Patofyziologické mechanizmy smrti mozgu

Patofyziologické mechanizmy mozgovej smrti

K závažnému mechanickému poškodeniu mozgu najčastejšie dochádza v dôsledku traumy spôsobenej náhlym zrýchlením s opačne smerovaným vektorom. Takéto poranenia sa najčastejšie vyskytujú pri dopravných nehodách, pádoch z veľkých výšok atď. Traumatické poranenie mozgu je v týchto prípadoch spôsobené prudkým protifázovým pohybom mozgu v lebečnej dutine, ktorý priamo ničí časti mozgu. Kritické netraumatické poškodenie mozgu najčastejšie vzniká v dôsledku krvácania buď do mozgovej hmoty, alebo pod mozgové blany. Závažné formy krvácania, ako je parenchymatózne alebo subarachnoidálne, sprevádzané vyliatím veľkého množstva krvi do lebečnej dutiny, spúšťajú mechanizmy poškodenia mozgu podobné traumatickým poraneniam mozgu. Anoxia, ktorá vzniká v dôsledku dočasného zastavenia srdcovej činnosti, tiež vedie k smrteľnému poškodeniu mozgu.

Bolo preukázané, že ak krv úplne prestane prúdiť do lebečnej dutiny na 30 minút, spôsobí to nezvratné poškodenie neurónov, ktorých obnova sa stáva nemožnou. Táto situácia nastáva v 2 prípadoch: pri prudkom zvýšení intrakraniálneho tlaku na úroveň systolického arteriálneho tlaku, pri zástave srdca a nedostatočnej nepriamej masáži srdca počas stanoveného časového obdobia.

Pre úplné pochopenie mechanizmu vývoja mozgovej smrti v dôsledku sekundárneho poškodenia v prípade prechodnej anoxie je potrebné podrobnejšie sa zaoberať procesom tvorby a udržiavania intrakraniálneho tlaku a mechanizmami vedúcimi k smrteľnému poškodeniu mozgového tkaniva v dôsledku jeho opuchu a edému.

Na udržiavaní rovnováhy objemu intrakraniálneho obsahu sa podieľa niekoľko fyziologických systémov. V súčasnosti sa predpokladá, že objem lebečnej dutiny je funkciou nasledujúcich veličín:

Vcelkom = V krvi + V leukocyty + V mozgu + V vody + Vx

Kde V _total je aktuálny objem lebečného obsahu; V _blood je objem krvi v intracerebrálnych cievach a venóznych dutinách; V _lkv je objem mozgovomiechového moku; V _brain je objem mozgového tkaniva; V _water je objem voľnej a viazanej vody; V _x je patologický dodatočný objem (nádor, hematóm atď.), ktorý normálne v lebečnej dutine chýba.

V normálnom stave sú všetky tieto zložky, ktoré tvoria objem obsahu lebky, v konštantnej dynamickej rovnováhe a vytvárajú intrakraniálny tlak 8-10 mm Hg. Akékoľvek zvýšenie jedného z parametrov v pravej polovici vzorca vedie k nevyhnutnému poklesu ostatných. Z normálnych zložiek _{najrýchlejšie menia svoj objem Vvody} a V leukv a v menšej miere V _krvi. Pozrime sa podrobnejšie na hlavné mechanizmy, ktoré vedú k zvýšeniu týchto ukazovateľov.

