Все лекции по патологической физиологии (кафедральные) / лекция3 / Лекция по нервной системе

ТИПОВЫЕ ФОРМЫ ПАТОЛОГИИ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

Основной задачей нервной системы (Н.С.) является получение информации о состоянии окружающей и внутренней среды организма, переработка, хранение и использование этой информации в механизмах адаптации и сохранении постоянства гемостаза. Несколько десятков лет назад русские ученые И.М.Сеченов, И.П.Павлов, А.А.Ухтомский, А.Д.Сперанский и многие другие развили теорию о роли нервной системы в патологии, показав, что Н.С. участвует в патогенезе каждой болезни. Однако обязательной формой этого участия является ее защитно-приспособительная роль. В то же время в ряде случаев Н.С. сама становится объектом поражения, в результате чего ее защитно-приспособительная функция утрачивается, и она сама становится источником вредных для организма патологических реакций. В связи с тем, что формы проявления и механизмы развития патологии Н.С., по сравнению с патологией других физиологических систем, имеют ряд своих отличительных особенностей, в данной лекции должны найти отражение некоторые общие закономерности, которые лежат в основе различных нервных расстройств. Любой патологический процесс, в том числе и Н.С. начинается с ее повреждения. Причем патологические изменения, возникающие в ней, под влиянием действия повреждающих агентов, представляют собой два рода явлений:

Первое из них – это альтерация физиологических структур, нарушение и разрыв нормальных функциональных связей между отдельными нейронами и разрыв физиологических связей между различными структурными образованьями мозга.

Другое явление – возникает после повреждения физиологических структур и систем. Оно заключается в возникновении новых интеграций, новых связей и новых взаимоотношений между различными структурами мозга, но эти интеграции и связи по своей природе и деятельности уже носят патологический характер.

Факторы, которые могут вызывать повреждение нервной системы подразделяют на экзогенные и эндогенные.

К экзогенным факторам относят механические, физические и химические воздействия многочисленных агентов внешней среды. В частности: вирусы (бешенства, полиомиелита), микробы (лепры, менингита, энцефалита), токсины микробного и растительного происхождения, такие как: батулический, столбнячный, стрихнин, кураре, различные ядохимикаты и яды такие как, например, хлорофос, этиловый и метиловый спирты, многие фармакологические препараты и т.д.

Эндогенные этиологические факторы подразделяют на первичные и вторичные.

К первичным факторам относят те, которые связаны с нарушением в деятельности других физиологических систем: кровообращения, дыхания, эндокринных систем, нарушение обмена веществ, генетические факторы и т.д.

К вторичным факторам относят те факторы, которые образуются в самой нервной системе после ее повреждения. К их числу относятся биохимические изменения, связанные с повреждением нейронов, нарушение секреции медиаторов, нарушение деятельности генетического аппарата клеток, нарушения связи между нейронами и различными структурами мозга, образование доминанты и генератора патологических усиленного возбуждения, формирование патологических систем.

Имеются два основных пути поступления патогенных агентов в ЦНС:

1. Транспортный путь. В результате воздействия многих патогенных факторов экзогенный и эндогенный природы повышается проницаемость гематоэнцефалического барьера в связи с чем открывается путь для поступления в ЦНС вирусов, микробов, многих токсических веществ микробного и растительного происхождения, различных химических ядов.

Проницаемость ГЭБ происходит также при судорожных состояниях, гиперитоническом кризе, сотрясениях мозга, эмоциональном стрессе, воспалении оболочек и сосудов мозга, отеке и опухолях мозга.

2. Невральный путь. Многие органические и неорганические яды могут распространяться по нервным путям с помощью аксоплазматического тока. Невральный путь поступления в ЦНС характерен для столбнячного токсина, вируса полиомиелита, бешенства и многих других агентов. С этим связано возникновение невритов, невралгий, токсических поражений нервных волокон и нейронов (рис. столбн. токсемии).

Нередко нарушения деятельности нервной системы происходят рефлекторно в результате перегруженности ее чрезмерной (патологической) импульсацией, исходящей от экстеро- и интерорецепторов (Например, шоковое состояние при механической травме, судороги при электротравме, запредельное торможение от сильного звука). Патогенное значение имеют, в ряде случаев, словесные раздражители, увиденное и услышанное.

