При этом к условиям развития ишемии, связанным с характером заболевания, таким как сосудистый спазм и высокое внутричерепное давление, добавляются агрессивные факторы самого оперативного вмешательства: интраоперационные разрывы аневризм, временное клипирование магистральных и несущих аневризму церебральных артерий, тракция вещества головного мозга.
Прежде чем перейти к рассмотрению частных вопросов анестезиологического пособия в хирургии аневризм, следует коротко остановиться на некоторых теоретических аспектах: метаболизме нейронов при развитии ишемии головного мозга и механизме действия основных нейропротективных агентов.
Рассмотрим основные звенья каскада развития ишемии мозга:
1. Нарушение синтеза АТФ и повышение уровня лактата. Ввиду того, что мозг содержит минимальные запасы гликогена и низкие концентрации АТФ, любое снижение поступления кислорода приводит к структурным и электрофизиологическим изменениям в нейроне. Нарушение поступления кислорода и глюкозы при неадекватной церебральной перфузии приводит к нарушению синтеза АТФ из АДФ, метаболизм глюкозы идет по анаэробному пути и в результате гликолиза образуется лактат. Таким образом, уже на этом этапе возникает лактат-ацидоз.
2. Поражение Na-K АТФ-азного насоса. В результате нарушения работы этой помпы, создающей в норме трансмембранный градиент, внеклеточные ионы: натрий, хлор и за ними вода поступают в клетку и вызывают ее отек и набухание, а калий выводится из клетки.
3. Выброс глутамата и аспартата. Нарушение распределения ионов приводит к пресинаптической деполяризации, что становится причиной массивного выброса возбуждающих нейромедиаторов глутамата и аспартата во внеклеточное пространство. Последние активизируют постсинаптические рецепторы (NMDA, АМРА, kainate), в результате чего открываются ионные каналы для Na+, K+ и Са++. Увеличение концентрации внеклеточного К+ приводит к дальнейшему нарастанию деполяризации, что позже становится причиной снижения возбудимости нейронов.
4. Повышение содержания Са++ в клетке. Вследствие открытия Са-каналов увеличивается количество внутриклеточного Са++, что является ключевым звеном каскада развития церебральной ишемии, так как приводит к активизации ряда биохимических реакций, ведущих к необратимому повреждению нейронов.
В норме ионы Са++, как известно, участвуют в регуляции активности ряда ферментов, таких как митохондриальные дегидрогеназы, липазы, протеазы, киназы, фосфотазы и эндо-нуклеазы. В условиях ишемии увеличение уровня внутриклеточного Са++:
• заметно увеличивает активность NO-синтаз и образование окиси азота (NO), которая обладает прямым цитотоксическим действием, вследствие угнетения активности ферментов, занятых в тканевом дыхании в митохондриях, синтезе ДНК. Кроме того, NO усиливает разрушительное действие глутамата, снижая его поглощение и поддерживая открытыми NMDA-рецепторы. NO является слабым свободным радикалом и его воздействие, как и других свободных радикалов, способствует образованию пероксинитратов — мощных нейротоксических факторов .
• активация внутриклеточных фосфолипаз (А и С) приводит к гидролизу фосфолипидов в плазме и мембранах, повышая, таким образом, содержание в клетке свободных жирных кислот, таких как арахидоновая, что нарушает проницаемость мембран. Метаболизм арахидоновой кислоты, проходящий по циклооксигеназному и липооксигеназному пути, приводит к появлению соответственно простагландинов и лейкотриенов. Эти вещества способствуют возникновению сосудистого спазма и дальнейшему повреждению клеток.
• активация перекисного окисления липидов (ПОЛ) и протеаз вызывает фрагментацию и нарушение репарации ДНК и повреждение клеточного остова.
5. Образование свободных радикалов. Ацидоз, возникающий как результат гипоксии/ишемии, способствует развитию отека мозга, нарушает гомеостаз ионов кальция в нервной системе и усиливает образование свободных радикалов. Свободные радикалы также блокируют активность Na-K АТФ-зависимой помпы, усугубляя нарушения в распределении ионов. Окисляя протеины и липиды, радикалы разрушают клеточные мембраны. Образуются перекисные соединения, нарушается проницаемость гематоэнцефалического барьера, в результате чего развиваются отек мозга и сосудистый спазм.
Несбалансированная активация перекисного окисления липидов приводит к повреждению мембран митохондрий, угнетению окислительного фосфорилирования и снижению образования АТФ. В мозге содержатся такие ферменты как супероксиддисмутаза, каталаза и глутатионпероксидаза, которые наряду с антиоксидантами, такими как альфа-токоферол, аскорбат и глутатион, противодействуют образованию свободных радикалов. Однако эндогенный уровень антиоксидантов недостаточен для противодействия тому количеству свободных радикалов, которое образуется в результате церебральной ишемии.
Реперфузия мозга. Отдельно следует отметить ситуацию, при которой длительно ишемизированные ткани подвергаются реперфузии. Образование свободных радикалов в этих условиях еще более увеличивается. В клинике это наблюдается во время пуска кровотока после продолжительного временного клипирования церебральной артерии.
Ауторегуляция мозгового кровотока ослаблена или вовсе отсутствует, по крайней мере, в области патологического процесса, а мозговой кровоток и ВЧД пассивно изменяются в зависимости от ЦПД. Аналогично нарушается реактивность сосудов мозга в ответ на изменения напряжения СО2.