|
Strategický cieľ projektu Vypracovanie nového liečebného postupu umožňujúceho zachrániť najcitlivejšie populácie neurónov v mozgu v procese oneskorenej smrti neurónov po ischémii Špecifické ciele projektu
Poškodenie mozgu v dôsledku nedostatku prívodu krvi/kyslíka však nie je uniformné, rozložené rovnomerne na celý orgán. Mozog je nesmierne komplikovaný orgán obsahujúci asi 100 miliárd nervových a obrovské množstvo podporných buniek. Na rozdiel od iných orgánov jednotlivé populácie nervových buniek sa výrazne líšia tvarom, funkciou, metabolizmom ako aj citlivosťou na podnety. Niektoré štruktúry mozgu prežijú len štvorminútové prerušenie krvného zásobovania, zatiaľ čo iné sú schopné prežiť bez krvi aj niekoľkonásobne dlhší čas. Mimoriadne dôležitý fakt, z hľadiska možnej liečby je, že nedokrvením poškodené aj tie najcitlivejšie nervové bunky spravidla neodumierajú ihneď, ale podliehajú tzv. oneskorenej smrti neurónov. Prvé príznaky odumierania sa prejavia až na tretí deň po strese, čo vytvára veľmi zaujímavé avšak doteraz prakticky nevyužívané terapeutické okno. A možnosť využitia tohto priestoru poskytuje fenomén nazývaný ischemická tolerancia. Jedná sa o schopnosť organizmu reagovať na stresové podnety spôsobom: čo ťa nezabije, to ťa posilní. Čiže ak sa organizmus dostane do nepriaznivej situácie, prežívajúce bunky a okolité tkanivo, pre ktoré prvotný stres nebol smrteľný aktivizujú robustný obranný systém, ktorý im neskôr umožňuje prežiť aj podmienky za iných okolností smrteľné. Tento fenomén sa javí ako perspektívne najúčinnejší terapeutický nástroj. Pri využití poznatkov o ischemickej tolerancii sa dá niekoľkonásobne predĺžiť doba prežitia aj u najcitlivejších nervových buniek nachádzajúcich sa v mozgovej štruktúre nazývanej hipokampus. Od začiatku deväťdesiatych rokov minulého storočia bol pri štúdiu tolerancie experimentálne využívaný tzv. preconditioning spočívajúci v navodení krátkeho prerušenia krvného zásobovania (ischémie) po ktorom bunky získali schopnosť prežiť nasledovné niekoľkonásobne dlhšie nedokrvenie, ktoré by ich bez prekondicionovania zabilo. Nevýhodou prekondicionovania z hľadiska možného použitia v klinickej medicíne je, že ochranný mechanizmus je treba aktivizovať PRED zdravie poškodzujúcim stavom. V snahe dosiahnuť čo najlepšiu ochranu sme urobili pokus, kde sme najprv zastavili prívod krvi do mozgu na 5 minút (prekondicionovanie) a po dvoch dňoch „dozrievania“ tolerancie sme použili 30 minútové zastavenie prítoku krvi. Tento postup prežilo takmer 96% najcitlivejších nervových buniek, pričom za normálnych podmienok, bez predchádzajúceho prekondicionovania stačí na zničenie všetkých týchto buniek už 15 minútové zastavenie prívodu krvi. A tu sa nám podaril významný objav, pri optimalizácii dávky subletálneho stresu sme použili 5-minútové nedokrvenie mozgu, ktoré však samotné bez následného dlhšieho zastavenie prívodu krvi zabilo 40% buniek. Tu si treba uvedomiť dôležitú skutočnosť: po 5-minútovom nedokrvení zahynie 40% neurónov, ak však 2 dni po ňom použijeme 30 minútové nedokrvenie zahynú len 4% týchto buniek. Z tohto vyplýva, že k záchrane buniek po druhom, inak smrteľnom, 30 minútovom nedokrvení je paradoxne nevyhnutné práve samotné druhé nedokrvenie. Uvedomenie si faktu, že na získanie plnohodnotnej tolerancie je nevyhnutný opakovaný stres, nám umožnilo urobiť sériu pokusov. Použili sme tzv. postkondicionovanie - teda