Экзогенные и первичные эндогенные факторы выступают в качестве пускового звена в механизме развития патологического процесса. Дальнейшее его развитие происходит уже в результате действия вторичных эндогенных факторов, образовавшихся в результате повреждения.

В этом случае происходит так называемая эндогенезация патологического процесса, который может уже продолжаться и без обязательного участия пускового возвышения. Таким образом, вторичные эндогенные механизмы создают условия (предпосылки) для саморазвития и самоподдержания патологического процесса. Однако из этого не следует, что продолжающееся действие этиологического фактора не имеет значения для дальнейшего развития патологического процесса. Наоборот, продолжающееся действие пускового фактора способствует этому развитию, вызывает новые патологические изменения, нарушает механизмы защиты и компенсации нарушенных функций. К числу внутренних защитных механизмов нервной системы относят наличие специфических антисистем, которые эволюционно детерминированы или создаются при патологии. Антиситемы активизируются под влиянием действия патогенного агента, что уже возникшим патологическим процессом. Причем состояние их деятельности определяет возможность предупреждения или же ограничение степени выраженности патологического процесса. Функциональная недостаточность антиситем является очень важным фактором, предрасполагающим к развитию патологического процесса и степени его проявления. Так, недостаточность антиноцицептивной системы предрасполагает к развитию и усилению болевых синдромов, недостаточность антиэпилептической системы к возникновению судорожных реакций, недостаточность антистрессорной системы к усилению стресс реакций и т.д.

Определенное значение в проявлении патологии нервной системы имеет избирательность повреждения различных нервных структур. В свою очередь избирательность повреждения определяется особенностью обмена различных нервных клеток, их кровоснабжением, степенью проницаемости мембран для ядов и различных химических веществ. Так, например, при отравлении окисью углерода, избирательно повреждаются клетки бледного шара и черной субстанции. При отравлении марганцем повреждения локализуются в области полосатого тела, при ртутном отравлении – в области узлов солнечного сплетения. Многие вирусы и токсины распространяются только по нервным волокнам. Например, вирусы бешенства, полиомиелита, столбнячий токсин.

Естественно, что повреждение того либо иного образования нервной системы, как правило, ведет не только к нарушению его структуры, но и к нарушению его функций. Причем, степень функциональных нарушений определяется не только количеством поврежденных нейронов, но и развитием торможения в зоне вокруг очага повреждения. Развитие торможения в зоне прилегающей к очагу повреждения расценивается как охранительное торможение, но с другой стороны оно носит отрицательный характер, т.к. увеличивает функциональный дефект, увеличивает объем выпадения функций на периферии. Поэтому, в дальнейшем полное или частичное восстановление функций происходит не только за счет нормализации функций обратимо поврежденных нейронов, но и за счет уменьшения торможения нейронов, расположенных в зоне прилегающей к очагу повреждения. Такая ситуация может иметь место при травматическом повреждении ЦНС, ишемическом инфаркте мозга, при полиомиелите и др. повреждениях.

Необходимо отметить, что в связи с тем, что в основе разнообразных нарушений деятельности нервной системы лежит нарушение основных нервных процессов – возбуждения и торможения. Особая роль в патологии нервной системы принадлежит дефициту торможения и растормаживанию нейронов. Известно, что каждый нейрон находится под тормозным контролем, который не позволяет ему реагировать на многочисленные случайные импульсы. Недостаточность или дефицит торможения, является условием выхода нейрона из-под контроля, его растормаживание и гиперреактивность. Дефицит торможения может быть связан с первичным непосредственным повреждением тормозных механизмов, как, например, при действии столбнячного токсина, стихнина и многих других конвульсантов, нарушающих ГАМК-авые механизмы торможения, либо в случае, когда чрезмерная активность нейрона преодолевает силу тормозного контроля. Надо отметить, что механизмы торможения контроля очень чувствительны к различным патогенным воздействиям, поэтому дефицит торможения и растормаживания нейронов имеет место практически при всех формах патологии нервной системы. Характерным экспериментальным синдромом растормаживания является децеребрационная ригидность, вызываемая перерезкой ствола мозга между передним и задним четверохолмием. Клиническим проявлением этого синдрома является резкое повышение тонуса мышц разгибателей конечностей и спины, центры которых находятся в состоянии повышенного возбуждения. Механизм децеребрационной ригидности связан с тем, что устраняются тормозные влияния красного ядра и ретикулярной формации на мотонейроны спинного мозга. Состояние децеребрационной ригидности наблюдается и у человека при повреждениях среднего мозга.

