4.2 Патогенез
Патогенез. Етіологічні фактори, що спричинюють розвиток коми, мають загальні механізми ураження головного мозку. Це можуть бути механічні ушкодження, порушення функцій нервових клітин і міжнейронних взаємозв'язків, пов'язані з формуванням потенціалів дії нейронів, утворенням і виділенням нейромедіаторів або їхньою дією на рецептори.
Механічне ушкодження тканин головного мозку виникає внаслідок травми, підвищення внутрішньочерепного тиску, здавлювання через появу додаткових об'ємів у порожнині черепа, які утворюються в рал крововиливу, пухлин, абсцесів, набряку. За локалізацією первинного патологічного процесу в мозку щодо намету мозочка (вище від нього, в передній черепній ямці або нижче від намету, у задній черепній ямці) розрізняють кому супратенторіальну та субтенторіальну
Оскільки внутрішньочерепний об'єм постійний, додаткові об'єми в порожнині черепа можуть розвиватися лише за рахунок існуючих структур мозку. Додатковий об'єм спричинює здавлення розташованих поряд і віддалених ділянок головного мозку. Якщо ці патологічні утвори розташовані супратенторіально, те вони призводять до зміщення (дислокації) частини мозкової тканини, видавлювання її в отвори, зокрема й в тенторіальну вирізку. Частина мозку, що вклинюється, зміщує, здавлює й ушкоджує розташовані нижче ділянки стовбура головного мозку, сітчастого утвору. Це зумовлює порушення його функцій, зокрема й активізуючих впливів на кору, порушення пильнування і втрату свідомості, розвиток коми з виникненням неврологічних симптомів відповідно до ушкоджених ділянок мозку. Ушкодження мозку посилюються судинними розладами, що супроводжують такі патологічні процеси, та порушеннями шляхів відтоку цереброспінальної рідини. Поширеною причиною такої коми є крововиливи внаслідок розриву судин, аневризм. Майже чверть усіх крововиливів супроводжується розвитком коматозного стану. Навколо крововиливу розвивається запалення, набряк, ще більше підвищується внутрішньочерепний тиск.
Стовбур головного мозку може ушкоджуватися також у разі субтенторіальної локалізації патологічних процесів. Вирізняють компресійні ушкодження, коли зона патології розташована ззовні стовбура мозку і здавлює йото, та деструктивні, якщо стовбур головного мозку ушкоджується безпосередньо, патологічними процесами, що локалізуються в його межах. Такими є місцеві порушення кровообігу (ішемія, крововиливи), абсцеси, пухлини, травми, демієлінізуючі процеси в стовбурі мозку. Проте якщо патологічний процес розвивається поволі, наприклад під час пухлин, що повільно проліферують, то кома може не розвиватися завдяки адаптаційним можливостям сітчастого утвору. Крім втрати свідомості, ушкодження стовбура головного мозку супроводжуються різними порушеннями відповідно до ушкодження розташованих там центрів.
Одним з найважливіших видів коми є кома після черепно-мозкових травм. Ушкодження мозку при закритій черепно-мозковій травмі пов'язані з раптовим стрімким підйомом тиску в порожнині черепа, розвитком ішемії та набряку мозку, деполяризацією нейронів унаслідок раптового викиду ацетилхоліну. Після травми черепа стан потерпілого може погіршуватися через прогресуючі судинні порушення і набряк мозку, що призводить до подаль-шого підвищення внутрішньочерепного тиску і розвитку дислокацій мозкової тканини. Спостерігають поширені ураження капілярних судин. Найбільш характерними є такі зміни для сітчастого утвору стовбура головного мозку. Після травми можуть виникати і мають велике додаткове значення в розвитку коматозного стану внутрішньочерепні крововиливи.
Велика група етіологічних факторів спричинює порушення метаболізму нервової тканини, що призводять до пригнічення її функцій. Серед метаболічних ушкоджень мозку найбільше значення має недостатнє утворення АТФ. Це порушує синтез нейромедіаторів, погіршує роботу енергозалежних йонних насосів, створення потенціалів на мембранах нервових клітин. Порушується генерація і передавання нервових імпульсів, знижується збудливість, розвивається гальмування нейронів, що й зумовлює порушення функціонування нервової системи з розвитком прекоматозних станів і коми. Недостатнє енергоутворення може бути наслідком гіпоксії мозку, нестачі субстратів для утворення енергії, зокрема й глюкози, ферментних порушень утворення АТФ.
