Лекция №9+

8

Лекция № 9.

Общие вопросы патологической физиологии

центральной нервной системы.

Несмотря на специфический характер возникновения и развития патологических процессов в ЦНС, отмечается определенная стереотипность основных патофизиологических реакций, развивающихся вследствие заболевания или травмы. В целом тканевые реакции мозговой ткани, как и тканевые реакции любого другого органа, протекают по законам острого или хронического воспаления. Воспаление при этом расценивается как сочетание патологических и адаптационно-приспособительных процессов, обусловливающее морфофункциональную и клиническую структуру болезни поврежденного органа. Для понимания закономерностей патофизиологических механизмов поражения ЦНС иногда принимают условное разделение на структурную и функциональную составляющие (для удобства понимания), хотя в действительности рассматриваемые понятия неразделимы.

В последние годы сформировались подходы, основанные на клинико-анатомических и патофизиологических закономерностях структурно-функциональных нарушений при заболеваниях и травмах ЦНС. Одним из основных принципов все чаще избираются устранение причины заболевания или травмы исключительно в пределах области необратимого повреждения, минимальная инвазивность и стремление максимально сохранить ткань, жизнеспособную при развертывании патологического процесса. Для облегчения восприятия всех этих процессов целесообразен подход на очаговом, органном и системном уровнях.

Очаговый уровень. В основе рассмотрения процесса на очаговом уровне лежит кон-

цепция основных зон поражения. Высокая чувствительность мозговой ткани к повреждению обусловлена целым рядом особенностей структурно-функциональной организации ЦНС. В первую очередь это связано с высокой интенсивностью метаболических процессов и ограниченным запасом энергетических веществ в тканях мозга. Даже кратковременное прекращение перфузии головного мозга на региональном или органном уровне быстро приводит к необратимым изменениям клеток. Следует знать и помнить, что регенерация нервной ткани в связи с высокой её дифференцированностью клеток практически отсутствует, следовательно, дефекты, сформировавшиеся к моменту исхода заболевания или травмы, практически невосполнимы.

Первичное нарушение морфологической структуры вещества мозга может быть из-за воздействия различных этиологических факторов (опухолевое перерождение, травма, кровоизлияние в мозг, ишемия и т.д.). Вне зависимости от первопричины, которая привела к повреждению ткани головного мозга, на очаговом уровне целесообразно выделять зоны поражения: зона первичного поражения и зона вторичного поражения. Зона первичного поражения представлена веществом головного мозга, нейроны которого под воздействием патогенного фактора полностью утрачивают нормальную морфологическую структуру. По сути, это область необратимого поражения, в отношении которой, если это необходимо и допустимо, принимается решение о хирургической санации. Вследствие разрушения нейронов и глиальных структур в зоне первичного поражения отмечается высокая активность нейротоксичных веществ. При остром повреждении ЦНС в зоне первичного поражения уже в первые сутки отмечаются резкое падение интенсивности окислительных процессов, накопление различных метаболитов в результате гипоксии и недостаточности метаболизма. В настоящее время исследовано значительное количество механизмов, принимающих участие в разрушении нервной ткани, основные из которых: инфильтрация макрофагами, неконтролируемый внутриклеточный ток кальция, цитокиновая агрессия, лактоацидоз, отек-набухание головного мозга, возбуждающие аминокислоты (глютаминовая, аспарагиновая), свободные радикалы и переоксидация липидов, продукты деградации арахидоновой кислоты и другие менее изученные. Многочисленность биохимических и других патофизиологических процессов предопределяет тот факт, что патологические реакции, развивающиеся при поражении ЦНС разнообразны и вычленение какого-либо одного компонента как ведущего не даст основания надеяться на возможность оборвать патологический процесс за счет изолированного (целенаправленного) воздействия на тот или иной механизмы, т.е. они все взаимосвязаны и воздействие на один патологический процесс вызывает усиление действия других.

