ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.11.2019
Просмотров: 3045
Скачиваний: 2
56
Г Л А В А V
БИОХИМИЧЕСКАЯ И ГИСТОХИМИЧЕСКАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА ОТЕКА-НАБУХАНИЯ
МОЗГА
Обобщенные сведения по вопросу об изменениях химического состава мозгового вещества,
пораженного процессом отека-набухания, приводятся в трудах международных конференций
(Klatzo, Seitelberger, 1967; Kinle, 1967), а также в обзорных и специальных работах ряда авторов
(Б.И. Йорданов, 1974; Г. Лабори, 1974; Dittman и соавт., 1974); прямое отношение к этим работам
имеют источники, касающиеся баланса жидкости и энергетического метаболизма мозговой ткани.
В литературе биохимического профиля одни источники содержат данные, полученные при
непосредственном изучении вещества головного мозга, заведомо пораженного отеком-набуханием
(биопсия, секция, эксперимент). Вторые предусматривают изучение крови, оттекающей из полости
черепа (а также притекающей к мозгу), и цереброспинального ликвора в условиях церебрального
отека-набухания. К ним можно причислить работы, в которых названный процесс изучался in vitro.
Кроме того, значительное количество авторов освещают с биохимических позиций изменения
центральной нервной системы при черепно-мозговой травме и различных формах гипоксии, по без
упора на поражение мозга процессом отека-набухания, хотя последний нередко сопровождает
упомянутые патологические состояния. Заслуживает также внимания работа В.Р. Майсая (1973), в
которой идет речь о биохимических сдвигах в некоторых внутренних органах при той же череп-
но-мозговой травме и о влиянии этих сдвигов на формирование и биохимическое своеобразие це-
ребрального отека-набухания.
Особую группу составляют работы, авторы которых трактуют проблему отека-набухания
мозга преимущественно с физико-химических позиций. Осмотические свойства мозгового веще-
ства подробно освещаются Arieff с соавторами (1972), применявшими быстрое замораживание
взятых проб в жидком N
2
(с последующим экстрагированием в кипящей бидистиллированной воде)
и осмометрию; у кроликов воспроизводились острое и продолжительное гиперосмотическое, а
также острое гипоосмотическое состояние. В итоге было показано, что осмотическая разница
между мозгом и плазмой имеется только в острых опытах, а повышение содержания воды в мозге
(на 17%) устанавливается лишь при остром гипоосмотическом состоянии. Как полагают авторы,
при быстром изменении осмотического состояния плазмы возникает осмотический градиент между
плазмой, спинномозговой жидкостью и мозгом, способствующий быстрому перемещению воды в
мозговую паренхиму.
Таковы основные предпосылки, характеризующие современный подход к проблеме оте-
ка-набухания мозга в аспектах биологической химии.
Переходя к изложению конкретных данных, мы прежде всего хотим привлечь внимание к
тому обстоятельству, что многие авторы усматривают в названном процессе расстройство вод-
но-солевого (электролитного) обмена мозговой ткани, подразумевая под этим главным образом
нарушение обмена воды в системе кровь — ткань с накоплением избыточной жидкости как внутри
структурных элементов, так и в межструктуральных пространствах. Эта концепция четко соответ-
ствует представлениям о комплексном, сочетанном процессе отека-набухания мозга, которому мы
будем уделять основное внимание в данной главе. Однако вышеприведенная общая установка не
является исчерпывающей. Ее существенно уточняет концепция отдельных авторов, дающих ха-
рактеристику водного обмена мозга (при травматическом его отеке) с учетом соотношения экзо-
генной и эндогенной воды. Такая постановка вопроса позволяет напомнить о том, что эндогенная
вода — это не только продукт, попавший в структурные элементы мозга из крови и усвоенный ими,
но и первично возникающий в них при окислении питательных веществ (метаболическая вода).
Отсюда получают определенное освещение возможные пути развития отека-набухания мозговой
ткани. Для биохимической регистрации этих путей некоторые исследователи предлагали одно-
временно пользоваться методиками выявления внеклеточной, свободной и связанной воды мозго-
вого вещества (Takakuwa, 1957).
