Smadzeņu nāves patofizioloģiskie mehānismi

Smadzeņu nāves patofizioloģiskie mehānismi

Smagi mehāniski smadzeņu bojājumi visbiežāk rodas traumas rezultātā, ko izraisa pēkšņs paātrinājums ar pretēji vērstu vektoru. Šādi ievainojumi visbiežāk rodas autoavārijās, krītot no liela augstuma utt. Traumatisku smadzeņu traumu šajos gadījumos izraisa asa smadzeņu antifāzes kustība galvaskausa dobumā, kas tieši iznīcina smadzeņu daļas. Kritisks netraumatisks smadzeņu bojājums visbiežāk rodas asiņošanas rezultātā vai nu smadzeņu vielā, vai zem smadzeņu apvalkiem. Smagas asiņošanas formas, piemēram, parenhimatoza vai subarahnoidāla, ko pavada liela daudzuma asiņu izplūšana galvaskausa dobumā, izraisa smadzeņu bojājumu mehānismus, kas līdzīgi traumatiskai smadzeņu traumai. Arī anoksija, kas rodas īslaicīgas sirdsdarbības pārtraukšanas rezultātā, izraisa letālus smadzeņu bojājumus.

Ir pierādīts, ka, ja asinis pilnībā pārstāj plūst galvaskausa dobumā 30 minūtes, tas rada neatgriezeniskus neironu bojājumus, kuru atjaunošana kļūst neiespējama. Šī situācija rodas divos gadījumos: ar strauju intrakraniālā spiediena palielināšanos līdz sistoliskā arteriālā spiediena līmenim, ar sirdsdarbības apstāšanos un nepietiekamu netiešo sirds masāžu noteiktajā laika periodā.

Lai pilnībā izprastu smadzeņu nāves attīstības mehānismu sekundāru bojājumu rezultātā pārejošas anoksijas gadījumā, ir nepieciešams sīkāk aplūkot intrakraniālā spiediena veidošanās un uzturēšanas procesu un mehānismus, kas izraisa letālus smadzeņu audu bojājumus to pietūkuma un tūskas rezultātā.

Intrakraniālā satura tilpuma līdzsvara uzturēšanā ir iesaistītas vairākas fizioloģiskas sistēmas. Pašlaik tiek uzskatīts, ka galvaskausa dobuma tilpums ir atkarīgs no šādiem lielumiem:

Vkopējais = Vasinis + Vleikocīti + Vsmadzenes + Vūdens + Vx

Kur V _total ir pašreizējais galvaskausa satura tilpums; V _blood ir asins tilpums intracerebrālajos traukos un venozajos sinusos; V _lkv ir cerebrospinālā šķidruma tilpums; V _brain ir smadzeņu audu tilpums; V _water ir brīvā un saistītā ūdens tilpums; V _x ir patoloģiskais papildu tilpums (audzējs, hematoma utt.), kas parasti nav galvaskausa dobumā.

Normālā stāvoklī visas šīs sastāvdaļas, kas veido galvaskausa satura tilpumu, atrodas pastāvīgā dinamiskā līdzsvarā un rada intrakraniālo spiedienu 8-10 mm Hg. Jebkurš viena no parametra palielināšanās formulas labajā pusē noved pie neizbēgama pārējo parametru samazināšanās. No normālajām sastāvdaļām _{visātrāk maina savu tilpumu Vūdens} un V leukv, bet V _asinis - mazākā mērā. Sīkāk pakavēsimies pie galvenajiem mehānismiem, kas noved pie šo rādītāju pieauguma.

Cerebrospinālais šķidrums veidojas asinsvadu (horoidālo) pinumu rezultātā ar ātrumu 0,3–0,4 ml/min, viss cerebrospinālā šķidruma tilpums tiek pilnībā nomainīts 8 stundu laikā, t.i., 3 reizes dienā. Cerebrospinālā šķidruma veidošanās praktiski nav atkarīga no intrakraniālā spiediena vērtības un samazinās, samazinoties asins plūsmai caur horoidālajiem pinumiem. Tajā pašā laikā cerebrospinālā šķidruma absorbcija ir tieši saistīta ar intrakraniālo spiedienu: ar tā palielināšanos tas palielinās, un ar tā samazināšanos tas samazinās. Ir konstatēts, ka saistība starp cerebrospinālā šķidruma veidošanās/absorbcijas sistēmu un intrakraniālo spiedienu ir nelineāra. Tādējādi pakāpeniski pieaugošas cerebrospinālā šķidruma tilpuma un spiediena izmaiņas var neizpausties klīniski, un pēc individuāli noteiktas kritiskās vērtības sasniegšanas notiek klīniska dekompensācija un straujš intrakraniālā spiediena pieaugums. Tiek aprakstīts arī dislokācijas sindroma attīstības mehānisms, kas rodas liela cerebrospinālā šķidruma tilpuma uzsūkšanās rezultātā, palielinoties intrakraniālajam spiedienam. Lai gan uz venozās aizplūšanas obstrukcijas fona tika absorbēts liels daudzums cerebrospinālā šķidruma, šķidruma evakuācija no galvaskausa dobuma var palēnināties, kas noved pie dislokācijas attīstības. Šajā gadījumā, izmantojot EchoES, var veiksmīgi noteikt pieaugošas intrakraniālas hipertensijas preklīniskās izpausmes.

