Гипоксическое и ишемическое повреждение повреждение мозга.
Гипоксия мозга как патологическое состояние возникает при недостатке кислорода в притекающей крови, что может быть при асфиксии плода и новорожденного, при блокаде связывания гемоглобина кислородом (например, при действии угарного газа) и др. Тотальная ишемия проявляется при прекращение кровообращения мозга (например, при остановке сердца), локальная ишемия – при инсультах, эмболиях. В обоих случаях возникает сложный комплекс патологических процессов. При ишемии важным дополнительным патогеннтическим фактором является отсутствие снабжение глюкозой и действие местно образующихся веществ.
В связи с высокой потребностью в энергии, нейроны и ЦНС в целом требуют значительного кислородного обеспечения. Хотя масса мозга составляет всего около 2,5 % общей массы тела, мозг утилизирует 20 %–25% всего потребляемого кислорода. Снижение всего лишь на 20 % потребления кислородамозгом может вызвать потерю сознания. Принято считать, что существующие изменения в корковых нейронах наступают в течение 5-8мин аноксии, а исчезновение импульсной активностинейронов возникает уже через десятки секунд ишемии мозга.
К аноксии весьма чувствительны тормозные механизмы и они повреждаются раньше и больше, чем возбуждающие. Поэтому функциональные нарушения в ЦНС при аноксии связаны также с нарушением тормозных механизмов. Это выражается прежде всего в гиперактивации нейронов, обусловленной с открытием Na+ и Ca+ каналов, в связи с чем натрий и кальций из внеклеточной жидкости активно поступают в нейрон. Гиперактивация нейрона также наступает и при накопление внеклеточного K+.
При ишемии в популяции нейронов возникает комплекс взаимосвязанных вне- и внутриклеточных процессов, которые служат служат триггером событий, приводящих к дегенерации и гибели нейронов. К ним относятся:
резкое возрастание содержания внеклеточного калия;
значительное снижение количества внеклеточного натрия и внеклеточного кальция;
резкое возрастание концентрации кальция в нейронах;
падение рН внутри нейронов с 7,4 до 6,2;
резкое повышение уровня внеклеточного глутамата;
значительная деполяризация мембран нейронов (падение мембранного потенциала).
Пусковым моментом повреждения нейронов при глубокой гипоксии и ишемии является снижение содержания АТФ, что ведет к энергетическому дефициту и нарушению натрий-калиевого насоса. Существенный вклад в возникновение событий, приводящих в конечном итоге к гибели нейронов, вносит резкое повышение содержание глутамата во внеклеточной среде. Его возрастание от базового уровня (1 мкмоль) до нейротоксического (100 мкмоль) происходит в течение 3 с. Аппликация глютамата в концентрации 100мкмоль в течение 5 мин вызывает необратимые изменения нейронов в культуре. Считается, что это способствует входу Na+ и Ca++ в клетку. Причина повышенного содержания глутамата внастоящее время пока неясна. Предполагается, что причиной этого может быть нарушение глутаматного цикла в глиальных клетках, либо он выделяется из поврежденных нейронов.
Посредником в проявлении токсических эффектов глутамата, а также и кальция, служит окисид азота (NO), образованию которого способствует тот же кальций. Кальций, входя в клетку, связывается с кальмодулином, который активируетNO-синтазу, катализирующую процесс образованиеNOиз аргинина. ОбразующийсяNOспособствует образованию цГМФ, имеющего как положительные, так и отрицательное действие на функции нейрона. Кроме этого, самNOобладает токсическими свойствами, потенциируя свободнорадикальное окисление. При этом, оксид азота, выделяясь из нейрона, действует на соседние нейроны, вовлекая их в патологический процесс.
Кроме этого, начало ишемии мозга характеризуется резким повышением содержания некоторых вторичных внутриклеточных мессенджеров. Так, содержание цАМФ увеличивается более, чем в 20 раз. Это, в конечном итоге приводит, с одной стороны, к активации нейрона, а с другой – способствует развитию изменений приводящих к его гибели.
Интересно, что реперфузионная оксигенация мозга после ишемии может вызвать дальнейшее его повреждение. Это связано с тем, что с увеличением концентрации кислорода в притекающей крови происходит еще ьольшее усиление процессов ПОЛ.
Существуют два типа смерти нейрона – некроз и апоптоз. Некроз является завершением глубокой и необратимой дегенерации нейрона, которая сопровождается набуханием, отеком, вакуолизацией, распадоми лизисом внутриклеточных структур нейрона.
