Физиология и патофизиология мозгового кровообращения при преэклампсии

ФИЗИОЛОГИЯ И ПАТОФИЗИОЛОГИЯ МОЗГОВОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ ПРИ ПРЕЭКЛАМПСИИ - ЭКЛАМПСИИ

Л.В. Фирулев г. Ижевск, Россия

Патогенез гестоза и эклампсии до настоящего времени до конца не изучен. Физиология и патофизиология мозгового кровообращения остается уделом неврологов и нейрореаниматологов, и в этой статье мы бы хотели осветить некоторые вопросы мозгового кровообращения, которые помогут акушерам-гинекологам и анестезиологам, работающим в акушерстве избрать правильную тактику при поступлении в родильный дом беременной с эклампсией.
Человеческий мозг испытывает постоянную потребность в энергии, в отличие от других органов он использует глюкозу (около 75-100 мг/мин или 125 г/сут) в качестве единственного субстрата для метаболизма. Глюкоза полностью метаболизируется в мозге путем гликолиза и в цикле трикарбоновых кислот. Каждая молекула глюкозы в результате цепочки ферментативных превращений расщепляется на две молекулы (2М) пирувата. В ходе этих реакций окисленная форма никотинамидадениндинуклеотида (НАД⁺) восстанавливается (до НАД·Н) и каждые 2М аденозиндифосфата (АДФ) и внутриклеточного фосфора преобразовываются в 2М АТФ. В присутствии кислорода пируват сначала метаболизируется пирувадегидрогеназой, а затем в серии митохондриальных реакций до оксида углерода (СО₂) и воды (Н₂О) с образованием 36М АТФ. Это максимально возможное число молекул АТФ, В отсутствии кислорода эта последовательность превращений блокируется или замедляется на стадии окисления пирувата, что приводит к восстановлению пирувата в лактат с помощью НАД · Н и лактатдегидрогеназы. Следовательно, анаэробный гликолиз приводит к образованию молекул АТФ также как и лактата, но выход энергии в этом случае относительно небольшой (2М АТФ). Кроме того, молочная кислота накапливается внутри и снаружи клеток (следовательно, в клетках развивается ацидоз), митохондрии утрачивают способность связывать кальций, поэтому любое количество кальция, высвобождающегося внутри клетки или входящего в нее, будет повышать внутриклеточную концентрацию кальция. Поскольку мозг не способен запасать энергию, то ему требуется постоянное поступление оксигенированной крови, содержащей достаточную концентрацию глюкозы, для поддержания функциональной и структурной целостности [М. Самуэльс, 1997; В.Д. Трошин, А.В. Густов, О.В. Трошин, 1999].
Мозговой кровоток (МК) находится в строгом соответствии с потреблением кислорода мозгом. В покое он поддерживается на уровне около 50 мл/мин/на 100 гр. ткани мозга, несмотря на возможные значительные колебания значений среднего артериального давления (САД). Для мозга среднего веса (1300-1400 г), который составляет 2 % от общей массы тела, МК в покое равен 800 мл/мин., что составляет 15-20 % сердечного выброса. При таком уровне кровотока общее потребление кислорода мозгом, обычно измеряется как скорость церебрального метаболизма кислорода (СЦМО₂), составляет 3,3-3,5 мл/100г/мин, или 45 мл кислорода в минуту, или 20 % общего потребление кислорода организмом в покое. Часть кислорода, извлеченного из крови, т.е. фракция экстракции кислорода (ФЭК), во всем мозге является довольно постоянной величиной, потому что МК, объем крови мозга (ОКМ), СЦМО₂, также как и глюкозы (СЦМglu), связаны между собой. При снижении МК (до уровня 20-25 мл/100г/мин) происходит увеличение ФЭК, для того чтобы поддержать на необходимом уровне СЦМО₂.
