Patofiziologiniai smegenų mirties mechanizmai

Smegenų mirties patofiziologiniai mechanizmai

Sunkus mechaninis smegenų pažeidimas dažniausiai atsiranda dėl traumos, kurią sukelia staigus pagreičio judėjimas priešinga kryptimi. Tokie sužalojimai dažniausiai įvyksta autoįvykių, kritimų iš didelio aukščio ir pan. Šiais atvejais trauminį smegenų sužalojimą sukelia staigus antifazinis smegenų judėjimas kaukolės ertmėje, kuris tiesiogiai sunaikina smegenų dalis. Kritinis netrauminis smegenų pažeidimas dažniausiai atsiranda dėl kraujavimo į smegenų medžiagą arba po smegenų dangalais. Sunkios kraujavimo formos, tokios kaip parenchiminis ar subarachnoidinis, lydimos didelio kiekio kraujo išsiliejimo į kaukolės ertmę, sukelia smegenų pažeidimo mechanizmus, panašius į trauminį smegenų sužalojimą. Anoksija, atsirandanti dėl laikino širdies veiklos nutraukimo, taip pat sukelia mirtiną smegenų pažeidimą.

Įrodyta, kad jei kraujas 30 minučių visiškai nustoja tekėti į kaukolės ertmę, tai sukelia negrįžtamą neuronų pažeidimą, kurio atkurti tampa neįmanoma. Tokia situacija pasitaiko dviem atvejais: smarkiai padidėjus intrakranijiniam slėgiui iki sistolinio arterinio slėgio lygio, sustojus širdžiai ir nepakankamai atlikus netiesioginį širdies masažą per nurodytą laikotarpį.

Norint visapusiškai suprasti smegenų mirties, atsirandančios dėl antrinės žalos trumpalaikės anoksijos atveju, išsivystymo mechanizmą, būtina išsamiau aptarti intrakranijinio slėgio susidarymo ir palaikymo procesą bei mechanizmus, dėl kurių smegenų audinys dėl jo patinimo ir edemos gali mirti.

Yra keletas fiziologinių sistemų, kurios padeda palaikyti intrakranijinio turinio tūrio pusiausvyrą. Šiuo metu manoma, kad kaukolės ertmės tūris priklauso nuo šių dydžių:

Vbendras = Vkraujas + Vleukocitai + Vsmegenys + Vvanduo + Vx

Kur V _total yra dabartinis kaukolės turinio tūris; V _blood yra kraujo tūris intracerebrinėse kraujagyslėse ir veniniuose sinusuose; V _lkv yra smegenų skysčio tūris; V _brain yra smegenų audinio tūris; V _water yra laisvo ir surišto vandens tūris; V _x yra patologinis papildomas tūris (navikas, hematoma ir kt.), kurio paprastai nėra kaukolės ertmėje.

Normalioje būsenoje visi šie kaukolės turinio tūrį sudarantys komponentai yra nuolatinėje dinaminėje pusiausvyroje ir sukuria 8–10 mm Hg intrakranijinį slėgį. Bet koks vieno iš parametrų padidėjimas dešinėje formulės pusėje neišvengiamai sumažina kitus. Iš normalių komponentų _{greičiausiai savo tūrį keičia Vvanduo} ir V leukv, o V _kraujas – mažesniu mastu. Panagrinėkime išsamiau pagrindinius mechanizmus, dėl kurių šie rodikliai padidėja.

Smegenų skystis susidaro iš kraujagyslių (gyslainės) rezginio 0,3–0,4 ml/min greičiu, visas smegenų skysčio tūris visiškai atnaujinamas per 8 valandas, t. y. 3 kartus per dieną. Smegenų skysčio susidarymas praktiškai nepriklauso nuo intrakranijinio slėgio vertės ir mažėja mažėjant kraujotakai per gyslainės rezginį. Tuo pačiu metu smegenų skysčio absorbcija yra tiesiogiai susijusi su intrakranijiniu slėgiu: jam didėjant, jis didėja, o mažėjant – mažėja. Nustatyta, kad ryšys tarp smegenų skysčio susidarymo/absorbcijos sistemos ir intrakranijinio slėgio yra netiesinis. Taigi, palaipsniui didėjantys smegenų skysčio tūrio ir slėgio pokyčiai gali kliniškai nepasireikšti, o pasiekus individualiai nustatytą kritinę vertę, atsiranda klinikinė dekompensacija ir staigus intrakranijinio slėgio padidėjimas. Taip pat aprašomas dislokacijos sindromo, atsirandančio dėl didelio smegenų skysčio tūrio absorbcijos padidėjus intrakranijiniam slėgiui, išsivystymo mechanizmas. Nors dėl veninio nutekėjimo obstrukcijos fone buvo absorbuojamas didelis smegenų skysčio kiekis, skysčio evakuacija iš kaukolės ertmės gali sulėtėti, dėl to gali išsivystyti išnirimas. Šiuo atveju, naudojant EchoES, galima sėkmingai nustatyti ikiklinikinius didėjančios intrakranijinės hipertenzijos požymius.

