Uvádí se, že prvním, kdo si začal uvědomovat vážnost intracerebrální hypertenze, byl Alexander Monro. Svědčí o tom jeho zmínka z roku 1783: „Lebka je uzavřený obal, jehož obsah je prakticky nestlačitelný“. Nejspíš ale i on měl předchůdce neboť trepanace pomocí obsidiánových nožů prováděla starověká civilizace na území Peru 400 let před naším letopočtem. Nejspíš kvůli léčbě otoku. Zákrok přežívalo 40 % pacientů. Kredit: David Octavius Hill (1802–1870), a Robert Adamson (1821-1848) - Flickr, CC BY 2.0

V úzce specializovaném odborném neurologickém časopise Glia vyšel článek, v němž autoři šermují termíny jako třeba „AGQS“,... Abychom pochopili na co přišli, bude dobré si zopakovat, jak to v našem mozku chodí. Anebo přesněji - jak jsme si mysleli, že to v něm chodí.

Astrocyty jsou charakteristické hojností svých výběžků. Původně měly být jen lešením udržujícím tvar mozkových záhybů. (Kredit: GerryShaw. Licence CC BY-SA 3.0).

Mozek nejsou jen neurony, ty jsou tam v naprosté menšině. 90 % mozkové tkáně nám tvoří buňky, kterým se říká gliové. Zpočátku se jim přisuzovala role jen jakéhosi podpůrného lešení. I když glie mají vícero typů, nás dnes budou zajímat jen ty největší z nich - astrocyty. Jméno jim dali anatomové, neboť jim v mikroskopu svými dlouhými výběžky trčícími do stran, připomínaly hvězdičky. Když mikrobiologové zjistili, že jejich náplní práce je neurony vyživovat, překřtili si je na „kojné“.

Ani neurologové nelenili. Ti pro změnu odhalili, že fungují jako izolant bránící tomu, čemu se od telefonů říká „přeslechy“. Je to zásluha astrocytů, že se vzruch mezi neurony nešíří kam nemá, ale že dodržuje směr vytyčený synapsemi.

Teprve až nyní se dostáváme k tomu, co začíná souviset s dnešním tématem. Jde o další prospěšnost astrocytů. Vlastně ne celých, ale jen jejich dlouhých výběžků. V propletencích obalují krevní cévy a spolu s buňkami endotelu vytvářejí hustou síťovinu působící jako membrána. Říká se jí hematoencefalická bariéra (haema = krev a encephalos = mozek). Jak latina naznačuje, jejím účelem je chránit vnější hranice mozku, aby do něj neproudili nepřizpůsobiví migranti. Mozek si hýčkáme jako výsostné území striktně oddělené od okolního krevního oběhu s mnoha škodlivinami z látkové výměny a tu a tam i viry a bakteriemi.

Nejčastějším symptomem zvýšeného nitrolebního tlaku je bolest hlavy. Při pomalu se rozvíjející nitrolební hypertenzi, například při růstu mozkového nádoru, je nárůst intenzity bolestí hlavy pozvolné. Při krvácení do mozku je bolest okamžitá. V případě otřesu s postupujícím otokem a utlačováním odtokových cest mozkomíšního moku se bolest hlavy rozvíjí v řádu hodin. Bolest se typicky zvyšuje při předklonu, položení se, kašli. Kredit: Autor: Patrick J. Lynch, medical illustrator, CC BY 2.5.

Mozek ale nemůže žít jen ze vzduchu, musí do něj vstupovat vyživující látky. Z toho důvodu je demarkační linii hematoencefalické bariéry dovoleno beztrestně přecházet kromě plynů, také látkám rozpustným v tucích. Dlouho se soudilo, že volný pohyb mají i aminokyseliny. Byla to rozumná představa. Jednak proto, že aminokyseliny se v hojné míře vyskytují na obou stranách barikády (v krevním řečišti i mozkomíšním moku). Kromě toho se mozek bez nich neobejde a bylo by nelogické, kdyby přísunu aminokyselin něco překáželo.

Důvěřuj, ale prověřuj
Pak ale vědci přišli na to, že glukóza, která je pro zdárný chod mozku rovněž potřebná, smí dovnitř jen na povolení. Její transport není pasivní (daný koncentračním spádem), nýbrž jde o aktivní záležitost, jíž se účastní „převaděči“ účtující si za službu jistou dávku energie. Následovalo zjištění, že podobně jsou na tom i aminokyseliny a představa, že si hranice přechází jak se jim zachce, padla. Spíš to v jejich případě připomíná šikanování na celnici. Má to svůj důvod. I když jich je ke správné funkci mozku třeba, dovedou se také na mozku nepěkně a nevratně vyřádit.