При снижении САД развивается вазодилятация мозговых сосудов, а при гипертензии, наоборот, происходит их вазоконстрикция. Этот процесс, именуемый ауторегуляцией, необходим для поддержания постоянства локальных значений напряжения СО₂. Ауторегуляция церебрального кровотока - автономная функция миогенного аппарата сосудов (артериол) с целью поддержания постоянного уровня перфузии в капиллярах мозга. Ауторегуляция имеет два основных компонента: быстро реагирующую регуляторную систему, работающую через РаСО₂, которая требует всего от 30 секунд до 30 минут для приведения сосудистой системы к исходному состоянию. Повышение уровня РаСО₂ на 1 мм.рт.ст. в диапазоне 20-60 мм.рт.ст. у здоровых людей вызывает немедленное повышение МК на 3-5 % за счет дилятации резистивных сосудов. Эта система базируется на эффекте метаболических медиаторов, таких, как дериваты арахидоновой кислоты, АТФ, рН и др. Поэтому острые сдвиги артериального давления все же приводят к временным сдвигам МК. Изменения парциального давления кислорода обладают небольшим обратным действием на МК, но при уменьшении РаО₂ ниже 50 мм.рт.ст., происходит снижение насыщения крови кислородом, что приводит к падению ЦВР и увеличению МК. В норме МК обратно пропорционален вязкости крови. Поскольку основным фактором вязкости крови при нормальных скоростях сдвига является гематокрит, то соответственно МК и Ht взаимосвязаны обратно пропорционально. Пределы ауторегуляции варьируют от 50 до 150 мм рт.ст. (указаны значения церебрального перфузионного давления (ЦПД)) для нормотоника и до более высоких величин нижнего и верхнего пределов ауторегуляции у гипертоника. Прежде всего, ауторегуляция достигается путем изменения прекапиллярного сопротивления. Компенсаторная вазодилятация артериол мягкой мозговой оболочки происходит при падении давления крови, а компенсаторная вазоконстрикция при повышении АД крови. Кривая ауторегуляции установлена на более высоком уровне у пациенток, давно страдающих гипертонической болезнью и, следовательно, у этих пациенток развиваются признаки ишемии мозга при относительно более высоком АД. Более того, регионарные кривые ауторегуляции могут так же существенно отличаться: например, в мозговой ткани, окружающей артериовенозную мальформацию, кривая ауторегуляции смещена влево в результате хронически сниженного перфузионного давления. Ряд факторов способен нарушать ауторегуляцию МК: два из них являются особенно важными это - РСО₂ и ингаляционные анестетики. СО₂ является наиболее сильным церебральным вазодилятатором. При изменении РаСО₂ с 20 до 80 мм рт.ст. МК увеличивается от 50 до 200% от нормальных величин. Поэтому, при поступлении беременных с преэклампсией в акушерский стационар, одно из первых лечебных мероприятий должно включать подачу увлажненного кислорода пациентке. Подавляющее большинство ингаляционных анестетиков являются вазодилятаторами, приводя к увеличению внутричерепного объема крови и повышению внутричерепного давления (ВЧД). С другой стороны, внутривенные анестетики (тиопентал натрия, этомидат, пропофол) являются церебральными вазоконстрикторами. Когда церебральная вазореактивность нарушена, вазодилятирующие препараты могут увеличивать МК в неповрежденных участках мозга, снижая тем самым МК в поврежденных зонах (так называемый феномен сосудистого обкрадывания), в то же время препараты, обладающие вазоконстрикторным эффектом, увеличивают МК именно в пораженных отделах мозга (так называемый феномен Робин-Гуда).
Ауторегуляция нарушается также при гипотензии, гипертензии, гипоксии, гиперкарбии, ишемии головного мозга, спазме сосудов головного мозга, травме, апоплексии.
Кровоток в сосудах основания мозга в норме определяется церебральным перфузионным давлением (ЦПД) и цереброваскулярной резистентностью (ЦВР), которая зависит от вязкости крови и размера внутричерепных артерий (т.е. уровень кровотока = давление : резистентность). ЦПД представляет собой разность между артериальным давлением, приносящим кровь к мозгу, и венозным давлением, благодаря которому кровь оттекает от мозга. Среднее значение ЦПД равно среднему значению системного АД в сосудах основания мозга + 1/3 пульсового давления - ВЧД.

