Patofysiologiske mekanismer ved hjernedød

Patofysiologiske mekanismer for hjernedød

Alvorlig mekanisk skade på hjernen oppstår oftest som følge av traumer forårsaket av plutselig akselerasjon med en motsatt rettet vektor. Slike skader oppstår oftest i bilulykker, fall fra store høyder, osv. Traumatisk hjerneskade er i disse tilfellene forårsaket av en skarp antifasebevegelse av hjernen i kraniehulen, som direkte ødelegger deler av hjernen. Kritisk ikke-traumatisk hjerneskade oppstår oftest som følge av blødning enten i hjernesubstansen eller under hjernehinnene. Alvorlige former for blødning, som parenkymatøs eller subaraknoidal, ledsaget av utstrømning av en stor mengde blod i kraniehulen, utløser mekanismer for hjerneskade som ligner på traumatisk hjerneskade. Anoksi, som oppstår som følge av midlertidig opphør av hjerteaktivitet, fører også til dødelig hjerneskade.

Det har blitt vist at hvis blodet helt slutter å strømme inn i kraniehulen i 30 minutter, forårsaker dette irreversibel skade på nevroner, hvis gjenoppretting blir umulig. Denne situasjonen oppstår i to tilfeller: med en kraftig økning i intrakranielt trykk til nivået av systolisk arterielt trykk, med hjertestans og utilstrekkelig indirekte hjertemassasje i løpet av den angitte tidsperioden.

For å forstå mekanismen for utvikling av hjernedød som følge av sekundær skade i tilfelle forbigående anoksi, er det nødvendig å dvele mer detaljert ved prosessen med dannelse og opprettholdelse av intrakranielt trykk og mekanismene som fører til dødelig skade på hjernevevet som følge av hevelse og ødem.

Det er flere fysiologiske systemer involvert i å opprettholde likevekten i volumet av intrakranielt innhold. For tiden antas det at volumet av kraniehulen er en funksjon av følgende størrelser:

Vtotal = Vblod + Vleukocytter + Vhjerne + Vvann + Vx

Hvor V _total er det nåværende volumet av kranieinnhold; V _blood er volumet av blod i de intracerebrale karene og venøse bihulene; V _lkv er volumet av cerebrospinalvæske; V _brain er volumet av hjernevev; V _water er volumet av fritt og bundet vann; V _x er det patologiske tilleggsvolumet (svulst, hematom, etc.), som normalt ikke er til stede i kraniehulen.

I normal tilstand er alle disse komponentene som danner volumet av innholdet i skallen i konstant dynamisk likevekt og skaper et intrakranielt trykk på 8-10 mm Hg. Enhver økning i en av parameterne i høyre halvdel av formelen fører til en uunngåelig reduksjon i de andre. Av de normale komponentene endrer V _vann og V _{leukv volumet raskest, og Vblod} i mindre grad. La oss dvele mer detaljert ved de viktigste mekanismene som fører til en økning i disse indikatorene.

Cerebrospinalvæsken dannes av de vaskulære (choroide) pleksene med en hastighet på 0,3–0,4 ml/min. Hele volumet av cerebrospinalvæske erstattes fullstendig innen 8 timer, dvs. 3 ganger daglig. Dannelsen av cerebrospinalvæske er praktisk talt uavhengig av verdien av intrakranielt trykk og avtar med en reduksjon i blodstrømmen gjennom choroide pleksene. Samtidig er absorpsjonen av cerebrospinalvæske direkte relatert til intrakranielt trykk: med økningen øker det, og med reduksjonen avtar det. Det er fastslått at forholdet mellom cerebrospinalvæskedannelses-/absorpsjonssystemet og intrakranielt trykk er ikke-lineært. Dermed kan gradvis økende endringer i volum og trykk av cerebrospinalvæske ikke manifestere seg klinisk, og etter å ha nådd en individuelt bestemt kritisk verdi, oppstår klinisk dekompensasjon og en kraftig økning i intrakranielt trykk. Mekanismen for utvikling av dislokasjonssyndrom, som oppstår som et resultat av absorpsjon av et stort volum cerebrospinalvæske med en økning i intrakranielt trykk, beskrives også. Selv om en stor mengde cerebrospinalvæske ble absorbert mot bakgrunn av venøs utstrømningsobstruksjon, kan evakueringen av væske fra kraniehulen avta, noe som fører til utvikling av dislokasjon. I dette tilfellet kan prekliniske manifestasjoner av økende intrakraniell hypertensjon bestemmes med suksess ved hjelp av EchoES.

I utviklingen av dødelig hjerneskade spiller brudd på blod-hjerne-barrieren og cytotoksisk hjerneødem en viktig rolle. Det er fastslått at det intercellulære rommet i hjernevevet er ekstremt lite, og det intracellulære vanntrykket opprettholdes på grunn av blod-hjerne-barrierens funksjon, hvor ødeleggelse av noen av komponentene fører til at vann og forskjellige plasmastoffer trenger inn i hjernevevet, noe som forårsaker ødem. Kompensasjonsmekanismer som tillater at vann trekkes ut fra hjernevevet, blir også skadet når barrieren brytes. Skarpe endringer i blodstrøm, oksygen- eller glukoseinnhold har en skadelig effekt direkte på både nevroner og komponenter i blod-hjerne-barrieren. Dessuten skjer endringene veldig raskt. En bevisstløs tilstand utvikler seg innen 10 sekunder etter at blodstrømmen til hjernen stopper helt. Dermed er enhver bevisstløs tilstand ledsaget av skade på blod-hjerne-barrieren, noe som fører til frigjøring av vann og plasmakomponenter i det ekstracellulære rommet, noe som forårsaker vasogent ødem. Tilstedeværelsen av disse stoffene i det intercellulære rommet fører igjen til metabolsk skade på nevroner og utvikling av intracellulært cytotoksisk ødem. Totalt sett spiller disse to komponentene en viktig rolle i å øke det intrakranielle volumet og føre til økt intrakranielt trykk.

