Mekanisme patofisiologis kematian otak

Mekanisme patofisiologi kematian otak

Kerusakan mekanis yang parah pada otak paling sering terjadi akibat trauma yang disebabkan oleh percepatan tiba-tiba dengan vektor yang berlawanan arah. Cedera seperti itu paling sering terjadi pada kecelakaan mobil, jatuh dari ketinggian, dll. Cedera otak traumatis dalam kasus ini disebabkan oleh gerakan antifase otak yang tajam di rongga tengkorak, yang secara langsung menghancurkan bagian-bagian otak. Kerusakan otak non-traumatik yang kritis paling sering terjadi akibat pendarahan baik ke dalam substansi otak atau di bawah meningen. Bentuk pendarahan yang parah, seperti parenkim atau subaraknoid, disertai dengan pencurahan sejumlah besar darah ke dalam rongga tengkorak, memicu mekanisme kerusakan otak yang mirip dengan cedera otak traumatis. Anoksia, yang terjadi sebagai akibat dari penghentian sementara aktivitas jantung, juga menyebabkan kerusakan otak yang fatal.

Telah dibuktikan bahwa jika darah benar-benar berhenti mengalir ke rongga tengkorak selama 30 menit, hal ini menyebabkan kerusakan ireversibel pada neuron, yang pemulihannya menjadi mustahil. Situasi ini terjadi dalam 2 kasus: dengan peningkatan tajam tekanan intrakranial ke tingkat tekanan arteri sistolik, dengan serangan jantung dan pijat jantung tidak langsung yang tidak memadai selama periode waktu yang ditentukan.

Untuk memahami secara menyeluruh mekanisme perkembangan kematian otak sebagai akibat kerusakan sekunder pada kasus anoksia transien, perlu untuk menguraikan secara lebih rinci proses pembentukan dan pemeliharaan tekanan intrakranial serta mekanisme yang menyebabkan kerusakan fatal pada jaringan otak sebagai akibat dari pembengkakan dan edema.

Ada beberapa sistem fisiologis yang terlibat dalam menjaga keseimbangan volume isi intrakranial. Saat ini, diyakini bahwa volume rongga tengkorak merupakan fungsi dari besaran berikut:

Vtotal = Vdarah + Vleukosit + Votak + Vair + Vx

Di mana V _total merupakan volume terkini isi tengkorak; V _darah merupakan volume darah dalam pembuluh darah intraserebral dan sinus vena; V _lkv merupakan volume cairan serebrospinal; V _otak merupakan volume jaringan otak; V _air merupakan volume air bebas dan terikat; V _x merupakan volume tambahan patologis (tumor, hematoma, dsb.) yang normalnya tidak ada dalam rongga tengkorak.

Dalam keadaan normal, semua komponen yang membentuk volume isi tengkorak berada dalam keseimbangan dinamis konstan dan menciptakan tekanan intrakranial sebesar 8-10 mmHg. Setiap peningkatan pada salah satu parameter di bagian kanan rumus akan menyebabkan penurunan yang tak terelakkan pada yang lain. Dari komponen normal, V _air dan V _{leukv mengubah volumenya paling cepat, dan Vdarah} pada tingkat yang lebih rendah. Mari kita bahas lebih rinci mekanisme utama yang menyebabkan peningkatan indikator ini.

