Как разбудить мозг после инсульта

Фотографии

яся фогельгардт

По данным Всемирной организации здравоохранения, инсульт — одна из основных причин смерти в развитых странах. Если же инсульт не приводит к летальному исходу, то последствия для жизни человека становятся достаточно серьёзны: возможно нарушение двигательных и когнитивных функций, а также работы органов чувств. Но сейчас существуют различные методы восстановления мозга после инсульта, в том числе экспериментальные. Они разрабатываются и в России.

The Village встретился с нейробиологом, участницей «Научных боёв» Политехнического музея Гульнур Смирновой, которая занимается разработкой методов восстановления нейронов с помощью генной терапии, чтобы поговорить о том, что такое инсульт и как современная наука помогает людям, которые его перенесли.

— Давайте начнём с базовых понятий. Что такое инсульт?

— Инсульт — это острое, то есть очень быстрое, нарушение кровообращения мозга. Оно может быть вызвано несколькими факторами. Либо это тромб, перекрывающий просвет сосуда, и тогда это называется тромбозом кровеносных сосудов (или ишемическим инсультом). Либо это разрыв сосуда — и тогда это геморрагический инсульт. В обоих случаях кровь не доставляется к клеткам мозга, причины разные, а следствие одно — инсульт.

— То есть это в первую очередь связано с системой кровообращения?

— Да. Так же, как и инфаркт сердца, — это тоже нарушение кровоснабжения. Когда сердечная мышца не снабжается кровью, она погибает. Мышца теряет свою эластичность и перестаёт сокращаться. Человек начинает чувствовать это посредством сердечных болей. Инсульт — то же самое, только в мозге.

— А что происходит с нейронами?

— Основная функция крови — доносить клеткам всего организма, в том числе и мозга, питательные вещества, в первую очередь глюкозу и кислород. Когда к нейронам они не доставляются, те начинают ощущать дискомфорт. У нейрона нет питательных веществ, чтобы обеспечивать выполнение своих функций. Когда люди долго не едят, они теряют свою функциональность, перестают двигаться и думать. То же самое и нейрон: он перестаёт проводить электрические импульсы, а затем погибает. Смерть нейронов и других клеток мозга приводит к некрозу, то есть гибели мозговой ткани.

— Почему вообще возникает риск тромбов или пережатий?

— На внутренней поверхности кровеносного сосуда могут образовываться атеросклеротические бляшки. Они постепенно накапливаются и способны закупорить весь сосуд. В первую очередь это связано с питанием и воспалительными процессами в организме. Если нарушается соотношение липидов (простейших молекул жира) высокой и низкой плотности, они начинают откладываться. А тромб — это сгусток крови. Причин образования тромбов много. Они могут появляться в крупных сосудах — в аорте, на выходе из сердца. В какой-то момент тромб отрывается от стенки сосуда, идёт по широкому сосуду, а потом попадает в капилляр и перекрывает его. В этом месте нейроны начинают отмирать.

— И что после этого происходит с мозгом?

— Это зависит от того, какой капилляр или какой сосуд перекрыт. Каждый капилляр снабжает определённое количество нейронов. Если это крупный сосуд, то от него отходит много мелких — это так называемый бассейн кровеносных сосудов. Если перекрыт крупный сосуд, то кислород не поступает ко всей области мозга, которую сосуд снабжает, и она погибает. От локации остановки кровоснабжения зависит площадь поражения. Есть даже такое понятие — микроинсульт: когда человек даже не замечает, что лопнул какой-то маленький сосуд в мозге. Его можно выявить только на компьютерной томографии.

Считается, что терапевтическое окно после острого инсульта в среднем составляет около трёх часов. Если за это время принять все необходимые меры, человек может восстановиться полностью

— А каковы последствия для мозга в долгосрочной перспективе?