57
В целом био- и гистохимическая литература но проблеме отека-набухания мозгового веще-
ства содержит множество сведений об изменениях содержания различных ингредиентов мозга при
названном процессе, а именно: воды, электролитов, белков, жиров, углеводов, продуктов энерге-
тического обмена и тканевого дыхания, различных ферментов, медиаторов, витаминов и т.д. Од-
нако не все эти сведения равноценны: среди них имеются безусловные (в первую очередь данные о
водно-электролитном обмене при достоверном его нарушении) и относительные. Ряд сведений
носит явно противоречивый характер, что может быть связано и с разнообразием этиопатогенети-
ческих предпосылок. В некоторых случаях относительность определяется невозможностью уста-
новить принадлежность того или иного биохимического сдвига непосредственно к процессу це-
ребрального отека-набухания либо к прямому воздействию той вредности, которая в конце концов
обусловила развитие названного патологического состояния (такая ситуация иногда имеет место в
условиях экзогенных интоксикаций). Ряд одинаковых нарушений химизма мозга может возникать
как при наличии, так и при заведомом отсутствии отека-набухания его вещества.
Наиболее весомым биохимическим показателем отека-набухания мозга является повышение
содержания воды, которое чаще всего устанавливается путем определения влажной и сухой массы
без разделения на свободную и связанную воду, с привлечением в отдельных случаях понятия
«средняя влажность». Для состояния отека-набухания характерно понижение содержания сухого
остатка (на 4,5—6,5%). Определяя количество воды в пораженной отеком-набуханием мозговой
ткани, некоторые авторы раздельно исследуют серое и белое вещество, а также изучают различные
анатомические формации мозга или (в условиях очаговых процессов) сопоставляют картины по-
лушарий. При этом иногда возникают разногласия (преимущественное нахождение процесса в
сером или белом веществе). В наблюдениях Л.З. Тель с соавторами (1970) при травматическом
отеке мозга у человека количество воды в белом веществе полушарий увеличивалось на 11,7%, в
продолговатом мозге — на 4,1%, а в мозжечке — не изменялось.
Согласно В.М. Самвелян (1966), определявшей содержание воды в мозговой ткани вычис-
лением соотношения массы сырого мозга к массе тела животного (коэффициент К
1
) и массы сырого
мозга к массе сухого остатка (коэффициент К
2
), при травматическом и осмотическом оте-
ке-набухании мозга мелких лабораторных животных содержание воды возрастает от 75—76 до
78—80%.
Помимо изменений содержания воды, в биохимической картине церебрального оте-
ка-набухания значительное место занимают нарушения обмена электролитов. Отек-набухание
мозгового вещества связан с накоплением электролитов, удерживающих воду (натрий, хлор);
снижение их содержания ведет к отдаче воды и уменьшению отека. Это утверждение повторяется в
ряде работ. Так, например, сообщается о больших количествах Na
+
и Сl
-
как в отечной жидкости,
так и внутри клеток (главным образом глиальных). Согласно А.Я. Местечкиной (1964), при оте-
ке-набухании мозга (белое вещество) имеет место его обогащение хлором (по сравнению с кон-
тролем на 200%), натрием (на 62%) и железом (на 30%). Некоторые авторы считают первопричиной
отека-набухания мозга задержку солей натрия с присоединяющейся к ней задержкой воды и уве-
личением объема интерстициальной жидкости (накопление натрия является главной причиной
развития внутриклеточного отека). Разделяя эту точку зрения, Palleske и соавторы (1970) суще-
ственно уточняют патофизиологическую картину. Они указывают, что обменными процессами
головного мозга ведает нейроглия; клетки ее по отношению к кровяной плазме гипертоничны и,
таким образом, «выменивают» натрий по осмотической закономерности; аппаратом, регулирую-
щим содержание воды в мозге, является так называемый натриевый насос, который требует энер-
гетических ресурсов; при недостаточности последних (падение содержания креатинфосфата и
АТФ) наступает истощение натриевого насоса, вследствие чего увеличивается количество внут-
риклеточного натрия и осмотический механизм приводит к повышению содержания воды в моз-
говом веществе (т.е. возникает отек мозга). С этих же позиций рассматривают процесс Л.В. Гранова
и соавторы (1970), которые полагают, что нарушение баланса натрия при церебральном отеке свя-
зано с замещением ионов калия на ионы натрия и Н; следствием этого является клеточный ацидоз,
способствующий отеку клеток. В условиях экспериментального отека-набухания мозга Păuşescu и
соавторы (1970) наблюдали значительное увеличение количества натрия, кальция и магния в моз-
говой ткани. Однако, по заключению В.А. Смирнова с соавторами (1973), для острой стадии ин-
сульта у человека характерны водно-электролитные сдвиги, приводящие к эксикозу клеток мозго-
вого вещества и гипернатриемии при явлениях внеклеточной гипергидратации.