Повышение активности нейротоксических факторов не является единственным патологическим звеном. Поражение собственно мозгового вещества не обходится без нарушения проницаемости ГЭБ и реакции сосудов головного мозга. Вследствие патологического повышения проницаемости сосудистой стенки отмечается не только выход жидкости, которая способствует формированию отека мозга, одновременно облегчается доступность нейрональных структур для иммунокомпетентных клеток.

Так, уже через 5-10 часов отмечается миграция нейтрофилов и расположение их вокруг патологического очага, в результате чего к исходу первых суток формируется грануляционный вал. Одновременно с этим наблюдаются и реакция церебральных капилляров, проявляющаяся формированием периваскулярного отека, паравазальных лейкоцитарных инфильтратов, картиной внутрисосудистого тромбоза и разрушения сосудистого эпителия (слоя плотных клеток, составляющих основу ГЭБ). Функциональные нарушения проявляются расстройством ауторегуляции мозгового кровотока, в норме гарантирующей взаимоотношением между потребностью и доставкой, а так же независимость перфузии головного мозга от колебаний системного А.Д. и напряжения углекислого газа крови. Биохимические механизмы при сосудистой недостаточности укладываются в вариант местной циркуляторной гипоксии, способствующей замыканию порочного круга, который поддерживает расширение области разрушения нервной ткани. Одновременно с процессом структурной дегенерации активизируются саногенные механизмы, направленные на лизис поврежденных участков. Принципиально важен объем зоны первичного поражения. При значительных размерах зоны первичного поражения скорости естественных саногенных процессов может быть недостаточно,

(т.е. истощение адаптивного потенциала). Выраженность саногенной реакции строго индивидуальна, во многом она определяется генетической реактивностью организма, т.е. способностью к саногенезу. Морфологическим проявлением реакции тканей на повреждение следует считать некроз и отек. По сути, отек структур головного мозга в ответ на воздействие патогенного фактора представляет собой закономерную реакцию, развивающуюся в местном и временном интервале.

Наряду с необратимыми структурно-функциональными нарушениями в зоне первичного поражения, практически всегда имеют место аналогичные расстройства в области непосредственно прилежащей к патологическому очагу. Как правило, интенсивность разрушения ткани головного мозга убывает при отдалении от основ-

ного очага поражения. Зону вторичного повреждения теоретически можно рассматривать как область морфологически сохраненных клеток, непосредственная близость которых к зоне первичного поражения обусловливает преимущественно функциональные расстройства. Под воздействием внутренних и внешних факторов весьма вероятно прогрессирование патологического процесса от зоны первичного поражения на периферию. Так область необратимых изменений распространяется

преимущественно за счет зоны вторичного повреждения, нейроны которой находятся в состоянии неустойчивого равновесия («молекулярного сотрясения»). Формирование зоны вторичного повреждения происходит под воздействием патологических факторов, генерируемых в зоне первичного повреждения (медиаторный, гипоксический, цитотоксический, сосудистый, нейрогенный факторы) и в каждом случае приводит к морфологическому разрушению части нейронов этой области. Нейроны зоны вторичного повреждения очень чувствительны к дополнительному повреждению. В этой области появляются совершенно особые условия функционирования, которые характеризуются локальным отеком, тканевым ацидозом (увеличение углекислоты), расстройством регуляции сосудистого тонуса и др. Под воздействием интенсивных патологических факторов в этой области развиваются выраженные структурные нарушения, включая механизм апаптоза (запрограммированная гибель клеток), даже в случаях сохранения к промежуточному периоду морфологической целости клеток. Таким образом, часть клеток зоны вторичного повреждения обязательно погибают, другая часть при разрешении зоны первичного поражения переживают критическую ситуацию, и возвращается к прежним функциям, оставшаяся часть клеток представляет собой «клетки-калеки» с ограниченным сроком функционирования и низкой жизнеспособностью. Объем и характер зоны вторичного повреждения зависит от времени формирования зоны первичного повреждения и локализации патологического очага. Применительно к различным клиническим формам зону вторичного повреждения называют по-разному: зона паратуморозного или параконтузионного отека, «зона полутени» при ишемии. В каждом конкретном случае условно можно выделить ведущие факторы, преобладающие в частной клинической ситуации.

