По данным Всемирной организации здравоохранения, 1/3 всех заболеваний в развитых странах составляют заболевания головного мозга, они же являются основной причиной инвалидности [1]. Кроме того, доля заболеваний головного мозга в общей структуре заболеваний и инвалидизации увеличивается за счет роста распространенности нейродегенеративной и цереброваскулярной патологии, а также факторов риска: заболеваемости сахарным диабетом, артериальной гипертензией, патологией почек, ухудшением экологической обстановки, общего старения населения, автомобильных травм и техногенных катастроф.

Первое место среди причин инвалидизации занимает инсульт. По разным данным, 40–60% пациентов, перенесших инсульт, становятся инвалидами, нуждающимися в медикосоциальной поддержке на протяжении всей жизни, что наносит значительный социальный и экономический ущерб [2, 3]. У четверти из них выражены когнитивные нарушения в виде деменции, что значительно ухудшает качество жизни как самого пациента, так и членов его семьи. Только 15% пациентов возвращаются к трудовой деятельности и полноценному выполнению повседневных обязанностей. У 25% из них наблюдается выраженная деменция [4, 5].

В качестве постинсультных когнитивных расстройств рассматривают дефицит высшей психической деятельности, возникающий и прогрессирующий в течение года после заболевания. Нарушения, проявившиеся в течение острой фазы (первые три месяца), выявляются у 70% пациентов и расцениваются как ранние постинсультные когнитивные расстройства. Когнитивные нарушения могут быть как фокальными (афазия, апраксия), так и общими, к которым можно отнести нарушение ориентации во времени и пространстве, рассеянность и неспособность длительно удерживать внимание, трудность в подборе слов, повышенную забывчивость, снижение способности к переключению на разные виды деятельности, ослабление критичности, трудности при выполнении обычных действий, нарушение абстрактного мышления [2, 3, 6].

Повреждение головного мозга вследствие ишемического или геморрагического инсульта, а также вследствие остановки сердца или черепно-мозговой травмы инициирует каскад патофизиологических реакций, в основе которых лежит опосредованная рецепторами NMDA эксайтотоксичность, обусловливающая патогенез многих острых и хронических нейродегенеративных расстройств, вплоть до болезни Альцгеймера, болезни Хантингтона, болезни Паркинсона [7].

Для психологической коррекции более 15 лет применяют инертный газ ксенон, являющийся антагонистом постсинаптических NMDA-рецепторов, располагающихся на мембране нейронов, глиоцитов, моноцитов, макрофагов и нейтрофилов [8, 9]. NMDA-рецепторы участвуют в формировании памяти и процессов обучения, выполняют ноцицептивную функцию, обусловливая острые и хронические неврологические заболевания, психические расстройства, реализацию патологического болевого синдрома. Эти рецепторы способствуют также гиперактивации нейронов под воздействием возбуждающих аминокислот и формированию зависимости от психоактивных веществ [10, 11]. Известно, что ксенон может оказывать антистрессорный эффект, снижать уровень тревожности в субнаркотических концентрациях. Применение ксенона в терапии пограничных психических расстройств приводит к редукции психопатологических и соматовегетативных нарушений [12].

Лечение постинсультных когнитивных нарушений — сложная задача, так как они имеют многофакторную природу и обусловлены как ишемическим повреждением вследствие непосредственного нарушения мозгового кровообращения, так и нарастанием тяжести когнитивных расстройств, существовавших до развития инсульта. В связи с этим актуально и патогенетическое, и симптоматическое лечение постинсультных когнитивных нарушений, в особенности, нейропротективная терапия [13, 14], однако единой доказательной базы для используемых препаратов не существует, и их эффективность изучают до сих пор. В последние годы благородным газам, в частности, ксенону, исследователи уделяют повышенное внимание в связи с накопленными свидетельствами нейропротективного эффекта [15–20], однако способы его применения и методы дозирования при различных заболеваниях находятся на стадии изучения, влияние на когнитивную сферу и восстановление неврологического статуса после ишемического повреждения головного мозга в результате инсульта мало изучено.

