Метаболические изменения в ответ на развитие острой фокальной ишемии мозга развиваются в закономерной последовательности. При снижении мозгового кровотока ниже 0,55 мл/(г • мин) регистрируется первичная реакция, характеризующаяся торможением синтеза белков в нейронах. Снижение мозгового кровотока ниже 0,35 мл/(г • мин) стимулирует анаэробный гликолиз, а снижение ниже 0,20 мл/(г • мин) приводит к избыточному высвобождению возбуждающих нейротрансмиттеров и выраженному нарушению энергетического обмена. При уменьшении мозгового кровотока ниже 0,10 мл/(г • мин) возникает аноксическая деполяризация клеточных мембран.

Приведенные данные имеют важнейшее практическое значение, так как «ядро» (центральная зона) инфаркта формируется через 6—8 мин после развития острой фокальной ишемии, а в течение нескольких часов «ядро» инфаркта окружено зоной «ишемической полутени» (пенумбры). Пенумбра — это область динамических метаболических изменений, в которой мозговой кровоток снижен до 0,20-0,40 мл/(г • мин). В таких условиях в неврональных структурах наблюдаются только функциональные изменения, энергетический обмен еще относительно сохранен, нет резких микроваскулярных, в том числе микрореологических, нарушений. Длительность существования пенумбры определяет временные границы «терапевтического окна» — периода, на протяжении которого лечебные мероприятия наиболее перспективны и ограничивают объем инфаркта. Большая часть инфаркта формируется через 3—6 ч после появления первых клинических симптомов ишемического инсульта, а окончательное формирование завершается, как правило, через 48—50 ч.

Исходя из приведенных данных, активная терапия ишемического инсульта — в первую очередь нейропротекторные препараты и тромболитики — должна начинаться в течение первых 3 ч с момента заболевания.

Ишемия, обусловленная снижением мозгового кровотока, вызывает патобиохимический каскад, или «ишемический каскад». Патогенетически обоснованная с учетом причинно-следственных связей последовательность этапов «ишемического каскада» сформулирована в 1997 году Е. И. Гусевым и соавт. Выделены следующие этапы «ишемического каскада»:

1-й — снижение мозгового кровотока;

2-й — глутаматная «эксайтоксичность»;

3-й — внутриклеточное накопление ионов кальция;

4-й — активация внутриклеточных ферментов;

5-й — повышение синтеза N0 и развитие оксидантного стресса;

6-й — экспрессия генов;

7-й — «отдаленные» последствия ишемии в форме местного воспаления, микроваскулярных нарушений и повреждения гематоэнцефалического барьера;

2—8-й — апоптоз.

Исходом «ишемического каскада» является формирование инфаркта в мозге. В этом процессе играют роль два механизма — некротическая смерть клеток и апоптоз (генетически запрограммированная смерть). Каждый из этапов является мишенью для терапевтических воздействий. На первом этапе наиболее перспективны меры, направленные на улучшение перфузии ткани мозга, на 2—8-м этапах — нейропротекторная терапия. Наиболее оправдано сочетание обоих направлений лечения.Уровень перфузии мозга определяет степень нарушений клеточного метаболизма; кровоток в зоне ишемии может быть различным по выраженности и длительности. Гипоперфузия в ишемизированной зоне раньше всего и в наиболее резкой степени возникает в ядре инфаркта; она менее выражена в зоне «полутени». Гибель нейронов в ядре инфаркта и возможная обратимость функций в зоне «полутени» зависят от степени гипоперфузии. Продолжительность стадии гипоперфузии весьма вариабельна; в среднем она считается равной 12—18 ч.

Наиболее неблагоприятен феномен «невозобновления кровотока» (по reflow phenomen) — результат крайне низкого перфузионного давления и резких нарушений микроциркуляции. При нем наступает гибель нейронов как в ядре инфаркта, так и в области полутени. В последующем, как правило, наступает реперфузия — восстановление кровотока в зоне ишемии. Ее уровень и быстрота проявления зависят от ряда факторов. Основными являются степень уменьшения калибра пораженных сосудов и нарушений микроциркуляции в них; вероятность и объем спонтанного лизиса тромбов и интенсивность возобновления кровотока. При реперфузии, как правило, возникают вазодилатация и нарушение проницаемости гематоэнцефалического барьера. В условиях реперфузии увеличивается риск развития геморрагического инфаркта. Кроме того, при гиперперфузии создаются условия для формирования отека мозга, еще большей дезорганизации клеточного метаболизма и в итоге гибели нейронов.