— Нарушение какой-то функции нашего тела. Всё зависит от того, в какой области мозга произошло нарушение кровоснабжения. Ведь разные области головного мозга связаны с функционированием разных областей организма. Если инсульт происходит в соматосенсорной области коры головного мозга (это в теменной части головы), может нарушиться координация рук и ног. Есть область, которая отвечает за речь, и тогда у человека нарушается речь. Если инсульт происходит в зрительной коре, может ухудшиться зрение.

На самом деле всё сложнее, чем я описываю, потому что сам нейрон не может запасать себе питательные вещества. Он тратит много энергии на то, чтобы выполнять свои функции. А всеми полезными веществами нейрон снабжают специальные клетки-помощники, так называемые глиальные клетки. Нейроны так чувствительны к отсутствию кислорода и глюкозы именно потому, что не могут сами ничего запасать. При перекрытии кислорода и глюкозы глиальные клетки могут поддерживать нейроны в течение 20 минут после начала инсульта. А если проходит больше 20 минут, то начинается патологический процесс, то есть гибель нейрона неизбежна.

— Получается, что инсульт — это не единоразовое событие, а процесс?

— В общем, да. Поэтому важно как можно быстрее транспортировать человека до пунктов оказания помощи. Чем быстрее сделают это и введут тромболитические вещества, которые рассасывают тромб, тем быстрее может восстановиться кровоснабжение и, соответственно, деятельность нейронов и глиальных клеток. Считается, что терапевтическое окно после острого инсульта в среднем составляет около трёх часов. Если за это время принять все необходимые меры, человек может полностью восстановиться. Поэтому важно вовремя диагностировать инсульт.

— Сейчас уже есть методики восстановления, которые применяются на практике?

— Да. Для начала стоит отметить, что терапия после инсульта возможна не для всех областей мозга. Когда происходит инсульт, возникает ядро ишемии — область, в которой скорость кровотока падает до минимума, то есть от 0 до 20 % от общего кровотока, и там происходит гибель нейронов. А есть зона полутени вокруг ядра ишемии. Считается, что нейроны морфологически там ещё живы, то есть сохраняют структуру и объём, но свою функцию выполнять не могут, потому что нарушения в метаболизме клеток произошли всё-таки значительные. Они такие полумёртвые-полуживые. Эти клетки и считаются объектом терапии: есть вероятность возвращения им функциональности.

Одним из новаторских и при этом простых в осуществлении методов является так называемая гипотермия. «Гипо» — это уменьшение, «терма» — температура. То есть это уменьшение температуры мозга. Это делают с помощью охлаждающего шлема, разработанного в России. В Москве такой терапией занимаются в трёх клиниках. Шлем надевают на больного и понижают температуру мозга до 36–34 градусов. 34–36 градусов — это мягкая гипотермия, можно глубже, от 32 до 30 градусов, но там уже много побочных эффектов. При пониженной температуре замедляются все процессы в мозге, в том числе и патологические, то есть те, которые развиваются после инсульта, — воспаление, отёк мозга. Эти процессы ведут к гибели нейронов, их и нужно замедлить. Это позволяет мозгу восстановиться самому.

— А при современных методиках возможно полное восстановление мозга?

— Зависит от степени тяжести инсульта. Есть специальные градации поражения: тяжёлое, средней тяжести, умеренное, лёгкое. Если речь об умеренной степени, то человек может восстановиться полностью. Если степень поражения тяжёлая, то это сказывается на двигательной активности мышц: начинаются парезы конечностей, параличи.

Одним из новаторских и при этом простых в осуществлении методов является так называемая гипотермия. «Гипо» — это уменьшение, «терма» — температура. То есть это уменьшение температуры мозга

— Какие есть методики кроме гипотермии?

— Важна движенческая терапия. Когда человек двигается, у него возбуждаются окончания нервов, по которым идёт сигнал в мозг о том, что конечность активна. В мозге синтезируются так называемые нейротрофины. Это молекулы, которые помогают нейрону поддерживать свою функциональность. Когда какая-то часть мозга претерпевает нехватку кислорода, нейротрофины специально синтезируются в этом месте и дают нейрону сигнал, чтобы он жил.