ЦПД = СДД - ВЧД

В норме:

– СДД = 90 - 100 мм.рт.ст.;

– ВЧД = ликворному давлению = 10 мм.рт.ст.;

– ЦПД = 80 - 90 мм.рт.ст.

Поддержка адекватного церебрального перфузионного давления (ЦПД) - цель работы анестезиолога-реаниматолога при лечении ишемических состояний мозга.
В норме при постоянном ЦПД любое изменение МК должно быть связано с изменением цереброваскулярной резистентности (ЦВР). Обычно в результате изменения диаметра небольших внутричерепных артерий или артериол. Эти показатели (МК и ОКМ) будут возрастать при расширении сосудов и уменьшаться при их сужении. Когда происходит сужение артерии, что вызывает ЦВР, или когда возрастает МК, скорость кровотока в данном сегменте увеличивается. Чем меньше диаметр сосуда, тем больше давление потока крови. Средняя скорость кровотока во внутричерепных артериях колеблется от 40 до 70 см/сек. Данный механизм отражает состояние и общего кровообращения при гестозе, когда в результате гиповолемии, для поддержания гомеостаза происходит компенсаторное сужение периферических сосудов, направленного на поддержание адекватной перфузии в тканях и органах. Чем дальше прогрессирует гестоз, тем больше проявляется гиповолемия и как результат этого - больший спазм периферических сосудов, что приводит к повышению системного артериального давления и соответственно повышению давления внутричерепных артерий и артериол.
Если ЦПД превышает верхнюю границу ауторегуляции, когда компенсаторная вазоконстрикция является максимальной (т.е. выше 150 мм.рт.ст.), то МК возрастает, что сопровождается вазогенным отеком, повышением ВЧД и клиническим симптомом гипертонической энцефалопатии.
Рефлекс (феномен) Кохера-Кушинга: - подъем системного АД и возникновение брадикардии, что связано с повышением ВЧД и имеет целью увеличение ЦПД. При повышении ВЧД для поддержания перфузии мозга рефлекторно увеличивается АД. Если барорецепторный контур не поврежден, то артериальная гипертония вызывает брадикардию. Рефлекс Кохера-Кушинга довольно таки часто наблюдается при гипокинетическом типе кровообращения у беременных с тяжелыми формами гестоза. Брадикардия, возникающая при этом, может быть как центрального генеза (сдавление ствола мозга, проявление n. vagus), так и признаком декомпенсации системы кровообращения (работа левого желудочка против высокой постнагрузки). Появление рефлекса Кохера-Кушинга у беременных, которым проводится интенсивная терапия преэклампсии, указывает на критическое повышение ВЧД, что является плохим прогностическим признаком, который должен насторожить акушера-гинеколога, анестезиолога-реаниматолога и изменить тактику введения беременности. Когда внутричерепная гипертензия превышает компенсаторные возможности системы кровообращения, мозговой кровоток падает и развивается ишемическая гипоксия мозга [М. Самуэльс,1997; А.А. Старченко, 2002].
Нормальное ЦПД равно 80 мм.рт.ст.; при снижении его до 50 мм.рт.ст. возникают метаболические признаки ишемии и снижение электрической активности мозга [Старченко А.А., 2002]. Неадекватное ЦПД (ниже 70 мм.рт.ст.) - это основной фактор плохого исхода у больных с повышенным ВЧД. При снижении системного АД снижается ЦПД, происходит дилятация артериол, что приводит к увеличению ВЧД.
Внутричерепное давление формируется статическими и динамическими силами, действующими в интракраниальном пространстве [Фитч У., 1997]. Статические силы создаются за счет давления в венах субарахноидального пространства и соотношения продукции и элиминации ликвора. Уровень ВЧД не является постоянным, его динамические изменения вызываются факторами, противодействующими статическим силам (люмбальная пункция, острые изменения в веществе мозга, колебания артериального давления, изменения, связанные с дыханием). Основными причинами повышения ВЧД являются сосудистые или внесосудистые факторы. К сосудистым факторам относятся активная вазодилятация церебральных артерий, пассивное расширение артерий из-за комбинации повышенного АД и нарушенной ауторегуляции и венозное полнокровие, обусловленное блокадой венозного оттока. Внесосудистые причины включают в себя все виды отека и те факторы, которые повышают сопротивление на путях оттока ликвора (гематома, локальный отек, связанный с ушибом или гематомой, диффузный отек, связанный с ишемией, ущемлением намета мозжечка).
Если отток венозной крови нарушается по причине кашля, больших параметров дыхательного объема (ДО) при проведении ИВЛ, положения тела с опущенной головой, обструкции вен шеи, то увеличение внутричерепного объема венозной крови на фоне критического отека мозга ведет к быстрому повышению ВЧД. На практике всегда необходимо поднимать головной конец кровати или операционного стола (максимум на 30?) при поступлении беременной с гестозом в палату интенсивной терапии или в операционную, в положении на спине или на боку. Это улучшает отток венозной крови из полости черепа при минимальном побочном влиянии на АД. Венозный отток пассивен, поэтому необходимо следить за тем, чтобы не было сдавления вен шеи. Чем выше голова, тем сильнее влияние силы тяжести на венозный отток. Однако при подъеме головы гравитационное влияние на артериальный кровоток в сосудах мозга также усиливается, что снижает перфузионное давление в головном мозге; поэтому наилучшим считается угол подъема головы на 30?.
Изменение ВЧД может сопровождаться двумя механизмами:

Вазадилятоционный каскад: снижение АД (спонтанное, гиповолемия, кардиогенное, фармакологическое, повышение потребления мозгом О2, повышение вязкости крови, гипоксия, гиперкапния) приводит к снижению ЦПД, которое сопровождается вазодилятацией, что приводит к увеличению объема мозгового кровотока, увеличению ВЧД, запускающего процесс ишемии головного мозга. В свою очередь, это приводит к дальнейшему увеличению ВЧД, замыкая порочный круг ишемии мозга. Подобная ситуация может возникнуть у больных с преэклампсией, когда на фоне гипотензивной терапии, происходит резкое падение АД, которое приведет к ишемии головного мозга и эклампсии. Этот процесс необходимо прервать путем повышения артериального давления, что, соответственно приведет к повышению ЦПД.

Вазоконстрикторский каскад: повышение АД (спонтанное, гиперволемия, ишемия, фармакологическое, снижение потребления мозгом О₂, снижение вязкости крови, гипероксия, гипокапния) приводит к повышению ЦПД, которое вызывает вазоконстрикцию, что приводит к снижению объема мозгового кровотока и падению ВЧД. Подобная ситуация возникает у беременных с преэклампсией при декомпенсации адаптационных возможностей организма или в ответ на стресс и боль в родах, что приведет к ишемии мозга и эклампсии. Этот процесс необходимо прервать путем снижения АД путем применения гипотензивных препаратов (магнезия, спазмолитики, клофелин) или использования фторотана, который вызывает вазодилятацию мозговых сосудов и увеличение мозгового кровотока. Закись азота значительно уступает по эффективности действия фторотану [А.А. Старченко, 2002].
Когда наступает ишемия, метаболические и клинические последствия ишемии головного мозга зависят не только от последовательности событий, вызванных возникновением сосудистого каскада, но также от места, тяжести, продолжительности мозговой ишемии, наличия коллатерального кровотока и от продолжительности и тяжести течения гестоза. Наиболее чувствительными к ишемии клетками мозга являются нейроны, за которыми в порядке уменьшения следуют клетки олигодендроглии, астроциты и эндотелиальные клетки. Кроме того, имеются различные типы нейронов, которые различаются по степени чувствительности к ишемии, а в некоторых случаях чувствительность изменяется от локализации клеток [Ч.П. Ворлоу, 1998].
Когда фокальный или общий МК снижается, развитие ишемии зависит уже от продолжительности снижения МК и уровня метаболических потребностей мозга. При умеренной мозговой ишемии (т.е. уменьшение МК примерно на 50 % от нормального), для того чтобы уменьшить энергетическую потребность мозга, включаются несколько компенсаторных механизмов, снижающих электрофизиологическую активность мозга. Это дает возможность поддерживать близкими к нормальным концентрации АТФ и ионные градиенты мембран, сохранять жизнеспособность клетки, по крайней мере, на время. По мере снижения уровней кровотока в первую очередь ингибируется синтез белков, вслед за чем происходит стимуляция анаэробного гликолиза, освобождение нейротрансмиттеров, нарушение энергетического метаболизма. При переходе от умеренной мозговой ишемии к тяжелой, ауторегуляция нарушается или утрачивается совсем. Если продолжительность ишемии превышает возможную толерантность нейронов, запасы клеточных энергосубстратов и метаболитов иссякают, нарушаются клеточные мембранные потенциалы, возникают трансмембранные ионные потоки и как финал нейрональная гибель. При длительном снижении МК до 10 мл/100г/мин происходит инфаркт, и даже если кровоток будет восстановлен, функция может не восстановиться. Механизмы, которые вызывают ишемическую смерть клетки, полностью не установлены, но все указывает на три главных медиатора: неконтролируемое увеличение в цитоплазме клетки концентрации ионов СА2+, ацидоз и образование свободных радикалов.
