Биохимические маркеры ишемии головного мозга
Ключевые слова:
ишемия мозга, биохимические маркеры, предикторыАннотация
В настоящем обзоре обобщены и систематизированы результаты исследований за последние 25 лет, посвященные биохимическим маркерам ишемии головного мозга и их роли в патогенезе ишемического повреждения. За этот период существенно углубилось понимание молекулярных механизмов ишемического повреждения, что позволило выделить широкий спектр маркеров, отражающих энергетический дефицит, оксидативный и нитрозативный стресс, воспалительную активацию, нарушение структурной целостности нейронов и глии, а также дисфункцию гематоэнцефалического барьера. Эти биомолекулы рассматриваются как ключевые индикаторы тяжести ишемического поражения, динамики вторичных повреждающих каскадов и потенциала к восстановлению нейрональных сетей.
Особое внимание уделяется маркерам, связанным с митохондриальной дисфункцией, активацией NO-эргической системы, нарушением ионного гомеостаза и усилением воспалительных реакций, поскольку именно они демонстрируют высокую прогностическую значимость в отношении клинических исходов. Систематизация данных о биомаркерах ишемии головного мозга, полученных в период с 2002 по 2025 год, позволяет глубже раскрыть механизмы патогенеза, повысить точность ранней диагностики, усовершенствовать стратификацию пациентов и оптимизацию мониторинга эффективности терапевтических вмешательств. Представленные данные подтверждают, что биохимические маркеры являются важным инструментом для оценки течения ишемического процесса и разработки персонализированных лечебных стратегий, направленных на улучшение долгосрочных неврологических результатов.
Библиографические ссылки
Girnar, G.A. Cerebral ischemic stroke and different approaches for treatment of stroke / G.A. Girnar, H.S. Mahajan // Future Journal of Pharmaceutical Sciences. – 2021. – Vol. 7, № 134 – P. 1–10. DOI: https://doi.org/10.1186/s43094-021-00289-1.
Maksimovich, N. Ye. Changes in the pool of amino acids during cerebral ischemia. Review. / N. Ye. Maksimovich, E.I Bon // Clinical Trials and Clinical Research. – 2024. – Vol. 3., №2 – P.1–17. DOI:10.31661/gmj.v12i.2993.
Sun, B. Short review on advances in early diagnosis and treatment of ischemic stroke / B. Sun, Z. Wang // Galen Medical Journal. – 2023. – Vol. 12. – P.1–13. DOI: 10.31661/gmj.v12i0.2993.
Saini, V. Global epidemiology of stroke and access to acute ischemic stroke interventions / V. Saini, L. Guada, D.R. Yavagal // Neurology. – 2021. – Vol. 16, № 97. – P.6–16. DOI: 10.1212/WNL.0000000000012781.
Белок S100β, мозговой натрийуретический пептид и интерлейкины как биомаркеры прогноза исходов при черепно-мозговой травме. / Л.М. Ценципер, Н.В. Дрягина, М.В Румянцева [и др.] // Анестезиология и реаниматология. – 2019. – № 4. – С. 50–54.
Post-mortem serum concentrations of GFAP correlate with agony time but do not indicate a primary cerebral cause of death / B. Breitling, R. Brunkhorst, M. Verhoff, C. Foerch // PLOS ONE. – 2018. – Vol. 13, No. 10. – P. 1–11. DOI: 10.1371/journal.pone.0205323.
Peng, J.-J. Peripheral blood mirnas as a potential biomarker for ischemic stroke / J.-J. Peng, X.-J. Luo, J. Peng // Austin Journal of Pharmacology and Therapeutics. – 2014. – Vol. 2, No. 9. – P. 2–3.
Baranovicova, E. Glutamate/GABA/glutamine ratios in intact and ischemia reperfusion challenged rat brain subregions, the effect of ischemic preconditioning / E. Baranovicova, D. Kalenska, J. Lehotsky // Metabolic Brain Disease. – 2025. – Vol. 40.– P. 1–11. DOI: 10.1007/s11011-024-01511-8.
Wierońska, J.M. Nitric oxide-dependent pathways as critical factors in the consequences and recovery after brain ischemic hypoxia / J.M. Wierońska, P. Cieślik, L. Kalinowski // Biomolecules. – 2021. – Vol. 11, No. 8. – P. 1–10. DOI: 10.3390/biom11081097.
Baidya, O.P. Role of serum neuron specific enolase in differentiating the side of brain lesion in acute ischemic stroke / O.P. Baidya, S. Tiwari, K. Usman // International Journal of Biomedical Research. – 2015. – Vol. 6, No. 8. – P. 570–573. DOI:10.7439/ijbr.v6i8.2389.
Прогностическое значение исследования нейронспецифической енолазы у пациентов с ишемическим инсультом. / А.С. Куракина, Т.Н. Семенова, Е.В. Гузанова [и др.] // Современные технологии в медицине. – 2021. – Т. 13, № 2. – С. 68–73.