Нейротрофин — это белок, который связывается с рецептором и запускает целый каскад химических реакций внутри клетки, и таким образом клетка, в частности нейрон, понимает, что надо жить. Когда мы двигаемся, в мозге вырабатываются нейротрофины. Они способствуют хорошему функционированию нейронов. Таким образом, чем больше человек двигается, тем лучше у него восстанавливаются нейроны. Восстанавливаясь, нейрон сам начинает посылать сигналы в конечность, чтобы, например, рука работала. Чтобы применять такую терапию, разрабатывают специальные компьютерные интерфейсы и устройства, которые помогают двигать пальцами, — так называемые экзоскелеты.

Я занимаюсь пока ещё экспериментальными разработками в этой области. Нейротрофины могут помочь восстановить повреждённые нейроны, для этого их нужно доставить в область полутени с помощью лентивирусных частиц. Это вирусы, в которых закодирована информация о последовательности гена нейротрофина. Когда лентивирусные частицы доставляют клеткам в области полутени, они проникают в них, встраивают ген нейротрофина в ДНК нейрона, и он начинает синтезировать нейротрофины. Они выходят из клетки и дают сигнал, что нужно восстанавливаться.

Лентивирусные частицы в поражённую область доставляют с помощью инъекций. Кстати, были попытки и просто инъецировать нейротрофины в мозг. Эксперименты на животных показали, что это помогает восстановлению и уменьшает объём ишемического очага. Но сами нейротрофины живут недолго. К тому же, если эти белки вкалывать в вену, они не проходят через гематоэнцефалический барьер. Чтобы вещества проникли из крови в мозг, им нужно пройти через мембрану кровеносного сосуда, которая пропускает молекулы определённого размера. А этот белок слишком большой, поэтому и разрабатывают разные обходные способы доставки нейротрофинов в мозг.

В экспериментальных моделях эти способы работают, но, чтобы им дойти до людей, должно пройти какое-то время. Надо провести много исследований, попытаться избежать побочных эффектов — в генной терапии не всё так просто. Это именно разрабатываемые методы, которые не всегда могут быть успешными из-за того, что побочные эффекты порой проявляются через большой промежуток времени. И пока сложно предположить, какими они могут быть.

— А где лучше проходить терапию: в России или на Западе? Методы чем-то отличаются?

— Мне кажется, на этот вопрос лучше ответит врач, который лечит инсульты у нас и в то же время знаком с современными западными методиками. На самом деле и там, и здесь используют тромболитики, применяют гипотермию. Вопрос в том, насколько качественно это делается. Инсульт — быстрое явление, поэтому если вся помощь оказана своевременно и грамотно, то, как мне кажется, всё равно, где лечиться. Если пациент захочет лечь в западную больницу, то ему всё равно сначала нужно пройти реабилитацию здесь и восстановиться до того момента, пока он не сможет самостоятельно функционировать. Ведь лежачего пациента перевозить сложнее.

— Можете ли вы как учёный с какой-то долей уверенности сказать, что через 10–20 лет люди научатся полностью восстанавливать работу мозга после инсульта?

— Погибшие клетки мозга — воскресить? Или заменить? Или добавить к ним работающие нейроны? Или заставить собственные нейроны встраиваться в область повреждения? Фантазия неограниченна, а вот проверка подобных фантазий на практике — это настоящий подвиг, который совершают учёные каждый день. Каковы будут результаты этих подвигов через 20 лет, я предположить не могу. Технологии развиваются с бешеной скоростью — только успевай следить. В частности, недавно вышла статья. В ней описывались нейроны, полученные из человеческих перепрограммированных стволовых клеток. Их имплантировали в мозг вместе с 3D-волокнистыми полимерными нитями. В результате такие нейроны лучше встраивались в нейронную сеть и выполняли свои функции — отпускали отростки и проводили электрические сигналы. То есть, если такие нейроны с нитями имплантировать в область повреждения, есть вероятность, что они возьмут на себя функции погибших нейронов. Перспективы большие.

