Най-честата причина за енергийна криза е капка церебрална перфузия (глобална исхемия), обикновено в резултат на сърдечен арест или тежка хипотония (шок). Устойчивата тежка хипогликемия и гърчовете с продължителност 1-2 часа също причиняват трайно увреждане на мозъка. Чистата хипоксия в клиничните условия е необичайна. Пациентите с белодробни заболявания се лекуват с кислород и мозъкът може да се адаптира към чистата хипоксия, особено ако се развива бавно. Хипоксията се развива остро при CO отравяне, което измества кислорода от хемоглобина. Глобалната исхемия е по-лоша от хипоксията, хипогликемията и гърчовете, тъй като освен че причинява енергийна недостатъчност, тя води до натрупване на млечна киселина и други токсични метаболити, които обикновено се отстраняват от циркулацията.

Механизмът на увреждане на невроните при хипоксично-исхемична енцефалопатия (HIE) сега започва да се разбира. Очевидно липсата на енергия причинява първоначално електрически отказ и, ако продължи достатъчно дълго, води до спиране на клетъчните функции и клетъчна смърт. Експериментите с животни и клиничните проучвания обаче показват, че има и други фактори, в допълнение към загубата на енергия, които отчитат увреждането на невроните. Дори сублеталният HIE може да задейства поредица от токсични реакции, които довършват наранените неврони и убиват допълнителни, които не са били повредени по време на първоначалната обида. По този начин, следвайки глобалната исхемия, невроните не умират внезапно или изведнъж. При някои от тях щетите се развиват часове или дни след обидата. Повечето неврони се подлагат на некроза. При някои неврони HIE задейства апоптоза.

глиалните клетки

Непълно изгаряне на глюкоза води до лактатна ацидоза. Млечната киселина може да проникне през клетъчните мембрани и може да увреди не само невроните, но и глиалните и мезенхимните клетки. Освен това, млечната киселина и водородните йони причиняват мозъчен оток, като привличат вода. Очевидно лактатната ацидоза е по-тежка при пациенти с HIE, които са хипергликемични и не е важен фактор за хипогликемична енцефалопатия или гърчове.

Тежката HIE е придружена от мозъчен оток и неговите ефекти се усложняват от повишеното вътречерепно налягане. Цитотоксичен (вътреклетъчен) оток развива се в началната фаза на обидата. Интерстициален мозъчен оток, което следва, се дължи на съдово увреждане и освобождаване в интерстициалното пространство на вазоактивни метаболити като арахидонови и други мастни киселини (получени от мембранни глицеролипиди), млечна киселина, електролити и други неизвестни осмоли. Арахидоновата киселина също има хемотаксична функция и предизвиква остро възпаление.

Свободните радикали, млечната киселина, мозъчният оток и възпалението не могат да се развият в неконфузирана, напълно исхемична тъкан. Те се развиват в следствие реперфузия. В ироничен смисъл мозъкът трябва да е жив, за да се развият промените в невроналната смърт. По този начин реперфузията е нож с две остриета. Без него няма надежда за възстановяване. От друга страна, реперфузията причинява допълнително (забавено) увреждане на невроните, довежда моноцити до мястото на увреждане и поддържа глиалните и съдови реакции, които следват. Познаването на различните аспекти на HIE и реперфузионно увреждане може да отвори пътя към възможни невропротективни интервенции.

ПАТОЛОГИЯТА НА ХИПОКСИЧНО-ИСХЕМИЧНАТА ЕНЦЕФАЛОПАТИЯ


Невронофагия

На този фон нека разгледаме какво се случва с различни степени на HIE. Да предположим, че някой има кратък епизод на глобална исхемия, кажете от припадък. За секунди енергийната недостатъчност води до спиране на електрическата активност в невроните и пациентът губи съзнание. Невроните и глиалните клетки са жизнеспособни и, ако кръвообращението бъде бързо възстановено, пациентът се връща към нормалното. Ако обаче исхемията продължи по-дълго, първо целостта на клетъчните мембрани ще бъде нарушена и след това клетъчният метаболизъм ще спре и невроните ще умрат. Исхемията с продължителност 4-5 минути може да увреди необратимо хипокампални и неокортикални пирамидални клетки, стриатални неврони и клетки на Пуркине. По-продължителната исхемия може да увреди невроните на таламуса и мозъчния ствол.

Ако пациент умре малко след обидата, мозъкът обикновено е грубо и микроскопски нормален. Ако пациентът оцелее и перфузията се възстанови, промените започват да се появяват в рамките на часове. Отначало наранените неврони се свиват и стават еозинофилни. Това се дължи на увеличената плътност на увредените митохондрии. Невроналните ядра се кондензират. Свитият еозинофилен неврон (аноксичен неврон) е отличителен белег на HIE. Астроцитите набъбват (клетки от Алцхаймер тип II). Това е слабо разбран отговор на астроцитите на метаболитни обиди. Ако пациентът оцелее по-дълго, увредените неврони се разпадат и се отстраняват от макрофаги. С време, корова атрофия и глиоза развиват. При новородени и плодове с HIE фрагментът на кондензираните невронални ядра, феномен, наречен кариорексис.

Някои случаи на HIE, обикновено след кратки обиди, причиняват невронална смърт само без увреждане на глиалните клетки (селективна невронална некроза). Невроните са по-чувствителни от глиалните клетки, тъй като имат по-високи енергийни нужди и само те произвеждат глутамат. Някои неврони са по-уязвими от други (селективна уязвимост). Хипокампалните пирамидални клетки на CA1, пирамидалните неокортикални неврони (слоеве 3, 5 и 6), клетките на Purkinje и стриаталните неврони имат най-голяма уязвимост.


