Patofiziološki mehanizmi možganske smrti

Patofiziološki mehanizmi možganske smrti

Hude mehanske poškodbe možganov najpogosteje nastanejo kot posledica travme, ki jo povzroči nenadno pospeševanje z nasprotno usmerjenim vektorjem. Takšne poškodbe se najpogosteje pojavijo pri prometnih nesrečah, padcih z velikih višin itd. Travmatska poškodba možganov je v teh primerih posledica ostrega antifaznega gibanja možganov v lobanjski votlini, ki neposredno uniči dele možganov. Kritična netravmatska poškodba možganov najpogosteje nastane kot posledica krvavitve bodisi v možgansko snov bodisi pod možganske ovojnice. Hude oblike krvavitve, kot sta parenhimska ali subarahnoidna, ki jih spremlja izliv velike količine krvi v lobanjsko votlino, sprožijo mehanizme poškodbe možganov, podobne travmatski poškodbi možganov. Anoksija, ki nastane kot posledica začasne prekinitve srčne aktivnosti, prav tako vodi do smrtne poškodbe možganov.

Dokazano je, da če kri za 30 minut popolnoma preneha teči v lobanjsko votlino, to povzroči nepopravljivo poškodbo nevronov, katerih obnova postane nemogoča. Do te situacije pride v dveh primerih: z močnim povečanjem intrakranialnega tlaka na raven sistoličnega arterijskega tlaka, s srčnim zastojem in neustrezno indirektno srčno masažo v določenem časovnem obdobju.

Za popolno razumevanje mehanizma razvoja možganske smrti kot posledice sekundarne poškodbe v primeru prehodne anoksije se je treba podrobneje pogovoriti o procesu nastajanja in vzdrževanja intrakranialnega tlaka ter mehanizmih, ki vodijo do usodne poškodbe možganskega tkiva zaradi njegovega otekanja in edema.

Pri vzdrževanju ravnovesja volumna intrakranialne vsebine sodeluje več fizioloških sistemov. Trenutno velja prepričanje, da je volumen lobanjske votline funkcija naslednjih količin:

Vskupaj = V krvi + V levkociti + V možgani + V voda + Vx

Kjer je V _total trenutni volumen lobanjske vsebine; V _blood je volumen krvi v intracerebralnih žilah in venskih sinusih; V _lkv je volumen cerebrospinalne tekočine; V _brain je volumen možganskega tkiva; V _water je volumen proste in vezane vode; V _x je patološki dodatni volumen (tumor, hematom itd.), ki ga običajno v lobanjski votlini ni.

V normalnem stanju so vse te komponente, ki tvorijo volumen vsebine lobanje, v stalnem dinamičnem ravnovesju in ustvarjajo intrakranialni tlak 8-10 mm Hg. Vsako povečanje enega od parametrov v desni polovici formule vodi do neizogibnega zmanjšanja ostalih. Od normalnih komponent _{najhitreje spreminjata svoj volumen Vvode} in V levkv, V _krvi pa v manjši meri. Oglejmo si podrobneje glavne mehanizme, ki vodijo do povečanja teh kazalnikov.

Likvor nastaja v žilnih (horoidnih) pletežih s hitrostjo 0,3-0,4 ml/min, celoten volumen likvorja pa se v celoti nadomesti v 8 urah, torej 3-krat na dan. Nastajanje likvorja je praktično neodvisno od vrednosti intrakranialnega tlaka in se zmanjšuje z zmanjšanjem pretoka krvi skozi horoidne pleteže. Hkrati je absorpcija likvorja neposredno povezana z intrakranialnim tlakom: z njegovim povečanjem se povečuje, z zmanjšanjem pa se zmanjšuje. Ugotovljeno je bilo, da je razmerje med sistemom tvorbe/absorpcije likvorja in intrakranialnim tlakom nelinearno. Tako se postopno naraščajoče spremembe volumna in tlaka likvorja morda ne kažejo klinično, po doseganju individualno določene kritične vrednosti pa pride do klinične dekompenzacije in močnega povečanja intrakranialnega tlaka. Opisan je tudi mehanizem razvoja dislokacijskega sindroma, ki nastane kot posledica absorpcije velike količine cerebrospinalne tekočine s povečanim intrakranialnim tlakom. Medtem ko se velika količina cerebrospinalne tekočine absorbira ob ozadju obstrukcije venskega odtoka, se lahko evakuacija tekočine iz lobanjske votline upočasni, kar vodi v razvoj dislokacije. V tem primeru je mogoče predklinične manifestacije naraščajoče intrakranialne hipertenzije uspešno določiti z uporabo EchoES.

