Patofysiologiske mekanismer ved hjernedød

Patofysiologiske mekanismer for hjernedød

Alvorlig mekanisk skade på hjernen opstår oftest som følge af traumer forårsaget af pludselig acceleration med en modsatrettet vektor. Sådanne skader opstår oftest i bilulykker, fald fra store højder osv. Traumatisk hjerneskade er i disse tilfælde forårsaget af en skarp antifasebevægelse af hjernen i kraniehulen, som direkte ødelægger dele af hjernen. Kritisk ikke-traumatisk hjerneskade opstår oftest som følge af blødning enten i hjernesubstansen eller under hjernehinderne. Alvorlige former for blødning, såsom parenkymatøs eller subarachnoidal, ledsaget af udstrømning af en stor mængde blod i kraniehulen, udløser mekanismer for hjerneskade svarende til traumatisk hjerneskade. Anoksi, som opstår som følge af midlertidigt ophør af hjerteaktivitet, fører også til dødelig hjerneskade.

Det er blevet vist, at hvis blodet helt stopper med at strømme ind i kraniehulen i 30 minutter, forårsager dette irreversibel skade på neuroner, hvis genoprettelse bliver umulig. Denne situation forekommer i 2 tilfælde: med en kraftig stigning i det intrakranielle tryk til niveauet af systolisk arterielt tryk, med hjertestop og utilstrækkelig indirekte hjertemassage i den specificerede tidsperiode.

For fuldt ud at forstå mekanismen for udvikling af hjernedød som følge af sekundær skade i tilfælde af forbigående anoksi, er det nødvendigt at dvæle mere detaljeret ved processen med dannelse og vedligeholdelse af intrakranielt tryk og de mekanismer, der fører til dødelig skade på hjernevæv som følge af dets hævelse og ødem.

Der er adskillige fysiologiske systemer involveret i at opretholde ligevægten i volumenet af intrakranielt indhold. I øjeblikket menes det, at volumenet af kraniehulrummet er en funktion af følgende størrelser:

Vtotal = Vblod + Vleukocytter + Vhjerne + Vvand + Vx

Hvor V _total er det aktuelle volumen af kranieindhold; V _blood er volumen af blod i de intracerebrale kar og venøse bihuler; V _lkv er volumen af cerebrospinalvæske; V _brain er volumen af hjernevæv; V _water er volumen af frit og bundet vand; V _x er det patologiske yderligere volumen (tumor, hæmatom osv.), som normalt ikke er til stede i kraniehulen.

I en normal tilstand er alle disse komponenter, der danner volumenet af kranieindholdet, i konstant dynamisk ligevægt og skaber et intrakranielt tryk på 8-10 mm Hg. Enhver stigning i en af parametrene i den højre halvdel af formlen fører til et uundgåeligt fald i de andre. Af de normale komponenter ændrer V _vand og V _{leukv deres volumen hurtigst, og Vblod} i mindre grad. Lad os dvæle mere detaljeret ved de vigtigste mekanismer, der fører til en stigning i disse indikatorer.

Cerebrospinalvæsken dannes af de vaskulære (choroide) plexus med en hastighed på 0,3-0,4 ml/min. Hele volumenet af cerebrospinalvæske erstattes fuldstændigt inden for 8 timer, dvs. 3 gange om dagen. Dannelsen af cerebrospinalvæske er praktisk talt uafhængig af værdien af det intrakranielle tryk og falder med et fald i blodgennemstrømningen gennem plexus choroidea. Samtidig er absorptionen af cerebrospinalvæske direkte relateret til det intrakranielle tryk: med dets stigning stiger det, og med dets fald falder det. Det er blevet fastslået, at forholdet mellem cerebrospinalvæskens dannelses-/absorptionssystem og det intrakranielle tryk er ikke-lineært. Således manifesterer gradvist stigende ændringer i volumen og tryk af cerebrospinalvæske sig muligvis ikke klinisk, og efter at en individuelt bestemt kritisk værdi er nået, forekommer klinisk dekompensation og en kraftig stigning i det intrakranielle tryk. Mekanismen for udvikling af dislokationssyndrom, som opstår som følge af absorption af en stor mængde cerebrospinalvæske med en stigning i det intrakranielle tryk, beskrives også. Mens en stor mængde cerebrospinalvæske absorberes på baggrund af venøs udstrømningsobstruktion, kan evakueringen af væske fra kraniehulen aftage, hvilket fører til udvikling af dislokation. I dette tilfælde kan prækliniske manifestationer af stigende intrakraniel hypertension med succes bestemmes ved hjælp af EchoES.

I udviklingen af dødelig hjerneskade spiller en vigtig rolle brud på blod-hjerne-barrieren og cytotoksisk hjerneødem. Det er blevet fastslået, at det intercellulære rum i hjernevævet er ekstremt lille, og det intracellulære vandtryk opretholdes på grund af blod-hjerne-barrierens funktion, hvor ødelæggelsen af en hvilken som helst af komponenterne fører til indtrængning af vand og forskellige plasmastoffer i hjernevævet, hvilket forårsager ødem. Kompensationsmekanismer, der tillader udtrækning af vand fra hjernevævet, beskadiges også, når barrieren brydes. Skarpe ændringer i blodgennemstrømning, ilt- eller glukoseindhold har en skadelig effekt direkte på både neuroner og komponenter i blod-hjerne-barrieren. Desuden sker ændringerne meget hurtigt. En ubevidst tilstand udvikler sig inden for 10 sekunder efter, at blodgennemstrømningen til hjernen er helt stoppet. Således ledsages enhver ubevidst tilstand af skade på blod-hjerne-barrieren, hvilket fører til frigivelse af vand og plasmakomponenter i det ekstracellulære rum, hvilket forårsager vasogent ødem. Til gengæld fører tilstedeværelsen af disse stoffer i det intercellulære rum til metabolisk skade på neuroner og udvikling af intracellulært cytotoksisk ødem. Samlet set spiller disse to komponenter en væsentlig rolle i at øge det intrakranielle volumen og føre til øget intrakranielt tryk.

