять ее уровень даже выше прежнего. С другой субъединицей все происходит сложнее: одно из нейропротекторных веществ даже снижает ее уровень в некоторых случаях гипоксии, однако если оба нейропротектора будут действовать вместе, то они поддержат количество этой субъединицы без каких-либо сюрпризов и странностей.
Авторы работы экспериментировали с образцами гиппокампа, одного из главных центров памяти, так что возможно, новые данные помогут разработке методов лечения, направленных на восстановление памяти, испортившейся из-за каких-нибудь гипоксических повреждений.
Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ).
По материалам пресс-службы ИТЭБ РАН. Каковы последствия травм и сотрясений? Какие болезни угрожают мозгу? Каковы последствия травм и сотрясений? Головной мозг защищен тремя оболочками или листами соединительной ткани, которые являются продолжением спинных оболочек мозга: - твердая оболочка или надкостница на внутренней поверхности черепа, которая защищает части мозга от давления друг на друга; - паутинная оболочка – это расщепления или синусы твердой оболочки для оттока венозной крови, специальные выросты также обеспечивают ток мозговой жидкости; - сосудистая оболочка состоит из двух слоев, между которыми находятся сосуды, питая мозг и создавая сплетения для выработки спинномозговой жидкости. Мозговое кровообращение независимо от тела, поскольку его потребление кислорода в 20 раз превышает потребности других органов (печени, например). Регуляция кровотока мозга зависит от баланса кислорода и углекислого газа (при повышении последнего повышается скорость), давления крови в сосудах, и меняется под воздействием вегетативной нервной системы. Потому резкое нарушение гемодинамики мозга вызывает: головокружение, слабость, потерю сознание. Большое значение для защиты головного мозга имеет ликвор – жидкость, содержащая электролиты, белки, ферменты, которые необходимы для: - удаления продуктов распада из мозга; - регулирование метаболизма и температуры мозга; - выполнение роли «защитной подушки» для мозга при ударах. Гематоэнцефалический барьер защищает мозг от инфекций, поддерживает обменные процессы и состав ликвора. Но, несмотря на степени защиты мозга, травмы могут нанести ему существенный урон. Они бывают закрытыми и открытыми, однако целостность черепа снаружи еще не говорит о нормальном функционировании мозга внутри. Закрытые травмы делятся на: - сотрясения; - ушибы головного мозга; - сдавление головного мозга. Даже томография не всегда позволяет различить внутренние повреждения, поскольку чаще всего они касаются: - работы некоторых нервных клеток; - нарушения питания участков мозга; - смещение тканей мозга; - нарушения связи между его частями. Наибольшую опасность несут травмы вызывающие разрыв сосудов, приводящий к внутричерепному кровотечению. Накопленная кровь может сдавливать некоторые структуры мозга и приводить к отеку. Травму головного мозга распознают по утрате сознания, которая может продолжаться как несколько минут, так и обернуться комой. Также к признакам травмы относятся: - потеря памяти (кратко или долговременная); - тошнота; - бледность; - шум в ушах и нарушение зрения; - частое дыхание и частый пульс. Диагноз сотрясения ставит врач-травматолог, но до его приезда пострадавшему нужно: - обеспечить покой; - положить, приподняв слегка голову; - накладывать холодные компрессы. Постельный режим при сотрясении продолжается несколько дней. При этом запрещены любые действия, нагружающие мозг: чтение, прослушивание музыки, просмотр телевизора. Какие болезни угрожают мозгу? Внешние и внутренние факторы действую на головной мозг, приводя к различным заболеваниям, основными из которых являются: 1. Инсульт – острое нарушение мозгового кровообращения, связанное с разрывом сосудов (геморрагический) или их закупоркой (ишемический). Сосудистые поражения головного мозга также разделяют на: - преходящие нарушения кровообращения (сопровождаются головной болью, тошнотой, потливостью, шумом в ушах, головокружением, побледнением); - инфаркт мозга; - эмболия сосудов мозга (закупорка); - кровоизлияние в мозг (при гипертонии); - субарахноидальное кровоизлияние (возникает при наличии аневризм). 