Псевдоламинарна некроза

Увреждането на кората понякога причинява лентоподобна лезия, т.нар псевдоламинарна некроза. Има и регионална промяна в чувствителността към HIE. Кората на главния мозък и стриатумът са по-чувствителни от таламуса, а таламусът от своя страна е по-чувствителен от мозъчния ствол. Гръбначният мозък може да остане невредим, дори когато цялата останала ЦНС е сериозно увредена. Най-вероятното обяснение за тази селективна уязвимост е, че податливите неврони произвеждат повече глутамат. При тежки случаи на HIE се увреждат не само невроните, но и глиалните клетки. Ключовият фактор, който превръща селективната невронална некроза в обща некроза на тъканите, вероятно е лактатна ацидоза.


Хипокампална склероза

Терминът HIE обхваща хипоксия, исхемия, хипогликемия и ефектите от продължителни гърчове. Шокът и сърдечният арест се развиват в даден момент в най-тежките случаи на HIE, а невропатологията е същата, независимо от първоначалното събитие. Рядко е възможно да се установи причината за HIE въз основа на патологичните находки. Например двустранна хипокампална невронална загуба и глиоза (хипокампална склероза) без други лезии се наблюдава при някои пациенти с епилепсия или след кратък сърдечен арест. Пощаждането на клетките на Purkinje предполага хипогликемична енцефалопатия, но се наблюдава и при HIE без хипогликемия. В допълнение към причиняването на хипоксия, CO се свързва с богати на желязо неврони на globus pallidus и substantia nigra, увреждайки тези ядра селективно.


Неперфузиран мозък

Тежкото и продължително HIE уврежда кората, дълбоките ядра и мозъчния ствол, което води до мозъчна смърт. Ако такъв пациент бъде поставен на респиратора, мозъкът (при нормална телесна температура) се подлага на ензимно авторазграждане, което може да завърши с втечняване. Терминът "респиратор мозък"което е приложено в такива случаи е подвеждащо, тъй като автолизата не е причинена от респиратора. Терминът"неперфузиран мозък"е по-точен. Тъй като кръвообращението е спряно и цялата метаболитна активност спира, неперфузионният мозък не показва никакви реактивни промени (възпаление, макрофаги, глиоза), а само автолиза. Изобразяването разкрива хиподенсия поради оток и разпадане на мозъчната тъкан без подобрение.

В някои случаи глобалната исхемия причинява двустранна, симетрична мозъчни инфаркти в граничните зони между основните артериални територии. Рядко HIE включва бели кахъри, причиняващи увреждане и загуба на миелин. Разплитането на увредения миелин води до вакуолизация и гъбест вид на бялото вещество в тъканните участъци. Увреждането на бялото вещество е често срещано при отравяне с CO, но може да се появи и при други форми на HIE.

КЛИНИЧНИТЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ОТ ХИПОКСИЧНО-ИСХЕМИЧНАТА ЕНЦЕФАЛОПАТИЯ

Най-често срещаният модел на нараняване при HIE е селективна загуба на чувствителни неврони (пирамидални клетки на CA1 на хипокампуса, слоеве 3, 5 и 6 на неокортекса, клетки на Purkinje и стриатални неврони). Лек HIE, като кратък сърдечен арест, може да засегне CA1 пирамидални неврони само на хипокампуса. Двустранно увреждане на хипокампа причини Амнезия на Корсаков. Това е нарушение на паметта, характеризиращо се с невъзможност за задържане на нова информация (антероградна амнезия) и по-малко тежък дефект на припомняне на стари спомени (ретроградна амнезия). Хипокампалната амнезия (амнезия на Корсакиф) засяга по-тежко епизодичната памет и по-малко семантичната памет (виж по-долу)

ПАМЕТ
ПРОЦЕДУРА: Умения за учене (научаване как), напр. Как се пише с лява ръка, ако е с дясна ръка.
ДЕКЛАРАТИВНА: два вида
СЕМАНТИЧНА: Памет за факти (научавайки това), напр. Кабул е столицата на Афганистан. ЕПИЗОДИЧНО: Памет за лично преживени събития, напр. Запомняне къде сте паркирали колата си тази сутрин.

Дифузната кортикална, таламична или комбинирана невронална загуба (с непокътнат мозъчен ствол) води до деменция или устойчиво вегетативно състояние (загуба на когнитивни функции и емоции със запазване на цикли сън-будност, автономна функция и дишане). Медицинските, правните и етичните проблеми, въртящи се около персистиращото вегетативно състояние, бяха драматизирани през 2005 г. по случая с Тери Скиаво.

Причиняват се по-продължителни исхемични обиди, които увреждат и мозъчния ствол мозъчна смърт, терминално клинично състояние, характеризиращо се с загуба на церебрални и мозъчен ствол функция. Клиничните критерии за мозъчна смърт са пълна неотзивчивост, отсъствие на мозъчни стволови рефлекси, електрическа тишина (плосък ЕЕГ) и липса на церебрална перфузия. Последното вероятно се дължи на запушване на капилярите от ендотелен оток и мозъчен оток. Смъртта на мозъка може да се разграничи клинично от персистиращото вегетативно състояние и други състояния, които причиняват тежки мозъчни увреждания и кома. В повечето случаи мозъчната смърт води до загуба на жизненоважни функции. Следователно за законни цели мозъчната смърт е еквивалент на соматична или кардиореспираторна смърт.

БЯЛОТО МАТЕРИЯ В HIE