Cerebrális reperfúziós károsodás mechanizmusa

A leukociták a reperfúzió következtében elérik az ischaemiás agyszövetet és az endothelsejtekhez kapcsolódva elzárhatják a kapillárisokat, a neutrophil granulocitákból felszabaduló oxidánsok és proteolítikus enzimek révén károsítják a vér-agy-gátat, citokineket szabadítanak fel, s ezáltal lokális gyulladást hoznak létre. Ezek a folyamatok egy gyulladásos kaszkád kialakításával károsíthatják az ischaemia alatt kialakult penumbrát, s így ronthatják a stroke kimenetelét (Kuroda és Siesjö, 1997). Zhang és mtsai. igazolták, hogy 2 órás MCA okklúziót követő reperfúzió után 6 órával a neutrophil granulocyták az ischaemiás károsodás területében akkumulálódtak, mely sokkal kifejezettebb volt, mint permanens MCA okklúzió esetén (Zhang és mtsai., 1994), s az infarceált szövet térfogata jól korrelált a leukocyták infiltrációjával. A leukocyták szerepére hívták fel a figyelmet azok a kísérletek is, melyben neutropeniás rágcsálókban (Bednar és mtsai., 1991), vagy antineutrophil monoklonális antitesttel kezelt állatokban (Matsuo és mtsai., 1994) jobb reperfúziót és kisebb infarktus térfogatot tudtak kimutatni a kontroll állatokhoz képest.

1.2.9.2. A leukocita infiltráció molekuláris mechanizmusa

A leukociták – endothelsejtek közötti adhézió és interakció következtében a vér alakos elemei eltömeszelhetik a kapillárisokat, mely így megakadályozhatja a reperfúziót (no-reflow jelenség), s ezzel másodlagos ischaemiás károsodást hozhat létre (Hallenbeck és mtsai., 1986;

Suval és mtsai., 1987; Janoff és mtsai., 1965; del Zoppo és mtsai., 1991; del Zoppo és Mabuchi 2003, Harlan, 1985; Lefer és mtsai., 1993; Nishigaya és mtsai., 1991). A cerebrális ischaemia majd reperfúzió során képződő szuperoxid szabadgyökök fokozzák az endotheliális P-selectin megjelenését, mely a leukociták P-selectin receptorával kapcsolódva erősítik a leukocita – endothelsejtek közötti kapcsolatot (Jean és mtsai., 1998). Emellett a leukocita beta-2 integrinjei (CD11a/CD18 és CD11b/CD19) az endothelsejtek ICAM-1 (intracelluláris adhéziós molekula) molekuláival kapcsolódva tovább fokozzák a leukocita-endothel

kölcsönhatást, s egyben elősegítik a leukociták agyszövetbe jutását (Harlan, 1985; Lefer és mtsai., 1993; Nishigaya és mtsai., 1991; Jean és mtsai., 1998). A károsodott agyszövetbe jutó leukocitákból felszabaduló elasztáz, szabadgyökök, leukotriének és prosztaglandinok

gyulladást okoznak, növelik az agyi erek permeabilitását, fokozzák az ödémát, s elősegítik a sejtek nekrózisát, hozzájárulva ezzel az ischaemia alatt elkezdődött szöveti károsodás

progressziójához (Schaller és Graf, 2004; del Zoppo és mtsai., 1991; Carden és mtsai., 2000).

1.2.9.3. Trombocita-mediálta reperfúziós károsodás

Több tanulmány is igazolta, hogy az ischaemia utáni reperfúzió során a vérlemezkék aktiválódnak (Gawaz, 2004; Ko és mtsai., 1993; Rinder és mtsai., 1994), s a leukocitákhoz és az agyi kiserek endothelsejtjeihez kapcsolódva tovább rontják a „no-reflow” jelenséget.