Наличие патологических рефлексов, таких как рефлекс Бабинского, хватательный, сосательный рефлексы также является проявлением расторможения сигнальных центров при устранении супраспинальных тормозных влияний.

Многие формы нарушения функций нервной системы связаны с энергетическим дефицитом. Потребность нервных клеток к энергообеспечению очень велика и поэтому энергетический дефицит ведет к дегенерации нейрона и его гибели. Главными условиями энергетического дефицита является недостаток кислорода и значительное повреждение митохондрий, в которых синтезируется носитель энергии – АТФ.

Причиной энергетического дефицита может быть также недостаток субстрата окисления – глюкозы. Нейроны мозга, в частности, коры не имеют запасов глюкозы и потребляют ее непосредственно и притекающей крови. При глубоком нарушении окислительного процесса источником энергии становится анаэробный гликолиз. Переход на гликолиз имеет компенсаторный характер, однако, значительное повышение при этом молочной кислоты усугубляет повреждение мозга.

Дефицит энергии приводит к нарушению многих функций нервных клеток, в том числе и к нарушению проведения возбуждения. Распространение возбуждения по аксону обеспечивается последовательным сочетанием деполяризации мембраны и входом Na⁺ в аксон. При недостаточном входе Na⁺ нарушается генерация потенциала действия, и проведение возбуждения прекращается. Такой эффект имеет место при блокаде Na-каналов местными анестетиками – новокаином, лидокаином. Большое значение для генерации потенциалов действия имеет разность концентрации Na и К по обе стороны поверхностной мембраны нейрона и состояние К- Na насоса, который выкачивает Na наружу, а К закачивает внутрь аксона. Дефицит энергии ведет к нарушению деятельности насоса и нарушению проведения возбуждения. Такой эффект возникает при ишемии, охлаждении нерва, при действии многих токсинов, которые парализуют функцию К- Na насоса.

Проведение возбуждения по аксону нарушается при различных формах патологии периферических нервов, в том числе и при их травматическом повреждении. Экспериментально установлено, что если перерезать миелинизированный нерв, отделив тем самым его периферическую часть от тела, происходит так называемая Уоллеровская дегенерация. Суть ее заключается в том, что уже через сутки после повреждения отмечается распад миелина, который первоначально собирается в капли, а затем рассасывается. Одновременно происходит распад и фрагментация нейрофибрилл. В итоге от нерва остаются узкие трубочки ограниченные швановскими клетками, фагоцитирующими продукты распада миелина. Через несколько дней от начала дегенерации нерв утрачивает возбудимость.

Аналогичные изменения, но в меньшей степени возможны и в центральном отрезке нерва. В этих случаях в телах соответствующих нейронов происходит хроматолиз, т.е. распад вещества Ниссля, которое представляет собой комплекс РНК с белками. Степень хроматолиза различна у разных нейронов. Одни повреждаются очень сильно и почитают другие, почти не отличающиеся от нормальных клеток. В тех случаях, когда хроматолиз не очень выражен, и сохранена сома нейрона, в нем происходит постепенное увеличение содержания РНК и усиление синтеза белка. Начинается процесс регенерации нерва. И если нервное волокно, растущее из центрального конца нерва, попадает в канал периферического отрезка возможно полное восстановление структуры и функции ранее поврежденного нерва. Если же волокно центрального отрезка не совпадает с каналом периферического отрезка, то на конце центрального отрезка образуется неврома.

Следует отметить, что Уоллеровская дегенерация периферической и центральной частей поврежденного аксона, связана с нарушением трофики обоих его частей вследствие нарушения аксоплазматического тока.