58
В то же время имеются единичные сообщения (Van Harreveld, Dubrovsky, 1967) об умень-
шении содержания натрия при экспериментальном отеке мозга, вызванном повышенной водной
нагрузкой. В отдельных работах подчеркивается значение ионов хлора для развития церебрального
отека-набухания.
Мнения исследователей относительно содержания калия при отеке-набухании мозга расхо-
дятся. Большинство авторов сообщают о том, что в названных условиях наряду с возрастанием
содержания натрия в мозговой ткани содержание калия уменьшается (Аlеu и соавт., 1963; Franck и
соавт., 1970; А.Я. Дьячкова, 1972; Б.Г. Даллакян, 1973). Однако А.Я. Местечкина (1964) в отечном
белом веществе головного мозга нейрохирургических больных установила повышение содержания
калия на 28%, a Van Harreveld, Dubrovsky (1967), Păuşescu и соавторы (1970) и Studer и соавторы
(1973) в аналогичных условиях не выявили существенных изменений его содержания. Последняя
особенность имела место и в опытах Palleske и соавторов (1970), которые связывают отсутствие
достоверного снижения содержания калия с особенностями патогенетического механизма оте-
ка-набухания мозга при данной постановке эксперимента (повреждение холодом). В работе
Baethman и Van Harreveld (1973) все же сообщается о небольшом увеличении содержания К
+
в
отечном мозговом веществе.
Ценные сведения для биохимической характеристики церебрального отека-набухания
предоставляют материалы энзимологических исследований. Они дают возможность получить
представление о пусковом механизме вышеописанных нарушений электролитного баланса, а также
об изменениях энергетического обмена и сдвигах тканевого дыхания в мозговом веществе, пора-
женном отеком-набуханием.
По заключению некоторых авторов, процесс отека-набухания мозга связан с дисфункцией
митохондрий, развивающейся в результате недостаточности макроэргических ферментных систем,
поддерживающих баланс жидкостей в центральной нервной системе, с нарушением утилизации
аденозинтрифосфатазы, регулирующей мембранную проницаемость, и со специфическим тормо-
жением глутаральдегидрезистентной (активируемой магнием) АТФ-азы (без уменьшения актив-
ности других АТФ-аз). Рассматривая энергетический обмен мозга животных при повышении
внутричерепного давления (компрессионная методика, способствующая церебральному оте-
ку-набуханию), И.А. Болдина с соавторами (1969) обнаружила дефицит макроэргических фосфатов
(несоответствие между расходом и ресинтезом аденозинтрифосфатазы и кислой фосфатазы). Изу-
чая материалы биопсии отечного мозга нейрохирургических больных, Reulen и соавторы (1969)
определяли содержание фосфатов (АТФ, АДФ, АМФ, креатинфосфат, неорганический фосфор) в
сером и белом веществе различных долей. При этом было показано, что концентрация АТФ, кре-
атин- и аденозинфосфата, а также глюкозы значительно снижалась (кора); в то же время содержа-
ние продуктов их распада, фосфора, аденозинмонофосфата, аденозиндифосфата и лактата увели-
чивалось, что объясняется усилением анаэробного гликолиза вследствие гипоксии, наступающей в
отечной ткани. По мнению Yamaguchi и соавторов (1970), к церебральному отеку-набуханию ведет
повреждение продуцирующих энергию систем мозга с резким падением активности АТФ-азы.
