Патологическая физиология комы

Кома — экстремальное состояние, развивающееся в результате повреждения головного мозга, для которого характерны глубокое угнетение сознания, нарушение функций систем жизнеобеспечения и анализаторов.

Основным признаком коматозного состояния является значительная степень угнетения сознания — его полная потеря. Нарушение дыхания, кровообращения, температурного гомеостаза, рефлекторно-тонические расстройства, нарушение зрачкового рефлекса, глазодвигательные расстройства относятся к последствиям церебральной недостаточности, развивающейся при коме.

Сознание — это такое состояние, при котором человек осознает, что происходит с ним и в окружающей среде, способен адекватно реагировать на внешние стимулы. Сознание определяется двумя компонентами — состоянием бодрствования, т. е. степенью активации сознания, и содержанием сознания, т. е. познавательными функциями головного мозга, его психической деятельностью. Состояние бодрствования зависит от восходящих активирующих влияний ретикулярной формации на высшие отделы коры головного мозга. Эти генерализованные влияния проявляются десинхронизацией кортикальной электрической активности, свойственной пробуждению. Содержание сознания связано с функционированием полушарий головного мозга, определенных функциональных зон, которые взаимодействуют друг с другом и с глубинными активирующими системами. Повреждение этих отделов ЦНС (ствола головного мозга и коры больших полушарий) будет проявляться нарушениями соответствующих компонентов сознания (бодрствования и/или психической деятельности) и развитием коматозного состояния, а также сопровождаться расстройством автономных (вегетативных) функций в зависимости от того, какие отделы мозга повреждены. Для того чтобы развилась кома, повреждение коры головного мозга должно быть диффузным, двусторонним.

Длительное бессознательное состояние — признак крайне тяжелого поражения головного мозга, которое угрожает жизни больного и требует экстренного врачебного вмешательства, поскольку изменения функций головного мозга обратимы лишь в определенных пределах его структурных и метаболических нарушений.

Развитию комы могут предшествовать прекоматозные состояния, при которых наблюдается различная степень угнетения сознания — помрачение, оглушение (легкое, глубокое), сопор. Для оглушения характерны состояние торпидности, или притупление психических процессов, повышенная сонливость. Сопор (от лат. sopor — оцепенение, вялость) — это состояние глубокого сна или аналогичного ему по поведенческим реакциям состояния ареактивности с потерей произвольной и сохранением рефлекторной деятельности, координированной двигательной реакции на болевые раздражители.

Кома — это такое глубокое нарушение сознания, при котором невозможно вывести больного из бессознательного состояния никакими внешними стимулами, даже болевыми, его невозможно “разбудить”. Кома может быть различной степени тяжести — I, II, III (соответственно умеренная, глубокая, запредельная, или терминальная). Иногда выделяют еще легкую степень комы. Запредельная кома — эквивалент смерти мозга. Смерть мозга — состояние, во время которого все функции, в том числе и корковые, подкорковые, стволовые, безвозвратно утрачены. Повреждение головного мозга в таких случаях необратимо с обязательным поражением стволовых структур, что делает невозможным самостоятельное дыхание; оно поддерживается лишь искусственно. Кровообращение может сохраняться.

Коматозное состояние может заканчиваться или смертью, или развитием вегетативных состояний, при которых сохранен ритм сон—бодрствование, но полностью отсутствуют признаки познавательной деятельности, психических функций. Возможны также различные степени восстановления психической деятельности и двигательной активности, что обусловливает либо полное возвращение больного к исходному состоянию, либо наступление инвалидности.

Этиология. Причины, обусловливающие кому, могут носить генерализованный характер, вызывают диффузные, множественные мелкоочаговые или локальные повреждения.

Различают экзогенные и эндогенные этиологические факторы. Эндогенные факторы, приводящие к повреждению головного мозга, могут быть интрацеребральными и экстрацеребральными (как последствия внемозговой патологии). В зависимости от локализации патологического процесса в головном мозге их подразделяют на супратенториальные, субтенториальные, диффузные (метаболические) или множественные мелкоочаговые.