Цель исследования — подобрать наиболее эффективную продолжительность ингаляции 0,5 МАК для снижения выраженности неврологических и когнитивных нарушений при экспериментальном инсульте.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

У 70 крыс-самцов массой 300–350 г, взятых из питомника (ООО «Кролинфо»; Россия), предварительно наркотизированных внутрибрюшинной инъекцией 12%-го раствора хлоралгидрата в дозе 300 мг/кг, моделировали фокальную ишемию в бассейне правой средней мозговой артерии по методу Лонга [21]. Летальность составила 14,3% (10 животных). Ложнооперированным животным (n = 10) проводили те же процедуры под анестезией хлоралгидратом, но без перекрытия кровотока, для исключения влияния наркоза и операционного доступа на результаты эксперимента. Среднее время проведения операции составляло 7–10 мин, после ее завершения крыс помещали в герметичную камеру, и в контрольной группе подавали кислородно-воздушную смесь (30% кислорода), а в группах исследования — ксенон 0,5 МАК (70% ксенона + 30% кислорода) в течение 30, 60 или 120 мин. До и после операции животные содержались в условиях вивария со свободным доступом к пище и воде. Неврологический дефицит оценивали на третий день после операции по функциональным нарушениям в передних и задних конечностях, противоположных поврежденному полушарию, выявленных с помощью серии из семи непрерывных тестов «Постановка конечности на опору», выполненных на установке «Staircase test» («НПК Открытая Наука»; Россия) [22]. Выполнение теста оценивали в 2 балла, выполнение с промедлением (более 2 с) и/или неполностью — 1 балл, невыполнение задания — 0 баллов.

Оценку сохранности когнитивных функций, таких как обучение и пространственная память, проводили с использованием теста «Водный лабиринт Морриса». Для теста использовали круглый бассейн диаметром 150 см и высотой 60 см, наполовину наполненный водой, в одном из секторов которого устанавливали платформу высотой 28 см [23, 24]. Обучение проводили с седьмого по 10-й день эксперимента, каждому животному предоставляли четыре попытки с разным стартом по 120 с для нахождения и запоминания места расположения платформы. Фиксировали латентный период нахождения платформы в каждой попытке. Тестирование осуществляли на 14-й день после моделирования ишемии: животному в течение 60 с необходимо было определить место, где расположена платформа при старте с новой позиции. Фиксировали латентный период вхождения в сектор, где на этапе обучения находилась платформа. После завершения тестирования животных выводили из эксперимента введением повышенной дозы хлоралгидрата.

Статистическая обработка данных

Статистическую обработку данных проводили с помощью программы Statistica 10.0 (StatSoft Inc.; США). Данные в таблице (таблица) представлены как медиана (нижний квартиль; верхний квартиль). Различия показателей между группами оценивали при помощи U-критерия Манна–Уитни, критический уровень значимости составил р < 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Неврологический дефицит у ложнооперированных животных отсутствовал, в серии тестов «Постановка конечности на опору» все крысы набрали максимальное число баллов (14 баллов). В контрольной группе с экспозицией в течение 30 мин кислородно-воздушной смеси наблюдали выраженный неврологический дефицит, сумма баллов была на 64,3% ниже (р = 0,005) по сравнению с ложнооперированными животными. При экспозиции ксенона 0,5 МАК сумма баллов была выше на 40% (р = 0,055) по сравнению с контрольной группой (таблица), однако оставалась в 2 раза ниже (р = 0,0001) по сравнению с ложнооперированными животными, что свидетельствует о сохранении выраженного неврологического дефицита.

В контрольной группе после экспозиции в течение 60 мин кислородно-воздушной смеси тоже был выявлен выраженный неврологический дефицит; сумма баллов была на 57,1% ниже (р = 0,004) по сравнению с ложнооперированными животными. После экспозиции ксенона 0,5 МАК в течение 60 мин сумма баллов в 2 раза (р = 0,01) превышала аналогичный показатель контрольной группы, и оставалась лишь на 14,3% ниже (р = 0,08) по сравнению с ложнооперированными животными, что свидетельствует о минимальном неврологическом дефиците. Необходимо отметить, что сумма баллов после экспозиции 60 мин превышала аналогичный показатель, полученный после 30-минутной экспозиции, на 71,4% (р = 0,0002), что свидетельствует об большей эффективности часовой ингаляции ксенона 0,5 МАК по сравнению с получасовой.