Зону вторичного повреждения следует считать областью-мишенью большинства медицинских действий, поскольку неконтролируемое распространение первичного патологического процесса неминуемо приводит к неблагоприятной ситуации, повышает вероятность сохранения в последствии грубого неврологического дефицита.

Современные принципы и наиболее результативные лечебные мероприятия базируются в основном на органном уровне.

Органный уровень – основной на этом уровне является концепция стабильности основных внутричерепных объемов (ткань мозга, кровь и ликвор). Это означает, что вслед за увеличением объема вещества мозга, например за счет отека, возникновения дополнительного объема иной природы (опухоль, гематома), должно отмечаться компенсаторное уменьшение объема ликвора и внутричерепного объема крови. На определенном этапе наступает декомпенсация этих взаимоотношений, что приводит к повышению ВЧД. С этого момента формирование локального патологического очага при заболеваниях и травмах обусловлено воздействием на ЦНС как на орган в целом. Внутричерепная гипертензия и дислокационные синдромы представляют собой наиболее частый вариант, обусловливающий прогрессирование патологического процесса.

На органном уровне, помимо объема повреждения, для характеристики любого патологического процесса в ЦНС важны и такие критерии, как время его формирования, локализация и морфологическая структура. Временной фактор ограничивает проявления компенсаторных реакций, то есть при острых заболеваниях и травмах с возникновением дополнительного объема во внутричерепном пространстве значительно ограничивает развитие компенсаторных (приспособительных) реакций. Это отражается на скорости проявления клинической картины (чем быстрее развивается патологический процесс, тем более «размыта» клиническая картина), общей тяжести заболевания и его исхода. При медленном прогрессировании заболеваний ВЧД долго сохраняется в пределах нормального, а клиническое проявление нередко происходит уже на стадии декомпенсации.

Локализация очага определяет характер и выраженность неврологических и психических нарушений. Прогрессирование ВЧГ, усиление дислокационных явлений сопровождаются нарастанием общемозговой симптоматики, приводят к генерализованному нарушению ауторегуляции мозгового кровотока. Дислокация структур головного мозга способствует формированию дополнительных, первично не вовлеченных в патологический процесс зон поражения, наиболее часто локализующихся в подкорковых и стволовых образованиях головного мозга. Одновременно могут сдавливаться или смещаться магистральные церебральные сосуды, что приводит к раз-

витию региональных ишемических очагов. Основной причиной тотальной ишемии головного мозга является критическая ВЧГ, которая сопровождается затруднением перфузии головного мозга. В последующем полная утрата ауторегуляции сосудов головного мозга может привести к генерализованному из парезу, неуправляемой функциональной гиперперфузии и увеличению внутричерепного объема крови. Это приводит к прогрессированию ВЧГ, которая в терминальной стадии характеризуется затруднением и прекращением венозного оттока и набуханию головного мозга с необратимым поражением жизненно важных центров ЦНС. В норме независимость гемодинамики от колебаний системного А.Д. в головном мозге, поддержание соответствия потребность – доставка, в зависимости от функциональной активности тех или иных зон мозга обеспечиваются при участии гуморально-метаболического, нейрогенного и миогенного механизмов. Для оценки состоятельности ауторегуляторных механизмов используется показатель реактивности сосудов головного мозга, показывающий скорость перестройки перфузии головного мозга в зависимости от условий. Нарушение, безотказно работающих в норме, регуляторных реакций мозговых сосудов может иметь различную распространенность – от региональных до тотальных расстройств. Региональные нарушения наблюдаются преимущественно в зоне вторичного повреждения или в сосудистом бассейне, измененном тем или иным патологическим процессом (стеноз, аневризма). Тотальные нарушения механизмов ауторегуляции мозгового кровотока в большей степени характерны для органного уровня. Как правило, они наблюдаются при выраженной ВЧГ и свидетельствуют о тяжелом повреждении головного мозга. Практическое значение описываемого феномена заключается в повышении зависимости перфузии головного мозга от системного А.Д., а также нерациональном перераспределении объемного кровотока с нарушением контроля за внутричерепным объемом крови. Временная циркуляторная недостаточность, наблюдаемая, например, при сдавлении головного мозга, закономерно сменяется реперфузионными реакциями сосудов (гиперемия). Увеличение кровенаполнения, по сути, сопровождается увеличением объемной скорости кровотока. В совокупности с нарушением проницаемости ликвороваскулярного русла это способствует отеку и увеличению объема вещества мозга. Таким образом, поддержание патофизиологически целесообразных и закономерных реакций ограничивается относительной недостаточностью объемного кровотока. Как и на очаговом уровне, защитные механизмы, призванные обеспечивать выживание головного и спинного мозга на органном уровне, превращаются в свою противоположность.