Экзогенные факторы:

• черепно-мозговая травма;

• экзогенные отравления: алкоголь, наркотические средства, седативные препараты (например, барбитураты и другие снотворные средства, транквилизаторы, бромиды), опиаты, психотропные вещества, противосудорожные препараты, метиловый спирт, этиленгликоль, хлорид аммония, паральдегид, тяжелые металлы, угарный газ, метгемоглобинообразователи;

• экзогенная (гипоксическая) гипоксия;

• дефицит витаминов — тиамина, пиридоксина, цианокобаламина, фолиевой кислоты;

• инфекция;

• физические факторы: влияние критических температур — тепловой удар, гипотермия; электрическая травма головного мозга; ионизирующее излучение.

Эндогенные факторы

А. Экстрацеребралъные факторы:

• дефицит кислорода, субстратов или метаболических кофакторов;

• эндогенные интоксикации (при печеночной, почечной недостаточности — уремия и т. д.);

• патология эндокринной системы: гипофиза, щитовидной железы, надпочечников (острая и хроническая недостаточность, болезнь Иценко—Кушинга, феохромоцитома), поджелудочной и паращитовидных желез;

• другие болезни — опухоли, патология легких, поджелудочной железы (экзокринная панкреатическая энцефалопатия);

• патология водно-электролитного обмена (гипо-, гипергидратация, гипо-, гиперосмолярность);

• нарушение КОС (ацидоз, алкалоз);

• нарушение терморегуляции.

Б. Интрацеребральные факторы:

• нарушение мозгового кровообращения;

• опухоли;

• инфекции, воспалительные процессы — менингит, менингоэнцефалит;

• эпилепсия;

• первичные поражения нейронов или глии.

Патогенез. Этиологические факторы, вызывающие развитие комы, имеют общие механизмы поражения головного мозга. Это могуг быть механические повреждения, нарушение функций нервных клеток и межнейронных взаимосвязей, обусловленные формированием потенциалов действия нейронов, образованием и выделением нейромедиаторов или их действием на рецепторы.

Механическое повреждение тканей головного мозга возникает в результате травмы, повышения внутричерепного давления, сдавливания вследствие появления дополнительных объемов в полости черепа, которые образуются при кровоизлияниях, опухолях, абсцессах, отеках. По локализации первичного патологического процесса в мозге относительно намета мозжечка (выше него в передней черепной ямке или ниже — в задней черепной ямке) различают кому супратенториальную и субтенториальную.

Поскольку внутричерепной объем постоянный, дополнительные объемы в полости черепа могут развиваться лишь за счет существующих структур мозга. Дополнительный объем приводит к сдавлению расположенных рядом и отдаленных участков головного мозга. Если эти патологические образования расположены супратенториально, то они обусловливают смещение (дислокацию) части мозговой ткани, выдавливание ее в отверстия, в частности в тенториальную вырезку. Вклинившаяся часть мозга смещает, сдавливает и повреждает расположенные ниже участки ствола головного мозга, ретикулярной формации. Это обусловливает нарушение его функций, в том числе и активирующих влияний ретикулярной формации на кору, что приводит к расстройству бодрствования и потере сознания, т. е. к развитию комы. Одновременно возникают неврологические симптомы соответственно поврежденным участкам мозга. Повреждение мозга усиливается в результате сосудистых расстройств, сопровождающих такие патологические процессы, и нарушения путей оттока спинномозговой жидкости. Распространенной причиной данного вида комы является кровоизлияние вследствие разрыва сосудов, аневризм. Почти четверть всех кровоизлияний сопровождается развитием коматозного состояния. Вокруг кровоизлияния возникают воспаление, отек, еще больше повышается внугричерепное давление.

Ствол головного мозга также может повреждаться в случае субтенториальной локализации патологических процессов. Различают компрессионные повреждения, при которых зона патологии расположена снаружи ствола мозга и сдавливает его, и деструктивные, если ствол головного мозга непосредственно повреждается патологическими процессами, локализующимися в его структурах. К таковым относятся местные нарушения кровообращения (ишемия, кровоизлияния), абсцессы, опухоли, травмы, демиелинизирующие процессы в стволе мозга. Однако если патологический процесс развивается постепенно (например, при медленно пролиферирующих опухолях), то кома может не возникнуть благодаря адаптационным возможностям ретикулярной формации.

