Механизмы повреждения нейронов могут носить специфический и неспецифический характер. Говоря о неспецифических механизмах отметим следующие.

  1. Нарушение энергообеспечения нейронов. К этому может привести уменьшение поступления в мозг глюкозы и кислорода, снижение активности ферментов биологического окисления, разобщение процессов окисления и фосфорилирования, нарушение транспорта и использования АТФ.

Потребность в АТФ нервных клеток много выше, чем в других клетках органов и тканей. Вот почему острый энергодефицит быстро приводит к смерти нейрона, тогда как хронический сопровождается развитием дистрофических изменений нейронов и их постепенной гибелью.

Принято выделять первичные энергодефицитные состояния в ЦНС, обусловленные действием метаболических ядов (например, цианидов) или гипогликемией, и вторичные, возникающие при различных повреждениях мозга, нарушениях мозгового кровообращения, при шоке, отеке мозга.

Недостаток образования АТФ в мозговой ткани может быть связан с недостатком кислорода, нарушением структуры и функции митохондрий нервных клеток, или с дефицитом глюкозы – основного источника энергии клеток мозга. В связи с этим отметим, что головной мозг, составляющий в среднем 2,5% массы тела человека, утилизирует около 20% глюкозы крови и всего потребляемого организмом кислорода. Снижение этой величины на 20% уже может приводить к потере сознания. Тем более, что запасы гликогена в нервных клетках весьма ограничены.

Причем первыми погибают нервные клетки коры головного мозга (уже в течение нескольких минут при аноксии или выраженной гипогликемии).

При длительной ишемии повреждению нейронов, помимо аноксии, способствует и раскрытие Na⁺ и Ca⁺⁺ - каналов, что приводит к гиперактивности клеток. Это сопровождается накоплением возбуждающих аминокислот глютамата, аспартата и др., следствием чего является повышенное образование молекул NO^-, активирующих гуанилатциклазу с образованием больших количеств ц-ГМФ, что коренным образом изменяет весь нейрональный метаболизм.

Для хронической гипоксии мозга характерно возникновение комплекса вторичных дегенеративно-дистрофических процессов, нарушение активности ферментных систем, аутоиммунная агрессия, что составляет патогенетическую основу постишемической энцефалопатии.

- К энергодефициту может привести снижение активности ферментов биологического окисления в нейронах. Наиболее частые причины – ингибирование ферментов, например, цианидами, солями тяжёлых металлов, эндогенная интоксикация, авитаминозы B₁, B₂.

- К этому же может привести разобщение процессов окисления и фосфорилирования в митохондриях нейронов, например, при избыточном поступлении в них ионов Ca⁺⁺, при избытке низкомолекулярных жирных кислот, при тиреотоксикозе.

- Нарушение транспорта АТФ в нейронах от митохондрий к местам использования наиболее часто обусловлено снижением активности креатинфосфокиназы (КФК).

- Нарушение процессов использования энергии обычно связано со снижением активности АТФаз, что имеет место при ацидозе, возникновении внутриклеточного ионного дисбаланса, при действии токсичных веществ.

2. Нарушение возбуждения нервных клеток обычно обусловлено развитием ионного дисбаланса (накопление Na⁺ и Ca⁺⁺ в нейронах при избытке K⁺ во внеклеточном пространстве). Это может наблюдаться при изменении тока ионов Na⁺. внутрь клетки (например, при блокаде Na+ - каналов, в частности тетродотоксином, ядом японской рыбы фугу), при действии местных анестетиков (лидокаин, новокаин). Возбуждение нейронов страдает и при блокаде выведения Na+ из клетки (например, под влиянием инсектицида ДДТ и др.). В этом случае нарушаются процессы реполяризации и, как следствие, проведение нервного импульса.

Нередко ионный дисбаланс возникает в результате нарушения активности Na⁺  - K⁺ АТФазы (например, при введении больших доз сердечных гликозидов или веществ, разобщающих процессы окислительного фосфорилирования).

3. Нарушение структуры нейрональных мембран наблюдается, например, при активации ПОЛ, при тепловых воздействиях (тепловой удар), повреждающих липидный бислой мембран и др.

4. Возникновение гиперактивности нейронов, обусловленной нарушением баланса между процессами возбуждения и торможения, что приводит к истощению нервных клеток, дегенерации внутриклеточных структур. Это может быть следствием усиленной синаптической активации через деполяризационный механизм, что ведет к поступлению в цитоплазму большого количества ионов Na+ и Ca++. Другой путь гиперактивации – расстройство механизмов гиперполяризации и нарушение поступления в клетку ионов К+ и Cl–, в результате чего ослабляются тормозные процессы.

Иногда гиперактивность нейронов связана с дерепрессией особых генов, наличие которых установлено при таких наследственных заболеваниях, как хорея Гентингтона, болезнь Альцгеймера, шизофрения.

Апоптоз, генетически контролируемый процесс гибели клеток, в том числе нейронов. Решающая роль усиления процессов апоптоза доказана для многих форм невропатологии, особенно для нейродегенеративных заболеваний (болезней Паркинсона, Альцгеймера; старческой деменции; бокового амиотрофического склероза и др.).

Нарушение структуры нейронов в результате угнетения механизмов внутриклеточной регенерации, что в конечном итоге ведет к их гибели. Причин таких нарушений много. Часто в их основе лежит старение нервных клеток (установлено, что после 50 лет мозг человека теряет ежедневно около 100 тыс. нервных клеток).

7. Нарушение функции дендритов, играющих важную роль в интегративной деятельности нейронов. Дендритные шипики создают огромную поверхность синаптических контактов нейрона, что во многом определяет выполнение высших функций мозга, особенно в коре больших полушарий. Дендриты и их шипики – самые ранимые структуры нейрона. Число дендритных шипиков уменьшается при старении, при ишемии и др. Изменения в дендритах нередко играют важнейшую роль в формировании эпилептической активности мозга, поскольку именно с них начинается процесс клеточной гиперактивности.

Описанные механизмы повреждения нейрона тесно взаимосвязаны, они нередко потенцируют друг друга, образуя порочные круги (circulus vitiosus). Формирование таких порочных кругов — неспецифическая, стандартная реакция нейронов на разные патогенные воздействия.