Нервова система дуже чутлива до гіпоксії не лише через ослаблення утворення енергії в умовах дефіциту кисню. В разі дефіциту кисню в головному мозку накопичується велика кількість збудливих амінокислот (багато з них виділяється з нервових закінчень під час деполяризації і не поглинається назад через брак енергії), зокрема й глутамату, які з'єднуються з НМДА-рецепторами (N-метил-D-аспартат-рецептори). При цьому відкриваються Са2+-Na+-канали, внаслідок чого в нервові клітини надходить багато натрію і разом з ним води, а також кальцій. Масивне надходження кальцію пов'язане з відкриттям потенціал залежних кальцієвих каналів (під час деполяризації мембран через вхід натрію в клітини) і НМДА-потенціалнезалежних каналів. Накопичення кальцію зумовлює також вивільнення його з внутрішньоклітинних структур І недостатнє повернення у внутрішньоклітинні депо та в позаклітинне середовище (через низьке енергозабезпечення). Розвивається гіперкальцієве ушкодження нейронів, апоптоз клітин. Крім того, в умовах гіпоксії накопичується лактат, розвивається як внутрішньоклітинний, так і позаклітинний ацидоз, що посилює ушкодження нервової тканини.
Брак кисню в нервовій тканині виникав внаслідок різних видів гіпоксії (гіпоксичної, дихальної, гемічної, циркуляторної, гістотоксичної). В разі загальної гіпоксії мозковий кровотік може компенсаторно навіть зростати (вдвічі), щоб забезпечити доставку кисню до мозку. Енцефалопатія розвивається через зниження напруження кисню в артеріальній крові до 2,7-4 кПа (20-30 мм рт. ст.), коли навіть збільшений кровообіг не забезпечує доставку до мозку потрібної кількості кисню. Таке суттєве обмеження забезпечення головного мозку киснем спостерігається під час тяжкої недостатності серця з різким зменшенням серцевого викиду (інфаркт, кардіогенний шок, аритмії, асистолія), значного і тривалого падіння артеріального тиску. В разі анемії зменшення кисневотранспортної функції крові має бути не менше, ніж наполовину, щоб спричинити гіпоксію мозку. Патологія можу частіше розвивається внаслідок поєднання різних видів гіпоксії, особливо якщо обмежені компенсаторні можливості з боку мозкового кровотоку. Наприклад, інфаркт міокарда на тлі анемії та церебрального атеросклерозу часто сприяє розвитку енцефалопатїї навіть за помірного впливу кожної із зазначених причин,
Гіпоксичні ушкодження головного мозку, шо призводять до розвитку сопору і коми, можуть зумовлюватися також первинними порушеннями моз-кового кровообігу. Це або дифузні порушення в обширних зонах кори обох півкуль великого мозку, або локальні ушкодження з локалізацією в зонах, які відповідають за стан пильнування.
Дифузні порушення кровопостачання мозку спричинюють церебральну гіпоксію в тих випадках, коли значно збільшується опір судин головного моз-ку. Це ішемічні стани, зумовлені спазмом судин або їхнім системним склерозуванням. Важливим з цього погляду є ураження судин мозку під час гшертензивної хвороби. Порушення мозкового кровообігу може зумовлювати також тромбоз у разі розвитку ДВЗ-синдрому, емболія — жирова емболія, емболія з порожнин серця під час ендокардиту. Спостерігається множинне ураження мозкових судин при системному червоному вовчаку. Локальні ушкодження — це здебільшого ішемічний або геморагічний інсульт. Ішемічні ушкодження нейронів можуть виникати в разі зниження мозкового кровообігу нижче від нормального рівня (55 мл/100 г/хв). Доведено, що коли мозковий кровотік становить 20 мл/100 г/хв, втрачається електрична активність нейронів, проте їхнє ушкодження ще може бути оборотним (верхній ішемічний поріг). У разі зниження кровотоку до 10 мл/100 г/хв ушкодження нейронів стають необоротними, вони гинуть (нижній ішемічний поріг).
Чутливість різних відділів центральної нервової системи до гіпоксії неоднакова. Першими гинуть нейрони кори великого мозку, особливо морського коника, і кори мозочка (грушоподібні нейрони — клітини Пуркін'є). Тому під час хронічної гіпоксії, якщо розвивається патологія мозку, вона починається з виявів порушення змісту свідомості: втрати правильної оцінки навколишнього середовища, дезорієнтації, сплутаності свідомості, розвитку сонливості з можливими сопором і комою. Долучаються порушення дихання та інші розлади.
Метаболічна кома розвивається від нестачі головного субстрату для енергетичного метаболізму мозку — глюкози. Гіпоглікемічна кома розвивається в разі зниження рівня глюкози в крові до 2,5 ммоль/л і нижче. Під час гіпоглікемії уражуються насамперед півкулі великого мозку.