Mirtino smegenų pažeidimo išsivystyme svarbų vaidmenį atlieka kraujo ir smegenų barjero pažeidimas ir citotoksinė smegenų edema. Nustatyta, kad tarpląstelinė erdvė smegenų audinyje yra itin maža, o tarpląstelinis vandens slėgis palaikomas dėl kraujo ir smegenų barjero veikimo, kurio bet kurio komponento sunaikinimas lemia vandens ir įvairių plazmos medžiagų prasiskverbimą į smegenų audinį, sukeldamas jo edemą. Pažeidus barjerą, taip pat pažeidžiami kompensaciniai mechanizmai, leidžiantys vandeniui pasišalinti iš smegenų audinio. Staigūs kraujotakos, deguonies ar gliukozės kiekio pokyčiai daro žalingą tiesioginį poveikį tiek neuronams, tiek kraujo ir smegenų barjero komponentams. Be to, pokyčiai vyksta labai greitai. Sąmonės būsena išsivysto per 10 sekundžių po to, kai visiškai nutrūksta kraujo tekėjimas į smegenis. Taigi, bet kokia sąmonės būsena lydima kraujo ir smegenų barjero pažeidimo, dėl kurio vanduo ir plazmos komponentai išsiskiria į tarpląstelinę erdvę, sukeldami vazogeninę edemą. Savo ruožtu šių medžiagų buvimas tarpląstelinėje erdvėje sukelia neuronų metabolinius pažeidimus ir tarpląstelinės citotoksinės edemos vystymąsi. Iš viso šie du komponentai vaidina svarbų vaidmenį didinant intrakranijinį tūrį ir didinant intrakranijinį slėgį.

Apibendrinant visa tai, kas išdėstyta pirmiau, smegenų mirties mechanizmus galima apibūdinti taip.

Nustatyta, kad nutrūkus smegenų kraujotakai ir prasidėjus nekroziniams smegenų audinio pokyčiams, skirtingų jo dalių negrįžtamos žūties greitis skiriasi. Taigi, jautriausi kraujo tiekimo trūkumui yra hipokampo neuronai, piraforminiai neuronai (Purkinje ląstelės), smegenėlių dantytojo branduolio neuronai, dideli neokortekso neuronai ir pamatiniai ganglijai. Tuo tarpu nugaros smegenų ląstelės, maži smegenų žievės neuronai ir pagrindinė talamo dalis yra žymiai mažiau jautrūs anoksijai. Nepaisant to, jei kraujas 30 minučių visiškai nepatenka į kaukolės ertmę, tai sukelia visišką ir negrįžtamą pagrindinių centrinės nervų sistemos dalių struktūrinio vientisumo sunaikinimą.

Taigi, smegenų mirtis įvyksta, kai arterinis kraujas nustoja tekėti į kaukolės ertmę. Kai tik nutrūksta maistinių medžiagų tiekimas smegenų audiniui, prasideda nekrozės ir apoptozės procesai. Autolizė sparčiausiai vystosi tarpinėse smegenyse ir smegenėlėse. Atliekant dirbtinę plaučių ventiliaciją pacientui, kuriam nutrūksta smegenų kraujotaka, smegenys palaipsniui nekrozuoja, atsiranda būdingų pokyčių, kurie tiesiogiai priklauso nuo kvėpavimo palaikymo trukmės. Tokios transformacijos pirmą kartą buvo nustatytos ir aprašytos pacientams, kuriems dirbtinė plaučių ventiliacija buvo taikoma ilgiau nei 12 valandų ir jie buvo sunkios komos būsenos. Šiuo atžvilgiu daugumoje anglų ir rusų kalbomis leidžiamų leidinių ši būklė vadinama terminu „kvėpavimo smegenų sutrikimai“. Kai kurių tyrėjų teigimu, šis terminas ne visai tinkamai atspindi nekrozinių pokyčių ir dirbtinės plaučių ventiliacijos ryšį, o pagrindinis vaidmuo skiriamas smegenų kraujotakos nutrūkimui, tačiau šis terminas sulaukė pasaulinio pripažinimo ir yra plačiai vartojamas apibrėžti nekrotinius pokyčius pacientų smegenyse, kurių būklė atitinka smegenų mirties kriterijus ilgiau nei 12 valandų.