На органном уровне развитие любого острого патологического процесса можно описать исходя из адаптационного синдрома. Применительно к острой стадии заболеваний и травм следует выделять определенные периоды: формирование зон поражения, ВЧГ (отека), активизации саногенных и репаративных процессов, преимущественно функциональных нарушений.

В начальном периоде формируется зона поражения, которая определяется интенсивностью и характером повреждающего фактора, локализацией и прочими факторами, влияющими на развитие общих патологических процессов. Средняя длительность этого периода около двух суток. При отсутствии повреждений несовместимых с жизнью, приводящих к неблагоприятному исходу в ближайшее время, отмечается постепенное повышение ВЧД, обусловленное развертыванием отека головного мозга и соответственно закономерно развивающимися репродукционными гемодинамическими реакциями (повышение А.Д., тахикардия – синдром Кушинга). При поражении ЦНС собственно отек является запланированной генетически саногенетической мерой, направленной на облегчение отмывания водорастворимых антигенов из зоны первичного поражения, обеспечение свободного доступа иммунокомпетентных клеток, естественным разбавлением нейротоксических веществ. Вместе с тем в этот период (отека головного мозга) наблюдается закономерное ухудшение состояния пациентов, что в первую очередь обусловлено нарастанием общемозговой неврологической симптоматики. При относительно компенсированных состояниях к исходу 5 – 7-х суток отмечается постепенный регресс ВЧГ, на фоне которого происходит активизация саногенных и репаративных процессов. Другими словами увеличивается перфузия патологического очага за счет снижения тканевого давления (отбухания головного мозга), облегчение кровоснабжения, венозного оттока и ликвородинамики. В этот период в ликворе отмечается повышение концентрации веществ, которые относятся к нейротоксическим, что является ещё одним периодом закономерного ухудшения. По мере стабилизации состояния восстанавливается ауторегуляция мозговых сосудов. В последующем (в период 9 – 14 суток) преимущественными являются нарушения функций сохранившихся морфологическими целыми нейронов. Постепенное восстановление физиологической активности позволяет восстановить тот или иной уровень сознания, обусловить выраженность и характер неврологических нарушений. До окончания острого периода (до 2-х месяцев) возможен частичный регресс неврологической симптоматики, что вероятно, происходит за счет саногеных, приспособительных и компенсаторных реакций.

Нарушение вновь сформированного неустойчивого равновесия, компенсаторных гемо - и ликвородинамических реакций может произойти под воздействием различных причин, в том числе и экстракраниальных. Наиболее важными являются гипоксия, гиперкапния, артериальная гипотензия. По сути, вновь происходит замыкание патогенетического круга, то есть защитный механизм, призванный обеспечивать выживание функционально важных структур ЦНС в условиях, угрожающих их существованию, превращается в свою противоположность – начало глубокого повреждения на уровне организма в целом. Последние нарушения формируются уже на системном уровне.

Системный уровень – концепция болезни поврежденного мозга является основанием для трактовки заболевания или травмы ЦНС как своеобразной нозологической единицы, характеризующейся не только изолированным страданием головного или спинного мозга, но и вызывающей глубокие расстройства жизнедеятельности организма в целом. Это обстоятельство продиктовано ролью этой системы в регуляции функций всех систем организма.