Внеклеточная концентрация Са2+ в 104-105 раз больше внутриклеточной, большинство механизмов, которые поддерживают этот градиент, прямо или косвенно являются энергозависимыми. Следовательно, потеря АТФ быстро приводит к массивному вхождению Са2+ из внутриклеточных депо и высвобождению из деполяризованных нервных окончаний эндогенных аминокислотных нейро-трансмиттеров (например, глутамата), обеспечивающих процесс возбуждения; глутамат активизирует несколько постсинапсических комплексов рецептор/канал, вызывая приток в клетку ионов Na+ и деполяризацию, что сопровождается еще большим поступлением Са2+ через лиганд - и потенциал-зависимые ионные каналы [S.A. Lipton, P.A. Rosenberg, 1994]. Существует пять категорий глутаматных комплексов рецептор/канал, классифицируемых в зависимости от вида агониста, который наиболее эффективно их активизирует: высоко и низкоаффинный каимат, амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазол пропионовая кислота (АМРА); N-метил-D-аспартат (NMDA); квисквалатные рецепторы [K.W. Muir, K.R. Lees, 1995]. Сам глутамат является смешанным агонистом, при освобождении из пресинаптических окончаний он активизирует как АМПК -, так и NMDA - рецепторы. Рецептор АМПК открывает канал, который проницаем для моновалентных катионов (Na+, K+ и Нл); открытие этого канала для ионов Na+ приводит к деполяризации. Подтип глутаматных рецепторов NMDA открывает канал, проницаемый не только для моновалентных катионов, но и для ионов Са2+. В норме этот канал блокируется ионами магния (Mg2+), но так как данный блок является потенциал-зависимым, то не работает при деполяризации мембраны. Следовательно, активация АМПК-рецептора ведет притоку ионов Na+ и деполяризации, устраняя, таким образом, блок и позволяя Са2+ проходить через NMDA- канал. Деполяризация также позволяет ионам Са2+ проходить через потенциал-зависимые каналы L- и Т- типов. Предполагают, что ингибирование обеспечивается активацией проводимости К+ и Cl- [B.K.Siesjo, 1992]. Следствием этого не физиологичного нерегулируемого повышения концентрации в цитоплазме ионов Са2+ является повреждение клетки.
Ацидоз, возникающий в результате тканевой ишемии, может способствовать повреждению тканей, предотвращать или замедлять восстановление при реоксигенации с помощью нескольких механизмов, которые включают образование отека, ингибирование удаления ионов Н+ и окисления лактата, а также ингибирование обмена веществ в митохондриях.
Ишемия мозга вызывает не только нарушение функции нейронов, но также отек мозга. Цитотоксический церебральный отек формируется спустя несколько минут после начала ишемии в результате повреждения клеточной мембраны, что приводит к накоплению воды в клетке. Серое вещество по сравнению с белым, повреждается в большей степени. Спустя несколько дней после начала ишемии повреждение гематоэнцефалического барьера приводит к вазогенному отеку, поскольку компоненты плазмы проникают во внеклеточное пространство мозга. На этой стадии страдает больше белое вещество. Отек мозга хорошо коррелирует с неврологическим статусом и исходом. Прогрессирование отека мозга приводит к дальнейшему ухудшению кровотока, вызывает масс-эффект, дислокацию и вклинение мозга.
Механизм возникновения судорожного синдрома при эклампсии до настоящего времени не ясен. Считается, что при ишемии мозга происходит пароксизмальный деполяризационный сдвиг мембранного потенциала, вследствие чего нейрон не может стойко удерживать поляризацию и поэтому разряжается с высокой частотой. Для объяснения этого феномена существует несколько теорий:

