Исхемична каскада при инсулт

Знаем, че при инсулт има запушване на кръвоносен съд по някаква причина и в следствие на това умира мозъчна тъкан. Искам да покажа някои от по-важните неща, които се случват на невроните на клетъчно ниво по време на инсулт. Тук сме увеличили доста и можеш да видиш, че е наистина, наистина сложно, но това е доста опростен изглед на клетките в мозъка. Показвам само част от тях тук, но всъщност има 100 милиарда неврони в мозъка. Тези тук в синьо, това са невроните и те са свързани заедно, за да могат да си обменят съобщения и това позволява на мозъка да контролира тялото. Тези връзки са наречени синапси. Набързо, тези тук в зелено, те са астроцити. Те са много важни клетки за централната нервна система. Например, те подсилват кръвно- мозъчната бариера, те поддържат невроните, а и имат много, много други роли. Тези тук, в тъмно синьо-лилаво, те са олигодендроцити. Те осигуряват структурна подкрепа на невроните. Но те също позволяват на невроните да пренасят сигналите си по-бързо. Разбира се, това тук са кръвоносни съдове, малки части от капиляри. По време на инсулт, когато някой кръвоносен съд е бил запушен – ще покажа запушване тук, някакъв вид съсирек – да видим кои са ключовите събития, които се случват на невронно ниво. Серии събития, наречени исхемична каскада, което е леко погрешно наименование, защото много от тези събития се случват в едно и също време и не е задължително да зависят едно от друго, за да се случат, но ще видиш какво имам предвид. Исхемична каскада. Без кръвоснабдяване, следователно при липса на кислород, невроните ще загубят способността си да генерират енергия под формата на АТФ (аденозин трифосфат – ATP) чрез аеробен метаболизъм. Затова невронът преминава към план Б за добиване на енергия, преминава към анаеробен метаболизъм, което се получава при липса на кислород. Но има два проблема с анаеробния метаболизъм при хората. Първо, не произвежда достатъчно енергия, дори да се доближи до нивото, което е необходимо, произвежда около 15 пъти по-малко енергия, отколкото аеробният метаболизъм. Второ, произвежда вторичен продукт, наречен млечна киселина, който в достатъчно високи количества разрушава нормалния киселинен баланс в мозъка. Може да увреди невроните. Затова не трябва да е в големи количества. Споменах, че в клетката се произвежда по-малко енергия, но как това променя функцията на клетката? По няколко различни начина. Да започнем с транспортната система на мембраната на клетката. В клетъчната мембрана има натриево-калиева помпа, която изпомпва калий извън клетката и вкарва натрий в клетката, а без АТФ тази помпа спира да работи, понеже разчита на енергията на АТФ, за да свърши работата си. Така че калият започва да се натрупва в неврона, понеже не е изпомпван навън. А когато водата, тази извън-клетъчна течност, тази ИКТ (ECF), забелязва тази висока концентрация на натрий във вътреклетъчната течност, в ВКТ (ICF), водата влиза в неврона, за да опита да разреди високата концентрация на натрий в неврона. Тогава невронът започва да се подува, понеже е пълно с толкова много вода, която опитва да разреди високата концентрация на натрий. Тази ситуация се нарича цитотоксичен оток. Цито се отнася до клетката, токсичен, понеже може да убие клетката, а оток означава подуване. Това се случва рано, това е едно от най-ранните неща, които се случват, когато няма достатъчно енергия. Какво друго се случва? Тази натриево-калциева помпа също спира да работи – ще видиш колко е важна. Обикновено тя вкарва натрий в клетката, а изпраща калция извън клетката, но ако спре да работи, нивото на калция просто продължава да нараства, той се натрупва във вътрешността на клетката и това е лошо поради три основни причини. Първо, това ще наречем възбудотоксичност, ще видиш какво имам предвид след малко. Високите нива на калция в клетката принуждава куриерите, като глутамат, да бъдат освободени от края на неврона. Куриерите се наричат общо невротрансмитери. Получава се освобождаване на невротрансмитери поради високото ниво на калций, а този невротрансмитер после се разпръсква и възбужда други неврони, понеже е възбуждащ невротрансмитер. След като са възбудени, тези други неврони носят калций, което на свой ред ги принуждава да изпуснат още глутамат, а после този глутамат възбужда други неврони, и така нататък. Това е порочен кръг от невронна възбудимост и освобождаване на невротрансмитери, който продължава. Което е лошо, понеже свръхвъзбудените неврони са потенциално токсични. Втората причина е, че твърде много калций ще активира разграждащи ензими. Калцият активира протеази, които разграждат протеини във вътрешността на неврона. Калцият активира липази, които разграждат клетъчната мембрана на неврона. Това звучи доста лошо. Можеш да си представиш, че ако клетъчната мембрана започне да се разлага, всички видове други йони и опасни химикали ще навлязат в неврона и ще започнат да вредят. Третата причина е, че твърде много калций генерира свободни радикали и реактивни кислородни видове. Това са малки вредни химикали, които водят до последващо увреждане на невроните, особено на клетъчната мембрана. Казах, че клетките умират от цитотоксичен оток и от зависими от калций механизми, но има и друг важен начин, по който невроните могат да умрат след инсулт. Може би са ти познати митохондриите – органели, отговарящи за производството на енергия в клетката. С всички тези токсични химикали, намиращи се в клетката, и при липсата на нормалната им среда, митохондриите започват да се разграждат. Когато се разграждат, те освобождават протеини, наречени апоптотични фактори, в цитоплазмата. Смешно име, апоптотични фактори, но не извършват смешни действия, понеже причиняват апоптотична каскада. Това кара клетките да се самоубият. Това са някои от главните събития, които се случват като част от исхемичната каскада и три начина, по които клетките могат да умрат, като част от исхемичната каскада.