Pri razvoju usodne možganske poškodbe pomembno vlogo igra kršitev krvno-možganske pregrade in citotoksični možganski edem. Ugotovljeno je bilo, da je medcelični prostor v možganskem tkivu izjemno majhen, znotrajcelična napetost vode pa se vzdržuje zaradi delovanja krvno-možganske pregrade, katere uničenje katere koli komponente vodi do prodiranja vode in različnih plazemskih snovi v možgansko tkivo, kar povzroča njegov edem. Ko je pregrada kršena, so poškodovani tudi kompenzacijski mehanizmi, ki omogočajo izločanje vode iz možganskega tkiva. Ostre spremembe v pretoku krvi, vsebnosti kisika ali glukoze imajo škodljiv učinek neposredno na nevrone in komponente krvno-možganske pregrade. Poleg tega se spremembe pojavijo zelo hitro. Nezavestno stanje se razvije v 10 sekundah po popolni prekinitvi pretoka krvi v možgane. Tako vsako nezavestno stanje spremlja poškodba krvno-možganske pregrade, kar vodi do sproščanja vode in plazemskih komponent v zunajcelični prostor, kar povzroča vazogeni edem. Prisotnost teh snovi v medceličnem prostoru pa vodi do presnovne poškodbe nevronov in razvoja znotrajceličnega citotoksičnega edema. Skupaj ti dve komponenti igrata pomembno vlogo pri povečanju intrakranialnega volumna in vodita do povečanega intrakranialnega tlaka.

Če povzamemo vse zgoraj navedeno, lahko mehanizme, ki vodijo do možganske smrti, predstavimo na naslednji način.

Ugotovljeno je bilo, da se ob prenehanju možganskega pretoka krvi in začetku nekrotičnih sprememb v možganskem tkivu hitrost nepovratne smrti njegovih različnih delov razlikuje. Tako so na pomanjkanje oskrbe s krvjo najbolj občutljivi hipokampalni nevroni, piriformni nevroni (Purkinjejeve celice), nevroni zobatega jedra malih možganov, veliki nevroni neokorteksa in bazalni gangliji. Hkrati so celice hrbtenjače, majhni nevroni možganske skorje in glavni del talamusa bistveno manj občutljivi na anoksijo. Če pa kri 30 minut sploh ne vstopi v lobanjsko votlino, to povzroči popolno in nepovratno uničenje strukturne celovitosti glavnih delov osrednjega živčnega sistema.

Možganska smrt nastopi, ko arterijska kri preneha pritekati v lobanjsko votlino. Takoj ko se dotok hranil v možgansko tkivo ustavi, se začnejo procesi nekroze in apoptoze. Avtoliza se najhitreje razvije v diencefalonu in malem mozgu. Ko se pri bolniku s prenehanjem možganskega pretoka krvi izvaja umetno prezračevanje, možgani postopoma postanejo nekrotični, pojavijo se značilne spremembe, ki so neposredno odvisne od trajanja dihalne podpore. Takšne transformacije so bile prvič ugotovljene in opisane pri bolnikih, ki so bili na umetni ventilaciji več kot 12 ur v ekstremni komi. V zvezi s tem je v večini publikacij v angleškem in ruskem jeziku to stanje označeno z izrazom "respiratorni možgani". Po mnenju nekaterih raziskovalcev ta izraz ne odraža povsem ustrezno povezave nekrotičnih sprememb z umetno ventilacijo, medtem ko je glavna vloga namenjena prenehanju možganskega pretoka krvi, vendar je ta izraz dobil svetovno priznanje in se pogosto uporablja za opredelitev nekrotičnih sprememb v možganih bolnikov, katerih stanje izpolnjuje merila za možgansko smrt več kot 12 ur.