В контрольной группе после экспозиции в течение 120 мин кислородно-воздушной смеси также сохранялся выраженный неврологический дефицит; сумма баллов была на 57,1% ниже (р = 0,004) по сравнению с ложнооперированными животными и не отличалась от таковой после экспозиции воздушно-кислородной смеси в течение 60 мин. После экспозиции ксенона 0,5 МАК в течение 120 мин сумма баллов в 2 раза (р = 0,01) превышала аналогичный показатель контрольной группы, оставалась на 14,3% ниже (р = 0,08) по сравнению с ложнооперированными животными, и не отличалась от аналогичного показателя у животных после экспозиции ксенона 0,5 МАК в течение 60 мин. 

По результатам тестирования в «Водном лабиринте Морриса» латентный период нахождения платформы у ложнооперированных животных составил 8 с (7; 9). В контрольной группе с экспозицией в течение 30 мин кислородно-воздушной смеси латентный период превышал в 2,1 раз (р = 0,007) показатель у ложнооперированных животных, что свидетельствует о значительном ухудшении способности к обучению и пространственному распознаванию у животных на фоне перенесенного ишемического повреждения мозга. При экспозиции ксенона 0,5 МАК латентный период нахождения платформы сократился на 17,6% (р = 0,08) по сравнению с контрольной группой, однако на 75% (р = 0,001) превышал аналогичный показатель у ложнооперированных животных.

В контрольной группе с экспозицией в течение 60 мин кислородно-воздушной смеси латентный период также превышал в 2,25 раз (р = 0,006) показатель у ложнооперированных животных. При экспозиции ксенона 0,5 МАК в течение 60 мин латентный период нахождения платформы сократился на 44,4% (р = 0,04) по сравнению с контрольной группой, и на 25% (р = 0,57) превышал аналогичный показатель у ложнооперированных животных.

В контрольной группе с экспозицией в течение 120 мин кислородно-воздушной смеси латентный период также превышал в 2,25 раз (р = 0,005) показатель у ложнооперированных животных. При экспозиции ксенона 0,5 МАК в течение 120 мин латентный период нахождения платформы сократился в 2 раза (р = 0,01) по сравнению с контрольной группой, и всего на 12,5% (р = 0,74) превышал аналогичный показатель у ложнооперированных животных.

Таким образом, полученные данные показали, что моделирование ишемического повреждения по методу Лонга у крыс вызывает значительный неврологический и когнитивный дефицит. Ингаляция ксенона 0,5 МАК при экспозиции 30 мин не приводит к значительному улучшению состояния животных и их способности к обучению, о чем свидетельствует отсутствие статистически значимых различий. Экспозиция ксенона в течение 60 мин значимо уменьшала неврологический и когнитивный дефицит в группе исследования, а увеличение времени экспозиции ксенона до 120 мин оказывало сопоставимый эффект.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

У 2/3 пациентов, перенесших острое нарушение мозгового кровообращения, выявляют остаточные явления, зачастую обусловливающие первичную инвалидность, из них у 50% — когнитивные нарушения, которые ограничивают самообслуживание в быту, трудовую деятельность и социальную адаптацию в целом, даже при отсутствии значительных двигательных нарушений. В связи с увеличением количества инсультов у лиц молодого и среднего трудоспособного возраста за последние 20 лет на 25% все это приобретает особое значение [1, 2]. Частота постинсультной деменции колеблется, по данным разных исследователей, от 7,4 до 41,3% и с течением времени прогрессирует [2]. Так, по некоторым данным, когнитивные нарушения были выявлены у 68% пациентов в остром периоде ишемического инсульта (1–3 сутки), а через месяц — у 83%, в том числе у 52% в виде умеренных когнитивных расстройств, а у 30% — в виде деменции [3]. Аналогичные результаты получили и другие авторы: через четыре года наблюдений когнитивные нарушения выявлялись у 84% [25].

Когнитивные нарушения при ишемическом поражении головного мозга требуют активной медикаментозной и немедикаментозной терапии, поэтому так важен поиск препаратов и лечебных методик, позволяющих уменьшить инвалидизацию после перенесенного инсульта. Использование ксенона, обладающего нейротрофическими и нейропротективными свойствами, в качестве компонента такой терапии представляет особый интерес. По данным литературы, ксенон обладает положительным психотропным эффектом, проявляющимся в улучшении внимания и повышении работоспособности, снижении тревожности и улучшении сна [8, 26–29].