Одним из важнейших видов комы является кома в результате черепно-мозговых травм. Повреждение головного мозга при закрытой черепно-мозговой травме обусловлено внезапным стремительным повышением давления в полости черепа, развитием ишемии и отека мозга, деполяризацией нейронов вследствие резкого выброса ацетилхолина. После травмы черепа состояние пострадавшего может ухудшаться в результате прогрессирующих сосудистых нарушений и отека мозга, вызывающих дальнейшее повышение внутричерепного давления и развитие дислокаций мозговой ткани. Наблюдается распространенное поражение капилляров. Такие изменения наиболее характерны для ретикулярной формации, ствола головного мозга. После травмы возможны внутричерепные кровоизлияния, которые также могут стать причиной развития коматозного состояния.

Большая группа этиологических факторов вызывает нарушения метаболизма нервной ткани, обусловливающие угнетение ее функций. Среди метаболических повреждений мозга наибольшее значение имеет недостаточное образование АТФ, что нарушает синтез нейромедиаторов, ухудшает работу энергозависимых ионных насосов, создание потенциалов на мембранах нервных клеток. Нарушаются генерация и передача нервных импульсов, снижается возбудимость, развивается торможение нейронов, что и обусловливает нарушение функционирования нервной системы с развитием прекоматозных состояний и комы. Недостаточное энергообразование может быть результатом гипоксии мозга, дефицита субстратов для образования энергии, в частности глюкозы, ферментативных нарушений синтеза АТФ.

Нервная система очень чувствительна к гипоксии не только вследствие недостаточного образования энергии в условиях дефицита кислорода. При дефиците кислорода в головном мозге накапливается большое количество возбуждающих аминокислот (многие из них выделяются из нервных окончаний при деполяризации и не поглощаются назад вследствие дефицита энергии), в частности глутамата, которые соединяются с NMDA-рецепторами (N-метил-D-аспартат-рецепторы). При этом открываются Са2+,Ка+-каналы, в результате чего в нервные клетки поступает много натрия и вместе с ним воды, а также кальций. Массивное поступление кальция связано с открытием потенциалзависимых кальциевых каналов (при деполяризации мембран из-за попадания натрия в клетки) и NMDA-потенциалнезависимых каналов. Накопление кальция обусловлено также освобождением его из внутриклеточных структур и недостаточным возвратом во внутриклеточные депо и внеклеточную среду (вследствие низкого энергообеспечения). Развивается гиперкальциевое повреждение нейронов, апоптоз клеток. Кроме того, в условиях гипоксии накапливается молочная кислота, развивается как внутриклеточный, так и внеклеточный ацидоз, который усиливает повреждение нервной ткани.

Недостаток кислорода в нервной ткани возникает в результате различных видов гипоксии (гипоксической, дыхательной, гемической, циркуляторной, гистотоксической). При общей гипоксии мозговой кровоток может компенсаторно возрастать (даже в 2 раза), чтобы обеспечить доставку кислорода в мозг. Энцефалопатия развивается вследствие снижения рО2 в артериальной крови до 2,7—4 кПа (20—30 мм рт. ст.), когда даже усиленное кровообращение не обеспечивает доставку необходимого количества кислорода. Такое существенное ограничение обеспечения головного мозга кислородом наблюдается при тяжелой сердечной недостаточности с резким уменьшением сердечного выброса (инфаркт, кардиогенный шок, аритмии, асистолия), в случае значительного и длительного снижения артериального давления. При анемии кислородтранспортная функция крови должна уменьшиться не менее чем наполовину, чтобы вызвать гипоксию мозга. Патология мозга чаще всего развивается при сочетании различных видов гипоксии, особенно при ограниченных компенсаторных возможностях со стороны церебрального кровотока. Например, инфаркт миокарда на фоне анемии и мозгового атеросклероза часто обусловливает развитие энцефалопатии даже при умеренном влиянии каждой из указанных причин.