Согласно наблюдениям Nelson и Mantz (1971), в отечной зоне мозга мышей содержание АТФ было
на 53%, а фосфокреатина на 27% ниже, чем в контроле; содержание же молочной кислоты на 53%, а
глюкозы — на 50% превышало контроль. Зависимость развития отека-набухания мозга от снижения
активности АТФ-азы подчеркивается и в работе Моrіsawa (1972). Такие же представления разви-
вают С.Л. Кипнис и соавторы (1973). Они пишут о том, что воздействие цереброэдемогенных
факторов на тканевое дыхание мозга уменьшает выработку макроэргических соединений, обеспе-
чивающих активный транспорт ионов через клеточные мембраны; наступает нарушение интра-
целлюлярных метаболических процессов с накоплением токсических и осмотически активных
продуктов, что способствует изменению внутри- и внеклеточного градиента, перераспределению
жидкости и возникновению отека-набухания. Касаясь биохимических превращений в веществе
головного мозга при черепно-мозговой травме, нередко сопровождающейся отеком-набуханием
мозговой ткани, М.Ш. Промыслов и Р.А. Тигранян (1971) сообщают о нарушении окислительного
фосфорилирования и понижении содержания макроэргических фосфатов. По данным Gromek и
соавторов (1973), изучавших в эксперименте компрессионный отек мозга, биохимическая картина
характеризуется уменьшением окислительного фосфорилирования, снижением активности
АТФ-азы и повышением содержания жирных кислот в гомогенатах и митохондриальной фракции.
Особенно подробно биохимическая сущность отека-набухания мозга освещена в обзорной
статье А.Я. Дьячковой (1972). Автор подчеркивает, что в результате нарушения мембранной про-
59
ницаемости наступает дефицит притока энергетического материала (глюкозы) извне и клетки
начинают потреблять собственные пластические материалы. В клетке происходит накопление ос-
мотически активных веществ и метаболической воды, которая высвобождается в процессе ката-
болизма, а это опять-таки способствует развитию отека.
Однако утверждения о дефиците макроэргических соединений при отеке-набухании мозга не
являются единодушными.
Nakazawa (1969), проводя энзимологическое изучение вещества мозга, пораженного оте-
ком-набуханием, не обнаружил существенных нарушений активности АТФ-азы, глутаматдекар-
боксилазы и сукцинатдегидрогеназы. В обзоре Р.Н. Глебова и С.М. Безручко (1973) приводятся
литературные материалы, в соответствии с которыми при интоксикационном отеке мозга повы-
шается активность АТФ-азы и тиаминпирофосфатазы астроцитов.
Изучая АТФ-азную активность в нейронах и глиальных клетках мозга крыс при водной ин-
токсикации, Medziliradski и соавторы (1974) отметили, что в глиоцитах коры активность
Na,-К-АТФ-азы и строфантин G-резистентной АТФ заметно снималась с увеличением водной
нагрузки; в перикарионах нейронов активность первой несколько повышалась, а второй не изме-
нялась; в белом веществе изменений активности не обнаруживалось.
