Patofyziologické mechanismy smrti mozku

Patofyziologické mechanismy mozkové smrti

K těžkému mechanickému poškození mozku nejčastěji dochází v důsledku traumatu způsobeného náhlým zrychlením s opačně směrovaným vektorem. K takovým poraněním dochází nejčastěji při dopravních nehodách, pádech z velkých výšek apod. Traumatické poranění mozku je v těchto případech způsobeno prudkým protifázovým pohybem mozku v lebeční dutině, který přímo ničí části mozku. Kritické netraumatické poškození mozku nejčastěji vzniká v důsledku krvácení buď do mozkové hmoty, nebo pod mozkové pleny. Těžké formy krvácení, jako je parenchymatózní nebo subarachnoidální, doprovázené vylitím velkého množství krve do lebeční dutiny, spouštějí mechanismy poškození mozku podobné traumatickému poranění mozku. Anoxie, která vzniká v důsledku dočasného zastavení srdeční činnosti, vede také k fatálnímu poškození mozku.

Bylo prokázáno, že pokud krev zcela přestane proudit do lebeční dutiny po dobu 30 minut, způsobí to nevratné poškození neuronů, jejichž obnova se stává nemožnou. Tato situace nastává ve 2 případech: při prudkém zvýšení intrakraniálního tlaku na úroveň systolického arteriálního tlaku, při zástavě srdce a nedostatečné nepřímé srdeční masáži během stanoveného časového období.

Pro úplné pochopení mechanismu vývoje mozkové smrti v důsledku sekundárního poškození v případě přechodné anoxie je nutné se podrobněji zabývat procesem tvorby a udržování intrakraniálního tlaku a mechanismy vedoucími k fatálnímu poškození mozkové tkáně v důsledku jejího otoku a edému.

Na udržování rovnováhy objemu intrakraniálního obsahu se podílí několik fyziologických systémů. V současné době se předpokládá, že objem lebeční dutiny je funkcí následujících veličin:

Vcelkem = Vkrve + Vleukocyty + Vmozek + Vvoda + Vx

Kde V _total je aktuální objem lebečního obsahu; V _blood je objem krve v intracerebrálních cévách a žilních dutinách; V _lkv je objem mozkomíšního moku; V _brain je objem mozkové tkáně; V _water je objem volné a vázané vody; V _x je patologický dodatečný objem (tumor, hematom atd.), který v lebeční dutině normálně chybí.

V normálním stavu jsou všechny tyto složky, které tvoří objem obsahu lebky, v konstantní dynamické rovnováze a vytvářejí intrakraniální tlak 8-10 mm Hg. Jakékoli zvýšení jednoho z parametrů v pravé polovině vzorce vede k nevyhnutelnému poklesu ostatních. Z normálních složek _{nejrychleji mění svůj objem Vvody} a V leukv a v menší míře V _krve. Pojďme se podrobněji zabývat hlavními mechanismy, které vedou ke zvýšení těchto ukazatelů.

Mozkomíšní mok je tvořen cévními (choroidálními) plexy rychlostí 0,3-0,4 ml/min, celý objem mozkomíšního moku je kompletně nahrazen během 8 hodin, tj. 3krát denně. Tvorba mozkomíšního moku je prakticky nezávislá na hodnotě nitrolebního tlaku a klesá se snížením průtoku krve choroidálními plexy. Zároveň absorpce mozkomíšního moku přímo souvisí s nitrolebním tlakem: s jeho zvýšením se zvyšuje a s jeho snížením klesá. Bylo zjištěno, že vztah mezi systémem tvorby/absorpce mozkomíšního moku a nitrolebním tlakem je nelineární. Postupně se zvyšující změny objemu a tlaku mozkomíšního moku se tedy nemusí klinicky projevit a po dosažení individuálně stanovené kritické hodnoty dochází ke klinické dekompenzaci a prudkému zvýšení nitrolebního tlaku. Je také popsán mechanismus vzniku dislokačního syndromu, který vzniká v důsledku absorpce velkého objemu mozkomíšního moku se zvýšením nitrolebního tlaku. Zatímco na pozadí obstrukce žilního odtoku bylo absorbováno velké množství mozkomíšního moku, může se zpomalit evakuace tekutiny z lebeční dutiny, což vede k rozvoji dislokace. V tomto případě lze pomocí EchoES úspěšně stanovit preklinická vyjádření narůstající nitrolební hypertenze.

Při rozvoji fatálního poškození mozku hraje důležitou roli narušení hematoencefalické bariéry a cytotoxický mozkový edém. Bylo zjištěno, že mezibuněčný prostor v mozkové tkáni je extrémně malý a intracelulární tlak vody je udržován díky fungování hematoencefalické bariéry, jejíž destrukce kterékoli ze složek vede k pronikání vody a různých plazmatických látek do mozkové tkáně, což způsobuje její edém. Při narušení bariéry jsou také poškozeny kompenzační mechanismy, které umožňují extrahování vody z mozkové tkáně. Prudké změny v průtoku krve, obsahu kyslíku nebo glukózy mají škodlivý účinek přímo na neurony i složky hematoencefalické bariéry. Navíc ke změnám dochází velmi rychle. Stav bezvědomí se vyvine do 10 sekund po úplném zastavení průtoku krve do mozku. Jakýkoli stav bezvědomí je tedy doprovázen poškozením hematoencefalické bariéry, což vede k uvolňování vody a plazmatických složek do extracelulárního prostoru, což způsobuje vazogenní edém. Přítomnost těchto látek v mezibuněčném prostoru zase vede k metabolickému poškození neuronů a rozvoji intracelulárního cytotoxického edému. Celkově hrají tyto dvě složky hlavní roli ve zvyšování intrakraniálního objemu a vedou ke zvýšenému intrakraniálnímu tlaku.

