Патофізіологічні механізми смерті мозку

Патофізіологічні механізми смерті мозку

Важкі механічні пошкодження головного мозку найчастіше виникають в результаті травми, викликаної різким прискоренням з протилежно спрямованим вектором. Такі травми найчастіше відбуваються при автомобільних аваріях, падіннях з великої висоти і т.д. Черепно-мозкова травма в цих випадках обумовлена різким протівофазним рухом мозку в порожнині черепа, при якому відбувається безпосереднє руйнування ділянок мозку. Критичні нетравматичні ураження мозку частіше виникають в результаті крововиливу або в речовину мозку, або під мозкові оболонки. Такі важкі форми крововиливів, як паренхіматозне або субарахноїдальний, що супроводжуються вилиттям великої кількості крові в порожнину черепа, запускають подібні з черепно-мозковою травмою механізми ушкоджень мозку. До фатального ураження мозку веде також аноксия, що виникає в результаті тимчасового припинення серцевої діяльності.

Показано, що якщо кров повністю припиняє надходити в порожнину черепа протягом 30 хв, це викликає необоротне ураження нейронів, відновлення яких стає неможливим. Така ситуація виникає в 2 випадках: при різкому підвищенні внутрішньочерепного тиску до рівня систолічного артеріального тиску, при зупинці серцевої діяльності та проведенні неадекватного непрямого масажу серця протягом зазначеного періоду часу.

Щоб повністю розуміти механізм розвитку смерті мозку в результаті вторинного ураження в разі скороминущої аноксии, необхідно більш детально зупинитися на процесі формування та підтримки внутрішньочерепного тиску і механізмах, що ведуть до фатального пошкодження тканин мозку в результаті його набухання і набряку.

Існує кілька фізіологічних систем, що беруть участь в підтримці рівноваги обсягу внутрішньочерепного вмісту. В даний час вважають, що обсяг порожнини черепа - функція наступних величин:

Vобщ = Vкрові + Vлкв + Vмозга + Vводи + Vх

Де V _заг - обсяг вмісту черепа в даний час; V _крові - об'єм крові, що знаходиться під внутрішньомозкових судинах і венозних синусах; V _ЛКВ - обсяг ліквору; V _мозку - обсяг тканини мозку; V _води - обсяг вільної та зв'язаної води; V _x - патологічний додатковий обсяг (пухлина, гематома і т.д.), в нормі відсутній в порожнині черепа.

У нормальному стані всі ці компоненти, що утворюють обсяг вмісту черепа, знаходяться в постійному динамічному рівновазі і створюють внутрішньочерепний тиск, що становить 8-10 мм рт.ст. Будь-яке збільшення одного з параметрів в правій половині формули веде до неминучого зменшення інших. Найбільш швидко з нормальних складових свій обсяг змінюють V _води і V _ЛКВ, в меншій мірі - V _крові. Зупинимося докладніше на основних механізмах, що ведуть до підвищення цих показників.

Ліквор утворюють судинні (хоріоїдного) сплетення зі швидкістю 0,3-0,4 мл / хв, повністю заміна всього обсягу ліквору відбувається за 8 год, тобто 3 рази в добу. Утворення ліквору практично не залежить від величини внутрішньочерепного тиску і зменшується при зниженні кровотоку по судинним сплетенням. У той же час абсорбція ліквору безпосередньо пов'язана з внутрішньочерепним тиском: при його підвищенні збільшується, а при зниженні - зменшується. Встановлено, що залежність між системою утворення / абсорбції ліквору і внутрішньочерепних тиском має нелінійний характер. Таким чином, поступово наростаючі зміни обсягу і тиску ліквору можуть не проявлятися клінічно, а після досягнення індивідуально певної критичної величини відбуваються клінічна декомпенсація і різке зростання внутрішньочерепного тиску. Описано також механізм розвитку дислокаційної синдрому, що виникає в результаті абсорбції великого обсягу ліквору при підвищенні внутрішньочерепного тиску. У той час як велика кількість ліквору абсорбувалося на тлі ускладнення венозного відтоку, може сповільнюватися евакуація рідини з порожнини черепа, що веде до розвитку дислокації. При цьому доклінічні прояви наростаючої внутрішньочерепної гіпертензії можна успішно визначати за допомогою ЕхоЕС.

У розвитку фатального пошкодження мозку важливу роль відіграють порушення гематоенцефалічного бар'єру і цитотоксичний набряк мозку. Встановлено, що міжклітинний простір в тканини мозку надзвичайно мало, а напруга внутрішньоклітинної води підтримується за рахунок функціонування гематоенцефалічного бар'єру, руйнування будь-якого з компонентів якого веде до проникнення води і різних речовин плазми в тканини мозку, викликаючи його набряк. Компенсаторні механізми, що дозволяють отримувати воду з тканини мозку, також пошкоджуються при порушенні бар'єру. Різкі зміни кровотоку, вмісту кисню або глюкози надають шкідливу дію безпосередньо і на нейрони, і на компоненти гематоенцефалічного бар'єру. При цьому зміни відбуваються дуже швидко. Несвідомий стан розвивається вже через 10 секунд після того, як повністю припиняється надходження крові в мозок. Таким чином, будь-який несвідомий стан супроводжується пошкодженням гематоенцефалічного бар'єру, що веде до виходу води і компонентів плазми в позаклітинний простір, викликає вазогенний набряк. У свою чергу наявність цих речовин в міжклітинному просторі веде до метаболічного пошкодження нейронів і розвитку внутрішньоклітинного цитотоксического набряку. У сумі ці 2 компонента грають основну роль в підвищенні внутрішньочерепного обсягу і ведуть до підвищення внутрішньочерепного тиску.