Практически все известные на сегодняшний день осложнения, характерные для заболеваний и травм головного мозга, объединяет следующая закономерность: возникая на фоне страдания высшего регуляторного звена, экстракраниальные расстройства формируют отдельный дополнительный патологический фактор, способствующий разрушению нервной ткани. Нейроны, преимущественно в зоне вторичного повреждения, находясь в состоянии неустойчивого равновесия, дискоординации ауторегуляторных механизмов мозгового кровотока, чрезвычайно восприимчивы к колебаниям параметров системной гемодинамики. В целом ряде ситуаций дополнительного воздействия экстракраниального фактора любой причины вполне достаточно для прогрессирования поражения нервной ткани, критического повышения ВЧД и декомпенсации системы в целом.

Дыхательную недостаточность следует считать одним из наиболее частых осложнений при тяжёлом повреждении ЦНС. Нарушения дыхания при заболеваниях и травмах головного и спинного мозга могут запускаться различными механизмами. Утрата сознания уже на начальном этапе приводит к страданию рефлекторной активности, снижению защитных рефлексов (кашлевой), что предрасполагает к аспирационному синдрому. В совокупности с системными иммунологическими расстройствами («иммунологическая толерантность»), нарушение регионарной перфузии легких, центральной вегетативной дистонией – всё это способствует раннему присоединению гнойно-воспалительных осложнений. При крайне тяжелом повреждении головного мозга, прогрессирующей ВЧГ отличаются молниеносно развивающимися нарушениями в малом круге кровообращения, проявляющиеся генерализованным спазмом посткапиллярных сфинктеров. Автономное увеличение сопротивления легочных вен способствует повышению транскапиллярного давления, нарастанию внутрилегочного шунтирования («синдром обкрадывания альвеол»), появлению ателектазов с финальным развитием интерстициального и альвеолярного отека легких. Сопровождающие генерализованное повреждение легочной ткани гипоксия, а в последующем и гиперкапния представляют собой мощное экстракраниальные факторы повреждения ЦНС. Дополнительные проблемы могут быть связаны с необходимостью проведения ИВЛ с повышенным давлением, что сказывается на внутригрудном давлении и создает затруднения венозному оттоку из полости черепа. Роль нарушений функционирования легких при травматической болезни головного мозга не ограничивается только расстройствами газообмена и кровообращения в малом круге. Известно, что легкие как один из центральных метаболических органов обладают ещё и мощными возможностями, обеспечивающим многообразные системы неспецифической резистентности. Поэтому саногенные возможности легких тесно смыкаются с иммунной системой и в целом с приспособительными реакциями организма.

С иммунологическими расстройствами связан высокий риск присоединения гнойно-воспалительных осложнений в различных органах и тканях. Относительно большая длительность лечения, высокая степень инвазивности, медленный регресс неврологического дефицита являются факторами, способствующими генерализации инфекционного процесса. Источниками развертывания септических осложнений могут служить множество органов, среди которых, помимо респираторной системы, мочеполовая, кишечник, околоносовые пазухи.

Адекватная реакция системы кровообращения в ответ на повышение ВЧД заключается в гиперкинетическом режиме кровообращения, характеризующемся увеличением ударного объёма и минутного объёма кровообращения, повышением системного А.Д. (т.н. синдром Кушинга). Подобная реакция отмечается далеко не всегда. Прямое или опосредованное повреждение сосудодвигательного центра в стволе головного мозга приводит к неконтролируемой потере сосудистого тонуса, устойчивой к любым средствам лечения, т.е. не поддаются какой-либо медикаментозной коррекции. Нарушение регуляции при более легком течении травматической болезни головного мозга, вовлечение в патологический процесс гипоталамо-гипофизарной области могут приводить к нарушениям ритма сердца, тахикардии, проявляющейся синдромом малого выброса. Повышение кислородной и метаболической потребности миокарда и нарушенного коронарного кровотока способствует ишемическим изменениям миокарда. Дополнительными патогенными факторами, ограничивающими компенсаторные изменения центральной гемодинамики, служат гиповолемия (недостаточное поступление жидкости, полиурия, чрезмерная дегидратация), гипопротеинемия (гиперкатаболизм, недостаточная нутритивная поддержка), нарушение водно-электролитного обмена. Как и нарушения функционирования системы дыхания, недостаточность гемодинамики приводит к ответному неблагоприятному воздействию на мозговой кровоток, автономность которого при патологических состояниях значительно ограничена. В некоторых случаях перфузия головного мозга становится напрямую зависимой от параметров системной гемодинамики. Законномерной истощение реакций адаптации совпадает с периодом максимального повышения ВЧД.