dva dni po smrtiacom nedokrvení, čiže v čase kedy už dozrieva ischemická tolerancia vyvolaná prvým stresom, ale ešte nedošlo k nástupu ireverzibilných procesov oneskorenej smrti neurónov, sme urobili mierny druhý stres a to vo forme krátkeho zastavenia prívodu krvi, alebo, z hľadiska medicínskeho prijateľnejšieho, podania niektorých látok napr. injekcie noradrenalínu, bradykinínu alebo kyseliny 3-nitropropiónovej, čiže použiť možno nešpecifický stresor. Jedná sa vlastne o možnosť záchrany buniek nachádzajúcich sa v apoptóze podobnom procese oneskorenej smrti neurónov pomocou primeraného metabolického stresu, ktorý použitý v správnom čase ako stimulátor finalizuje proces ischemickej tolerancie. Tu je príklad účinnosti postkondicionovania: – ak sme použili 8 minútové nedokrvenie zahynulo do 7 dní v prvom sektore Ammonovho rohu hipokampu (CA1) 50% nervových buniek, ak sme však 2 dni po 8-minútovom nedokrvení podali zvieratám injekciu noradrenalínu zahynulo len 5% týchto buniek. Účinnosť tohto postupu sme overili aj v podmienkach poškodenia mozgu toxickou látkou. Injekcia kyseliny kainovej zapríčinila odumretie 64% najcitlivejších nervových buniek v mozgu potkana. Ak sme však dva dni po kyseline kainovej podali ako postkondicionér injekciu norepinefrínu zahynulo len 6% týchto neurónov. Postkondicionovanie umožňuje, zatiaľ iba v experimente, predĺžiť dobu prežívania najcitlivejších nervových buniek až dvojnásobne, a to nielen tieto bunky zachrániť, ale zachovať aj značnú časť ich funkcie v oblasti učenia a pamäte. Ďalšie významné poznanie s možným medicínskym využitím je antikondicionovanie, čiže zabránenie vzniku tolerancie. Sú totiž známe látky, ktoré sú schopné zastaviť získavanie tolerancie akými sú niektoré antioxidanty, vychytávače voľných kyslíkových radikálov prípadne inhibítory syntézy bielkovín ale do úvahy prichádzajú aj iné látky. Táto skutočnosť by sa dala využiť v prípade, keď potrebujeme odstrániť z organizmu nežiaduce bunky, čiže zabrániť vzniku tolerancie/rezistencie, ktorá logicky vzniká v bunkách a tkanivách, ktoré nezabila prvá dávka stresu určeného na ich likvidáciu. V biológii prakticky neexistuje postup alebo látka, ktorá na prvý raz zabije všetky nežiaduce bunky, ktoré chceme z organizmu odstrániť. Takže použitý stres sa stáva pre zvyšok nežiaducich buniek, ktoré stres prežili aj pre okolité tkanivá, ktoré prišli zo stresorom do styku, podnetom pre aktiváciu obranného mechanizmu a vznik tolerancie. Opakované dávky stresora teda budú bojovať so stále sa stupňujúcou odolnosťou buniek. V dôsledku tolerancie bude dokonca prežitiu cieľových nežiaducich buniek pomáhať aj okolité tkanivo a zásluhou toho, že prežitý stres vyvoláva toleranciu aj proti iným stresorom (krížová tolerancia) nepomôže ani striedanie stresorov. Ak sa však s dávkou stresora použije aj antikondicionér, tolerancia nevzniká a nasledujúce dávky stresora bojujú proti takmer bezbranným nežiaducim bunkám a môžu byť pre ne smrteľné. Skoré využitie postkondicionovania v klinickej praxi (liečby nešpecifickými stresormi) by mohlo významným spôsobom zvýšiť prežívanie alebo kvalitu následného života pacientov po mozgových alebo srdcovo cievnych príhodách, úrazoch a dá sa predpokladať, že aj po niektorých mozog poškodzujúcich intoxikáciách. Využitie antikondicionovania by mohlo zvýšiť účinnosť proapoptotickej liečby pri odstraňovaní nežiaducich bunkových populácií z organizmu. |