Значительный объем патологии нервной системы связан с нарушением механизма передачи сигнала с нейрона на нейрон или на другую клетку, – например, мышечную, с помощью синапсов. Механизм синоптической передачи может быть нарушен: в результате недостаточной выработки медиатора в теле нейрона, либо затруднении его поступления в терминал аксона, вследствие нарушения аксоплазматического тока при дегенерации аксона, либо нарушении выработки и хранении медиатора в терминале аксона, выхода его в синоптическую щель, либо снижении чувствительности постсинаптической мембраны к действию медиатора или же нарушении удаления медиатора после его действия путем разрушения ферментами, или же путем обратного всасывания в пресинаптические пузырьки. Нарушения перечисленных процессов может происходить вследствие повреждающего действия различных токсических веществ, химических ядов, ишемии. Причем наиболее часто страдают процессы, происходящие в самом синапсе. В частности, под влиянием действия патогенного фактора в синапсе первоначально происходит повреждение митохондрий, уменьшается количество пузырьков, содержащих медиатор, затем происходит более глубокое разрушение пресинаптических структур и синоптической щели, а затем и полное разрушение синапса.

Одной существенной формой патологии нервной системы является денервационный синдром, который представляет собой комплекс структурно-функциональных изменений в различных органах и тканях вследствие разрыва их связи с ЦНС. Непосредственной причиной этого разрыва может быть нарушение функции нервно-мышечного синапса, повреждение периферического нерва, повреждение проводящих путей вегетативной нервной системы.

Общей закономерностью синдрома денервации является повышение чувствительности (возбуждения) денервированных структур к медиаторам, различным биологически активным веществам и фармакологическим препаратам. Причем, степень повышения реактивности различных тканей к действию гуморальных факторов и их структурные нарушения неодинаковы. Более глубокие нарушения структуры и функции происходит в денервированных участках кожи, слизистых оболочках, скелетных мышцах. На коже при этом образуются трофические язвы, нарушается рост волов, нарушаются процессы регенерации эпидермиса, регенерации слизистых оболочек и т.д.

При денервации скелетной мышцы, наряду с ее атрофией, происходит исчезновение концевой пластики на мышечном волокне, где сосредоточен холинэргический аппарат, появление вместо нее большого количества ацетилхолиновых рецепторов, что ведет к повышению чувствительности мышечного волокна к ацетилхолину.

Следует отметить, что отсутствие концевой пластинки, и наличие множества рецепторов на мышечном волокне характерно для ранних стадий развития нервно-мышечного аппарата. Кроме этого в денервированной мышце появляется спектр ферментов эмбрионального типа. Это говорит о том, что при денервации скелетной мышцы происходит своеобразный «возврат» мышечной ткани к эмбриональным стадиям развития. Механизм этого явления связан с выполнением коррегирующих, трофических влияний со стороны поврежденного нерва и растормаживанием генетического аппарата мышечных волокон. В случаях регенерации нерва и восстановлении нервного контроля указанные изменения в скелетной мышце исчезают.

Что касается внутренних органов, сердца, почек, ЖКТ и других гладкомышечных органов, то в результате их денервации, таких глубоких изменений, как в скелетной мышце, не происходит в силу наличия в них механизмов автономной регуляции. Спустя 1-3 недели после денервации, функция ранее денервированных органов более-менее восстанавливается. Однако разобщение внутреннего органа с ЦНС всегда отражается на диапазоне регуляции его деятельности. Орган, мышечной иннервации, работает монотонно, теряя способность изменить режим своей работы в зависимости от потребности организма в данный момент, что значительно сказывается на общей приспособительной деятельности организма. Таким образом, в денервированных покровных тканях: коже, слизистых оболочках, а также скелетных мышцах возникают явления своеобразной дедифференцировки и признаки характерные для ранних стадий развития. Во внутренних органах, обладающих собственной иннервацией, эти явления не возникают, но нарушаются механизмы их регуляции и ритмичность деятельности.

Следует заметить, что к денервационному синдрому близок синдром деафферентации, который выражается в ряде изменений связанных с прекращением от экстеро- и интерорецепторов.