2. Аневризмы головного мозга – врожденное или приобретенное (влияют травмы, гипертония и атеросклероз) расширение артерий, протекающие без симптомов или с появлением головной боли. Разрыв аневризмы приводит к кровоизлиянию в мозг. 3.Абсцесс головного мозга – появление гнойных очагов в результате повреждения мозга, перехода инфекции из других мест в организме. Сопровождается повышением температуры, тяжелым состоянием пациента, рвотой, головной болью, напоминая менингит. Лечится хирургически и антибиотиками. 4. Эпилепсия – нарушение функции мозга, которое может быть наследственным или приобретенным (органическое поражение). Также приступы возникают при острых заболеваниях мозга (менингитах, опухолях). Сопровождается потерей сознания, тахикардией, судорогами, покраснением или побледнением лица. 5. Вирусные энцефалиты – воспаления вещества головного мозга, вызываемые инфекциями. Они разрушают нервные клетки, вызывают отеки, тромбозы, выражаясь в параличах, повышении температуры. Вызываются укусами клещей. 6. Обмороки – преходящее нарушение мозгового кровообращения, вызываемое: падением артериального давления, нарушением работы сердца или уменьшением содержания кислорода в крови. 7. Опухоли головного мозга различаются по расположение (внутримозговые, внемозговые), по структуре (глиомы, менингиомы, невриномы), однако все они имеют общемозговые и локальные симптомы. К первым относятся: головная боль (по утрам) из-за повышения внутричерепного давления, рвота. В зависимости от расположения опухоли может нарушать координация движений, меняться личность человека, страдать память, зрение.МОСКВА, 5 апр - РИА Новости. Российские химики и нейрофизиологи обнаружили, что клетки мозга защищаются от последствий судорог при помощи омега-3 жирных кислот, многие из которых можно найти в растительных и животных маслах, говорится в статье, опубликованной в журнале Neuroscience and Behavioral Physiology.
"Судорога, даже однократная — это сильный стресс для организма. Биохимические изменения в клетках мозга даже после одной судороги сохраняются несколько недель. Во время судороги, параллельно с развитием патологических внутриклеточных процессов, с небольшим отставанием во времени, запускается обратный, защитный механизм, подавляющий дальнейшее развитие эпилептогенеза", — рассказывает Татьяна Савина из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН в Пущино, чьи слова приводит пресс-служба института.
По статистике Всемирной организации здравоохранения, сегодня в мире живет примерно 50 миллионов людей, страдающих разными формами эпилепсии. Примерно 40% из этих случаев не поддается лечению, и примерно половина эпилептиков не может принимать лекарства, не испытывая при этом побочные эффекты.
Эпилептические припадки и все связанные с ними симптомы возникают в результате того, что нервные клетки резко начинают синхронизировать свои импульсы, одновременно "включаясь" и "выключаясь". Почему это происходит, ученые пока не знают, и без раскрытия причин подобного поведения полноценная борьба с эпилепсией невозможна. Недавно ученые из ИТЭБ РАН обнаружили, что приступы эпилепсии могут возникать из-за того, что нервные клетки ошибочно считают, что внутри них почти не осталось питательных веществ.
Савина и ее коллеги по институту, а также ученые из других научных центров России, выяснили, как клетки мозга защищают себя от последствий эпилептических припадков и раскрыли причину того, почему после припадка повторные приступы возникают гораздо реже, чем обычно.
Ученые экспериментировали на особой разновидности крыс, представители которой генетически предрасположены к развитию эпилепсии и судорог. К примеру, для того, чтобы вызвать у таких животных приступ, достаточно воспроизвести достаточно сильный звук рядом с ними. То, как и где возникают приступы у таких крыс, российские и зарубежные биологи знают достаточно давно, что позволило Савиной и ее коллегам изучить то, какие изменения происходят в клетках мозга после очередного пароксизма.
Изучая образцы слуховой коры, где находился эпилептический очаг, биологи заметили, что концентрация жиров в ее клетках была заметно выше после приступа, чем в клетках обычных лабораторных крыс. Высокий уровень жиров, как отмечают исследователи, сохранялся на протяжении почти двух недель после припадка, и в это же время крысы были менее подвержены действию громких звуков, чем до начала эксперимента.
