Инфаркты повреждают функции мозга и вызывают снижение когнитивных функций

Фото из открытых источников

Инфаркты часто рассматриваются как события, поражающие сердце, а не мозг. Врачи сосредотачиваются на восстановлении кровотока и предотвращении повторного сердечного приступа.

Однако многие пациенты замечают нечто неожиданное после выздоровления. У некоторых возникают проблемы с памятью. У других спустя несколько месяцев развивается тревожность, депрессия или когнитивные нарушения.

Ученые годами подозревали о существовании этой связи, однако биологическая причина оставалась неясной. Теперь исследователи из Института сердца Оттавского университета, возможно, обнаружили одно из недостающих звеньев. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Science.

В ходе исследования была выявлена вредная молекула под названием метилглиоксаль, которая, по-видимому, после инфаркта перемещается из поврежденного сердца в мозг. Там она вызывает воспаление и повреждает области, связанные с памятью, настроением и вегетативной нервной системой.

У людей, переживших инфаркт, риск развития неврологических проблем значительно выше, чем у населения в целом. Более ранние исследования предполагали, что воспаление, вызванное повреждением сердечной ткани, может распространяться через кровоток и поражать мозг. Тем не менее, ученым так и не удалось точно определить вещество, ответственное за это.

Группа исследователей из Оттавы сосредоточила внимание на метилглиоксале, часто сокращаемом до MG. Эта реактивная молекула образуется естественным образом в процессе производства энергии внутри клеток. В здоровых условиях организм эффективно выводит ее с помощью фермента, называемого глиоксалазой 1, или Glo1.

Однако во время инфаркта миокарда недостаток кислорода в тканях и воспаление приводят к быстрому повышению уровня микофенолата мофетила, в то время как система очищения организма ослабевает.

Учёным уже было известно, что MG играет роль в таких заболеваниях, как диабет и болезнь Альцгеймера. Более ранние работы той же исследовательской группы показали, что МГ также накапливается в сердечной ткани сразу после инфаркта, способствуя образованию рубцов и долговременным повреждениям.

Затем исследователи задали важный вопрос: может ли эта же молекула, проникая в кровоток, нанести вред мозгу?

«Метилглиоксаль широко изучался на предмет его роли в метаболических заболеваниях, включая диабет, но гораздо меньше известно о его функции при других заболеваниях», — сказал соавтор исследования Эрик Сууронен. «В предыдущем исследовании мы обнаружили, что метилглиоксаль образуется в отмирающей сердечной ткани после инфаркта. На основании этих данных мы предположили, что метилглиоксаль в крови будет поражать другие органы и ткани, включая мозг, и именно это мы и наблюдали».

Для проведения исследования команда искусственно вызвала контролируемые сердечные приступы у самцов и самок мышей. Они изучили несколько областей мозга, включая гиппокамп, кору головного мозга, мозжечок и ствол мозга. Результаты показали резкое увеличение содержания соединений, связанных с микобактериями, по всему мозгу после инфаркта. Однако повреждения были распределены неравномерно.

Наибольшее накопление наблюдалось в стволе головного мозга, особенно у самцов мышей. Значительное увеличение также отмечалось в коре головного мозга и гиппокампе. Эти области важны для памяти, эмоциональной регуляции и связи между сердцем и мозгом. Один из наиболее очевидных результатов исследования касался гендерных различий.

У самцов мышей наблюдалось более высокое накопление МГ, чем у самок, практически во всех исследованных областях мозга. У них также отмечалось более выраженное воспаление и более серьезное повреждение гематоэнцефалического барьера.

Ученые считают, что разница может частично объясняться гормонами. Эстроген, по-видимому, защищает ткани сердца после инфаркта, в то время как тестостерон может усугубить тяжесть повреждения.

Поскольку у самцов мышей развивались более обширные повреждения сердца, они также выделяли больше МГ в кровоток. После попадания в мозг микобактерия глиомы (MG) не остается неактивной. Она связывается с рецептором RAGE, который активирует воспалительные процессы.

Исследование показало, что после инфаркта миокарда в нескольких областях головного мозга увеличивается количество воспалительных молекул. Иммунные клетки мозга также быстро реагировали. Микроглия переходила в активированное состояние в течение нескольких часов после сердечного приступа.

Исследователи также обнаружили, что гематоэнцефалический барьер ослабевает после инфаркта. Количество белков, ответственных за герметичность барьера, значительно снижается, особенно в стволе головного мозга.

Это, вероятно, позволило еще большему количеству микобактерий проникнуть в мозг, создав цикл воспаления и нарушения барьерной функции. Полученные результаты открывают возможности для разработки методов лечения, направленных на защиту мозга после инфаркта.

Ученые уже изучают соединения, которые связывают MG или повышают активность глиоксалазы. Некоторые из них исследуются для лечения осложнений диабета, но они также могут помочь пациентам с сердечно-сосудистыми заболеваниями избежать неврологических нарушений.

Исследовательская группа из Оттавы разработала пептидную терапию, предназначенную для захвата метилглиоксаля до того, как он повредит клетки.

«Вскоре будет проведено тестирование этой терапии, чтобы выяснить, сможет ли она защитить мозг от повреждений после инфаркта», — сказал Сууронен.

У исследования есть ограничения. Исследователи не измеряли долгосрочные изменения поведения или памяти у мышей, поэтому они пока не могут доказать, что миастения гравис напрямую вызывает деменцию или депрессию после инфаркта.

Тем не менее, результаты исследования выявляют поразительную связь между сердцем и мозгом. Поврежденное сердце, по-видимому, способно посылать вредные химические сигналы в мозг, вызывая воспаление в областях, связанных с когнитивными функциями и эмоциональным здоровьем.

«Учитывая повышенный риск последующих инфарктов или смерти у пациентов, перенесших инфаркт и страдающих депрессией или тревожностью, возможность облегчения этих состояний могла бы снизить вероятность последующих серьезных сердечно-сосудистых событий и улучшить жизнь бесчисленного количества пациентов», — заключил Сууронен.

Для миллионов людей, переживших инфаркт, во всем мире это открытие может изменить подход врачей к восстановлению. Одной лишь защиты сердца может быть недостаточно. Возможно, защита необходима и для мозга.