Это явление может быть обусловлено повреждением периферического нерва, задних корешков спинного мозга, повреждением его проводящих путей, или же нарушением процесса выделения медиаторов пресинаптическими окончаниями, либо действием токсических веществ, блокирующих рецепторы постсинаптической мембраны. Протекающие при этом поступления в ЦНС афферентных сигналов, по существу представляет собой денервацию нейрона. Однако полной денервации нейрона, как правило, не происходит, т.к. нейроны ЦНС обладают огромным количеством афферентных входов. Тем не менее, даже при частичной деафферентации, повышается возбудимость нейрона, и нарушаются тормозные механизмы контроля вследствие ослабления их стимуляции с периферии.

При обширном выпадении чувствительности у больного может возникнуть патологический сон. Такой сон был вызван в эксперименте у собак путем выключения обонятельной, слуховой и зрительной афферентации (А.Д.Сперанский). Подобные феномены наблюдались и в клинике. Так, Штрюмпель наблюдал больного у которого отсутствовали все виды чувствительности и оставались активными только один глаз и одно ухо. Как только больной закрывал этот глаз и ухо рукой у него возникал сон. Аналогичный случай описан С.П.Боткиным, когда у больной сохранялась чувствительность только на одном их участков предплечья, больная постоянно спала и пробуждалась только тогда, когда раздражалось место с сохраненной чувствительностью.

Из этого следует, что афферентаная стимуляция даже через единственный сохраненный сенсорный канал может вызвать пробуждение и активацию коры головного мозга. Механизм развития патологического сна вероятно связан с одной стороны с пр6екрацением стимуляции влияний периферии на ЦНС и, с другой стороны, с активацией центра сна в условиях афферентного дефицита.

Следует отметить, что в клинике под феноменом деафферентации не редко подразумевают синдромы, связанные с расстройством чувствительности и движений на периферии. Эти синдромы можно воспроизвести в эксперименте путем перерезке задних корешков. В результате этого движение конечности на стороне деафферентации спинного мозга становятся размашистыми и плохо координированными. Одновременно с этим отмечается грубое нарушение чувствительности. Животные, в частности крысы, лишенные ощущений с деафферентированными конечностями, относятся к ней как к постороннему телу и поэтому иногда отгрызают и съедают ее.

Явление, которое включает в себя элементы денервационного синдрома и синдрома деафферентации, обмечаются при спинальном шоке, который возникает при полном перерыве спинного мозга. Спинальный шок представляет собой обратимое угнетение двигательных и вегетативных функций ниже места перерыва, вследствие выпадения активирующих влияний со стороны головного мозга. Сразу после перерыва спинного мозга нижняя часть мозга находится в состоянии сильного торможения. Все спинальные рефлексы: сухожильные, надкостничные, сосудистые оказываются заторможенными и не воспроизводятся. Отмечается также вегетативная арефлексия. Продолжительность спинального шока у разных животных неодинакова. У лягушек спинальный шок длится несколько минут, у кошек и собак от 15 мин до нескольких часов. У человека спинальный шок длится до 5-6 недель. В последующем явление двигательной и вегетативной арефлексии постепенно переходит в стадию гиперрефлексии в результате растормаживания спинного мозга. Появляются спинальные рефлексы патологического характера, в частности рефлекс Бабинского. Следует отметить, что полная арефлексия при спинальном шоке, служит начальной стадией развития двухстороннего паралича ниже места перерыва. В дальнейшем у человека, перенесшего указанную травму спинного мозга, наблюдается двухсторонний спастический паралич нижних конечностей, двухсторонняя утрата всех видов чувствительности в нижней половине тела, а также расстройства вегетативных функций тазовых органов (нарушение мочевыделения и дефекации).

Существенной формой патологии нервной системы является процесс формирования патологической доминанты, генератора патологически усиленного возбуждения, а также патологической системы. Учение о доминанте было создано академиком А.А.Ухтомским, который определил доминанту как господствующий очаг возбуждения. Внутренним свойством этого очага являются:

1. Повышенная возбудимость.

2. Стойкость возбуждения.