Апоптоз определяется как запрограмированная, или, физиологическая, смерть клетки. Он возникает также и в нормальных условиях в развивающейся нервной системе и культуре нервных клеток. Он заключается в уменьшении размеров клетки, фрагментации ее ДНК, появлении выпячиваний и секвестрации тела клетки на тельца, которые фагоцитируются соседними клетками. Усиление апоптоза при патологических процессах нервной ткани может быть связано с повышенной концентрацией продуктов распада сфингомиелина и фосфатаз, усиливающих, в свою очередь, активацию белков, являющихся посредниками в передаче сигнала генам, его контролирующего. Предполагается, что оба типа смерти нейрона находятся под контролем генома клетки. Причем при апоптозе контроль осуществляют специфические нормальные гены, а при некрозе – измененные.
В отдаленные сроки после ишемии может сформироваться сложный комплекс вторичных патологических процессов типа энцефалопатии, состоящий из повреждения мозга, продукции антител к мозговой ткани, денервации нервных структур и др. процессов.
ТИПОВЫЕ ПАТОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В НЕРВНОЙ СИСТЕМЕ
Типовыми патологическими процессами в нервной системе являются процессы, не имеющие специфической этиологической и нозологической характеристики, развивающиеся при различных формах патологии нервной системы и входящие в патологическую структуру нервных расстройств. Они развиваются на любом уровне структурон-фукнкциональной организации нервной системы и их основные элементы соответствуют оссобенностям каждого уровня.
К типовым патологическим процессам относятся:
Дефицит тормозных механизмов и возникновение вследствие этого растормаживания;
Денервационный синдром;
Деафферентация
Спинальный шок
ДЕФИЦИТ ТОРМОЖЕНИЯ. РАСТОРМАЖИВАНИЕ.
Уровень возбуждения нейронов ограничивается тормозным контролем. В покое нейрон неактивен не только потому, что отсутствуют стимулирующие влияния, но и благодаря тоническим тормозным влияниям со стороны других структур нервной системы. При возбуждении происходит сочетанное ослабление тормозных механизмов, имеющее физиологический характер. В том случае, когда нервная структура выходит из под тормозного контроля и становится малоуправляемой или неуправляемой, развивается патологическое растормаживание, вследствие чего в целом результат ее деятельности становится отрицательным.
Условием патологического растормаживания является значительный дефицит торможения. Он может быть первичным, когда непосредственно повреждаются тормозные механизмы (например, при действии столбнячного токсина, стрихнина, пенициллина и др.), либо вторичным, когда чрезмерная активация нейронов преодолевает тормозной контроль.
Кроме растормаживание самих нейронов, при повреждении нервной системы наблюдается растормаживание клеток сателлитов –глиальных и шванновских клеток. При этом они приобретают свойства макрофагов по отношению к дегенерирующему нейрону и его отросткам. Кроме этого, свойства макрофагов могут проявлять сами измененные нейроны по отношению к частям разрушенных нейронов. В целом этот процесс имеет двоякое значение. С одной стороны, фагоцитоз клеточного дебриса имеет положительное значение для сенации зоны деструкции, но, с другой стороны, фагоцитоз обратимо поврежденных нейронов способствует увеличению органических дефектов нервной системы. Более того, клетки собственной иммунной системы мозга, к которым относится и микроглия, активированные антигенами поврежденного мозга, вместе с лимфоцитами участвуют в развитии аутоиммунной агрессии против нервной ткани.
Роль типового патологического процесса играет также и нарушение принципа двойственной функциональной посылки (возбуждающей и тормозной), когда вследствие выпадения тормозного компонента преобладает возбуждающий, который может быть при этом значительно усиленным.
ДЕНЕРВАЦИОННЫЙ СИНДРОМ
Представляет собой комплекс изменений, возникающих в постсинаптических нейронах, органах и тканях после выпадения нервных влиячний на эти структуры. В той или иной степени денервационный синдром имеет место при различных формах патологии нервной системы.
В результате денервации ткани приобретают свойства, присущие ранним, в частности, эмбриональной, стадии развития, что приводит в свою очередь к упрощению и частичной их дедифференцировки. Это явление подобно тому, что имеет место в малигнизированных клетках и представляет собой результат экспрессии тех генов, которые были ответственны за развитие ткани в на ранних стадиях развития.
Синдром характеризуется повышением чувствительности денервированных структур. Так, при удалении верхнего симпатическогоузла вначале происходит сужения зрачка вследствие выпадения симпатического и преобладания парасимпатического тонуса, а затем зрачок расширяется в связи с повышением чувствительности гладкой мускулатуры радужки к адреналину. При эиоциональных возбуждениях при поступлении в кровь адреналина зрачок симпатэктомированного глаза расширяется еще больше.