Отек мозга— результат резких прогрессирующих изменений метаболизма, распространяющихся в условиях ангиопареза на перифокальную зону инфаркта. Моментом, «запускающим» развитие отека, является проникновение в нейроны воды из экстрацеллюлярного пространства, обусловленное нарушением мембранной проницаемости. Возникающее таким образом набухание клеток вызывает интрацеллюлярный отек. При длительной ишемии к нему присоединяется экстрацеллюлярный (вазогенный) отек из-за постепенного повреждения гематоэнцефалического барьера и накопления в пораженной зоне недоокисленных продуктов, образующихся в условиях анаэробного гликолиза. Вазогенный отек развивается преимущественно в белом веществе. При обширных инфарктах и грубой дезорганизации мозгового кровотока отек распространяется на обширные территории. Тем самым, за счет увеличения массы поврежденного полушария (а в ряде случаев и противоположного) и соответственно компрессии сосудов, в еще большей мере уменьшается уровень перфузии мозга. Отек способствует развитию дислокации и последующего вклинения мозговых структур. Дислокация полушарий приводит к их вклинению в вырезку мозжечкового намета и развитию вторичного стволового синдрома, постепенному появлению вслед за формированием инфаркта в гемисфере симптомов поражения ствола и продолговатого мозга. Дислокация субтенториальных структур происходит в большое затылочное отверстие. Дислокационные синдромы — наиболее частая непосредственная причина смерти больных при инфаркте мозга.

Клиническая характеристика и последствия ишемического инсульта зависят от величины и локализации инфаркта. Последние определяются комплексом во многом взаимообусловленных, но и взаимокомпенсирующих факторов. Таковыми являются механизмы развития острой церебральной ишемии (тромбоз, эмболия, сосудисто-мозговая недостаточность), конкретная зона поражения, индивидуальные анатомические особенности строения артериальной системы мозга, потенциальные возможности включения коллатерального кровообращения в системе анастомозов и степень дезорганизации ауторегуляции, во многом определяющая уровень перфузионного давления в пораженном бассейне сосуда.

Индивидуальные анатомические особенности строения артериальной системы мозга и потенциальные возможности включения коллатерального кровообращения в системе анастомозов в ряде случаев обусловливают различные варианты перераспределения кровотока в пределах всей сосудистой системы мозга, в том числе извращенных сосудистых реакций — синдромов обкрадывания. Локальные синдромы обкрадывания в непосредственной близости от очага ишемии могут проявляться двумя вариантами. Первый — прямое обкрадывание, описанное Н. Лассеном, — непосредственный дефицит кровотока из-за стенозирования приводящей артерии или падения в нем перфузионного давления по механизму срыва ауторегуляции. Второй вариант — синдром извращенного обкрадывания, или синдром Робин-Гуда (сказочного разбойника, грабившего богатых и раздававшего богатства беднякам) — перераспределение крови из зон с сохранным кровотоком в ишемизированную зону. Распространенные синдромы обкрадывания чаще всего выражаются значительным перераспределением крови по корковым анастомозам в пределах ветвей одного бассейна или перетоком крови из артерий системы каротидного бассейна в артерии вертебрально-базилярного бассейна. Феномены обкрадывания иногда являются результатом резко извращенного, ретроградного кровотока; при этом гемодинамические нарушения наблюдаются в дистальных участках. Иногда развивается «подключичное обкрадывание».

При быстром формировании массивного стеноза в магистральных артериях головы или в проксимальном отделе крупной мозговой артерии, в условиях резкого срыва ауторегуляции, но хорошо функционирующих анастомозов, может наступать снижение кровотока в артериальной системе противоположного полушария и формирование «зеркального инсульта».

Непостоянство уровня возникновения синдромов обкрадывания, их интенсивность и распространенность в каждом конкретном случае зависят от индивидуальной вариабельности анатомического строения артериальной системы мозга, всевозможных сочетаний локализации и степени выраженности стенозирующих и окклюзирующих изменений в сосудах, уровня гемодинамики и функциональной состоятельности (или несостоятельности) механизма ауторегуляции мозгового кровообращения.

Развитие синдромов обкрадывания часто способствует возникновению диагностических трудностей из-за возможной многоочаговости неврологических симптомов, а в некоторых случаях — вследствие их «миграции».

Точная характеристика уровня, протяженность синдромов обкрадывания и изменений направления кровотока могут быть определены доплерографическими методами.