Хотя сотрясения мозга являются обычным явлением, все последствия этого более легкого типа черепно-мозговой травмы до некоторой степени окутаны тайной. До сих пор, используя недавно разработанную модель травмы мышей, исследователи из Национального института здоровья (NIH) обнаружили, что защитные оболочки мозга могут реагировать на воздействие более резко, чем считалось ранее, в то время как клетки мозга формируют иммунный ответ, чтобы предотвратить более широкое распространение повреждений.
«Было удивительно обнаружить, что все эти защитные барьеры, которые имеет мозг, не могут быть конкретными», - заявил в пресс-релизе Дориан МакГаверн, доктор философии Национального института неврологических расстройств и инсульта (NINDS). «Вы можете получить что-нибудь, чтобы пройти через них». Результаты нового исследования его исследовательской группы опубликованы в журнале Nature.
Что такое сотрясение мозга?
Сотрясение мозга возникает, когда удар, удар или толчок головой меняют привычный образ работы мозга. Сотрясение мозга также может быть вызвано падением или ударом по телу, из-за которого голова и мозг быстро двигаются вперед и назад. Согласно отчету Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC), в 2009 году не менее 2,4 миллиона человек пострадали от черепно-мозговой травмы (ЧМТ), и 75 процентов этих травм были легкими. Сотрясения мозга обычно не опасны для жизни, и большинство людей выздоравливают быстро и полностью, но их последствия могут быть серьезными. Симптомы могут длиться несколько дней, недель или дольше и могут включать головную боль, нечеткое зрение, трудности с концентрацией или запоминанием, трудности с формированием мыслей, раздражительность и сон в большей или меньшей степени, чем обычно. Однако более серьезные изменения чреваты опасностью; при появлении любого из следующих четырех симптомов человеку рекомендуется немедленно обратиться к врачу:
- Головная боль, которая усиливается и не проходит
- Слабость, онемение или снижение координации
- Повторная рвота или тошнота
- Невнятная речь
Поскольку ЧМТ в целом вызывает растущую озабоченность, новое исследование сотрясений головного мозга, одной из форм ЧМТ, дает столь необходимое понимание повреждений, которые могут возникнуть после травмы головы, а также определяет потенциальные терапевтические цели для уменьшения последующего повреждения мозга.
Травма головного мозга
Для исследования группа исследователей сначала обследовала людей, которые недавно получили сотрясение мозга, но чьи первоначальные сканирования не выявили каких-либо физических повреждений ткани мозга. После введения красителя Лоуренс Латур, доктор философии, ученый из NINDS и Центра нейробиологии и регенеративной медицины, и его команда наблюдали, как он просочился в мозговые оболочки, внешнее покрытие мозга, у 49 процентов из 142 пациентов.. Они отметили, что неповрежденная кость черепа была достаточно пористой, чтобы позволить маленьким молекулам проникнуть в мозг, и увидели, как более мелкие молекулы могут достигать мозга быстрее и в большей степени, чем более крупные. После того, как они исследовали эту человеческую травму, исследователи переключились на недавно разработанную модель на животных.
«Мы используем эту мышиную модель, чтобы посмотреть на травму менингеальной оболочки и на то, как она со временем распространяется более глубоко в мозг», - заявил МакГаверн. «У наших мышей произошла утечка из кровеносных сосудов прямо под костью черепа в месте повреждения, аналогично тому типу эффекта, который мы наблюдали почти у половины наших пациентов, у которых была легкая черепно-мозговая травма».
Команда ученых наблюдала, как высокие уровни активных форм кислорода (АФК) наводняют место травмы сразу после травмы головного мозга. Затем массовое накопление АФК вызвало последовательность событий, которые привели к гибели клеток в головном мозге. Затем исследователи применили глутатион, антиоксидант, который обычно содержится в наших клетках, непосредственно на поверхность черепа после травмы головного мозга. Глутатион снижает уровень молекул АФК и, таким образом, предотвращает их эффекты. Фактически, когда исследователи применили глутатион сразу после травмы, он снизил количество гибели клеток на 67 процентов, а при применении через три часа после травмы гибель клеток снизилась на 51 процент.
«Идея о том, что у нас есть временное окно для работы, потенциально до трех часов, является захватывающей и может иметь клиническое значение», - сказал МакГэверн. Затем группа исследователей засняла то, что происходило прямо под поверхностью черепа в течение пяти минут после травмы, и таким образом зафиксировала невиданные ранее детали того, как мозг реагирует на ЧМТ. Во-первых, они увидели, что гибель клеток происходит в мозговых оболочках и глиальных ограничениях (тонкий барьер на поверхности мозга, который является последней линией защиты от входящих опасных молекул). Они обнаружили, что гибель клеток в подлежащей мозговой ткани наступает только через 9-12 часов после травмы.
Первая помощь при травмах
«Сначала смерть находится в подкладке, а потом она проникает в ткань мозга», - сказал МакГэверн. Тем не менее, почти сразу после травмы головы глиальные лимитаны начинают разрушаться и образовывать дыры, через которые потенциально вредные молекулы попадают в мозг. Исследователи наблюдали микроглию (иммунные клетки, которые в мозгу первыми реагируют на опасные вещества) быстро поднимаются на внешнюю поверхность мозга, чтобы закрыть отверстия.
«Если астроциты, клетки, из которых состоят глиальные лимитаны, все еще существуют, микроглия поднимется, чтобы« уплотнить »барьер и заполнить промежутки между отдельными астроцитами», - сказал МакГаверн. «Если астроцит умирает, это приводит к увеличению пространства в глиальных лимитанах, поэтому микроглия изменяет форму, расширяется в толстую структуру, подобную медузе, и пытается закрыть это отверстие. Эти реакции … помогают защитить барьер и предотвратить попадание токсичных веществ в мозг ».
Предыдущие исследования показали, что естественные иммунные реакции часто могут привести к серьезным повреждениям мозга. Для сравнения, текущие результаты показывают, как воспалительная реакция на легкую черепно-мозговую травму на самом деле полезна в течение первых 9-12 часов после травмы.