Патофизиологични механизми на мозъчната смърт

Патофизиологични механизми на мозъчната смърт

Тежките механични увреждания на мозъка най-често възникват в резултат на травма, причинена от внезапно ускорение с противоположно насочен вектор. Такива наранявания най-често се случват при автомобилни катастрофи, падания от голяма височина и др. Травматичното мозъчно увреждане в тези случаи се причинява от рязко антифазно движение на мозъка в черепната кухина, което директно разрушава части от мозъка. Критичното нетравматично мозъчно увреждане най-често възниква в резултат на кръвоизлив или в мозъчното вещество, или под мозъчните обвивки. Тежките форми на кръвоизлив, като паренхиматозно или субарахноидално, съпроводени с изливане на голямо количество кръв в черепната кухина, задействат механизми на мозъчно увреждане, подобни на травматичното мозъчно увреждане. Аноксията, която възниква в резултат на временно спиране на сърдечната дейност, също води до фатално мозъчно увреждане.

Доказано е, че ако кръвта напълно спре да тече в черепната кухина за 30 минути, това причинява необратими увреждания на невроните, чието възстановяване става невъзможно. Тази ситуация се среща в 2 случая: при рязко повишаване на вътречерепното налягане до нивото на систоличното артериално налягане, при спиране на сърцето и неадекватен индиректен сърдечен масаж през определения период от време.

За да се разбере напълно механизмът на развитие на мозъчна смърт в резултат на вторично увреждане в случай на преходна аноксия, е необходимо да се спрем по-подробно на процеса на формиране и поддържане на вътречерепно налягане и механизмите, водещи до фатално увреждане на мозъчната тъкан в резултат на нейното подуване и оток.

Няколко физиологични системи участват в поддържането на равновесието на обема на вътречерепното съдържимо. Понастоящем се смята, че обемът на черепната кухина е функция на следните величини:

Vобщо = Vкръв + Vлевкоцити + Vмозък + Vвода + Vx

Където V _total е текущият обем на черепното съдържимо; V _blood е обемът на кръвта в вътремозъчните съдове и венозните синуси; V _lkv е обемът на цереброспиналната течност; V _brain е обемът на мозъчната тъкан; V _water е обемът на свободната и свързана вода; V _x е патологичният допълнителен обем (тумор, хематом и др.), който обикновено липсва в черепната кухина.

В нормално състояние всички тези компоненти, които формират обема на съдържанието на черепа, са в постоянно динамично равновесие и създават вътречерепно налягане от 8-10 mm Hg. Всяко увеличение на един от параметрите в дясната половина на формулата води до неизбежно намаляване на останалите. От нормалните компоненти V _вода и V _{левкоцит променят обема си най-бързо, а Vкръв -} в по-малка степен. Нека се спрем по-подробно на основните механизми, които водят до увеличаване на тези показатели.

Цереброспиналната течност се образува от съдовите (хориоидеалните) плексуси със скорост 0,3-0,4 мл/мин, като целият обем на цереброспиналната течност се възстановява напълно в рамките на 8 часа, т.е. 3 пъти на ден. Образуването на цереброспиналната течност е практически независимо от стойността на вътречерепното налягане и намалява с намаляване на кръвотока през хороидеалните плексуси. В същото време абсорбцията на цереброспиналната течност е пряко свързана с вътречерепното налягане: с неговото повишаване тя се увеличава, а с неговото намаляване - намалява. Установено е, че връзката между системата за образуване/абсорбция на цереброспиналната течност и вътречерепното налягане е нелинейна. По този начин, постепенно нарастващите промени в обема и налягането на цереброспиналната течност може да не се проявят клинично и след достигане на индивидуално определена критична стойност настъпва клинична декомпенсация и рязко повишаване на вътречерепното налягане. Описан е и механизмът на развитие на дислокационен синдром, който възниква в резултат на абсорбцията на голям обем цереброспинална течност с повишаване на вътречерепното налягане. Докато голямо количество цереброспинална течност се абсорбира на фона на обструкция на венозния отток, евакуацията на течността от черепната кухина може да се забави, което води до развитие на дислокация. В този случай предклиничните прояви на нарастваща вътречерепна хипертония могат да бъдат успешно определени с помощта на EchoES.

При развитието на фатално мозъчно увреждане важна роля играе нарушаването на кръвно-мозъчната бариера и цитотоксичен мозъчен оток. Установено е, че междуклетъчното пространство в мозъчната тъкан е изключително малко, а вътреклетъчното водно напрежение се поддържа благодарение на функционирането на кръвно-мозъчната бариера, разрушаването на който и да е от компонентите на която води до проникване на вода и различни плазмени вещества в мозъчната тъкан, причинявайки нейния оток. Компенсаторните механизми, които позволяват извличането на вода от мозъчната тъкан, също се увреждат при нарушаване на бариерата. Резките промени в кръвния поток, съдържанието на кислород или глюкоза имат увреждащ ефект директно върху невроните и компонентите на кръвно-мозъчната бариера. Освен това промените настъпват много бързо. Състоянието на безсъзнание се развива в рамките на 10 секунди след пълното спиране на кръвния поток към мозъка. По този начин всяко състояние на безсъзнание е съпроводено с увреждане на кръвно-мозъчната бариера, което води до освобождаване на вода и плазмени компоненти в извънклетъчното пространство, причинявайки вазогенен оток. От своя страна, наличието на тези вещества в междуклетъчното пространство води до метаболитно увреждане на невроните и развитие на вътреклетъчен цитотоксичен оток. Като цяло, тези два компонента играят основна роля в увеличаването на вътречерепния обем и водят до повишено вътречерепно налягане.