Наиболее чувтвительным к денервации органом являются поперечно-полосатые мышцы, что проявляется в исчезновении концевой пластинки мышечной клетки, где располагается весь ее холинэргический аппарат, и происходит рассредоточение ацетилхолиновых рецепторов на всем протяжении мышечного волокна, что, в конечном итоге повышает его чувствительность к ацетилхолину. Клинически синдром проявляется это в виде фибриллярных поддергиваний денервированной мышцы, а также в виде тономоторного ее сокращения при раздражении нерва, которое в норме вызывает лишь сосудистую реакцию (синдром Вюльпиана-Гейденгайна). Кроме этого, денервация поперечнополосатой мускулатуры ведет к нарушению ее трофического обеспечения. В отличие от поперечнополосатой мускулатуры функции внутренних органов, обладающих гладкой мускулатурой, например, сердце, существенно не меняются вследствие наличия собственного аппарата иннервации и автоматизмом деятельности. Не меняется также функционирование и секреторных желез, печени и почек.
Фармакологически денервационный синдром возникает при блокаде выделения нейромедиаторов пресинаптической мембраны или при нарушении его связывания рецепторами на постсинаптической мембране. Подобным эффектом обладают некоторые нейролептики (например, галоперидол).
Биологическое значение синдрома заключается в выпадении функции органа или ткани и повышение их чувствительности не только к нейромедиаторам, но и другим биологичеси активным веществам, а также к фармакологическим препаратам.
ДЕАФФЕРЕНТАЦИЯ представляет собой по существу денервационной синдром. Обусловлена прекращением поступления в нейрон афферентной импульсации, что может быть связано либо с перерыве нервных путей, нарушением выделения нейромедиаторов пресинаптическими окончаниями, либо блокадой воспринимающих рецепторов на постсинаптическом нейроне при действиии токсических или фармакологических средств. Однако, как правило, полной денервации нейрона не происходит, так как нейроны ЦНС обладают огромным количеством афферентных входов. Тем не менее, даже при частичной деафферентации повышается возбудимость нейрона и нарушаются тормозные механизмы. Деафферентация группы нейронов является одним из механизмов образования генераторов патологически усиленного возбуждения.
В клинике под феноменом деафферентации понимают феномены, возникающие при выпадении афферентной стимуляции с периферии, которые проявляются в виде нарушения чувствительности и локомоции. Так, при повреждении задних корешков спинного мозга движения становятся размашистыми и плохо координированными. Крайняя степень нарушения задних корешков наблюдается феномене Орбели-Кустмана, когда конечность на стороне деафферентации начинает двигаться в такт с дыханием, глотанием, при движении с другими конечностями, Это связано с растормаживанием и повышением возбудимости деафферентированных спмнальных нейронов. При обширном выпадении чувствительности, так называемая сенсорная депривация, у больного может возникнуть сон.
СПИНАЛЬНЫЙ ШОК возникает после перерыва спинного мозга и представляет глубокое, но обратимое угнетение двигательных и вегетативных рефлексов, осуществляющихся ниже перерыва, что связано с выпадением активирующего влияния со стороны головного мозга.
Нейродистрофияпредставляет собой типовой патологический процесс вследствии выпадения или изменения нервного влияния на метаболизм тканей тканейМожет быть локальной и генерализованной.Локальная нейродистрофия возникает при повреждении отдельных нервных стволов и проявляется в виде нарушения трофики в иннервируемом районе, чаще в виде изъязвлений, что наиболее отчетливо заметно в тканях, граничащих с внешней средой (роговоца, кожа, эпителий легких и желудочно-кишечного тракта и др.).
Генерализованный дистрофический процесс, охватывающий многие органы и ткани, проявляется в виде поражения десен, кровоизлияния в легких, изъязвлений в желудке, кишечнике и др. Такое изменение может быть при разных хронических повреждениях нервной системы, поэтому получили название стандартной формы нервной дистрофии по А.Д.Сперанскому. К ним близки описанные позже Г.Селье стрессорные повреждения внутренних органов.
Типовыми дезинтеграционными патологическими процессами являются структурно-функциональные нарушения нервной системы и возникновение новых патологических интеграций в ЦНС. Эти явления в той или иной степени имеются при всех формах патологии нерной системы.
Генераторы патологически усиленного возбуждения– это агрегат гиперактивных нейронов, продуцирующих чрезмерный неконтролируемый поток импульсов и способный к самоподдерживанию. Образуется в поврежденной нервной системе из первично и вторично измененных нейронов и представляет собой новую, необычную для деятельности нормальной нервной системы, возникающей на уровне межнейрональных отношений. Может образовываться практически во всех отделах ЦНС и являетсятиповым патологическим процессом. Возникновение генератора служит эндогенным механизмом развития патологического процесса в нервной системе. Причиной развития генератора могут быть разнообразные как экза-, так и эндогенные факторы. Его примером может служить эпилептический очаг в коре головного мозга. В экспеименте такой очаг может быть воспроизведен путем локальной аппликации на кору головного мозга различных конвульсантов, напрмер, пенициллина.