Humán tanulmányban a trombociták adhéziós molekuláit és a 11-dehidro-tromboxán-B2 vizelet koncentrációját, mint a vérlemezkék aktivációjának a markereit vizsgálták, s azt találták, hogy stroke betegekben szignifikánsan nagyobb volt a vérlemezke aktivitás mint a kontroll személyekben (Zeller és mtsai., 1999; van Kooten és mtsai., 1999). Patkány

modellben átmeneti agyi ischaemia során a vérlemezke-neutrofil leukocita adhézió jelentősen nőtt a reperfúzió során a kontroll csoporthoz képest (Chong és mtsai., 2001), emellett az ischaemia-reperfúzió csoportban a vérlemezkék jelentős P-selectin expresszióját is kimutatták. A fentiek alapján feltételezték, hogy a vérlemezke – leukocita adhézióért, legalábbis részben, a vérlemezke membrán P-selectin expressziója a felelős. Az aktivált trombociták a kapillárisok obstrukcióját elősegítő leukocita - trombocita adhézió mellett, szerotonin, tromboxán A2 és szabadgyökök termelésén keresztül vazospazmust is indukálnak, tovább rontva a reperfúziót (Gawaz, 2004).

1.2.9.4. Komplement-mediálta reperfúziós károsodás

Reperfúzió során a komplement rendszer aktivációját is kimutatták (Collard és mtsai., 1999; D’Ambrosio és mtsai., 2001), beleértve a C3a, C5a, C5b-9 komplementeket. A

komplementek közül a C5a és a C5b-9 komplementek szövetkárosító hatása a legismertebb, a C5b-9 „membrane attack complex” néven is ismeretes (Arumugam és mtsai., 2004; Hart és mtsai., 2004). A C5a komplement erős kemotaxis hatással rendelkezik, ezáltal szerepet játszhat az ischaemiás-reperfundált agyszövet leukocita infiltrációjában is, ezen felül számos proinflammatorikus citokin felszabadulását indukálja, felelős pl. az IL-1, IL-6, a tumor nekrózis faktor-alfa és a monocita kemoattraktáns protein-1 felszabadulásáért. Ez utóbbi fehérje károsíthatja a sejtmembránt, növelve ezáltal a membránpermeabilitást, de az IL-8 lokális indukcióján keresztül hozzájárulhat a leukociták szöveti akkumulációjához is. A komplement rendszer faktorainak a gátlása állatkísérletekben szignifikánsan csökkentette a reperfúziós károsodást (Meyer és mtsai., 2001; Fung és mtsai., 2003; Horstick, 2002).

1.2.9.5. Hiperperfúzió az ischaemiás szövet reperfúziója során

Az ischaemiát követő reperfúzió során nem ritka az átmeneti hiperperfúzió, mely hozzájárulhat a reperfúziós károsodáshoz, ödémát és vérzést okozhat (Pan és mtsai., 2007;

Heiss és mtsai., 1997; Tamura és mtsai., 1980). Tovább ronthatja a károsodott agyszövet integritását a másodlagos hipoperfúzió, mely gyakran követi a hiperperfúziót (Heiss és mtsai., 1997; Tamura és mtsai., 1980). Állatkísérletben kimutatták (Heiss és mtsai., 1997), hogy míg 30 perces MCA okklúziót követően csak enyhe, átmeneti hiperperfúzió jelentkezett a

reperfúzió elején, addig 1 és 2 órás MCA elzáródást követően a hiperperfúzió mértéke elérte az elzáródás előtti vérátáramlás érték közel 3-szorosát. A kísérletben a súlyosabb és hosszabb ideig tartó hiperperfúzió egyértelműen a rossz kimenetel jelzője volt. Egy másik

tanulmányban a hiperperfúzió mértéke és a reperfundált területben megjelenő vérzés között

találtak szignifikáns kapcsolatot (Tamura és mtsai., 1980). Nagy előrelépés volt a perfúzió-súlyozott MR képalkotás bevezetése, mely lehetőséget adott az in vivo vérátáramlás

monitorozására (Kidwell és mtsai., 2001). Ezt a módszert emberben alkalmazva intraarteriális trombolízist követően kimutatták, hogy a hiperperfundált területben nagyobb volt az infarktus rizikója, azonban a hiperperfúzió megléte vagy hiánya és a klinikai kimenetel között nem volt összefüggés, kapcsolatot találtak viszont a hipoperfundált terület és az ischaemiás stroke kimenetele között (Hillis és mtsai., 2004).