Заслуживает внимания и ряд других био- и гистохимических исследований энзимологиче-
ского профиля, касающихся состояния различных ферментных систем головного мозга, поражен-
ного процессом отека-набухания. В частности, Gallippi и соавторы (1965) с помощью методов ги-
стохимии выявляли активность следующих дегидрогеназ (Д): изоцитрико-Д (ИД), малико-Д (МД),
глутаминико-Д (ГД), α-глицерофосфатной Д (α-ГФД), молочнокислой Д (МКД). Оказалось, что
активность ИД, МД и ГД была сниженной, а α-ГФД и МКД-азы — повышенной. Изменение тка-
невых ферментных систем, сопровождающееся ослаблением активности ферментов, участвующих
в цикле Кребса, и усиление анаэробного гликолиза расцениваются как важный фактор патогенеза
отека-набухания мозга. Некоторые авторы указывают на повышение активности сукцинатдегид-
рогеназы и лактатдегидрогеназы. По данным Yanagihara и соавторов (1967), все стадии экспери-
ментального отека мозга характеризуются выраженными изменениями таких ферментов астроглии:
магний- и кальцийактивируемой аденозинтрифосфатазы, щелочной и кислой фосфатаз, сукцинат-
дегидрогеназы, лактатдегидрогеназы, индоксилэстеразы и лейцинаминопептидазы; в то же время в
олигодендроглиоцитах все эти изменения не выходят за пределы начальных. Согласно наблюде-
ниям Friede (1968), считающего ферментативную активность нормальной олигодендроглии более
высокой, чем астроцитарной глии, в условиях отека-набухания мозга имеет место существенное
возрастание активности окислительных ферментов в гипертрофированных астроцитах и незначи-
тельное — бутирилхолинэстеразы (при отсутствии изменений кислой фосфатазы); будучи бога-
тыми карбоангидразой, астроциты участвуют в поддержании ионного равновесия тканевой жид-
кости; клетки микроглии, напротив, обладают высокой активностью кислой фосфатазы и низкой —
окислительных ферментов. Как отмечают Păuşescu и соавторы (1970), А.И. Балаклеевский и соав-
торы (1972) и В.В. Евстигнеев и соавторы (1972), отеку-набуханию мозга свойственно угнетение
активности моноаминоксидазы. Однако, но данным Nakazawa (1969), активность названного фер-
мента не изменяется. Некоторые приводят сведения об изменениях лизосомных и нелизосомных
ферментов при церебральном отеке-набухании (в опытах с экспериментальной терапией кортико-
стероидами); эффект последних относят за счет уменьшения абсолютных величин активности ли-
зосомных ферментов β-глюкуронидазы и кислой β-глицерофосфатазы; активность кислого ка-
тепсина заметно не изменяется; в ряду нелизосомных ферментов происходят значительное
уменьшение активности кислой паранитрофенилфосфатазы и увеличение активности щелочной
фосфатазы, а также нейтральной протеазы. В очаге отека мозга Miyazama (1974) отмечает нару-
шение активности кислых гидролаз лизосом. По данным Szumanska и соавторов (1974), развив-
шийся компрессионный мозговой отек характеризуется повышением активности окислитель-
но-восстановительных ферментов и кислой фосфатазы. В работе же В.В. Посохова (1975) идет речь
о связи отека-набухания мозга с активацией кининовой системы.
Среди энзимологических исследований, касающихся вещества головного мозга, пораженного
отеком-набуханием, имеются и такие, в которых нет указаний на наличие соответствующих особо
существенных изменений. По данным А.И. Балаклеевского и соавторов (1972), при вызванном
различными способами церебральном отеке-набухании в мозговом веществе не выявлялось сдвигов
активности ацетилхолинэстеразы, а также сукцинатдегидрогеназы и цитохром-с-оксидазы. На
первом месте находились нарушения нейрогормональных систем мозга. В связи с этим авторы
60
приходят к заключению, что механизмы формирования отека-набухания мозга (в частности, при
черепно-мозговой травме) в меньшей степени зависят от нарушений лизосомальных факторов и
энергообеспечивающих систем.
Тем не менее проблема энергетических сдвигов и расстройства тканевого дыхания головного
мозга продолжает занимать видное место в биохимической литературе, посвященной оте-
ку-набуханию мозговой ткани. Некоторые авторы, подчеркивая важную роль и взаимосвязь гипо-
ксемии, тканевого ацидоза и повышения сосудистой проницаемости при церебральных повре-
ждениях, пишут о том, что метаболические процессы головного мозга характеризуются неизменно
высоким уровнем потребления кислорода и глюкозы при мизерности их тканевых резервов; из-за
отсутствия (или, точнее, незначительного масштаба) анаэробного гликолиза прекращение окисли-
тельного углеводного обмена даже на самое короткое время не представляется возможным. В от-
дельных работах развитие отека-набухания мозга ставится в прямую зависимость от торможения
окислительного фосфорилирования в митохондриях — снижения дыхания мозговой ткани, хотя
нормализация фосфорилирования может намечаться, несмотря на усугубляющиеся сдвиги в со-
держании натрия и воды.