Rusijoje L. M. Popova atliko didelį tyrimų projektą, siekdama nustatyti smegenų autolizės laipsnio ir dirbtinės plaučių ventiliacijos trukmės koreliaciją pacientams, kurie atitiko smegenų mirties kriterijus. Dirbtinės plaučių ventiliacijos trukmė prieš ekstrasistolės atsiradimą svyravo nuo 5 iki 113 valandų. Pagal buvimo šioje būsenoje trukmę buvo nustatyti 3 smegenų morfologinių pokyčių etapai, būdingi būtent „kvėpavimo smegenų“ smegenims. Paveikslėlį papildė 2 viršutinių nugaros smegenų segmentų nekrozė (būtinas požymis).

• I stadijoje, atitinkančioje 1–5 valandų ekstremalios komos trukmę, klasikinių smegenų nekrozės morfologinių požymių nepastebėta. Tačiau jau šiuo metu citoplazmoje aptinkami būdingi lipidai ir melsvai žalias smulkiagrūdis pigmentas. Nekroziniai pokyčiai stebimi pailgųjų smegenų apatinėse alyvuogėse ir smegenėlių dantytuose branduoliuose. Hipofizėje ir jos piltuve išsivysto kraujotakos sutrikimai.
• II stadijoje (12–23 valandos ekstremalios komos) nekrozės požymiai aptinkami visose smegenų dalyse ir I–II nugaros smegenų segmentuose, tačiau be ryškaus irimo ir tik su pradiniais reaktyvių nugaros smegenų pokyčių požymiais. Smegenys tampa suglebusios, atsiranda pradiniai periventrikulinių skyrių ir pagumburio srities irimo požymiai. Po izoliacijos smegenys išskleidžiamos ant stalo, išsaugomas smegenų pusrutulių struktūros modelis, o išeminiai neuronų pokyčiai derinami su riebaline degeneracija, granuliuotu irimu, kariocitolize. Hipofizėje ir jos piltuve sustiprėja kraujotakos sutrikimai, atsiranda nedideli nekrozės židiniai adenohipofizėje.
• III stadijai (galutinė koma 24–112 val.) būdinga didėjanti išplitusi nekrozinės smegenų medžiagos autolizė ir ryškūs nekrozės ribų požymiai nugaros smegenyse ir hipofizėje. Smegenys yra suglebusios ir prastai išlaiko savo formą. Suspaustos sritys – pagumburio sritis, hipokampo vingių kabliai, smegenėlių tonzilės ir periventrikulinės sritys, taip pat smegenų kamienas – yra irimo stadijoje. Dauguma smegenų kamieno neuronų nėra. Vietoj apatinių alyvuogių yra daugybiniai kraujavimai iš nekrozinių kraujagyslių, kartojantys jų formas. Smegenų paviršiaus arterijos ir venos yra išsiplėtusios ir užpildytos hemolizuotais eritrocitais, rodančiais kraujotakos jose nutrūkimą. Apibendrintai galima išskirti 5 patologinius smegenų mirties požymius:
  • visų smegenų dalių nekrozė su visų smegenų materijos elementų mirtimi:
  • pirmojo ir antrojo kaklo nugaros smegenų segmentų nekrozė;
  • demarkacijos zonos buvimas hipofizės priekinėje skiltyje ir nugaros smegenų III ir IV kaklo segmentų lygyje;
  • sustabdo kraujotaką visuose smegenų induose;
  • edemos ir padidėjusio intrakranijinio slėgio požymiai.

Nugaros smegenų subarachnoidinėje ir subduralinėje erdvėse labai būdingos nekrotinio smegenėlių audinio mikrodalelės, kurias smegenų skystis perneša į distalinius segmentus.

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