The Neuroprotective effect of picroside II and its best therapeutic dose and time window in cerebral ischemic injury in rats / L. Zhao, X. Li, Y. Guo [et al.] // Journal of Behavioral and Brain Science. – 2013. – Vol. 3, No. 5. – P. 385–392. DOI: 10.1186/1471-2202-15-25.
Biochemical changes in the injured brain / S. Sahu, D.S. Nag, A. Swain, D.P. Samaddar // World Journal of Biological Chemistry. – 2017. – Vol. 8, No. 1. – P. 21–31. DOI: 10.4331/wjbc.v8.i1.21.
Trafimovich, Y. Myelin basic protein: unlocking the key to brain function / Y. Trafimovich // World Journal of Neuroscience. – 2025. – Т. 15, № 4. – P. 1-6.
High phenylalanine concentrations induce demyelination and microglial activation in mouse cerebellar organotypic slices / O. Thau-Zuchman, P.N. Pallier, P.J.M. Savelkoul[et al.] // Frontiers in Neuroscience. – 2022. – Vol. 16. – P. 1–17. DOI: 10.3389/fnins.2022.926023.
Ишемия головного мозга на фоне подавления и активации иммунитета / И.Н. Тюренков, Б.Ю. Гумилевский, И.С. Филина [и др.] // Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. – 2015. – Т. 115, № 9. – С. 23–29.
Chu, M. Focal cerebral ischemia activates neurovascular restorative dynamics in mouse brain / M. Chu, X. Hu, S. Lu [et al.] // Frontiers in Bioscience. – 2011. – №4. – P. 1926-1936. DOI: 10.2741/e513.
Cerebral white matter injury and damage to myelin sheath following whole-brain ischemia / Y. Chen, Q. Yi, G. Liu [et al.] // Brain Research. – 2013. – Vol. 1495. – P. 11–17. DOI: 10.1016/j.brainres.2012.12.006.
Can serum GFAP and UCH-L1 replace ct in assessing acute ischemic stroke severity? / I. Kraljević, M. Marinović Guić, K. Dolić [et al.] // Life. – 2025. – Vol. 15, No. 3. – P. 1–11. DOI: 10.3390/life15030495.
The importance of increased serum GFAP and UCH-L1 levels in distinguishing large vessel from small vessel occlusion in acute ischemic stroke / I. Kraljević, S. Sablić, M. Marinović Guić [et al.] // Biomedicines. – 2024. – Vol. 12. – P. 1–9. DOI: 10.3390/biomedicines12030608.
The association between serum S100β levels and prognosis in acute stroke patients after intravenous thrombolysis: a multicenter prospective cohort study / Y. Qu, H. Jin, R. Abuduxukuer, S. Qi [et al.] // BMC Medicine. – 2024. – Vol. 22. – P. 1–8. DOI: 10.1186/s12916-024-03517-6.
The S100B protein: a multifaceted pathogenic factor more than a biomarker / F. Michetti, M.E. Clementi, R. Di Liddo, F. Valeriani [et al.] // International Journal of Molecular Sciences. – 2023. – Vol. 24. – P. 1–12. DOI: 10.3390/ijms24119605.
Белок S100β, мозговой натрийуретический пептид и интерлейкины как биомаркеры прогноза исходов при черепно-мозговой травме. / Л.М. Ценципер, Н.В. Дрягина, М.В. Румянцева [и др.] // Анестезиология и реаниматология. – 2019. – № 4. – С. 50–54.
Accelerated glial reactivity to stroke in aged rats correlates with reduced functional recovery / I. Badan, B. Buchhold, A. Hamm [et al.] // Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. – 2003. – Vol. 23, No. 7. – P. 845–854. DOI: 10.1097/01.WCB.0000071883.63724.A7.
Mori, T. Targeting S100B in cerebral ischemia and in alzheimer's disease / T. Mori, T. Asano, T. Town // Cardiovascular Psychiatry and Neurology. – 2010. – Vol. 2010. – P. 1–11.
Serum GFAP levels correlate with astrocyte reactivity, post-mortem brain atrophy and neurofibrillary tangles / P. Sánchez-Juan, E. Valeriano-Lorenzo, A. Ruiz-González [et al.] // Brain. – 2024. – Vol. 147, No. 5. – P. 1667–1679. DOI: 10.1093/brain/awae035.
Amalia, L. Glial fibrillary acidic protein (gfap): neuroinflammation biomarker in acute ischemic stroke / L. Amalia // Journal of Inflammation Research. – 2021. – Vol. 14. – P. 7501–7506. DOI: 10.2147/JIR.S342097.
Гуманова, Н.Г. Оксид азота, его циркулирующие метаболиты NOx и их роль в функционировании человеческого организма и прогнозе риска сердечно-сосудистой смерти (часть I) / Н.Г. Гуманова // Профи-лактическая медицина. – 2021. – Т. 24, № 9. – С. 102–109.
Inhibiting sphingosine 1-phosphate receptor subtype 3 attenuates brain damage during ischemia-reperfusion injury by regulating nNOS/NO and oxidative stress / X. Fan, H. Chen, C. Xu [et al.] // Frontiers in Neuroscience. – 2022. – Vol. 16. – P. 1–10. DOI: 10.3389/fnins.2022.838621.