1.2.9.6. Vér-agy-gát károsodás a reperfúzió alatt

Az agyi ischaemiát követő reperfúzió során a vér-agy gát károsodása hozzájárulhat az ischaemiás károsodást szenvedett agyszövet vazogén ödémájához, vérzéses

transzformációjához, valamint az agyi infarktus progressziójához (Yang és Betz, 1994; Sage és Duffy, 1984; del Zoppo és mtsai., 1998; Dobbin és mtsai., 1999). Állatmodellben 3 órás átemeneti agyi ischaemiát követő reperfúzió után már 3 órával vér-agy-gát károsodást észleltek, ezzel szemben 6 órás permanens MCA okklúzió után hasonló eltérés nem volt (Yang és Betz, 1994). A vér-agy-gát károsodása mellett, vagy épp annak részeként az ischaemiát szenvedett, majd reperfundált félteke víztartalma szignifikánsan nőtt, jelezve a kialakult ödémát (Dietrich, 1994; Kuroiwa és mtsai., 1990; Belayev és mtsai., 1996).

Az agy víztartalmára és ezáltal a cerebrális ödémára érzékeny MR technika a T2-súlyozott MR képalkotási módszer, míg a vér-agy gát károsodás kimutatása a T1-T2-súlyozott felvételeken megjelenő MR kontrasztanyag halmozáson alapszik (Fenstermacher és mtsai., 2003). A fenti módszerekkel in vivo követhető mind az ödéma, mind a vér-agy-gát károsodás.

Patkánymodellben, 2.5 órás fokális ischaemiát követő reperfúzió alatt a T2-súlyozott

felvételeken gyorsan nőtt a szignál intenzitás és a reperfundált szövetben MR kontrasztanyag halmozás jelent meg, mely eltérések a vér-agy gát károsdását és a cerebrális ödéma

kialakulását jelezték (Neumann-Haefelin és mtsai., 2000). Ugyancsak patkánykísérletben vizsgálták a permanens MCA okklúzió, a rövid időtartamú (1 óra) MCA okklúzió utáni reperfúzió (korai reperfúzió) és a tartósabb (3 óra) MCA okklúzió utáni recirkuláció (késői reperfúzió) hatását a vér-agy-gátra, miközben vizsgálták az agyszövet perfúzióját (Kastrup és mtsai., 1999). Azt találták, hogy míg a késői reperfúziónak kitett állatok mindegyikében, addig a korai reperfúziós csoportban csak az állatok 40%-ában volt vér-agy-gát károsodás. A perfúzió-súlyozott vizsgálatok a késői reperfúzió esetén hiperperfúziót igazoltak, mely a korai reperfúzió csoportban nem volt kimutatható. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy hosszabb időtartamú ischaemiás periódus növeli a hiperperfúzió és a vér-agy-gát károsodás rizikóját.

Humán tanulmányban (Latour és mtsai., 2004) azt találták, hogy azokban a stroke betegekben, akikben reperfúziót sikerült kimutatni, gyakoribb volt a vér-agy-gát károsodás, mely rossz klinikai kimenetelt jelzett, s a korai vér-agy-gát károsodás független rizikója volt a vérzéses transzformációnak is. Rt-PA-val kezelt betegekben hasonló eredményt kaptak: vér-agy-gát károsodás a reperfúziót mutató betegekben gyakrabban fordult elő, mint akikben nem sikerült reperfúziót indukálni (Warach és Latour, 2004), mi több, a vér-agy-gát károsodás legerősebb független prediktora a reperfúzió volt. A vér-agy-gát károsodás ebben és egyéb tanulmányokban is összefüggést mutatott a vérzéses transzformációval és a rossz klinikai kimenetellel (Warach és Latour, 2004; Vo és mtsai., 2003).