Сигнал лактата и предикторы неблагоприятного исхода комы

Совокупность спектральных параметров: интенсивный сигнал Lac, резко сниженная интенсивность сигналов NAA и Cr (на 70% и 60%, соответственно), характеризует гибель клеток. Действительно, Lac накапливается не только при недостатке кислорода и энергетических субстратов, но и при воспалении вследствие накопления анаэробов макрофагов.

Рис. 12. 2D ¹H МР-спектры коматозного больного на 3-и сутки после тяжелой ЧМТ и за 28 суток до смерти. Квадратом выделена зона, в которой получен показанный массив спектров

ния метода двумерной спектроскопии, которая позволяет получить информацию о распределении метаболитов в пределах одного среза, к исследованию коматозного больного на третьи сутки после тяжелой ЧМТ и за 28 суток до смерти. Можно видеть, что в каждом спектре наиболее интенсивным сигналом является Lac, сигнал NAA практически в пределах шума, уровень Cr снижен, его интенсивность составляет 40-45% от исходной.

Накопление Lac приводит к закислению внутриклеточной среды и должно влиять на активность многих ферментов. Анализ литературных данных (The, Has- selbach, 1983, Zonouzi et al., 2006; Emmanuel, Milligan, 1982) показал, что рН-за- висимыми являются такие важнейшие ферменты, как фосфофруктокиназа (ФФК), АТФаза, креатинкиназа, лактатдегидрогеназа (рис. 13). Наибольшую зависимость активности от рН наблюдали для ФФК: при снижении рН до 7.0 активность этого фермента снижается до околонулевых значений.

Рис 13. рН-зависимости ферментов. ФФК - фосфофруктокиназа, ЛДГ - лактатдегидрогеназа, КК - креатинкиназа

Рис. 14. ³¹P МР-спектр больного в постгипоксической коме. Поверхностная катушка

пути регулирует весь метаболизм основного для мозга энергетического субстрата

- глюкозы. Инактивация ФФК приводит к полному ингибированию гликолиза и прекращению снабжения энергией мозга. Такая ситуация реализуется при диабетической коме. Используя данные о кинетике восстановления рН крови при лечении больных диабетическим кетоацидозом и применив теорию устойчивости, мы смогли оценить пороговую величину рН, при которой лечение становится неэффективным (Луковенков и др., 2013). Важно знать значения рН_т). у больных в коме, вызванной не только диабетом, и выяснить, какую роль играет концентрация ионов водорода в клетках мозга в функциональных нарушениях.

Метод ³¹P МРС (рис. 14) позволяет измерять рН^, измеряя значения 5-сигнала неорганического фосфата (Фн). В клетках Фн присутствует в виде ионов H₂PO₄^- и HPO₄², концентрации которых находятся в динамическом равновесии. Между обеими ионными формами происходит быстрый обмен протоном. В результате в спектре вместо двух сигналов, соответствующих H₂PO₄^- и HPO₄^2-, мы видим усредненный сигнал с химическим сдвигом, величина которого определяется концентрациями каждой ионной формы. Получена формула, позволяющая вычислить рН_т). в мозге (Petroff, Prichadd, 1983): рН = 6,77 + ^((5Фн - 3,29) / (5,68 - 5Фн)), где 5Фн

- разность значений химических сдвигов сигнала Фн и фосфокреатина (ФК).

Мы измерили рН_т).

Литература

Луковенков А.В., Варфоломеев С.Д., Петряйкина Е.Е., Семенова Н.А. Устойчивость стационарных состояний при переменной концентрации ионов водорода в ферментных системах. Приложения к лечению диабетического кетоацидоза // Докл. РАН. 2013. Т 449. № 3. С. 350-355.

Лундин А.Г., Федин Э.И. ЯМР-спектроскопия. М.: Наука, 1986. 223 с.

Семенова Н.А., Варфоломеев С.Д., Ахадов Т.А., Луковенков А.В. Магнитно-резонансная спектроскопия коры головного мозга человека. Взаимозависимости концентраций ряда ключевых метаболитов // Докл. РАН. 2011. Т 436. № 6. С. 839-842.

Семенова Н.А., Луковенков А.В., Ахадов Т.А., Сидорин С.В., Варфоломеев С.Д. Нарушения метаболизма и взаимосвязь метаболических процессов в лобно-теменной коре мозга при тяжелой черепномозговой травме. Исследование методом локальной 1Н магнитно-резонансной спектроскопии // Биохимия. 2012. Т 77. Вып. 4. С. 493-500.