Применение субнаркотических доз ксенона курсом 5–10 процедур способствовало снижению тревожности у пациентов с различными формами тревожно-фобического расстройства без органической патологии головного мозга [10]. Продемонстрирован положительный эффект ингаляций кислородно-ксеноновой смеси (5–10% Хе, 95–90% О₂) на фоне стабилизации показателей системной гемодинамики у пациентов с паркинсонизмом и возрастной атрофией коры головного мозга [30].

При назначении курса ингаляций кислородноксеноновой смеси (50% Хе, 50% О₂) пациентам с проявлениями острой энцефалопатии на фоне алкогольной, наркотической и смешанной форм зависимости удалось уменьшить выраженность психических и соматоневрологических нарушений. Пациенты отмечали исчезновение тревоги, подъем настроения, прилив бодрости, потребность в общении, расширение объема используемой в речи лексики. Улучшалось запоминание, показатели кратковременной памяти и переключения внимания, увеличивался темп мышления, способность к самообслуживанию. Таким образом, ксеноновая терапия оказалась предпочтительнее стандартной терапии как для психосоматической коррекции, так и для улучшения когнитивных и интеллектуальных возможностей пациентов [31].

Единой методики применения ксенона при различных заболеваниях и патологических состояниях не существует. Ксенон применяют в экспериментальных работах в виде ксеноновых липосом [32]. Авторы установили положительный эффект от внутривенного введения липосом после моделирования фокальной ишемии мозга у крыс: снижение неврологического дефицита в тесте размещения передней конечности на 3-й и 5-й дни, а также увеличение времени плаванья по сравнению с животными, перенесшими инсульт без последующей ксеноновой терапии, что авторы трактуют как уменьшение депрессивного состояния. В большинстве же исследований ксенон применяют в виде ингаляций различной продолжительности. Так, был показан нейропротекторный эффект ксенона в дозе 1 МАК при экспозиции в течение 6 ч и в течение 3 ч при ингаляции смеси из 50% ксенона, 25% аргона, 25% кислорода после моделирования черепно-мозговой травмы у крыс [33, 34]. На модели остановки сердца у свиней с последующей сердечнолегочной реанимацией было установлено улучшение когнитивных и неврологических функций на 1–3-й дни в группе животных, получавших 70%-й ксенон в течение 1 или 5 ч [35]. Показано, что ингаляция 70% ксенона уменьшала общий объем инфаркта и улучшала неврологический исход через 24 ч после транзиторной фокальной ишемии головного мозга у мышей по сравнению с 70% азота, тогда как 35% ксенона оказывали промежуточный эффект [36]. Нам представляется важным изучить влияние субанестетических доз ксенона (0,5 МАК) при коротких экспозициях на выраженность неврологических нарушений и когнитивные функции при ишемическом поражении головного мозга в результате окклюзии средней мозговой артерии, подобные исследования в доступной нам литературе не обнаружены. Мы оценивали лечение ксеноном 0,5 МАК, потому что эта концентрация позволила бы дать дополнительный кислород при необходимости, как это часто бывает у пациентов с острым ишемическим повреждением головного мозга. Ингаляции начинали сразу после моделирования инсульта в бассейне средней мозговой артерии и давали в течение относительно короткого времени (30, 60 и 120 мин) у спонтанно дышащих животных, моделируя сценарий, при котором лечение могло быть начато бригадой скорой медицинской помощи и продолжено в больнице.

ВЫВОДЫ

В нашем исследовании установлено, что ингаляция ксенона 0,5 МАК при кратковременной экспозиции 30 мин не приводит к значительному улучшению состояния животных и их способности к обучению, т. е. не обладает достаточным терапевтическим эффектом. Экспозиция же ксенона в течение 60 мин уменьшала неврологический и когнитивный дефицит в группе исследования в среднем в 2 раза, а увеличение времени экспозиции ксенона до 120 мин оказывало сопоставимый эффект. Таким образом, проведенное исследование свидетельствует о высокой эффективности терапии ксеноном 0,5 МАК в постишемическом периоде поражения головного мозга при назначении в виде 1–2-часовых ингаляций в максимально короткие сроки после инсульта, что перспективно для использования в коррекции неврологических и когнитивных постинсультных нарушений и требует дальнейшего изучения в клинической практике.