Как предполагают исследователи, жирные кислоты участвуют в противосудорожных механизмах, защищая мозг от последствий судорог. Когда исследователи проанализировали химический состав этих жиров, они обнаружили, что многие из них относятся к числу омега-3 жирных кислот, ряд которых содержится в растительных и животных жирах. Соответственно, препараты на их основе, способные проникать в мозг, можно в перспективе использовать для защиты мозга от последствий эпилептических припадков.
Ученые подчеркивают, что говорить о практическом применении пока рано. Необходимы дальнейшие исследования для проверки того, действительно ли эти жирные кислоты участвуют в работе защитных механизмов нервных клеток. Только если эти выводы подтвердятся, можно будет думать, как использовать эти результаты в медицине.
Последние исследования Северо-западного Университета нашли в мозге 20-летних людей протеин, характерный для болезни Альцгеймера. И возник вопрос: «Зависит ли возраст мозга от реального возраста человека?» В общем, характерный протеин — амилоид, был найден как раз таки у молодых людей. Большинство людей старше 65 лет страдают от безумия и , но ученые утверждают, что можно предупредить эту болезнь еще в юном возрасте.
«Вы можете контролировать процесс старения, — утверждает Гэри Смол, доктор медицины, автор книги« Молодой мозг через две недели», — мозг можно стимулировать время от времени. Если задействовать определенные нервные циклы, он становится крепче, и наоборот не напрягая мозг, он не тренируется, — говорит Смол, — но предупреждает ли это болезнь Альцгеймера, нам еще неизвестно.»
В чем мы точно уверены: независимо от возраста, отличная память напрямую зависит от здорового питанием, регулярных упражнений и отказа от курения. Если вы уже ведете здоровый образ жизни, вот 5 советов, как еще можно защитить свой мозг от старения.
Сбалансируйте свой рацион. Говоря о здоровье головного мозга, важным является вопрос питания. Помимо регулирования объема порций, употребления овощей и фруктов, обратите внимание на содержание жиров в продуктах. «Очень много людей чрезмерно потребляет омега-6 и недостаточно омега-3, — говорит Смол. Омега-6 содержится в мясе и растительных маслах, а омега-3 в рыбе, орехах и семенах льна.
Подружитесь с медитацией. Уменьшение стресса тесно связано с вашим эмоциональным состоянием. Но дыхательные упражнения не единственный способ достичь гармонии. «Мы провели опыты, подтверждающие, что медитации или другие релаксийни упражнения, восстанавливают нервные циклы мозга человека», — отмечает доктор медицины.
Живое общение. «Из-за использования всех преимуществ новейших технологий, люди перестали общаться« вживую », — говорит доктор медицины. «Общение в социальных сетях не способно заменить реальные встречи. Традиционное общение помогает развивать способность сопереживать, так называемая «эмпатия» способствует формированию коммуникативных навыков в личной и профессиональной жизни. Более того, традиционное общение снижает риск возникновения болезни Альцгеймера.
Скажите нет однообразной работе. «Если вы много работаете за компьютером, не надо проводить часы, выполняя однообразную работу, говорит доктор — разнообразьте свою деятельность. Попробуйте другой подход к выполнению стандартных задач, так вы активизируете различные участки головного мозга. Сейчас существует много компьютерных программ для тренировки многозадачности мозговой активности и когнитивных навыков. Так например, хирурги, которые играют в компьютерные игры, делают меньше ошибок во время операций.»
Занимайтесь спортом. «Есть много доказательств того, что умственная активность связана со здоровьем мозга. Однако выполнение физических упражнений является самым действенным и быстрым способом «расшевелить» нейроны, — говорит доктор. Но какая программа тренировок является действенной? Существуют данные, подтверждающие, что силовые и кардиостимулирующие упражнения являются лучшими для мозга человека. Я предлагаю попробовать оба вида тренировок.»