Гипоксическое повреждение головного мозга, приводящее к развитию сопора и комы, также может возникать в результате первичных нарушений мозгового кровообращения. Это либо диффузные нарушения в обширных зонах коры обоих полушарий мозга, либо локальные повреждения с локализацией в зонах, отвечающих за состояние бодрствования.

Диффузные нарушения кровоснабжения мозга вызывают церебральную гипоксию в тех случаях, когда значительно повышается сопротивление сосудов головного мозга. Это ишемические состояния, обусловленные спазмом сосудов или их системным склерозированием. Важным с этой точки зрения является поражение сосудов головного мозга при гипертонической болезни. Кроме того, причинами нарушения мозгового кровообращения могут быть тромбоз при развитии ДВС-синдрома, эмболия (жировая эмболия, тромбоэмболия из полостей сердца при эндокардите). Наблюдается множественное поражение мозговых сосудов при системной красной волчанке. Локальные повреждения в большинстве случаев проявляется ишемическим или геморрагическим инсультом. Ишемическое повреждение нейронов может возникать при снижении мозгового кровообращения ниже нормального уровня (55 мл/100 г/мин). Доказано, что когда мозговой кровоток составляет 20 мл/100 г/мин, нейроны утрачивают электрическую активность, тем не менее их повреждение еще может быть обратимым (верхний ишемический порог). При снижении кровотока до 10 мл/100 г/мин повреждение нейронов становится необратимым — они гибнут (нижний ишемический порог).

Чувствительность различных отделов ЦНС к гипоксии неодинакова. Первыми гибнут нейроны коры головного мозга, определенных зон гиппокампа и коры мозжечка (клетки Пуркинье). Поэтому если при хронической гипоксии развивается патология мозга, она начинается с проявлений нарушения содержания сознания: потери правильной оценки окружающей среды, дезориентации, спутанности сознания, развития сонливости с возможными сопором и комой. Присоединяются нарушения дыхания и другие расстройства.

Метаболическая кома также может развиваться вследствие недостатка главного субстрата энергетического метаболизма головного мозга — глюкозы. Гипогликемическая кома возникает при снижении концентрации глюкозы в крови до 2,5 ммоль/л и ниже. В случае гипогликемии поражаются прежде всего полушария головного мозга.

Действие многих токсических веществ, способных в высоких дозах вызвать развитие коматозных состояний, также связано с нарушением энергетического обмена в ткани мозга. Так, цианиды блокируют транспорт электронов в дыхательных цепях митохондрий; опиаты угнетают дыхательный центр, обусловливая развитие гипоксии; аммоний, барбитураты при высокой концентрации блокируют митохондриальные ферментативные комплексы, угнетают центры в гипоталамусе, стволе головного мозга, продолговатом мозге, могут остановить дыхание.

Большое значение в патогенезе комы, развивающейся при различных экстра-церебральных патологических процессах, приобретают нарушения водно-электролитного обмена. Самые тяжелые последствия наблюдаются в том случае, если изменения осмолярности происходят быстро, поскольку не могут быть в полной мере реализованы компенсаторные механизмы мозга для поддержки нормального минерального состава и гидратации клеток. Гипоосмолярность приводит к накоплению воды в клетках головного мозга, их набуханию. Это увеличивает объем мозга, происходит его сдавление. Увеличение объема внутриклеточной воды вызывает структурные и функциональные нарушения нервных клеток. Изменение баланса внутри- и внеклеточного натрия и калия обусловливает нарушение электрических потенциалов, возбудимости мембран. Развивается гипоосмолярная энцефалопатия вплоть до сопора и комы. Гипоосмолярность возникает, как правило, на фоне гипонатриемии, что может наблюдаться при нарушениях функций почек, избытке вазопрессина, значительной и резкой водной нагрузке. К коме может привести снижение уровня натрия в плазме крови до 95—110 ммоль/л (в норме — 135—147 ммоль/л).