Нарушение функционирования системы выделения чаще всего связаны с гормональными нарушениями, которые наблюдаются при повреждении центрального анализатора и нервных проводников. Снижение или полное отсутствие регуляторных механизмов может служить причиной задержки мочи, увеличение её остаточного объема, что повышает риск инфицирования. Нейроэндокринные расстройства при прямом или опосредованном поражении гипоталамо-гипофизарной области могут проявляться синдромом несахарного мочеизнурения, при котором страдает реабсорбционная и концентрационная способность мочи.

Выраженное повышение ВЧД приводит к рефлекторному торможению перистальтики кишечника. Это проявляется нарушением пассажа по ЖКТ, расстройством водно-электролитного обмена и кислотно-щелочного состояния, затрудняет нутритивную поддержку. Другим частым осложнением следует признать появление стрессовых язв, которые преимущественно появляются в верхних отделах ЖКТ (желудок, ДПК). Образование стрессовых язв может сопровождаться массивными кровотечениями, вносящими свой «вклад» в срыв сформированных гемо - и ликвородинамических реакций.

Анализ интракраниальных и системных реакций позволяет выделять ряд состояний характеризуемых по степени адекватности и состоятельности компенсаторных реакций. При декомпенсированном варианте течения ещё в периоде формирования зон поражения имеет место неконтролируемое прогрессирование гипертензионо-дислокационного синдрома, клинически значимых признаков дисфункции ствола головного мозга. Критическое повышение ВЧД, как правило, устойчиво ко всем известным способам оперативной и консервативной коррекции. Определяемые различными способами (например, УЗДГ) параметры мозгового кровотока свидетельствуют о полной утрате ауторегуляторной способности этих сосудов, вплоть до остановки кровотока в магистральных сосудах головного мозга. На системном уровне уже в первые сутки отмечается прогрессирующая нестабильность центральной гемодинамики, характеризующейся падением тонуса сосудов. Несостоятельность компенсаторного увеличения сердечного выброса, центрального нарушения ритма сердца приводят к снижению артериального и соответственно перфузионного давления в головном мозге. Именно у больных этой категории высока вероятность неконтролируемой гипертензии в малом круге кровообращения, приводящей к формированию отека легких, РДСВ, артериальной гипоксемии и гиперкапнии. Описанная картина свидетельствует о ничтожно малой обратимости патологического процесса, прогноз для жизни следует признать неблагоприятным.

При компенсированных состояниях указанные параметры не выходят за критические пределы. Важной составляющей анализа остается состоятельность ауторегуляции мозгового кровотока. При компенсированных состояниях нарушение реакции сосудов в большей мере наблюдается на региональном уровне. Даже при повышенном ВЧД гипертензия легко купируется с помощью консервативных методов.

Благоприятные и системные реакции на болезнь поврежденного мозга. Прогноз в большей степени формируется на основании неврологической симптоматики и в первую очередь связан с локализацией зоны первичного поражения.

С клинических позиций, в пристальном внимании нуждаются пациенты в субкомпенсированном состоянии. По своей сути, субкомпенсация означает неустойчивость приспособительных реакций, при которых даже незначительное воздействие дополнительных патологических факторов любого характера может привести к срыву вновь сформированного гемо - ликвородинамического равновесия.