Matsui, T. Role of nitric oxide in ischemic brain damage / T. Matsui, T. Asano // Molecular Biology and Brain Ischemia. – 2002. – P. 129–150.
Targeting reactive nitrogen species: a promising therapeutic strategy for cerebral ischemia-reperfusion injury / X.-M. Chen, H.-S. Chen, M.-J. Xu, J.-G. Shen // Acta Pharmacologica Sinica. – 2013. – Vol. 34. – P. 67–77. DOI: 10.1038/aps.2012.82.
Oxidative stress in ischemic brain damage: mechanisms of cell death and potential molecular targets for neuroprotection / H. Chen, H. Yoshioka, G.S. Kim [et al.] // Antioxidants & Redox Signaling. – 2011. – Vol. 14, No. 8. – P. 1505–1517. DOI: 10.1089/ars.2010.3576.
Cu, Zn-superoxide dismutase increases the therapeutic potential of adipose-derived mesenchymal stem cells by maintaining antioxidant enzyme levels / D.Y. Yoo, D.W. Kim, J.Y. Chung [et al.] // Neurochemical Research. – 2016. – Vol. 41. – P. 3300–3307. DOI: 10.1007/s11064-016-2062-2.
SOD1 aggregation in astrocytes following ischemia/reperfusion injury: a role of NO-mediated S-nitrosylation of protein disulfide isomerase (PDI) / X. Chen, T. Guan, C. Li [et al.] // Journal of Neuroinflammation. – 2012. – Vol. 9. – P. 1–10. DOI: 10.1186/1742-2094-9-237.
Younus, H. Therapeutic potentials of superoxide dismutase / H. Younus // International Journal of Health Sciences. – 2018. – Vol. 12, No. 3. – P. 88–93.
Manganese superoxide dismutase deficiency exacerbates ischemic brain damage under hyperglycemic conditions by altering autophagy / S.L. Mehta, Y. Lin, W. Chen [et al.] // Translational Stroke Research. – 2011. – Vol. 2, No. 1. – P. 42–50. DOI: 10.1007/s12975-010-0027-3.
Protective role of glutathione in the hippocampus after brain ischemia / Y. Higashi, T. Aratake, T. Shimizu, S. Shimizu // International Journal of Molecular Sciences. – 2021. – Vol. 22, No. 15. – P. 1–10. DOI: 10.3390/ijms22157765.
Differential changes of glutathione levels in astrocytes and neurons in ischemic brains by two-photon imaging / D.E. Bragin, B. Zhou, P. Ramamoorthy [et al.] // Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. – 2010. – Vol. 30, No. 4. – P. 1–10. DOI: 10.1038/jcbfm.2010.9.
The role of glutamate receptors in ischemic stroke / L. Qi, C. Wu, H. Sun, H. Liao // Biocell. – 2025. – Vol. 49, No. 2. – P. 167–180. DOI:10.32604/biocell.2025.059159
Kostandy, B.B. The role of glutamate in neuronal ischemic injury: the role of spark in fire / B.B. Kostandy // Neurological Sciences. – 2012. – Vol. 33, № 2. – P. 223–237. DOI: 10.1007/s10072-011-0828-5.
Glutamate-mediated excitotoxicity in the pathogenesis and treatment of neurodevelopmental and adult mental disorders / N. Nicosia, M. Giovenzana, P. Misztak [et al.] // International Journal of Molecular Sciences. – 2024. – Vol. 25, No. 12.– P. 1–10. DOI: 10.3390/ijms25126521.
Baranovicova, E. Gluta-mate/GABA/glutamine ratios in intact and ischemia reperfusion challenged rat brain subregions, the effect of ischemic preconditioning / E. Baranovicova, D. Kalenska, J. Lehotsky // Metabolic Brain Disease. – 2025. – Vol. 40.– P. 1–11. DOI: 10.1007/s11011-024-01511-8.
Blood and brain metabolites after cerebral ischemia / E. Baranovicova, D. Kalenska, P. Kaplan [et al.] // International Journal of Molecular Sciences. – 2023. – Vol. 24, No. 24.– P. 1–25.
Gan, C.S. Circulatory microRNA-145 expression is increased in cerebral ischemia / C.S. Gan, C.W. Wang, K.S. Tan // Genetics and Molecular Research. – 2012. – Vol. 11, No. 1. – P. 147–152. DOI: 10.4238/2012.January.27.1.
microRNAs: innovative targets for cerebral ischemia and stroke / Y. B. Ouyang, C.M. Stary, G.-Y. Yang, R. Giffard // Current Drug Targets. – 2013. – Vol. 14, No. 1. – P. 90–101. DOI: 10.2174/138945013804806424.
Up-regulation of brain-enriched miR-107 promotes excitatory neurotoxicity through down-regulation of glutamate transporter-1 expression following ischaemic stroke / Z.-B. Yang, Z. Zhang, T.-B. Li [et al.] // Clinical Science (London). – 2014. – Vol. 127, No. 12. – P. 679–689. DOI: 10.1042/CS20140084.