Гиперосмолярность (повышение осмотического давления) также опасна для клеток головного мозга, поскольку обусловливает переход воды из клеток во внеклеточное пространство, обезвоживание клеток с нарушением их функционирования.

Повышение осмотического давления, которое может привести к развитию коматозного состояния, чаще всего возникает при гипернатриемии или значительной гипергликемии. Повышение концентрации натрия свыше 160 ммоль/л (осмолярность более 340 мосмоль/л) обусловливает снижение уровня бодрствования, сонливость, а дальнейшее увеличение до 180 ммоль/л (при осмолярности 360—380 мосмоль/л) — развитие сопора и комы. Такая концентрация натрия в крови возможна, как правило, при патологии гипоталамуса, нарушении чувства жажды и уровня вазопрессина, интенсивной потере воды с невозможностью ее адекватного пополнения.

Гиперосмолярность также может развиваться за счет других осмотически активных веществ, в частности глюкозы, что обусловливает развитие комы при сахарном диабете 2-го типа, когда уровень глюкозы может достигать 40—60 ммоль/л и выше, а осмолярность превышает 350 мосмоль/л.

В патогенезе энцефалопатий, которые приводят к развитию коматозного состояния, важное значение имеют нарушения КОС, развитие ацидоза или алкалоза. Однако сопор и кома чаще всего возникают лишь при тяжелом респираторном ацидозе на фоне дыхательной недостаточности, поскольку углекислый газ легко проникает через гематоэнцефалический барьер, изменяя pH мозга, что приводит к нарушению мозгового кровотока, ферментативной активности, энергетического обмена. Среди метаболических ацидозов, которые играют определенную роль в развитии коматозного состояния, наиболее значимым является ацидоз вследствие накопления кетоновых тел при сахарном диабете или голодании либо вследствие повышения уровня молочной кислоты в условиях гипоксии. Остальные варианты нарушения КОС редко сами по себе обусловливают развитие комы.

В патогенезе коматозного состояния при различных патологических процессах может наблюдаться сочетание нескольких патогенетических механизмов, повреждающих мозг. Так, механизмами развития комы при сахарном диабете являются выраженная дегидратация и гемоконцентрация, возникающие вследствие полиурии. Развивается гипоксия — в результате уменьшения ОЦК и нарушения кровообращения, снижения артериального давления, изменения свойств гемоглобина. Наблюдается ацидоз за счет накопления кетоновых тел главным образом при сахарном диабете 1-го типа (кетонемическая кома). Дефицит инсулина и внутриклеточный ацидоз нарушают работу ферментов и утилизацию глюкозы, что усиливает недостаток АТФ, вызванный гипоксией. Возникают изменения минерального обмена: при дефиците инсулина клетки теряют калий, повышается его уровень в крови, что стимулирует выделение альдостерона, который способствует выведению калия почками. Пока есть диурез, существует и опасность потери калия в возрастающих концентрациях. В некоторых случаях сахарного диабета 2-го типа определяется очень высокий уровень глюкозы в крови, и тогда к патогенезу комы добавляется значительное гиперосмолярное повреждение головного мозга.

Диабетическая кетоацидотическая кома сопровождается нарушениями дыхания (развивается дыхание Куссмауля), сосудистым коллапсом, снижением артериального давления, ослаблением мышечного тонуса, олиго- или анурией, низким уровнем pH крови (обычно в пределах 6,8-7,3), электрокардиографическими признаками сначала гиперкалиемии, а в дальнейшем гипокалиемии.