Fatālu smadzeņu bojājumu attīstībā svarīga loma ir hematoencefāliskā barjeras pārkāpumam un citotoksiskai smadzeņu tūskai. Ir noskaidrots, ka starpšūnu telpa smadzeņu audos ir ārkārtīgi maza, un intracelulārais ūdens spiediens tiek uzturēts hematoencefāliskā barjeras darbības dēļ, kuras jebkuras sastāvdaļas iznīcināšana noved pie ūdens un dažādu plazmas vielu iekļūšanas smadzeņu audos, izraisot to tūsku. Pārkāpjot barjeru, tiek bojāti arī kompensācijas mehānismi, kas ļauj ūdenim izvadīties no smadzeņu audiem. Pēkšņas asins plūsmas, skābekļa vai glikozes satura izmaiņas tieši ietekmē gan neironus, gan hematoencefāliskā barjeras sastāvdaļas. Turklāt izmaiņas notiek ļoti ātri. Bezsamaņas stāvoklis attīstās 10 sekunžu laikā pēc tam, kad asins plūsma uz smadzenēm pilnībā apstājas. Tādējādi jebkuru bezsamaņas stāvokli pavada hematoencefāliskā barjeras bojājums, kas noved pie ūdens un plazmas komponentu izdalīšanās ekstracelulārajā telpā, izraisot vazogēnu tūsku. Savukārt šo vielu klātbūtne starpšūnu telpā noved pie neironu vielmaiņas bojājumiem un intracelulāras citotoksiskas tūskas attīstības. Kopumā šīm divām sastāvdaļām ir liela nozīme intrakraniālā tilpuma palielināšanā un tās izraisa paaugstinātu intrakraniālo spiedienu.

Apkopojot visu iepriekš minēto, mehānismus, kas noved pie smadzeņu nāves, var attēlot šādi.

Ir konstatēts, ka, pārtraucot smadzeņu asinsriti un sākoties nekrotiskajām izmaiņām smadzeņu audos, to dažādo daļu neatgriezeniskas bojāejas ātrums atšķiras. Tādējādi visjutīgākie pret asinsapgādes trūkumu ir hipokampa neironi, piriformie neironi (Purkinje šūnas), smadzenīšu zobainā kodola neironi, lielie neokorteksa neironi un bazālie gangliji. Tajā pašā laikā muguras smadzeņu šūnas, mazie smadzeņu garozas neironi un talāma galvenā daļa ir ievērojami mazāk jutīgi pret anoksiju. Tomēr, ja asinis 30 minūtes vispār neieplūst galvaskausa dobumā, tas noved pie pilnīgas un neatgriezeniskas centrālās nervu sistēmas galveno daļu strukturālās integritātes iznīcināšanas.

Tādējādi smadzeņu nāve notiek, kad arteriālās asinis pārstāj ieplūst galvaskausa dobumā. Tiklīdz barības vielu piegāde smadzeņu audiem apstājas, sākas nekrozes un apoptozes procesi. Autolīze visstraujāk attīstās starpsmadzenēs un smadzenītēs. Tā kā mākslīgā plaušu ventilācija tiek veikta pacientam ar smadzeņu asinsrites pārtraukšanu, smadzenes pakāpeniski kļūst nekrotiskas, parādās raksturīgas izmaiņas, kas tieši atkarīgas no elpošanas atbalsta ilguma. Šādas transformācijas pirmo reizi tika identificētas un aprakstītas pacientiem, kuri atradās mākslīgajā plaušu ventilācijā ilgāk par 12 stundām ekstremālā komā. Šajā sakarā lielākajā daļā angļu un krievu valodas publikāciju šis stāvoklis tiek apzīmēts ar terminu "elpošanas smadzenes". Pēc dažu pētnieku domām, šis termins ne visai adekvāti atspoguļo nekrotisko izmaiņu saistību ar mākslīgo plaušu ventilāciju, savukārt galvenā loma tiek piešķirta smadzeņu asinsrites pārtraukšanai, tomēr šis termins ir ieguvis pasaules atzinību un tiek plaši izmantots, lai definētu nekrotiskas izmaiņas pacientu smadzenēs, kuru stāvoklis atbilst smadzeņu nāves kritērijiem ilgāk par 12 stundām.