В обобщение на всичко гореизложено, механизмите, водещи до мозъчна смърт, могат да бъдат представени по следния начин.

Установено е, че когато мозъчният кръвоток спре и започнат некротични промени в мозъчната тъкан, скоростта на необратима смърт на различните ѝ части варира. Така, най-чувствителни към липсата на кръвоснабдяване са хипокампалните неврони, пириформните неврони (клетки на Пуркинье), невроните на зъбното ядро на малкия мозък, големите неврони на неокортекса и базалните ганглии. В същото време клетките на гръбначния мозък, малките неврони на мозъчната кора и основната част на таламуса са значително по-малко чувствителни към аноксия. Въпреки това, ако кръвта изобщо не постъпи в черепната кухина в продължение на 30 минути, това води до пълно и необратимо разрушаване на структурната цялост на основните части на централната нервна система.

По този начин, мозъчната смърт настъпва, когато артериалната кръв спре да тече в черепната кухина. Веднага щом спре снабдяването с хранителни вещества към мозъчната тъкан, започват процесите на некроза и апоптоза. Автолизата се развива най-бързо в диенцефалона и малкия мозък. Тъй като се провежда изкуствена вентилация при пациент с прекратяване на мозъчния кръвоток, мозъкът постепенно става некротичен, появяват се характерни промени, които пряко зависят от продължителността на дихателната поддръжка. Такива трансформации са идентифицирани и описани за първи път при пациенти, които са били на изкуствена вентилация повече от 12 часа в екстремна кома. В тази връзка в повечето англоезични и рускоезични публикации това състояние се обозначава с термина „респираторен мозък“. Според някои изследователи този термин не отразява съвсем адекватно връзката на некротичните промени с изкуствената вентилация, докато основната роля се отдава на прекратяването на мозъчния кръвоток, но този термин е получил световно признание и се използва широко за определяне на некротичните промени в мозъка на пациенти, чието състояние отговаря на критериите за мозъчна смърт за повече от 12 часа.

В Русия Л. М. Попова провежда голям изследователски проект за установяване на корелацията между степента на мозъчна автолиза и продължителността на изкуствената вентилация при пациенти, отговарящи на критериите за мозъчна смърт. Продължителността на изкуствената вентилация преди развитието на екстрасистола варира от 5 до 113 часа. Според продължителността на престоя в това състояние са идентифицирани 3 етапа на морфологични промени в мозъка, характерни специфично за „респираторния мозък“. Картината се допълва от некроза на 2-та горни сегмента на гръбначния мозък (задължителен признак).

• В стадий I, съответстващ на продължителността на екстремната кома от 1-5 часа, не се наблюдават класически морфологични признаци на мозъчна некроза. Въпреки това, вече по това време в цитоплазмата се откриват характерни липиди и синьо-зелен финозърнест пигмент. Некротични промени се наблюдават в долните оливи на продълговатия мозък и зъбните ядра на малкия мозък. Развиват се нарушения на кръвообращението в хипофизната жлеза и нейната фуния.
• Във II стадий (12-23 часа екстремна кома) се откриват признаци на некроза във всички части на мозъка и I-II сегменти на гръбначния мозък, но без изразен разпад и само с начални признаци на реактивни промени в гръбначния мозък. Мозъкът става по-отпуснат, появяват се начални признаци на разпад на перивентрикуларните отдели и хипоталамичната област. След изолиране мозъкът се разпростира върху масата, моделът на структурата на мозъчните полукълба се запазва, докато исхемичните промени в невроните се комбинират с мастна дегенерация, гранулиран разпад, кариоцитолиза. В хипофизната жлеза и нейната фуния се засилват нарушенията на кръвообращението с малки огнища на некроза в аденохипофизата.
• Стадий III (крайна кома 24-112 часа) се характеризира с нарастваща широко разпространена автолиза на некротично мозъчно вещество и изразени признаци на некроза в гръбначния мозък и хипофизната жлеза. Мозъкът е отпуснат и лошо държи формата си. Прищипаните области - хипоталамичната област, кукичките на хипокампалните гири, церебеларните сливици и перивентрикуларните области, както и мозъчният ствол - са в стадий на разпад. Повечето неврони в мозъчния ствол липсват. На мястото на долните оливи има множество кръвоизливи от некротични съдове, повтарящи формите им. Артериите и вените на мозъчната повърхност са разширени и изпълнени с хемолизирани еритроцити, което показва спиране на кръвния поток в тях. В обобщен вариант могат да се разграничат 5 патологични признака на мозъчна смърт:
  • некроза на всички части на мозъка със смъртта на всички елементи на мозъчното вещество:
  • некроза на първия и втория шийни сегменти на гръбначния мозък;
  • наличието на демаркационна зона в предния лоб на хипофизната жлеза и на нивото на III и IV шийни сегменти на гръбначния мозък;
  • спиране на кръвния поток във всички съдове на мозъка;
  • признаци на оток и повишено вътречерепно налягане.

Много характерни в субарахноидалното и субдуралното пространства на гръбначния мозък са микрочастици от некротична церебеларна тъкан, носени от потока на цереброспиналната течност към дисталните сегменти.

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