СергеевН.М. Спектроскопия ЯМР. М.: МГУ, 1981. 279 с.

УблинскийМ.В., СеменоваН.А., Ахадов Т.А., Петряйкин А.В., ЛебедеваИ.С., ЕфремкинА.Ф., Тюрнева А.С., Каледа В.Г. Характеристики функций гемодинамического ответа в мозге больных шизофренией при выполнении слуховой парадигмы oddball // Докл. РАН. 2013. Т 453. № 2. С. 218-221.

Baslow M., Guilfoyle D. N-acetylaspartate: a unique neuronal molecule in the central nervous system. Eds. J. Moffet, S. Tieman, D. Weinberger, J. Coyle, A.M.A. Namboodiri. NY: Springer Science, 2006. P. 95-113.

Braissant O., Bachmann C., Henry H. Expression and function of AGAT, GAMT and CT1 in the mammalian brain // Subcell Biochem. 2007. Vol. 46. P. 67-81.

Demougeot C., Marie C., Giroud M., Beley A. N-acetylaspartate: a literature review of animal research on brain ischaemia // J. Neurochem. 2004. Vol. 90.

Diehl P., Fluck E., Gunther H., Kosfeld R. , Seeling J. - eds. NMR. Basic principles and progress 28. In vivo magnetic resonance spectroscopy III: potential and limitations. Berlin-Heidelberg-NY: Springer- Verlag, 1992. 190 p.

EmmanuelB., Milligan L.P. Can. J. Animal Science. 1982. Vol. 63. P. 55-360.

Fox P. T., Raichle M.E. Focal physiological uncoupling of cerebral blood flow and oxidative metabolism during somatosensory activation in human subject // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1986. Vol. 83. P 1140-1144.

Gunter H. NMR-spectroscopy. John Wiley, 1995. 102 p.

Logothetis N., WandellB. Interpreting the BOLD signal // Annu. Rev. Physiol. 2004. Vol. 66. P 735-69.

Magret V., Elkhalil L., Nazih-Sanderson F., Martin F., Bourre J., Fruchart J., Delebart C. Entry of polyunsaturated fatty acids into the brain: evidence that high-density lipoprotein-induced methylation of phosphatidylethanolamine and phospholipase A2 are involved // Biochem. J. 1996. Vol. 316. P 805-811.

Moffet J. et al. Extensive aspartoacylase expression in the rat central nervous system // Glia. 2011. Vol. 59. № 10. P. 1414.

Petroff A.O.C., PrichaddJ.W. Cerebral pH by NMR // Lancet. 1983. Vol. 11. P 105-106.

Puts N.A.J., Edden R.A.E. In vivo magnetic resonance spectroscopy of GABA: A methodological review // Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy. 2012. Vol. 60. P. 29-41.

Ross B., Bluml S. Magnetic resonance spectroscopy of the human brain // The Anatomical Record (new anat.). 2001. Vol. 265. P 54-84.

Ross B.D., Bluml S., Cowan R. et al. In vivo magnetic resonance spectroscopy of human brain: the tiophisical basis of dementia // Biophys. Chem. 1997. Vol. 68. P 161-172.

Rothman D., Petroff O., Behar K., Mattson R. Localized 1H NMR measurements of gamma-aminobutyric acid in human brain in vivo // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1993. Vol. 90. P 5662-5666.

Siegel G.J., Agranoff B.W., Albers R.W. et al. Basic Neurochemistry: Molecular, Cellular and Medical Aspects. 6th edition. Philadelphia: Lippincott-Raven, 1999.

The R., Hasselbach W. Unsaturated fatty aciod as reactivators of the calcium-dependent ATPase of delipi- dated sarcoplasmic membrans // Europ. J. Biochem. 1973. Vol. 39. P 63-68.

Williams S.R., Proctor E., Allen K., Gadian D.G., Crockard H.A. Quantitative estimation of lactate in the brain by 1H NMR // Magn. Reson. Med. 1988. Vol. 7. № 4. P. 425-31.

Zhang J., Chu K., Hazlett E., Buchsbaum M. A study of cerebral glucose metabolism and hemodynamic response in schizophrenia // 4th International Conference on Biomedical Engineering and Informatics. 15-17 Oct. 2011. Vol. 1. P. 77-81.

Zonouzi R., Ashteani S.K., Hosseinkani S., Baharvand H. // J. Biochem. Molec. Biol. 2006. Vol. 39. № 4. P. 426-431.