Mozgovomiechový mok je tvorený cievnymi (choroidálnymi) plexusmi rýchlosťou 0,3-0,4 ml/min, celý objem mozgovomiechového moku sa úplne nahradí do 8 hodín, teda 3-krát denne. Tvorba mozgovomiechového moku je prakticky nezávislá od hodnoty intrakraniálneho tlaku a klesá so znížením prietoku krvi cez choroidálne plexusy. Zároveň absorpcia mozgovomiechového moku priamo súvisí s intrakraniálnym tlakom: s jeho zvýšením sa zvyšuje a s jeho znížením sa znižuje. Bolo zistené, že vzťah medzi systémom tvorby/absorpcie mozgovomiechového moku a intrakraniálnym tlakom je nelineárny. Postupne sa zvyšujúce zmeny objemu a tlaku mozgovomiechového moku sa teda nemusia klinicky prejaviť a po dosiahnutí individuálne stanovenej kritickej hodnoty dochádza ku klinickej dekompenzácii a prudkému zvýšeniu intrakraniálneho tlaku. Taktiež je opísaný mechanizmus vzniku dislokačného syndrómu, ku ktorému dochádza v dôsledku absorpcie veľkého objemu mozgovomiechového moku so zvýšeným intrakraniálnym tlakom. Zatiaľ čo na pozadí obštrukcie venózneho odtoku sa absorbuje veľké množstvo mozgovomiechového moku, evakuácia tekutiny z lebečnej dutiny sa môže spomaliť, čo vedie k rozvoju dislokácie. V tomto prípade je možné pomocou EchoES úspešne určiť predklinické prejavy narastajúcej intrakraniálnej hypertenzie.

Pri vzniku fatálneho poškodenia mozgu zohráva dôležitú úlohu porušenie hematoencefalickej bariéry a cytotoxický mozgový edém. Bolo zistené, že medzibunkový priestor v mozgovom tkanive je extrémne malý a intracelulárne napätie vody sa udržiava vďaka fungovaniu hematoencefalickej bariéry, ktorej deštrukcia ktorejkoľvek zložky vedie k prenikaniu vody a rôznych plazmatických látok do mozgového tkaniva, čo spôsobuje jeho edém. Pri porušení bariéry sa poškodzujú aj kompenzačné mechanizmy, ktoré umožňujú extrahovanie vody z mozgového tkaniva. Prudké zmeny prietoku krvi, obsahu kyslíka alebo glukózy majú škodlivý účinok priamo na neuróny aj zložky hematoencefalickej bariéry. Navyše zmeny nastávajú veľmi rýchlo. Stav bezvedomia sa vyvinie do 10 sekúnd po úplnom zastavení prietoku krvi do mozgu. Akýkoľvek stav bezvedomia je teda sprevádzaný poškodením hematoencefalickej bariéry, čo vedie k uvoľňovaniu vody a plazmatických zložiek do extracelulárneho priestoru, čo spôsobuje vazogénny edém. Prítomnosť týchto látok v medzibunkovom priestore zase vedie k metabolickému poškodeniu neurónov a rozvoju intracelulárneho cytotoxického edému. Tieto dve zložky celkovo zohrávajú hlavnú úlohu pri zvyšovaní intrakraniálneho objemu a vedú k zvýšenému intrakraniálnemu tlaku.

Aby sme zhrnuli všetky vyššie uvedené, mechanizmy vedúce k mozgovej smrti možno znázorniť nasledovne.

Bolo zistené, že keď sa zastaví prietok krvi mozgom a začnú sa nekrotické zmeny v mozgovom tkanive, rýchlosť nezvratného odumierania jeho rôznych častí sa líši. Najcitlivejšie na nedostatok krvného zásobenia sú teda neuróny hipokampu, piriformné neuróny (Purkyňove bunky), neuróny dentálneho jadra mozočka, veľké neuróny neokortexu a bazálne gangliá. Zároveň sú bunky miechy, malé neuróny mozgovej kôry a hlavná časť talamu výrazne menej citlivé na anoxiu. Ak však krv do lebečnej dutiny vôbec nevstúpi počas 30 minút, vedie to k úplnej a nezvratnej deštrukcii štrukturálnej integrity hlavných častí centrálneho nervového systému.

K mozgovej smrti teda dochádza, keď arteriálna krv prestane prúdiť do lebečnej dutiny. Hneď ako sa zastaví prísun živín do mozgového tkaniva, začínajú procesy nekrózy a apoptózy. Autolýza sa najrýchlejšie rozvíja v diencefalone a mozočku. Keď sa u pacienta so zastavením prietoku krvi mozgom vykonáva umelá ventilácia, mozog sa postupne stáva nekrotickým, objavujú sa charakteristické zmeny, ktoré priamo závisia od trvania respiračnej podpory. Takéto transformácie boli prvýkrát identifikované a opísané u pacientov, ktorí boli na umelej ventilácii viac ako 12 hodín v extrémnom stave kómy. V tomto ohľade sa vo väčšine publikácií v anglickom a ruskom jazyku tento stav označuje termínom „respiračný mozog“. Podľa niektorých výskumníkov tento termín celkom adekvátne neodráža vzťah nekrotických zmien s umelou ventiláciou, pričom hlavnú úlohu zohráva zastavenie prietoku krvi mozgom, avšak tento termín získal celosvetové uznanie a široko sa používa na definovanie nekrotických zmien v mozgu pacientov, ktorých stav spĺňa kritériá pre mozgovú smrť dlhšie ako 12 hodín.