Якщо підсумувати все перераховане, то механізми, що ведуть до смерті мозку, можна представити таким чином.

Встановлено, що при припиненні мозкового кровотоку і початку некротичних змін тканини мозку швидкість незворотною загибелі різних його ділянок різна. Так, найбільш чутливі до нестачі надходження крові нейрони гіпокампу, грушоподібні нейрони (клітини Пуркіньє), нейрони зубчастого ядра мозочка, великі нейрони нової кори і базальних гангліїв. У той же час клітини спинного мозку, малі нейрони кори великого мозку і основна частина таламуса значно менш чутливі до аноксії. Проте, якщо кров абсолютно не надходить в порожнину черепа протягом 30 хв, це веде до повного і незворотного руйнування структурної цілісності основних відділів ЦНС.

Отже, смерть мозку настає, коли артеріальна кров припиняє надходити в порожнину черепа. Як тільки припиняється надходження поживних речовин до тканини мозку, починаються процеси некрозу і апоптозу. Найбільш швидко аутолиз розвивається в проміжному мозку і мозочку. У міру проведення ШВЛ у хворого з такою, що припинилася мозковим кровотоком мозок поступово некротизируется, з'являються характерні зміни, що прямо залежать від тривалості респіраторної підтримки. Такі трансформації вперше були виявлені і описані у хворих, більше 12 ч перебували на ШВЛ в позамежної комі. У зв'язку з цим в більшості англомовних і російськомовних публікацій такий стан позначають терміном «респіраторний мозок». На думку деяких дослідників, цей термін не зовсім адекватно відображає зв'язок некротичних змін саме з проведенням ШВЛ, при цьому основну роль відводять припинення мозкового кровотоку, проте цей термін отримав світове визнання і широко застосовується для визначення некротичних змін мозку хворих, стан яких відповідає критеріям смерті мозку більше 12 ч.

У Росії велику дослідницьку роботу по виявленню кореляції між ступенем аутолиза мозку і тривалістю проведення ШВЛ у хворих, які відповідають критеріям смерті мозку, провела Л.М. Попова. Тривалість проведення ШВЛ до моменту розвитку екстрасистолії склала від 5 до 113 ч. Відповідно тривалості перебування в цьому стані було виділено 3 стадії морфологічних змін мозку, характерних саме для «респіраторного мозку». Картину доповнював некроз 2 верхніх сегментів спинного мозку (облігатний ознака).

• У I стадії, відповідної тривалості позамежної коми 1-5 ч, класичних морфологічних ознак некрозу головного мозку не відзначають. Однак уже в цей час в цитоплазмі виявляють характерні ліпіди і синьо-зелений дрібнозернистий пігмент. В нижніх оливах довгастого мозку і зубчастих ядрах мозочка відзначають некротичні зміни. У гіпофізі і його воронці розвиваються порушення кровообігу.
• У II стадії (12-23 год позамежної коми) у всіх відділах головного та I-II сегментах спинного мозку виявляють ознаки некрозу, проте без вираженого розпаду і лише з початковими ознаками реактивних змін в спинному мозку. Головний мозок стає більш в'ялою, з'являються початкові ознаки розпаду перивентрикулярних відділів і гіпоталамічної області. Після виділення мозок розпластується на столі, малюнок будови півкуль мозку збережений, при цьому ішемічне зміна нейронів поєднується з жировою дистрофією, зернистим розпадом, каріоцітолізом. У гіпофізі і його воронці наростають розлади кровообігу з невеликими вогнищами некрозу в аденогипофизе.
• Для III стадії (позамежна кома 24-112 ч) характерні наростаючий поширений аутолиз некротизированного речовини головного мозку і виражені ознаки демаркації некрозу в спинному мозку і гіпофізі. Мозок в'ялий, погано утримує форму. Ущемлені ділянки - гипоталамическая область, гачки гіппокамповой звивин, мигдалини мозочка і перивентрикулярні області, а також стовбур мозку - в стадії розпаду. Більшість нейронів в стовбурі мозку відсутній. На місці нижніх олив розташовуються множинні крововиливи з некротизованих судин, що повторюють їх форми. Артерії і вени поверхні мозку розширені і заповнені гемолізовані еритроцитами, що вказує на припинення в них кровотоку. В узагальненому варіанті можна виділити 5 патологоанатомічних ознак смерті мозку:
  • некроз всіх відділів головного мозку із загибеллю всіх елементів мозкової речовини:
  • некроз I і II шийних сегментів спинного мозку;
  • наявність зони демаркації в передній долі гіпофіза і на рівні III і IV шийних сегментів спинного мозку;
  • зупинка кровотоку у всіх судинах мозку;
  • ознаки набряку та підвищення внутрішньочерепного тиску.

Дуже характерні в субарахноїдальному і субдуральному просторах спинного мозку мікрочастинки некротизованої тканини мозочка, що розноситься з током ліквору до дистальних сегментів.

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10]