Источник

Мозг восстанавливается даже после тяжелого инсульта

Интерес Пола Бач-и-Риты к восстановлению мозга возник под влиянием удивительного выздоровления его собственного отца, каталонского поэта и филолога Педро Бач-и-Риты, после перенесенного им инсульта. В 1959 году у Педро (он был в то время шестидесятипятилетним вдовцом) случился инсульт, в результате которого наступил паралич лица и половины тела, а также потеря речи.

Врачи сказали брату Пола Бач-и-Риты, Джорджу (ныне он калифорнийский психиатр), что у его отца нет надежды на выздоровление и что Педро придется поместить в специальное лечебное учреждение. Вместо этого Джордж, который в то время изучал медицину в Мексике, перевез парализованного отца из Нью-Йорка, где тот жил, к себе в Мексику и поселил у себя в доме. Сначала Джордж попытался организовать для отца восстановительное лечение в Американо-Британском госпитале, который предлагал только стандартный четырехнедельный курс реабилитации, так как в те годы никто не верил в пользу продолжительного лечения. Спустя четыре недели состояние отца ничуть не улучшилось. Он по-прежнему оставался беспомощным: его приходилось сажать на унитаз и снимать с него, а также мыть под душем, что Джордж выполнял с помощью садовника.

«К счастью, он был некрупным мужчиной, весившим всего сто восемнадцать фунтов[15], так что мы могли с ним справиться», — говорит Джордж.

Джордж, хотя и изучал медицину, ничего не знал о реабилитации, и этот его пробел оказался для семьи настоящим благословением: Джорджу удалось добиться успеха благодаря нарушению всех существующих правил — благодаря свободе от пессимистических теоретических представлений.

«Я решил, что вместо того чтобы учить отца ходить, я должен прежде всего научить его ползать. Я сказал: „Мы начинаем свою жизнь, ползая по полу, теперь тебе придется снова некоторое время поползать“. Мы купили ему наколенники. Сначала мы держали его так, чтобы он опирался на все четыре конечности, но его руки и ноги действовали не очень хорошо, поэтому это требовало большого напряжения». Затем Джордж заставил отца ползать самостоятельно, опираясь парализованным плечом и рукой о стену. «Это ползание вдоль стены продолжалось несколько месяцев. Когда он добился определенных успехов, я даже заставлял его ползать в саду, что привело к проблемам с соседями: те говорили, что неправильно и неприлично заставлять профессора ползать как собаку. Я мог воспользоваться только одной моделью — моделью обучения маленьких детей. Поэтому мы играли в разные игры на полу, во время которых я катал маленькие шарики, а он должен был их ловить. Или мы разбрасывали по полу монеты, а отец старался поднять их своей плохо действующей правой рукой. Все, что мы пытались делать, было связано с превращением реальных жизненных ситуаций в упражнения. Так мы придумали упражнение с тазами. Отец держал таз здоровой рукой и заставлял свою немощную руку (она плохо поддавалась контролю и совершала судорожные толчкообразные движения) двигаться по кругу: пятнадцать минут почасовой и пятнадцать минут против часовой стрелки. Края таза удерживали его руку. Мы продвигались вперед небольшими шагами, каждый из которых накладывался на предыдущий, и понемногу ему становилось лучше. Через некоторое время отец начал помогать мне в разработке последующих этапов. Он хотел достичь той точки, когда сможет сесть и поесть со мной и другими студентами-медиками». Занятия проходили ежедневно и длились по множеству часов, но постепенно Педро перешел от ползания к передвижению на коленях, затем стоячему положению тела и в конце концов ходьбе.

Своей речью Педро занимался самостоятельно, и примерно через три месяца появились первые признаки ее восстановления. Несколько месяцев спустя у него возникло желание вернуть себе способность писать. Он садился перед печатной машинкой, помещал средний палец на нужную клавишу, а затем опускал всю руку, чтобы ее нажать. Научившись справляться с этой задачей, он начал опускать только кисть и, наконец, пальцы, каждый в отдельности. Со временем он снова сумел нормально печатать.