V Rusku L. M. Popovová uskutočnila rozsiahly výskumný projekt zameraný na identifikáciu korelácie medzi stupňom autolýzy mozgu a trvaním umelej ventilácie u pacientov, ktorí spĺňali kritériá pre mozgovú smrť. Trvanie umelej ventilácie pred vznikom extrasystoly sa pohybovalo od 5 do 113 hodín. Podľa dĺžky pobytu v tomto stave boli identifikované 3 štádiá morfologických zmien v mozgu, charakteristické špecificky pre „respiračný mozog“. Obraz bol doplnený nekrózou 2 horných segmentov miechy (povinný znak).

• V štádiu I, zodpovedajúcom trvaniu extrémnej kómy 1-5 hodín, sa nepozorujú klasické morfologické príznaky nekrózy mozgu. Avšak už v tomto čase sa v cytoplazme detegujú charakteristické lipidy a modrozelený jemnozrnný pigment. Nekrotické zmeny sa pozorujú v dolných olivách predĺženej miechy a v zubatých jadrách mozočka. V hypofýze a jej lieviku sa vyvíjajú poruchy krvného obehu.
• V štádiu II (12-23 hodín extrémnej kómy) sa prejavujú známky nekrózy vo všetkých častiach mozgu a segmentoch miechy I-II, ale bez výrazného rozpadu a iba s počiatočnými známkami reaktívnych zmien v mieche. Mozog sa stáva ochabnutejším, objavujú sa počiatočné známky rozpadu periventrikulárnych oddelení a hypotalamickej oblasti. Po izolácii sa mozog rozloží na stôl, zachová sa štruktúra mozgových hemisfér, pričom ischemické zmeny v neurónoch sa kombinujú s tukovou degeneráciou, granulárnym rozpadom, karyocytolýzou. V hypofýze a jej lieviku sa zhoršujú poruchy krvného obehu s malými ložiskami nekrózy v adenohypofýze.
• Štádium III (konečná kóma 24-112 h) sa vyznačuje narastajúcou rozsiahlou autolýzou nekrotickej mozgovej hmoty a výraznými známkami nekrózy v mieche a hypofýze. Mozog je ochabnutý a zle drží tvar. Zovreté oblasti - hypotalamická oblasť, háky hipokampálnych gyrií, mozočkové mandle a periventrikulárne oblasti, ako aj mozgový kmeň - sú v štádiu rozpadu. Väčšina neurónov v mozgovom kmeni chýba. Namiesto dolných olív sú viacnásobné krvácania z nekrotických ciev, ktoré opakujú ich tvar. Tepny a žily na povrchu mozgu sú rozšírené a naplnené hemolyzovanými erytrocytmi, čo naznačuje zastavenie prietoku krvi v nich. V zovšeobecnenej verzii možno rozlíšiť 5 patologických znakov mozgovej smrti:
  • nekróza všetkých častí mozgu so smrťou všetkých prvkov mozgovej hmoty:
  • nekróza prvého a druhého krčného segmentu miechy;
  • prítomnosť demarkačnej zóny v prednom laloku hypofýzy a na úrovni III. a IV. krčného segmentu miechy;
  • zastavenie prietoku krvi vo všetkých cievach mozgu;
  • príznaky edému a zvýšeného intrakraniálneho tlaku.

V subarachnoidálnych a subdurálnych priestoroch miechy sú veľmi charakteristické mikročastice nekrotického mozočkového tkaniva, ktoré sú prúdom mozgovomiechového moku prenášané do distálnych segmentov.

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