В свете изложенного следует считать оправданным преимущественный интерес некоторых
авторов к нарушениям аэробного гликолиза мозговой ткани, пораженной отеком-набуханием, хотя
в литературе имеется ряд указаний на то, что в жизнедеятельности мозга важную роль играет не
только аэробный, но и анаэробный гликолиз. В неблагоприятных условиях (недостаточное снаб-
жение кислородом) может наблюдаться усиление анаэробного гликолиза как защитная, приспо-
собительная акция. Рассматривая глубокие сдвиги, происходящие в мозговом веществе при че-
репно-мозговой травме (острый период), В.М. Угрюмов и соавторы (1972) отмечают резкое изме-
нение общего и тканевого газообмена со значительным нарушением окислительных процессов;
хотя потребление кислорода тканью мозга несколько повышается, увеличения выделения СО
2
не
происходит (отсутствие конечной фазы обмена); интенсификация процессов гликолиза не ком-
пенсирует энергетических запросов мозга; в результате анаэробного гликолиза в мозге накапли-
ваются молочная и пировиноградная кислоты; развивается некомпенсированная церебральная
циркуляторная гипоксия. Иную позицию занимает Friede (1963), считающий (на основании опытов
in vitro и in vivo) причиной отека блокирование именно анаэробного гликолиза (мозжечок). Много
внимания гликолизу уделяется при рассмотрении механизмов развития отека мозга в книге Г. Ла-
бори (1974).
О взаимосвязи отека-набухания мозга и нарушений кислородного баланса (анаэробного гли-
колиза) в мозговой ткани упоминают многие авторы. Bakay и Lee (1968) наблюдали повышение
содержания воды в мозговом веществе у животных при гиперкапнической гипоксии и гиперкапнии
(в последнем случае отек был менее значительным); свойственные отеку ультраструктурные из-
менения мозга преобладали в опытах с гиперкапнической гипоксией, а степень выраженности этих
изменений оказалась пропорциональной падению напряжения кислорода и ацидозу; при гипоксии с
нормальной элиминацией СО
2
отчетливых отечных изменений мозговой ткани не определялось.
Касаясь церебрального отека-набухания при острой почечной недостаточности и реанимационных
мероприятиях, некоторые авторы обращают особое внимание на нарушения водно-электролитного
баланса, ишемию, гипоксию и постгипоксический ацидоз. Согласно утверждению В.Л. Смирнова
(1972), гиперкапническая гипоксия всегда ведет к отеку мозга. Laborit и соавторы (1972), воспро-
изводившие у кроликов отек-набухание мозга путем 30-минутной гипервентиляции, считают, что
этот процесс прежде всего зависит от повышения уровня молочной кислоты; мозговые сосуды
сужаются, наступает гипоксия, падает уровень 2, 3-фосфоглпцерата.
В то же время, по экспериментальным данным Herrman и Dittman (1970), в мозговой ткани,
пораженной отеком-набуханием, отмечается резкое повышение как аэро-, так и анаэробного гли-
колиза (усиление тканевого дыхания). Это утверждение не согласуется с итогом опытов И.А.
Приходченко (1959), которая показала, что количество кислорода, потребляемого на 1 г отечной
мозговой ткани животных, уменьшается до 60—35 мм
3
(показатель нормы — 100—120 мм
3
; по-
требление в поврежденном полушарии до развития отека-набухания достигает 200—220 мм
3
).
Названная работа демонстрирует наличие тканевой гипоксии и резкое угнетение клеточного ды-
хания мозговой ткани при ее отеке и набухании. Попутно следует отметить, что в условиях оте-
ка-набухания мозга описано как понижение (Renlen и соавт., 1969), так и повышение (Nelsen, Mantz,
1971) содержания глюкозы в мозговом веществе.