Дія багатьох токсичних речовин, здатних у великих дозах спричинювати рохниток коматозних станів, також пов'язана з порушенням енергетичного обміну в мозковій тканині. Так, ціаніди блокують транспорт електронів у діосальнкх ланцюгах мітохондрій; опіоїди пригнічують дихальний центр, зумовлюючи розвиток гіпоксії; аміак та барбітурати за високої концентрації блокують мітохондріальні ферментні комплекси, пригнічують центри в гіпоталамусі, стовбурі головного мозку, довгастому мозку, можуть спинити дихання.
Великого значення в патогенезі ком, що розвиваються в разі різних екстрацеребральних патологічних процесів, набувають порушення водно-мінерального обміну. Найважчі наслідки виникають, якщо зміна осмолярності відбувається швидко, оскільки не можуть бути повною мірою реалізовані. Компенсаторні механізми мозку щодо підтримки нормального мінерального складу та гідратації клітин. Гіпоосмолярність призводить до накопичення води в головному мозку, розвитку набряку мозку, переходу води в нервові клітини, їхньої гіпергідратації. Це збільшує об'єм мозку, відбувається його вдавлення. Збільшення внутрішньоклітинної води спричинює структурні та функціональні порушення нервових клітин. Зміна балансу внутрішньо- та позаклітинного натрію і калію зумовлює порушення електричних потенціалів, збудливості мембран. Виникає гіпоосмолярна енцефалопатія аж до розвитку сопору і коми. Гіпоосмолярність виникає, як правило, під час гіпонатріємії, яка може розвиватися в разі порушення функцій нирок, надлишку вазопресину, великого і різкого водного навантаження. У разі коми рівень натрію в плазмі крові може знижуватися до 95-110 ммоль/л (у нормі 135-147 ммоль/л).
Гіперосмолярність (підвищення осмотичного тиску) також є небезпечним для клітин головного мозку, оскільки зумовлює перехід води з клітин у позаклітинний простір, зневоднення клітин з порушенням їхнього функціонування.
Підвищення осмотичного тиску, що може призвести до розвитку коматозного стану, найчастіше виникає за гіпернатріємії або значної гіперглікемії. Збільшення вмісту натрію понад 160 ммоль/д (осмоляльність понад 340 мОсм/кг) зумовлює зниження рівня пильнування, сонливість, а подальше збільшення до 180 ммоль/л (при осмоляльності 360-380 мОсм/кг) призводить до розвитку сопору та коми. Такий вміст натрію в крові можливий, як правило, під час патології гіпоталамуса, порушення відчуття спраги і вмісту вазопресину, інтенсивної втрати води з неможливістю її адекватного поповнення.
Гіперосмолярність може розвиватися також за рахунок інших осмотично активних речовин, зокрема й глюкози, що зумовлює розвиток коми під час цукрового діабету, коли рівень глюкози може сягати 40-60 ммоль/л і вище, а осмоляльність перевищує 350 мОсм/кг.
У патогенезі енцефалопатій, що призводять до розвитку коматозного ста-ну, мають значення порушення кислотно-основного стану, розвиток ацидозу або алкалозу. Проте стопор і кома виникають найчастіше лише в разі тяжкого респіраторного ацидозу на тлі дихальної недостатності, оскільки вуглекислий газ легко проникає крізь гематоенцефалічний бар'єр і відбувається зміна рН мозку, що спричинює порушення мозкового кровотоку, ферментативної активності, енергетичного обміну. Найбільше значення має ацидоз унаслідок накопичення кетонових тіл під чає цукрового діабету озування або внаслідок зростання рівня молочної кислоти в умовах гіпоксії. Решта варіантів порушення кислотио-основної рівноваги рідко самі по собі призводять до розвитку коми.
У патогенезі коматозного стану, який розвивається за різних патологічних процесів, може спостерігатися поєднання кількох патогенетичних механізмів, що ушкоджують мозок. Так, механізмом розвитку коми, що ускладнює цукровий діабет, є значна дегідратація, гемоконцентрація, що виникають внаслідок поліурії. Розвивається гіпоксія наслідок зменшення ОЦК і порушення кровообігу, зниження артеріального тиску, зміни властивостей гемоглобіну. Спостерігається ацидоз за рахунок накопичення кетонових та головним чином при цукровому діабеті І типу (кетонемічна кома) або мо-лочної кислоти (переважно під час діабету II типу — лактатацидемічна кома). В разі лактацидемічної коми рівень лактату у венозній крові може підвищу-ватися понад 5 ммоль/л (у нормі 0,55-2,2 ммоль/л), розвивається декомпенсований ацидоз. Дефіцит інсуліну та внутрішньоклітинний ацидоз порушують роботу ферментів та утилізацію глюкози, що посилює нестачу АТФ, яка спричинена гіпоксією. Виникають зміни мінерального обміну в разі дефіциту інсуліну клітини втрачають калій, збільшується його вміст у крові, що стимулює виділення альдостерону, який сприяє виведенню калію нирками. Поки є діурез, є й небезпека втрати калію у зростаючих кількостях. У деяких випадках цукрового діабету II типу виявляється дуже високий рівень глюкози в крові, і тоді до патогенезу коми додаються значні гіперосмолярні ушкодження головного мозку.