Aminokyseliny v roli škůdců

Dojde-li k poruše funkce hematoencefalické bariéry, což je u poranění hlavy otřesem, úderem či mozkovou mrtvicí takřka pravidlem, dochází k prostupu aminokyselin z krve do mozkomíšního moku v míře, která není žádoucí. Tehdy se z dobrých sluhů stávají zloduši. Netýká se to všech aminokyselin, ale jen čtveřice z nich - tzv. neexitačních aminokyselin ( ty vědci ve své práci označují oním výše jmenovaným termínem AGQS). Jejich přičiněním astrocyty bobtnají a spouští kaskádu dějů vedoucí k odumírání nervových buněk, často i s fatálním koncem. Až 90 % pacientů s poraněným mozkem za několik hodin (někdy i dnů) od události, postihne dodatečné poškození mozkové tkáně přilehlé k místu poranění.

Začarovaný kruh

Sergei Kirov, odpovídající autor studie: "Existuje mnoho způsobů, jak přijít o neurony. Tohle je ten, o kterém lidé zatím nepřemýšleli." Vpravo na obrazovce je první autorka studie Iris Álvarez-Merz. Kredit: Mike Holahan, Augusta University

Problém je v tom, že aminokyseliny jsou přítomny v krvi v hojnější míře, než v mozkomíšním moku. Jakmile z nějakého důvodu hematoencefalická bariéra přestane „těsnit“, L-alanin, glycin, L-glutamin a L-serin zaplaví okolí astrocytů. Ty se ve snaze neurony před jejich přemírou chránit, doslova přecpou. Přitom astrocytům naroste obsah nitrobuněčného sodíku, což se odrazí v jejich žíznivosti a nadměrným vstřebáváním vody.

Překvapivým viníkem zhoršování mrtvice se ukázaly být neexcitační aminokyseliny. Kredit: volné dílo.

Jak astrocyty bobtnají, stanou se vyvíjeným tlakem pro své okolí nebezpečnými. Vzájemné utiskování zhorší přísun kyslíku a hypoxie je tím, na co jsou neurony hodně citlivé. Zatím se popsaný problém týkal jen nejbližšího okolí postižení. Žel situace se dál zhoršuje. Astrocyty nemohou zůstat nafouklé setrvale. Po čase začnou „upouštět páru“ - otevírají své membránové kanály aby se alespoň částečně zbavily přemíry vody. Spolu s vodou vyplaví do prostředí i glutamát. Ten jak známo, zastává v mozku funkci přenašeče vzruchů (neurotransmiteru). Váže se neuronům na NMDA receptor a přivede je k excitaci.

Samotná vazba glutamátu na receptory neuronů není nic špatného. Pokud se děje s mírou, je to proces podporující učení a paměť. Když se to ale přežene, což je náš případ, enormní excitace se na neuronech podepíše hromaděním sodíku. Podobně jako u astrocytů také u neuronů se to projeví nasáváním vody a bobtnáním. Hromadná extáze způsobí, že toho bobtnání začne být v mozku až moc a nitrolební tlak dál roste. Teď už i přičiněním samotných neuronů. Odhalit spouštěcí mechanismus, že na samém začátku neblahého sledu událostí stojí zvýšení koncentrace čtyř aminokyselin, se vědcům podařilo až s pomocí fotonových laserových mikroskopů umožňujících v reálném čase nahlížet do živé tkáně.

Jak to tak vypadá, tak i na úrovni buněk se stává, že v těžké chvíli někdy zradí ti nejbližší. I když jsou aminokyseliny a astrocyty pro regeneraci a zdárný chod mozku nepostradatelnými parťáky, v případě maléru mozkový edém zhoršují. I když se otok mozku dnes léčí celou řadou řadou technik, stále jde o velmi vážnou komplikaci snižující pacientům šance, že se z něj ve zdraví dostanou. S novým poznatkem léčba mrtviček a otřesů mozku nejspíš dozná změn. Jednak ve smyslu eliminace aminokyselin. Nabízí se možnost dělat z přenašečů aminokyselin invalidy, kteří by v kritických situacích nebyli schopni přepravovat hematoencefalickou barierou do mozku obvyklé množství. Druhou slibnou cestu ukázaly již provedené pokusy s farmakologickým utlumením NMDA receptorů. V tomto případě jde o to zhatit neuronům jejich choutky přivádět se glutamátem do extáze. Oba směry se vzájemně nevylučují a podle objevitelů by se jejich uplatňování mělo zúročit poklesem počtu ochrnutých, dementních i úbytkem rozesílaných sdělení začínajících slovy: „Se smutkem si Vám dovolujeme oznámit…

Literatura
Iris Álvarez-Merz, et al.: Novel mechanism of hypoxic neuronal injury mediated by non-excitatory amino acids and astroglial swelling, Glia (2022).