3. Способность к суммированию, т.е. подкрепляться за счет патогенных раздражителей.

4. Инерция, застойность возбуждений, т.е. сохранение возбуждения после прекращения стимуляции.

5. Торможение других сопряженных систем.

Существенной особенностью доминанты является сопряженное торможение других образований ЦНС, что, по существу, и делает ее доминантой – господствующим очагом возбуждения.

Значение доминантных отношений в условиях физиологии заключается в том, что они обеспечивают возможность нормального функционирования организма и его лучшего приспособления к условиям окружающей и внутренней среды. После удовлетворения биологической потребности, достижении полезного результата действе физиологической доминанты прекращается. Патологическая доминанта, обладая всеми чертами физиологической доминанты создается в ЦНС под влияние непосредственных патогенных воздействий на структуры мозга или же вследствие чрезмерной афферентной импульсации, исходящей от эксеро- и интерорецепторов. Патологическая доминанта носит дезадаптивный характер, т.к. нарушает нормальную деятельность организма, снижает его приспособленную возможность. Нарушение интегративной и адаптивной деятельности ЦНС в этих случаях определяется чрезмерным торможением других физиологических систем, что снижает потенциальные возможности организма к адаптации. Примером патологической доминанты может служить болевая доминанта, которая создается в ЦНС при повреждении различных тканей или же моторная доминанта, которая клинически проявляется в постоянном дрожании мышц конечностей вследствие застойного очага возбуждения в центрах подкорковой области. Патологическая доминанта, в силу своих внутренних свойств, лежит также в основе рецидива патологических процессов по типу следовых реакций.

Что касается генератора патологически усиленного возбуждения (ГПУВ), то он представляет собой агрегатный комплекс гиперактивных нейронов, продуцирующий чрезмерный, неконтролируемый поток импульсов в результате недостаточности или же полного устранения тормозных механизмов контроля. Он представляет собой новую, необычную для деятельности нервной системы патологическую интеграцию, и может образоваться практически во всех отделах ЦНС. Особенностью его является способность развивать самоподдерживающую активность. Возникновение генератора происходит под влиянием длительной и усиленной возбуждающей синаптической стимуляции, хронической гипоксии, ишемии, нарушениях микроциркуляции, травматизации нервных структур, при действии токсинов и т.д. Механизм образования генератора начинается либо с первичной гиперактивации нейронов, либо с первичного нарушения их торможения. При первичной гиперактивации нейронов образование генератора происходит вследствие усиленного и длительных возбуждающих воздействий со стороны хронически раздражаемых рецепторов различных тканей, эктопических органов поврежденных нейронов (невром) и т.д. В этих случаях тормозные механизмы сохранены, но они функционально недостаточны. Причем функциональная недостаточность торможения возрастает по мере формирования генератора и постепенном усилении его возбуждения (активности). Таким образом, в силу преобладания первичного возбуждения нейронов происходит вторичная недостаточность механизмов торможения, что собственно и лежит в основе создания генератора. При первичной недостаточности тормозных механизмов происходит растормаживание и вторичная гиперактивация нейронов. Этот механизм образования генератора связан с действием веществ, избирательно повреждающих тормозные процессы. В частности такой эффект имеет место при действии столбнячного токсина, который нарушает выделение пресинаптическими окончаниями тормозных медиаторов, а также при действии стрихнина и других токсических веществ. В этих случаях создание ГПУВ начинается с первичного повреждения тормозных механизмов. В динамике развития генератора различают две стадии:

1. Ранняя стадия. На этой стадии тормозные механизмы еще достаточно сохранены, возбудимость нейронов повышена незначительно, патологические положительные связи между нейронами еще не столь эффективны, число нейронов, участвующих в гиперпродукции импульсов, сравнительно невелико, нейроны вовлекаются в реакцию постепенно и их активность мало синхронизирована.

2. Поздняя стадия. На этой стадии имеется значительный дефицит торможения в комплексе нейронов; возбудимость нейронов повышена, в процессе активации вовлечено множество положительных связей и большое количество нейронов, резко возрастает способность нейронов к синхронизации. В связи с этим мощность генератора значительно усиливается.