V Rusiji je L. M. Popova izvedla obsežen raziskovalni projekt za ugotavljanje povezave med stopnjo avtolize možganov in trajanjem umetne ventilacije pri bolnikih, ki so izpolnjevali merila za možgansko smrt. Trajanje umetne ventilacije pred razvojem ekstrasistole se je gibalo od 5 do 113 ur. Glede na trajanje bivanja v tem stanju so bile opredeljene 3 stopnje morfoloških sprememb v možganih, značilne posebej za "respiratorne možgane". Sliko je dopolnjevala nekroza zgornjih dveh segmentov hrbtenjače (obvezen znak).

• V I. fazi, ki ustreza trajanju ekstremne kome 1-5 ur, klasičnih morfoloških znakov možganske nekroze ne opazimo. Vendar pa že v tem času v citoplazmi zaznamo značilne lipide in modro-zelen drobnozrnat pigment. Nekrotične spremembe opazimo v spodnjih olivah podolgovate hrbtenjače in zobatih jedrih malih možganov. V hipofizi in njenem lijaku se razvijejo motnje krvnega obtoka.
• V II. stopnji (12–23 ur ekstremne kome) se znaki nekroze zaznajo v vseh delih možganov in I–II segmentih hrbtenjače, vendar brez izrazitega razpadanja in le z začetnimi znaki reaktivnih sprememb v hrbtenjači. Možgani postanejo bolj mlahavi, pojavijo se začetni znaki razpadanja periventrikularnih oddelkov in hipotalamičnega področja. Po izolaciji se možgani razprostirajo na mizi, vzorec strukture možganskih hemisfer se ohrani, ishemične spremembe nevronov pa se kombinirajo z maščobno degeneracijo, granularnim razpadom, kariocitolizo. V hipofizi in njenem lijaku se motnje krvnega obtoka stopnjujejo z majhnimi žarišči nekroze v adenohipofizi.
• Za III. stopnjo (končna koma 24–112 ur) je značilna naraščajoča razširjena avtoliza nekrotične možganske snovi in izraziti znaki nekroze v hrbtenjači in hipofizi. Možgani so mlahavi in slabo držijo obliko. Stisnjena območja – hipotalamična regija, kavlji hipokampalnih girusov, cerebelarni tonzili in periventrikularna področja ter možgansko deblo – so v fazi propadanja. Večina nevronov v možganskem deblu je odsotna. Namesto spodnjih oliv so prisotne številne krvavitve iz nekrotičnih žil, ki ponavljajo njihove oblike. Arterije in vene možganske površine so razširjene in napolnjene s hemoliziranimi eritrociti, kar kaže na prenehanje pretoka krvi v njih. V posplošeni različici lahko ločimo 5 patoloških znakov možganske smrti:
  • nekroza vseh delov možganov z odmrtjem vseh elementov možganske snovi:
  • nekroza prvega in drugega vratnega segmenta hrbtenjače;
  • prisotnost demarkacijske cone v sprednjem režnju hipofize in na ravni III in IV vratnih segmentov hrbtenjače;
  • ustavitev pretoka krvi v vseh možganskih žilah;
  • znaki edema in povečanega intrakranialnega tlaka.

V subarahnoidnem in subduralnem prostoru hrbtenjače so zelo značilni mikrodelci nekrotičnega cerebelarnega tkiva, ki jih tok cerebrospinalne tekočine prenaša v distalne segmente.

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