Повреждение мембраны или метаболизма нейрона приводит к его сверхчувствительности;
Нарушение регуляции концентрации экстрацеллюлярных ионов или трансмиттеров либо тех и других приводит к их дисбалансу и повышению нейронной возбудимости;
Массивная анатомическая и/или функциональная альтерация нейронов, которая вызывает в нервной сети облегчение возбудимости - скорее всего вследствие дефицита ингибирования.

Полярность мембраны нейронов поддерживается за счет деятельности ионного насоса, требующего адекватного энергетического обеспечения, в связи, с чем тенденция к поляризации мембран нейронов, в том числе и пароксизмальный деполяризационный сдвиг мембранного потенциала, может усиливаться при расстройстве метаболической генерации энергии. Поэтому гипоксические и ишемические состояния, возникающие при преэклампсии, являются потенциально важными факторами возникновения судорожной готовности и эклампсии. Таким образом, как нарушение баланса возбуждающих (глутамат) и тормозных (ГАМК) трансмиттерных систем, так и расстройство метаболической генерации энергии соприкасаются на одном и том же конечном элементе - электронном ионном насосе, регулируя его деятельность [В.А. Карлов, 2000].
И в заключение хотелось бы добавить, что как не каждая беременность осложняется гестозом, так и не каждый гестоз осложняется эклампсией. На наш взгляд, для возникновения эклампсии необходимы факторы, которые в процессе гестации привели бы к нарушению ауторегуляции мозгового кровообращения. В данном случае это может быть отягощенная наследственность, черепно-мозговые травмы, родовые травмы, отравления, гипоксические состояния, фибрильные судороги в анамнезе, в результате чего возникают очаги нейронов имеющих не стабильный мембранный потенциал, которые в результате гипоксии и ишемии при преэклампсии, приведут к возникновению судорожного синдрома (эклампсии). Поэтому, в виду того, что до настоящего времени нет единого взгляда на причину возникновения гестоза, не изучены до конца звенья цепи его патогенеза, слабой базы нейрофизиологической диагностики и мониторинга, мы не всегда можем предупредить возникновение того опасного осложнения беременности как эклампсия, но не смотря на все это должны стремиться к ее предупреждению и основным направлением лечения ишемии возникающей при эклампсии является комплекс мероприятий направленных на уменьшение ишемического повреждения мозга.