For å oppsummere alt det ovennevnte, kan mekanismene som fører til hjernedød representeres som følger.

Det er fastslått at når hjernens blodstrøm opphører og nekrotiske forandringer i hjernevevet begynner, varierer hastigheten på irreversibel død av de forskjellige delene. Dermed er de mest følsomme for mangel på blodtilførsel hippocampusneuroner, piriformneuroner (Purkinje-celler), nevroner i den dentate kjernen i lillehjernen, store nevroner i neocortex og basalganglier. Samtidig er ryggmargsceller, små nevroner i hjernebarken og hoveddelen av thalamus betydelig mindre følsomme for anoksi. Likevel, hvis blod ikke kommer inn i kraniehulen i det hele tatt i løpet av 30 minutter, fører dette til fullstendig og irreversibel ødeleggelse av den strukturelle integriteten til hoveddelene av sentralnervesystemet.

Hjernedød oppstår dermed når arterielt blod slutter å strømme inn i kraniehulen. Så snart tilførselen av næringsstoffer til hjernevevet stopper, starter prosessene med nekrose og apoptose. Autolyse utvikler seg raskest i diencephalon og lillehjernen. Når kunstig ventilasjon utføres hos en pasient med opphør av cerebral blodstrøm, blir hjernen gradvis nekrotisk, og karakteristiske endringer dukker opp som er direkte avhengige av varigheten av respirasjonsstøtten. Slike transformasjoner ble først identifisert og beskrevet hos pasienter som var på kunstig ventilasjon i mer enn 12 timer i ekstrem koma. I denne forbindelse er denne tilstanden i de fleste engelskspråklige og russiskspråklige publikasjoner betegnet med begrepet "respiratorisk hjerne". Ifølge noen forskere gjenspeiler ikke dette begrepet helt tilstrekkelig forholdet mellom nekrotiske forandringer og kunstig ventilasjon, mens hovedrollen gis til opphør av cerebral blodstrøm, men dette begrepet har fått verdensomspennende anerkjennelse og er mye brukt for å definere nekrotiske forandringer i hjernen hos pasienter hvis tilstand oppfyller kriteriene for hjernedød i mer enn 12 timer.

I Russland gjennomførte L.M. Popova et stort forskningsprosjekt for å identifisere sammenhengen mellom graden av hjerneautolyse og varigheten av kunstig ventilasjon hos pasienter som oppfylte kriteriene for hjernedød. Varigheten av kunstig ventilasjon før utvikling av ekstrasystoli varierte fra 5 til 113 timer. I henhold til varigheten av oppholdet i denne tilstanden ble det identifisert 3 stadier av morfologiske endringer i hjernen, karakteristiske spesifikt for den "respiratoriske hjernen". Bildet ble komplementert av nekrose av de 2 øvre segmentene av ryggmargen (et obligatorisk tegn).

• I stadium I, som tilsvarer varigheten av ekstrem koma på 1–5 timer, observeres ikke klassiske morfologiske tegn på hjernenekrose. Allerede på dette tidspunktet oppdages imidlertid karakteristiske lipider og et blågrønt finkornet pigment i cytoplasmaet. Nekrotiske forandringer observeres i de nedre olivenene i medulla oblongata og de dentate kjernene i lillehjernen. Sirkulasjonsforstyrrelser utvikles i hypofysen og dens trakt.
• I stadium II (12–23 timer med ekstrem koma) oppdages tegn på nekrose i alle deler av hjernen og I–II-segmentene av ryggmargen, men uten uttalt forfall og kun med innledende tegn på reaktive forandringer i ryggmargen. Hjernen blir mer slapp, innledende tegn på forfall av periventrikulære seksjoner og hypothalamusregionen vises. Etter isolering spres hjernen utover bordet, mønsteret av strukturen til hjernehalvdelene bevares, mens iskemiske forandringer i nevroner kombineres med fettdegenerasjon, granulær forfall, karyocytolyse. I hypofysen og dens trakt øker sirkulasjonsforstyrrelsene med små nekrosefokus i adenohypofysen.
• Stadium III (ultimat koma 24–112 timer) kjennetegnes av økende utbredt autolyse av nekrotisk hjernemasse og uttalte tegn på nekroseavgrensning i ryggmargen og hypofysen. Hjernen er slapp og holder formen dårlig. De sammenklemte områdene – hypothalamusregionen, krokene i hippocampusgyri, cerebellare mandler og periventrikulære områder, samt hjernestammen – er i forfallsstadiet. De fleste nevroner i hjernestammen er fraværende. I stedet for de nedre olivenene er det flere blødninger fra nekrotiske kar, som gjentar formen sin. Arterier og vener på hjerneoverflaten er utvidet og fylt med hemolyserte erytrocytter, noe som indikerer opphør av blodstrømmen i dem. I en generalisert versjon kan 5 patologiske tegn på hjernedød skilles ut:
  • nekrose av alle deler av hjernen med død av alle elementer i hjernens materie:
  • nekrose av det første og andre cervikale segmentet av ryggmargen;
  • Tilstedeværelsen av en avgrensningssone i hypofysens fremre lob og på nivået av III og IV cervikale segmenter av ryggmargen;
  • stopper blodstrømmen i alle hjernens kar;
  • tegn på ødem og økt intrakranielt trykk.

Svært karakteristisk i subaraknoidale og subdurale rom i ryggmargen er mikropartikler av nekrotisk cerebellært vev, som føres med strømmen av cerebrospinalvæske til de distale segmentene.

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