Cairan serebrospinal dibentuk oleh pleksus vaskular (koroid) dengan kecepatan 0,3-0,4 ml/menit, seluruh volume cairan serebrospinal diganti sepenuhnya dalam waktu 8 jam, yaitu 3 kali sehari. Pembentukan cairan serebrospinal praktis tidak tergantung pada nilai tekanan intrakranial dan berkurang dengan penurunan aliran darah melalui pleksus koroid. Pada saat yang sama, penyerapan cairan serebrospinal berhubungan langsung dengan tekanan intrakranial: dengan peningkatannya, ia meningkat, dan dengan penurunannya, ia menurun. Telah ditetapkan bahwa hubungan antara sistem pembentukan/penyerapan cairan serebrospinal dan tekanan intrakranial bersifat nonlinier. Dengan demikian, perubahan volume dan tekanan cairan serebrospinal yang meningkat secara bertahap mungkin tidak menampakkan diri secara klinis, dan setelah mencapai nilai kritis yang ditentukan secara individual, dekompensasi klinis dan peningkatan tajam dalam tekanan intrakranial terjadi. Mekanisme perkembangan sindrom dislokasi, yang terjadi akibat penyerapan sejumlah besar cairan serebrospinal dengan peningkatan tekanan intrakranial, juga dijelaskan. Sementara sejumlah besar cairan serebrospinal diserap dengan latar belakang obstruksi aliran keluar vena, evakuasi cairan dari rongga tengkorak dapat melambat, yang mengarah pada perkembangan dislokasi. Dalam kasus ini, manifestasi praklinis dari peningkatan hipertensi intrakranial dapat berhasil ditentukan menggunakan EchoES.

Dalam perkembangan kerusakan otak yang fatal, peran penting dimainkan oleh pelanggaran sawar darah-otak dan edema serebral sitotoksik. Telah ditetapkan bahwa ruang antarsel dalam jaringan otak sangat kecil, dan tegangan air intrasel dipertahankan karena berfungsinya sawar darah-otak, yang penghancuran salah satu komponennya menyebabkan penetrasi air dan berbagai zat plasma ke dalam jaringan otak, yang menyebabkan edemanya. Mekanisme kompensasi yang memungkinkan air diekstraksi dari jaringan otak juga rusak ketika sawar tersebut dilanggar. Perubahan tajam dalam aliran darah, oksigen atau kandungan glukosa memiliki efek merusak langsung pada neuron dan komponen sawar darah-otak. Selain itu, perubahan terjadi sangat cepat. Keadaan tidak sadar berkembang dalam 10 detik setelah aliran darah ke otak benar-benar berhenti. Dengan demikian, setiap keadaan tidak sadar disertai dengan kerusakan pada sawar darah-otak, yang menyebabkan pelepasan air dan komponen plasma ke dalam ruang ekstraseluler, yang menyebabkan edema vasogenik. Pada gilirannya, keberadaan zat-zat ini di ruang antarsel menyebabkan kerusakan metabolik pada neuron dan perkembangan edema sitotoksik intraseluler. Secara total, kedua komponen ini memainkan peran utama dalam meningkatkan volume intrakranial dan menyebabkan peningkatan tekanan intrakranial.

Untuk meringkas semua hal di atas, mekanisme yang menyebabkan kematian otak dapat direpresentasikan sebagai berikut.

Telah ditetapkan bahwa ketika aliran darah otak berhenti dan perubahan nekrotik pada jaringan otak dimulai, laju kematian ireversibel berbagai bagiannya bervariasi. Dengan demikian, yang paling sensitif terhadap kurangnya suplai darah adalah neuron hipokampus, neuron piriform (sel Purkinje), neuron nukleus dentata otak kecil, neuron besar neokorteks, dan ganglia basal. Pada saat yang sama, sel sumsum tulang belakang, neuron kecil korteks serebral, dan bagian utama talamus secara signifikan kurang sensitif terhadap anoksia. Namun demikian, jika darah tidak masuk ke rongga tengkorak sama sekali selama 30 menit, hal ini menyebabkan kerusakan total dan ireversibel pada integritas struktural bagian utama sistem saraf pusat.

Dengan demikian, kematian otak terjadi ketika darah arteri berhenti mengalir ke rongga tengkorak. Begitu pasokan nutrisi ke jaringan otak berhenti, proses nekrosis dan apoptosis dimulai. Autolisis berkembang paling cepat di diensefalon dan serebelum. Saat ventilasi buatan dilakukan pada pasien dengan penghentian aliran darah otak, otak secara bertahap menjadi nekrotik, perubahan karakteristik muncul yang secara langsung bergantung pada durasi dukungan pernapasan. Transformasi semacam itu pertama kali diidentifikasi dan dijelaskan pada pasien yang menggunakan ventilasi buatan selama lebih dari 12 jam dalam keadaan koma ekstrem. Dalam hal ini, dalam sebagian besar publikasi berbahasa Inggris dan Rusia, kondisi ini disebut dengan istilah "otak pernapasan". Menurut beberapa peneliti, istilah ini tidak sepenuhnya mencerminkan hubungan perubahan nekrotik dengan ventilasi buatan, sementara peran utama diberikan pada penghentian aliran darah otak, namun, istilah ini telah mendapat pengakuan di seluruh dunia dan digunakan secara luas untuk mendefinisikan perubahan nekrotik di otak pasien yang kondisinya memenuhi kriteria kematian otak selama lebih dari 12 jam.