Если сравнивать, то мнения ученых расходятся: одни считают, что 90 мин. спортивной ходьбы уменьшает риск возникновения болезни Альцгеймера, другие утверждают, что 5 мин. интенсивных тренировок являются более эффективными. Доктор Смол советует: «Следите за своим настроением. Все кто занимается спортом знают, что во время выполнения физических упражнений выделяется большое количество эндорфина («гормона счастья»), поэтому улучшается настроение. Это является лучшим показателем того, что у вас ».
Статистика: после инсульта пациент в среднем живет 8-9 лет
По статистике, около 10% россиян даже не подозревают о том, что у них произошло нарушение мозгового кровообращения. Хотя его симптомы трудно не заметить: потеря сознания или внезапная слепота, а также нарушение речи или, например, когда рука вдруг повисает плетью (односторонний парез). Однако у некоторых пациентов самочувствие очень быстро приходит в норму, поэтому многие даже к врачу не обращаются. Но доктора предупреждают, что если был отмечен хотя бы один из этих симптомов, человеку жизненно необходимо пройти полноценную реабилитацию.
Печальная статистика такова, что после первого инсульта пациент в среднем живет 8-9 лет, однако повторная атака на мозг сокращает продолжительность жизни до 2-3 лет. Транзиторные ишемические атаки (преходящее нарушение мозгового кровообращения), или микроинсульты, несмотря на то, что самочувствие человека восстанавливается в течение короткого времени, по мнению неврологов, лучше предупредить, чем потом лечить.
«Чтобы избежать микроинсульта, возрастным пациентам (старше 40 лет) необходимо проводить регулярное комплексное обследование, — объясняет семейный доктор, врач высшей категории Ольга Минаева. — Оно должно включать не только развернутые анализы крови, оценивающие липидный профиль и склонность к тромбообразованию, но и ультразвуковое исследование крупных сосудов (в первую очередь — сонной артерии), электрокардиографию и компьютерную томографию. В некоторых случаях, чтобы избежать развития инсульта, больным рекомендуют сделать операцию (ангиопластику, после которой кровоток восстановится)».
Замечено, что наиболее часто инсульт развивается у пациентов, ведущих неправильный образ жизни, в частности злостных курильщиков и людей, злоупотребляющих спиртным. А также тех пациентов, которые уже имеют сахарный диабет, гипертонию и лишний вес, высокий холестерин и, как следствие, атеросклероз. Все перечисленные заболевания медики относят к факторам риска, которые ухудшают состояние сосудов.
К сожалению, многие пациенты задумываются о своем здоровье слишком поздно, когда уже случился инсульт. Хотя ежедневные аэробные физические упражнения, по мнению врачей, могли бы повысить адаптивные ресурсы организма и снизить рис-ки развития сосудистых катастроф. Это могут быть занятия фитнесом, плавание, езда на велосипеде и т. п. По мнению врачей, даже 30-минутная ежедневная гимнастика способна значительно снизить риск возникновения гиподинамии. Обязательный комплекс упражнений должен включать движения, рассчитанные на работу самых разных групп мышц. Конкретные движения (с учетом возраста и физического статуса) должен подсказать терапевт или врач ЛФК. Если комплекс подобран правильно, со временем у человека обязательно улучшаются самочувствие и настроение. Гимнастику хорошо сочетать с получасовой прогулкой (пробежкой), или на работу можно пройти несколько остановок пешком. Приучать организм к физической нагрузке нужно постепенно, на это может уйти около двух месяцев. Только после этого можно говорить о том, что организм перестроился. И главное условие — любая физическая нагрузка должна быть регулярной.
Также замечено, что сбалансированное питание, учитывающее энергозатраты пациента, улучшает физическое состояние, а отказ от животных жиров, способствующих росту атеросклеротических бляшек, благотворно сказывается на сосудах. Все это вкупе с контролем давления и уровня сахара может не только продлить жизнь, но и улучшить ее качество.
На заметку
В России среди причин смертности на втором месте после инфаркта миокарда занимает инсульт головного мозга. Ежегодно около 500 тысяч человек переносят инсульты, фактически это население большого города. По данным Национальной ассоциации по борьбе с инсультом, 31% пациентов, перенесших инсульт, нуждаются в специальном уходе, 20% — не могут самостоятельно ходить и лишь 8% — способны вернуться к прежней полноценной жизни.