Abychom shrnuli vše výše uvedené, mechanismy vedoucí k mozkové smrti lze znázornit následovně.

Bylo zjištěno, že když se zastaví průtok krve mozkem a začnou nekrotické změny v mozkové tkáni, rychlost nevratného odumírání jejích různých částí se liší. Nejcitlivější na nedostatek krevního zásobení jsou tedy neurony hipokampu, piriformní neurony (Purkyňovy buňky), neurony dentátního jádra mozečku, velké neurony neokortexu a bazální ganglia. Současně jsou buňky míchy, malé neurony mozkové kůry a hlavní část thalamu výrazně méně citlivé na anoxii. Nicméně pokud krev do lebeční dutiny vůbec nevstoupí po dobu 30 minut, vede to k úplné a nevratné destrukci strukturální integrity hlavních částí centrálního nervového systému.

K mozkové smrti tedy dochází, když arteriální krev přestane proudit do lebeční dutiny. Jakmile se zastaví přísun živin do mozkové tkáně, začínají procesy nekrózy a apoptózy. Autolýza se nejrychleji rozvíjí v diencefalu a mozečku. Vzhledem k tomu, že se u pacienta se zastavením mozkového průtoku provádí umělá ventilace, mozek se postupně stává nekrotickým, objevují se charakteristické změny, které přímo závisí na délce respirační podpory. Takové transformace byly poprvé identifikovány a popsány u pacientů, kteří byli na umělé ventilaci déle než 12 hodin v extrémním kómatu. V tomto ohledu je ve většině anglických a ruských publikací tento stav označen termínem „respirační mozek“. Podle některých výzkumníků tento termín zcela adekvátně neodráží vztah nekrotických změn s umělou ventilací, přičemž hlavní roli hraje zastavení mozkového průtoku, nicméně tento termín získal celosvětové uznání a je široce používán k definování nekrotických změn v mozku pacientů, jejichž stav splňuje kritéria mozkové smrti po dobu delší než 12 hodin.

V Rusku provedla L. M. Popovová rozsáhlý výzkumný projekt, jehož cílem bylo identifikovat korelaci mezi stupněm autolýzy mozku a dobou trvání umělé ventilace u pacientů, kteří splňovali kritéria pro mozkovou smrt. Doba trvání umělé ventilace před rozvojem extrasystoly se pohybovala od 5 do 113 hodin. Podle doby pobytu v tomto stavu byly identifikovány 3 fáze morfologických změn v mozku, charakteristické specificky pro „respirační mozek“. Obraz byl doplněn nekrózou 2 horních segmentů míchy (povinný znak).

• Ve stádiu I, odpovídajícím trvání extrémního kómatu 1-5 hodin, nejsou pozorovány klasické morfologické známky nekrózy mozku. Již v této době jsou však v cytoplazmě detekovány charakteristické lipidy a modrozelený jemnozrnný pigment. Nekrotické změny jsou pozorovány v dolních olích prodloužené míchy a v dentálních jádrech mozečku. V hypofýze a jejím trychtýři se vyvíjejí poruchy krevního oběhu.
• Ve II. stádiu (12-23 hodin extrémního kómatu) jsou zjištěny známky nekrózy ve všech částech mozku a I-II segmentech míchy, ale bez výrazného rozpadu a pouze s počátečními známkami reaktivních změn v míše. Mozek se stává ochablejší, objevují se počáteční známky rozpadu periventrikulárních úseků a hypotalamické oblasti. Po izolaci je mozek rozprostřen na stole, vzor struktury mozkových hemisfér je zachován, zatímco ischemické změny neuronů jsou kombinovány s tukovou degenerací, granulárním rozpadem, karyocytolýzou. V hypofýze a jejím trychtýři se zhoršují poruchy krevního oběhu s malými ložisky nekrózy v adenohypofýze.
• Stádium III (konečné kóma 24-112 h) je charakterizováno rostoucí rozsáhlou autolýzou nekrotické mozkové hmoty a výraznými známkami nekrózy v míše a hypofýze. Mozek je ochablý a špatně drží tvar. Sevřené oblasti - hypotalamická oblast, háčky hipokampálních gyrů, mozečkové mandle a periventrikulární oblasti, stejně jako mozkový kmen - jsou ve stádiu rozpadu. Většina neuronů v mozkovém kmeni chybí. Místo dolních oliv se vyskytují četná krvácení z nekrotických cév, která opakují jejich tvar. Tepny a žíly na povrchu mozku jsou rozšířené a naplněné hemolyzovanými erytrocyty, což naznačuje zastavení průtoku krve v nich. V generalizované verzi lze rozlišit 5 patologických příznaků mozkové smrti:
  • nekróza všech částí mozku se smrtí všech prvků mozkové hmoty:
  • nekróza prvního a druhého krčního segmentu míchy;
  • přítomnost demarkační zóny v předním laloku hypofýzy a na úrovni III. a IV. krčního segmentu míchy;
  • zastavení průtoku krve ve všech mozkových cévách;
  • známky edému a zvýšeného intrakraniálního tlaku.

V subarachnoidálním a subdurálním prostoru míchy jsou velmi charakteristické mikročástice nekrotické mozečkové tkáně, unášené proudem mozkomíšního moku do distálních segmentů.

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