Di Rusia, LM Popova melakukan proyek penelitian besar untuk mengidentifikasi korelasi antara tingkat autolisis otak dan durasi ventilasi buatan pada pasien yang memenuhi kriteria kematian otak. Durasi ventilasi buatan sebelum perkembangan ekstrasistol berkisar antara 5 hingga 113 jam. Menurut durasi tinggal dalam keadaan ini, 3 tahap perubahan morfologis di otak diidentifikasi, karakteristik khusus untuk "otak pernapasan". Gambaran tersebut dilengkapi dengan nekrosis pada 2 segmen atas sumsum tulang belakang (tanda wajib).

• Pada stadium I, yang sesuai dengan durasi koma ekstrem selama 1-5 jam, tanda-tanda morfologis klasik nekrosis otak tidak teramati. Namun, pada saat ini, lipid khas dan pigmen berbutir halus berwarna biru-hijau terdeteksi dalam sitoplasma. Perubahan nekrotik diamati pada bagian bawah medula oblongata dan nukleus dentata serebelum. Gangguan peredaran darah berkembang di kelenjar pituitari dan corongnya.
• Pada tahap II (12-23 jam koma ekstrem), tanda-tanda nekrosis terdeteksi di semua bagian otak dan segmen I-II sumsum tulang belakang, tetapi tanpa pembusukan yang nyata dan hanya dengan tanda-tanda awal perubahan reaktif pada sumsum tulang belakang. Otak menjadi lebih lembek, tanda-tanda awal pembusukan bagian periventrikular dan daerah hipotalamus muncul. Setelah isolasi, otak disebarkan di atas meja, pola struktur belahan otak dipertahankan, sementara perubahan iskemik pada neuron dikombinasikan dengan degenerasi lemak, pembusukan granular, kariocytolysis. Pada kelenjar pituitari dan corongnya, gangguan peredaran darah meningkat dengan fokus nekrosis kecil di adenohypophysis.
• Stadium III (koma akhir 24-112 jam) ditandai dengan meningkatnya autolisis yang meluas pada materi otak yang nekrotik dan tanda-tanda demarkasi nekrosis yang jelas pada sumsum tulang belakang dan kelenjar pituitari. Otak lembek dan tidak dapat mempertahankan bentuknya dengan baik. Area yang terjepit - daerah hipotalamus, kaitan girus hipokampus, amandel serebelum dan area periventrikular, serta batang otak - berada dalam tahap pembusukan. Sebagian besar neuron di batang otak tidak ada. Di tempat zaitun inferior, terdapat banyak perdarahan dari pembuluh nekrotik, yang mengulangi bentuknya. Arteri dan vena permukaan otak melebar dan terisi dengan eritrosit yang mengalami hemolisis, yang menunjukkan penghentian aliran darah di dalamnya. Dalam versi umum, 5 tanda patologis kematian otak dapat dibedakan:
  • nekrosis seluruh bagian otak dengan kematian seluruh elemen materi otak:
  • nekrosis segmen serviks pertama dan kedua sumsum tulang belakang;
  • adanya zona demarkasi di lobus anterior kelenjar pituitari dan di tingkat segmen servikal III dan IV sumsum tulang belakang;
  • menghentikan aliran darah di semua pembuluh otak;
  • tanda-tanda edema dan peningkatan tekanan intrakranial.

Yang sangat khas pada ruang subaraknoid dan subdural sumsum tulang belakang adalah partikel mikro jaringan serebelum nekrotik, terbawa aliran cairan serebrospinal ke segmen distal.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]