Гиперосмолярная кома чаще всего развивается при сахарном диабете 2-го типа, у лиц пожилого возраста, под влиянием факторов, обусловливающих выделение контринсулярных гормонов (стресс, травмы, инфекции) или дегидратацию (кровотечения, потеря воды через пищеварительный канал, ожоги). Обезвоживанию также способствует полиурия (осмотический диурез). Если невозможно обеспечить адекватное пополнение жидкости, развивается резкое обезвоживание, повышается осмотическое давление (свыше 360 мосмоль/л). Уровень глюкозы в крови повышается до 50 ммоль/л и выше и может достигать 200 ммоль/л. Присоединяются гипернатриемия и гиперхлоремия вследствие избыточного выделения альдостерона в ответ на дегидратацию и гиповолемию. Снижается артериальное давление. Нарушения гемодинамики способствуют тромбообразованию. Расстройства кровообращения могут привести к гипоксии и лактатацидозу, что усугубляет поражение мозга. Кома развивается очень медленно, на протяжении нескольких суток. Смертность может достигать 60 %.

Развитию гиперлактацидемической комы у больных сахарным диабетом 2-го типа часто способствуют сопутствующие заболевания, сопровождающиеся гипоксией. Это может быть анемия, сердечная недостаточность, болезни легких, печени, почек, инфекционные заболевания, а также чрезмерная физическая нагрузка. Начало комы обычно острое, в течение нескольких часов. Сопровождается болью в мышцах, сердце, животе, диспепсией. Развивается дыхание Куссмауля, быстро прогрессирует недостаточность кровообращения, снижается артериальное давление. Диагноз подтверждается высоким уровнем молочной кислоты в крови. Смертность вследствие гиперлактацидемической комы может достигать 80 %.

В патогенезе печеночной энцефалопатии с развитием прекоматозных и коматозных состояний также сочетаются несколько механизмов поражения ЦНС. Прежде всего это токсическое действие аммония, содержание которого значительно увеличивается вследствие нарушения детоксикационной функции печени. Аммоний свободно проходит через цитоплазматические и митохондриальные мембраны нервных клеток, блокирует работу ЦТК и таким образом приводит к снижению энергообеспечения головного мозга. Кроме того, есть предположения, что глутамин, образующийся при реакции аммония с α-кетоглутаратом и глутаматом, может оказывать токсическое действие на нервные клетки. Многие другие токсические вещества, которые поступают из пищеварительного канала, оказывают прямое токсическое действие на мембраны нервных клеток, изменяют работу ионных насосов, нарушая электрическую активность головного мозга. Важное значение имеет нарушение медиаторного обмена за счет накопления ложных нейромедиаторов. Торможение также может развиваться вследствие накопления большого количества ГАМК. Кроме действия нейротоксических веществ в патогенезе печеночной комы определенную роль играют гипогликемия, нарушение КОС, водно-электролитного обмена (задержка натрия и воды, потеря калия, поскольку при печеночной недостаточности повышается уровень альдостерона, который в нормальных условиях разрушается в печени).

В патогенезе уремической комы, которая может развиться вследствие хронической почечной недостаточности, доминирующим этиологическим фактором также служит влияние на мозг большого количества токсических веществ, преимущественно конечных продуктов азотистого обмена и многих других, которые не выводятся из организма при патологии почек. Увеличению их количества способствует повреждение пищеварительного канала. Механизмы их действия на нервную систему аналогичны таковым при печеночной недостаточности, за исключением отсутствия аммония, который в здоровой печени превращается в мочевину. Значительным является влияние гипоксии, возникающей вследствие поражения миокарда, недостаточности внешнего дыхания с возможным развитием отека легких, анемии (ее степень пропорциональна азотемии) и повреждения дыхательных ферментов митохондрий. К повреждению нервных клеток приводят нарушения водно-электролитного обмена — калия, натрия, кальция, а также магния (повышение уровня магния более 2 ммоль/л способствует значительному угнетению нервной системы), ацидоз.

Общие принципы лечения. Необходимо обеспечить достаточное поступление кислорода, восстановление и поддержание функций сердечно-сосудистой системы, нормализацию водно-электролитного обмена, КОС. Лечебные мероприятия состоят в ликвидации патологических процессов в головном мозге: снижении внутричерепного давления, устранении отека, метаболической поддержке мозга. Мероприятия специфической терапии должны быть направлены на лечение болезней и экзогенных интоксикаций, послуживших причиной развития коматозного состояния, на профилактику ДВС-синдрома, инфекционных осложнений, трофических нарушений.