For at opsummere alt ovenstående kan de mekanismer, der fører til hjernedød, repræsenteres som følger.

Det er blevet fastslået, at når den cerebrale blodgennemstrømning ophører, og nekrotiske forandringer i hjernevævet begynder, varierer hastigheden af irreversibel død af dets forskellige dele. Således er de mest følsomme over for manglende blodforsyning hippocampusneuroner, piriforme neuroner (Purkinje-celler), neuroner i nucleus dentatus i lillehjernen, store neuroner i neocortex og basalganglier. Samtidig er rygmarvsceller, små neuroner i hjernebarken og hoveddelen af thalamus betydeligt mindre følsomme over for iltmangel. Ikke desto mindre, hvis blod slet ikke trænger ind i kraniehulen i 30 minutter, fører dette til fuldstændig og irreversibel ødelæggelse af den strukturelle integritet af hoveddelene af centralnervesystemet.

Hjernedød opstår således, når arterielt blod ophører med at strømme ind i kraniehulen. Så snart tilførslen af næringsstoffer til hjernevævet ophører, begynder processerne med nekrose og apoptose. Autolyse udvikler sig hurtigst i diencephalon og cerebellum. Når kunstig ventilation udføres hos en patient med ophør af cerebral blodgennemstrømning, bliver hjernen gradvist nekrotisk, og karakteristiske ændringer opstår, som er direkte afhængige af varigheden af respirationsstøtte. Sådanne transformationer blev først identificeret og beskrevet hos patienter, der var på kunstig ventilation i mere end 12 timer i ekstrem koma. I denne henseende betegnes denne tilstand i de fleste engelsksprogede og russisksprogede publikationer med udtrykket "respiratorisk hjerne". Ifølge nogle forskere afspejler dette udtryk ikke helt tilstrækkeligt forholdet mellem nekrotiske forandringer og kunstig ventilation, mens hovedrollen tildeles ophør af cerebral blodgennemstrømning, men dette udtryk har opnået verdensomspændende anerkendelse og bruges i vid udstrækning til at definere nekrotiske forandringer i hjernen hos patienter, hvis tilstand opfylder kriterierne for hjernedød i mere end 12 timer.

I Rusland gennemførte L. M. Popova et stort forskningsprojekt for at identificere sammenhængen mellem graden af hjerneautolyse og varigheden af kunstig ventilation hos patienter, der opfyldte kriterierne for hjernedød. Varigheden af kunstig ventilation før udvikling af ekstrasystoli varierede fra 5 til 113 timer. Afhængigt af opholdsvarigheden i denne tilstand blev der identificeret 3 stadier af morfologiske ændringer i hjernen, der er specifikt karakteristiske for den "respiratoriske hjerne". Billedet blev suppleret af nekrose af de 2 øvre segmenter af rygmarven (et obligatorisk tegn).

• I stadium I, svarende til varigheden af den ekstreme koma på 1-5 timer, observeres der ikke klassiske morfologiske tegn på hjernenekrose. Allerede på dette tidspunkt påvises der dog karakteristiske lipider og et blågrønt finkornet pigment i cytoplasmaet. Nekrotiske forandringer observeres i de nedre oliven i medulla oblongata og de dentate kerner i lillehjernen. Kredsløbsforstyrrelser udvikles i hypofysen og dens tragt.
• I stadium II (12-23 timer med ekstrem koma) observeres tegn på nekrose i alle dele af hjernen og I-II segmenter af rygmarven, men uden udtalt henfald og kun med indledende tegn på reaktive ændringer i rygmarven. Hjernen bliver mere slap, indledende tegn på henfald af de periventrikulære sektioner og hypothalamusregionen optræder. Efter isolering spredes hjernen ud på bordet, mønsteret af hjernehalvdelenes struktur bevares, mens iskæmiske ændringer i neuroner kombineres med fedtdegeneration, granulært henfald, karyocytolyse. I hypofysen og dens tragt øges kredsløbsforstyrrelser med små nekrosefokus i adenohypofysen.
• Stadie III (ultimativ koma 24-112 timer) er karakteriseret ved stigende udbredt autolyse af nekrotisk hjernesubstans og udtalte tegn på nekroseafgrænsning i rygmarven og hypofysen. Hjernen er slap og holder dårligt sin form. De klemte områder - hypothalamusregionen, kroge på hippocampus gyri, cerebellare tonsiller og periventrikulære områder, samt hjernestammen - er i henfaldsstadiet. De fleste neuroner i hjernestammen er fraværende. I stedet for de nedre oliven er der flere blødninger fra nekrotiske kar, der gentager deres former. Arterier og vener på hjerneoverfladen er dilaterede og fyldt med hæmolyserede erytrocytter, hvilket indikerer ophør af blodgennemstrømning i dem. I en generaliseret version kan der skelnes mellem 5 patologiske tegn på hjernedød:
  • nekrose af alle dele af hjernen med død af alle elementer i hjernens stof:
  • nekrose af det første og andet cervikale segment af rygmarven;
  • tilstedeværelsen af en afgrænsningszone i hypofysens forreste lob og på niveau med III og IV cervikale segmenter af rygmarven;
  • stopper blodgennemstrømningen i alle hjernens kar;
  • tegn på ødem og øget intrakranielt tryk.

Meget karakteristisk i rygmarvens subarachnoide og subdurale rum er mikropartikler af nekrotisk cerebellært væv, der føres med strømmen af cerebrospinalvæske til de distale segmenter.

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