Krievijā L. M. Popova veica plašu pētījumu projektu, lai noteiktu korelāciju starp smadzeņu autolīzes pakāpi un mākslīgās ventilācijas ilgumu pacientiem, kuri atbilda smadzeņu nāves kritērijiem. Mākslīgās ventilācijas ilgums pirms ekstrasistoles attīstības svārstījās no 5 līdz 113 stundām. Atkarībā no uzturēšanās ilguma šajā stāvoklī tika identificēti 3 smadzeņu morfoloģisko izmaiņu posmi, kas raksturīgi tieši "elpošanas smadzenēm". Attēlu papildināja muguras smadzeņu 2 augšējo segmentu nekroze (obligāta pazīme).

• I stadijā, kas atbilst ekstremālas komas ilgumam 1–5 stundas, klasiskās smadzeņu nekrozes morfoloģiskās pazīmes netiek novērotas. Tomēr jau šajā laikā citoplazmā tiek konstatēti raksturīgie lipīdi un zilganzaļš smalkgraudains pigments. Nekrotiskas izmaiņas novērojamas iegarenās smadzenes apakšējās olīvās un smadzenīšu zobainajos kodolos. Hipofīzē un tās piltuvē attīstās asinsrites traucējumi.
• II stadijā (12–23 stundas ekstremālas komas) nekrozes pazīmes tiek konstatētas visās smadzeņu daļās un muguras smadzeņu I–II segmentos, bet bez izteiktas sabrukšanas un tikai ar sākotnējām reaktīvu izmaiņu pazīmēm muguras smadzenēs. Smadzenes kļūst ļenganākas, parādās sākotnējās periventrikulāro sekciju un hipotalāma reģiona sabrukšanas pazīmes. Pēc izolācijas smadzenes tiek izklātas uz galda, saglabājas smadzeņu pusložu struktūras modelis, savukārt išēmiskas neironu izmaiņas tiek kombinētas ar taukaino deģenerāciju, granulāro sabrukšanu, kariocitolīzi. Hipofīzē un tās piltuvē pastiprinās asinsrites traucējumi ar nelieliem nekrozes perēkļiem adenohipofīzē.
• III stadiju (galīgā koma 24–112 stundas) raksturo plaša nekrotiskās smadzeņu vielas autolīze un izteiktas nekrozes demarkācijas pazīmes muguras smadzenēs un hipofīzē. Smadzenes ir ļenganas un slikti saglabā savu formu. Saspiestās vietas – hipotalāma reģions, hipokampa girusa āķi, smadzenīšu mandeles un periventrikulārie apgabali, kā arī smadzeņu stumbrs – atrodas sabrukšanas stadijā. Lielākā daļa neironu smadzeņu stumbra daļā nav sastopami. Apakšējo olīvu vietā ir vairākas asiņošanas no nekrotiskiem asinsvadiem, atkārtojot to formas. Smadzeņu virsmas artērijas un vēnas ir paplašinātas un piepildītas ar hemolizētiem eritrocītiem, kas norāda uz asinsrites pārtraukšanu tajās. Vispārinātā versijā var izdalīt 5 patoloģiskas smadzeņu nāves pazīmes:
  • visu smadzeņu daļu nekroze ar visu smadzeņu vielas elementu nāvi:
  • muguras smadzeņu pirmā un otrā kakla segmenta nekroze;
  • demarkācijas zonas klātbūtne hipofīzes priekšējā daivā un muguras smadzeņu III un IV kakla segmentu līmenī;
  • asinsrites apturēšana visos smadzeņu traukos;
  • tūskas pazīmes un paaugstināts intrakraniālais spiediens.

Muguras smadzeņu subarahnoidālajās un subdurālajās telpās ļoti raksturīgas ir nekrotisku smadzenīšu audu mikrodaļiņas, ko ar cerebrospinālā šķidruma plūsmu pārnes uz distālajiem segmentiem.

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