Діабетична кетоацидотична кома супроводжується порушеннями дихання (розвивається дихання Куссмауля), судинним колапсом, падінням рівня артеріального тиску, ослабленням м'язового тонусу, оліго- або анурією, низьким рівнем рН крові (зазвичай у межах 6,8-7,3), електрокардіографічними ознаками гіпокаліємії.
Гіперосмолярна кома частіше розвивається при цукровому діабеті II типу, у літніх людей, спровокована впливами, що зумовлюють виділення контрінсулінових гормонів (стрес, травми, інфекції) або дегідратацію (кровотечі, втрата води через травний канал, опіки). Зневодненню сприяє також поліурія (осмотичний діурез). Якщо неможливо забезпечити адекватне поповнення рідини, розвивається різке зневоднення, підвищення осмотичного тиску (понад 360 мОсм/кг). Рівень глюкози в крові піднімається до 50 ммоль/л і вище, може сягати 200 ммоль/л. Приєднується гіпернатріємія, гіперхлоремія внаслідок надмірного виділення альдостерону у відповідь на дегідратацію та гіповолемію. Знижується артеріальний тиск. Порушення гемодинаміки спри-яють тромбоутворенню. Порушення кровообігу можуть призводити до гіпоксії та лактатацидозу, що поглиблює ураження мозку. Кома розвивається дуже повільно, протягом кількох діб. Смертність може сягати 60 %.
Розвитку гіперлактацидемічної коми у хворих на цукровий діабет II тицу часто сприяє анемія, недостатність серця, хвороби легень, печінки, нирок, надмірне фізичне навантаження, інфекційні хвороби. Початок коми зазвичай гострий, упродовж кількох годин. Супроводжується болем у м'язах, серці, животі, диспепсією. Розвивається дихання Куссмауля, швидко прогресує недостатність кровообігу, падає АТ. Діагноз підтверджує високий рівень молочної кислоти в крові. Смертність під час гіперлактатацидемічної коми може сягати 80 %.
У патогенезі печінкової енцефалопатії з розвитком прекоматозних і коматозних станів також поєднується кілька механізмів ураження центральної нервової системи. Насамперед це токсична дія амонію, кількість якого значно зростає внаслідок порушення детоксикаційної функції печінки. Амоній вільно проходить крізь цитоплазматичні та мітохондріальні мембрани нервових клітин, блокує роботу циклу трикарбонових кислот (зв'язується з α-кетоглутаратом, вилучаючи його з циклу) і таким чином сприяє зниженню енергозабезпечення головного мозку. Крім того, є припущення, що глутамін, який утворюється під час реакції амонію з глутаматом, може справляти токсичну дію на нервові клітини. Багато інших токсичних речовини, що надходять з травного каналу, виявляють пряму токсичну дію на мембрани нервових клітин, змінюють роботу йонних насосів, що порушує електричну активність головного мозку. Має значення порушення медіаторного обміну за рахунок накопичення несправжніх нейромедіаторів, наприклад октопаміну. Гальмування може зумовлюватися також накопиченням великої кількості гамма-аміномасляної кислоти. Крім дії нейротоксичних речовин, у патогенезі печінкової коми певну роль відіграє гіпоглікемія, порушення кислотно-основного стану, водно-мінерального обміну (затримання натрію та води, втрата калію, оскільки в разі недостатності печінки збільшується вміст альдостерону, який за нормальних умов руйнується в печінці).
У патогенезі уремічної коми, що може розвинутися внаслідок хронічної недостатності нирок, також домінуючим етіологічним фактором є дія на мозок великої кількості токсичних речовин, здебільшого кінцевих продуктів азотистого обміну та багатьох інших, що не виводяться а організму в разі патології нирок. Зростанню їхньої кількості сприяє ушкодження травного каналу. Механізми їхньої дії на нервову систему аналогічні таким, як під час недостатності печінки. Суттєвим є вплив гіпоксії, яка виникає внаслідок ураження міокарда, недостатності зовнішнього дихання з можливим розвитком набряку легень, анемії (її ступінь пропорційний азотемії) та ушкодженням дихальних ферментів мітохондрій. Ушкоджують нервові клітини порушення водного, мінерального обміну — калію, натрію, кальцію а також магнію (збільшення вмісту магнію понад 2 ммоль/л сприяє значному пригніченню нервової системи), ацидоз