Люди, которые поднимаются слишком быстро или слишком высоко, рискуют получить острую высотную болезнь, которая может привести к опасному для жизни гипоксическому повреждению мозга. Ученые из Чжэцзянского университета (КНР) установили, что риск повреждения мозга можно предсказать на несколько дней вперед. Новый подход к выявлению таких травм описан в статье, опубликованной в журнале Angewandte Chemie.
На большой высоте мозг не получает достаточного количества кислорода — это состояние называется гипоксией и возникает не только у альпинистов и горнолыжников, но и у людей, которые живут в регионах выше 3000 м (хроническая высотная болезнь).
Легкая форма острой высотной болезни начинается примерно через 4-6 часов после подъема и сопровождается головной болью. Если продолжать подъем, могут возникнуть головокружение, тошнота и учащенное сердцебиение. Для предотвращения гипоксии и опасного для жизни высотного гипоксического повреждения мозга (ВГПМ) нужно немедленно спуститься или провести лечение в портативной камере давления и ввести кислород.
Сегодня существуют методы раннего выявления ВГПМ, но все они имеют недостатки в части скорости и точности. Авторы новой работы предложили подход, основанный на изменении содержания кислорода в областях мозга с течением времени.
Используя тонкие биосовместимые электроды, ученые исследовали связь между содержанием кислорода в разных областях мозга мышей и степенью ВГПМ при моделировании воздействия высокогорья (3000-7500 м) в камере с низким давлением. Гипоксия в мозге немедленно вызвала перенос кислорода из других органов в мозг. Примерно через 2 часа мозг дополнительно перераспределил кислород: участки с более высокой толерантностью к гипоксии получали меньше кислорода, чтобы поддержать снабжение более важных областей.
Электрохимические измерения показали, что на имитируемой высоте 3000 м содержание кислорода в первичной соматосенсорной коре, отвечающей за чувство осязания, снижалось быстрее, чем в гиппокампе (отвечающем за память). В обеих областях оно падало быстрее, чем уменьшалось насыщение крови кислородом.
Эти показатели коррелируют с результатами тестов на память и осязание. При нормальном давлении животные полностью восстанавливались. Но спустя трое суток пребывания на высоте 7500 м содержание кислорода в обеих областях опустилось до примерно одинаково низких значений. Мыши страдали от тяжелого ВГПМ, сопровождавшегося гибелью клеток.
На промежуточных высотах отдельные грызуны реагировали по-разному. По токам, измеренным в течение первых 1-2 часов после моделирования низкого давления, можно было предсказать, пострадает ли животное через 3 дня и в какой области. По характеристикам изменений уровня кислорода в мозге можно было предсказать риск развития ВГПМ на несколько дней вперед. В будущем ученые надеются использовать эти данные как основу для раннего обнаружения надвигающегося ВГПМ.
