Метаболические сдвиги в коре больших полушарий при тяжелой черепно-мозговой травме (острый и подострый периоды)

Декабрь 8, 2015 / Комментарии 0

Сведения о метаболизме и функциях соединений, сигналы которых регистрируются в спектрах мозга, позволяют объяснить сдвиги метаболизма, которые мы наблюдали в неповрежденной, по данным диагностической МРТ, лобно-теменной коре детей в остром и подостром периоде после тяжелой черепно-мозговой травмы (ЧМТ). Мы обнаружили снижение NAA, рост Cho, Cr и mI (рис. 3).

р3

Кроме того, мы выявили достоверные корреляции концентраций метаболитов в парах NAA-Cr, NAA-Cho, Cr-Cho как в норме, так и при травме (табл.)

667

Корреляций между глиальным маркером mI и метаболическими маркерами Cr, Cho не найдено. Это позволило нам отнести вызванный травмой рост уровней Cr и Cho к процессам, происходящим в нейронах, а увеличение mI — к активации астроцитов.

Представив метаболический процесс как последовательность ферментативных реакций, каждая из которых катализируется собственным ферментом, и воспользовавшись стандартными кинетическими уравнениями, мы получили зависимости концентраций NAA-Cr, NAA-Cho, Cr-Cho и предложили схему метаболизма в нейронах (рис. 4).

р4

Согласно схеме, после ЧМТ в нейронах неповрежденной, по данным МРТ, коры больших полушарий вследствие активации компенсаторных процессов, связанных с синтезом креатина и холина, обедняется субстратами цикл Кребса, что приводит к угнетению синтеза NAA. Следовательно, для ускорения процессов компенсации могут быть полезны субстраты цикла Кребса.

Этот вывод косвенно подтверждает наше исследование уровня у-аминомасляной кислоты (ГАМК) в неповрежденных лобных долях детей в остром периоде после ЧМТ. В мозге человека ГАМК присутствует в низкой для MPC концентрации (1 мМ).

р5

В молекуле ГАМК присутствуют три метиленовых группы (рис. 5б), протоны которых связаны спин-спиновым взаимодействием. Сигналы этих протонов перекрываются с сигналами метаболитов, присутствующих в мозге в более высоких, чем ГАМК, концентрациях: с NAA (σ=2 ppm), Cr (σ=3 ppm), Glx (σ=2, ppm) (рис. 5 а). Получить сигнал ГАМК in vivo позволяет метод спектрального редактирования, основанный на эффекте спин-спинового взаимодействия. Метиленовая группа ГАМК с сигналом при σ=3 ppm взаимодействует с протонами -СН2-группы при 1,9 ppm, тогда как протоны Cr с σ=3 ppm не имеют спин-спинового взаимодействия. Эта разница и создает возможность отделить сигнал ГАМК от сигнала Cr. Включение в стандартную импульсную последовательность (PRESS, или STEM) селективного импульса на частоте 1,9 ppm окажет прямое воздействие на резонансы около 1,9 ppm и косвенное, через спин-спиновое взаимодействие, на резонанс ГАМК при σ=3 ppm. При этом резонанс структурного фрагмента Cr при 3 ppm окажется не затронутым, поскольку у него спин-спинового взаимодействия нет. Вычитание данных, полученных с применением селективного импульса и без него, дает спектр, представленный на рис. 6. В нем содержатся только сигналы ГАМК и Glx.

Используя этот метод спектрального редактирования, мы показали, что в неповрежденных, по данным диагностической МРТ, лобных долях пациентов в остром периоде после ЧМТ наблюдается корреляция между содержанием ГАМК и Glx (рис. 7).

р6

Наличие этой корреляционной связи может быть следствием активации метаболического пути, называемого ГАМК — шунтом (рис. 8).

р8

Этот путь активируется при нарушениях энергетического обмена и позволяет пополнять дефицит субстратов цикла Кребса. ГАМК-шунт реализуется исключительно в ГАМК-ергических нейронах. Только в них найден фермент глутаматдекарбоксилаза, катализирующий образование ГАМК из глутамата (см. рис. 8). Таким образом, наши данные по исследованию ГАМК позволяют предположить, что метаболическим последствием травмы является обеднение цикла Кребса субстратами и, по крайней мере в ГАМК-ергических нейронах, потерю субстратов компенсирует активация ГАМК-шунта. Следовательно, этот результат, как и результат нашего исследования нарушений метаболизма в не поврежденной травмой парацентральной коре, позволяет предполагать терапевтический эффект от введения субстратов цикла Кребса при ЧМТ.

Подпишитесь на свежую email рассылку сайта!

Читайте также