К концу года здоровье Педро, которому на тот момент было шестьдесят восемь лет, восстановилось настолько, что он вернулся к преподаванию в Сити-колледже в Нью-Йорке. Ему нравилась его работа, и он занимался ею до тех пор, пока не вышел на пенсию в возрасте семидесяти лет. После этого он временно выполнял обязанности преподавателя в Университете штата в Сан-Франциско, еще раз женился и продолжал работать, а также путешествовал. Он вел активный образ жизни еще семь лет после инсульта. Посещая своих друзей, живущих в Боготе в Колумбии, он поднялся высоко в горы. На высоте девяти тысяч футов[16] у него случился инфаркт, и вскоре после этого он умер. Ему было семьдесят два года.

Я спросил Джорджа, понимает ли он, насколько необычным было выздоровление его отца после перенесенного инсульта, и думал ли он в то время, что это выздоровление результат пластичности мозга.

«Я рассматривал то выздоровление исключительно с точки зрения заботы о папе. Однако Пол в последующие годы говорил о произошедшем в контексте нейропластичности. Правда, это началось не сразу, а после смерти отца», — ответил он.

Тело Педро было доставлено в Сан-Франциско, где работал Пол Бач-и-Рита. Это случилось в 1965 году, когда еще не умели делать сканирование мозга, поэтому в те дни было принято проводить аутопсию, она была единственным способом, позволяющем врачам изучить заболевания мозга и понять причину смерти пациента. Пол попросил доктора Мэри Джейн Агилар провести аутопсию тела отца.

«Несколько дней спустя Мэри Джейн позвонила мне и сказала: „Пол, приезжай. Мне нужно кое-что тебе показать“. Когда я добрался до старого Стэндфордского госпиталя, то увидел лежащие на столе предметные стекла, на которых находились срезы тканей мозга моего отца».

Он застыл в молчании.

«У меня возникло чувство отвращения, но в то же время я понимал возбужденное состояние Мэри Джейн, потому что стекла показывали, что в результате инсульта ткани мозга отца получили огромные повреждения и что восстановить сами ткани было совершенно невозможно, даже несмотря на то, что Педро удалось восстановить все функции своего организма. Я был просто ошеломлен. Я потерял дар речи. Я думал: „Вы только посмотрите на все эти повреждения“. В эту минуту Мэри Джейн сказала: „Как вам удалось добиться его выздоровления при таких повреждениях?“»

Изучив стекла более внимательно, Пол обнаружил, что повреждения затронули, главным образом, ствол головного мозга — участок мозга, наиболее близкий к спинному мозгу, — и что инсульт также разрушил другие важные центры в коре, контролирующие движение. Девяносто семь процентов нервов, идущих от коры больших полушарий к позвоночнику, были уничтожены, и эти катастрофические повреждения стали причиной паралича.

«Я понял, что это означает, что во время занятий отца с Джорджем его мозг каким-то образом полностью реорганизовал сам себя. До этого момента мы не знали, насколько удивительным было выздоровление отца, потому что не имели ни малейшего представления о степени повреждения, так как в те дни не существовало сканирования мозга. В случае выздоровления людей мы склонны в первую очередь предполагать, что повреждения были не очень серьезными. Мэри Джейн хотела, чтобы я стал соавтором работы, которую она написала о случае моего отца. Я не смог этого сделать».

История отца Пола стала полученным из первых рук доказательством того, что даже в случае массивного поражения мозга у пожилых людей может наступить выздоровление. Однако после изучения поражений тканей мозга отца и анализа специальной литературы Пол нашел другие свидетельства, указывающие на то, что мозг способен к самореорганизации для восстановления своих функций после тяжелого инсульта. Он обнаружил, что еще в 1915 году американский психолог Шеперд Айвори Франц сообщал о случаях позднего выздоровления пациентов, которые были парализованы в течение двадцати лет, благодаря стимулирующим мозг упражнениям.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.