Краниоцеребральная гипотермия
Метод краниоцеребральной гипотермии (КЦГ) предполагает понижение температуры мозга теплокровных животных и человека из-за преобладания теплоотдачи над теплопродукцией, то есть искусственное охлаждение головного мозга через наружные покровы головы при помощи специального аппарата. Название происходит от гипо... и греч. therme — тепло (охлаждение). Эта процедура приводит к снижению жизнедеятельности организма, повышает устойчивость его к кислородному голоданию и имеет целью повышение устойчивости мозга к явлениям гипоксии (кислородного голодания), а также купирование явлений отека и набухания головного мозга вследствие его токсического поражения (алкогольного, наркотического). Общеизвестными подручными средствами в бытовых условиях являются резиновые или пластиковые пузыри, наполненные льдом или охлаждающими смесями (снег с солью, лёд с солью). В клинике используют резиновые шлемы с двойными стенками, между которыми циркулирует охлажденная жидкость, и бандажи-обтекатели. Такие бандажи – это современные воздушные гипотермы с малой циркуляцией охлажденного воздуха. Они являются существенным подспорьем в борьбе с явлениями гипоксии, отека и набухания головного мозга и при купировании связанных с ними грозных психических расстройств.
История метода
Идея замораживания животных и людей перед последующим хирургическим вмешательством возникла давно. Так, в 1862 году А. О. Вальтер установил, что кроликов можно лишать чувствительности, понижая температуру их тела до 20 °С. В 1847 году Симпсон доказал возможность охлаждения тела обезьян до 25 °С в комбинации с эфирным наркозом. Впервые в мире искусственную гипотермию использовали американские ученые Т. Фей и Л. Смит в 1940 для лечения людей, заболевших раком. Впоследствии коллективом ученых во главе с В. А. Буковым были созданы клинические гипотермические аппараты, в которых голову больного поливали струями воды, охлажденной до 1 °С. В 1954 российский хирург В. Н. Шамов первым успешно провел операцию на брюшной полости, применив способ гипотермии.
На современном этапе краниоцеребральная гипотермия успешно используется в медицине в качестве клинического метода, посредством которого достигается понижение уровня метаболизма при острых отравлениях (в т. ч. алкоголем и опиатами). Применение данного вида регулируемой гипотермии позволяет снижать уровень метаболизма в соответствии со степенью нарушения функций основных жизнеобеспечивающих систем. Регулируемая гипотермия является необходимой частью используемого в медицине искусственного гипобиоза.
Механизм нейрозащиты при гипотермии
Индивидуальные особенности поведения, формирование сознания и само существование каждого из нас связывают с серым веществом коры головного мозга. Именно поэтому восстановление до нормы всех функций центральной нервной системы - главное условие последующей реабилитации, например, пациента или космонавта в конце перелета, при выходе из состояния анабиоза.
Структура серого вещества коры визуально описывается как некая совокупность определенным образом связанных между собой клеток, называемых нейронами. Главной их особенностью является наличие видимых в обычный световой микроскоп двух типов отростков - дендритов и аксонов (нейритов). Дендриты образуют пути, по которым входные нервные импульсы поступают с периферических нервных узлов к нейронам коры. А через единственный для каждого отдельного нейрона аксон (ветвящийся на конце клеточный отросток) идет посыл нервных импульсов на периферию. Передача импульсов осуществляется через синапсы - образования, в которых клеточные отростки обеспечивают контакт нейронов друг с другом (межнейронная связь) или с тканями (органная связь), определяя основу нервной регуляции тела (она объединяется с действием эндокринных желез, обеспечивая, под контролем коры, общую нейрогуморальную регуляцию жизнедеятельности организма). Физически связь обспечивают медиаторы - высокомолекулярные органические соединения.
Некоторые исследователи определяют личность человека, прежде всего, как его долговременную память, считая, что именно её изменения в процессе обучения и развития формируют человека как индивидиуума. Вообще, вся деятельность мозга рассматривается ими как процесс занесения и удаления информации из памяти. В результате такой совокупной активности нейронов происходят постепенные изменения в их структуре и характере межнейронных связей (меняется количество и взаимное расположение синапсов). Эти изменения и составляют основу обучения и формирования долговременной памяти, которая обеспечивается распределением синаптических связей между нейронами. Высказывается даже мнение, что для сохранения информации о человеке, его индивидуальных психических особенностях, памяти о прошлом достаточно только сберечь пространственное распределение связей между нейронами, т. е. в принципе сохранить существующее на данный момент состояние тех структур мозга, которые обеспечивают долговременную память.
Существует мнение, что мозг как орган является достаточно однородным образованием, поэтому для него проще найти условия, при которых криоповреждения будут минимальны. Имеются научные работы, в которых пытаются доказать, что мозговые ткани обладают достаточно высокой устойчивостью к охлаждению. Пионером исследований в этом направлении является американская частная научно-исследовательская организация «Медицина 21-го века», изучающая возможность обратимости глубокой гипотермии головного мозга. В небольших кусочках мозговой ткани взрослого организма после замораживания и оттаивания наблюдали электрическую активность нейронов. В одной из работ, финансируемых Институтом крионики (США), проведенной сотрудником Харьковского института проблем криобиологии и криомедицины, было показано, что после оттаивания нервные клетки гиппокампа (мозговой структуры в области больших полушарий головного мозга, связанной с процессом запоминания и эмоциями) обнаруживают функциональную активность. Предполагается продолжение этой разработки в рамках совместного проекта Института нейрокриобиологии (США) и Калифорнийского университета. Основным показанием к гипотермии является необходимость снижения интенсивности обмена веществ во всем организме или в отдельных органах при возникновении угрозы кислородного голодания или для его предупреждения.
Самые первые обоснования роли гипотермии как нейрозащитного средства исследователи связывали основное внимание с замедлением клеточного обмена в результате снижения температуры тела. При падении температуры на каждый градус Цельсия клеточный обмен замедляется на 5-7 %. Соответственно, в большинстве ранних гипотез полагали, что гипотермия снижает вредное влияние ишемии за счет уменьшения потребности организма в кислороде. Первоначальный упор на клеточный обмен объясняет, что прежние исследования почти исключительно уделяли внимание применению глубокой гипотермии, поскольку исследователи полагали, что лечебное действие гипотермии напрямую связано со степень снижения температуры. Более поздние данные показали, что даже небольшое снижение температуры может служить нейрозащитой, и это позволяет предположить воздействия гипотермии другими путями, а не только с помощью снижения клеточного обмена.
Одна вызывающая доверие гипотеза основана на последовательности реакций, возникающих после дефицита кислорода, в частности, связанных с ионным гомеостазом. В конкретном случае младенцев с перинатальной асфиксией, вероятно, апоптоз служит основной причиной гибели клеток, и лечение с помощью гипотермии энцефалопатии новорожденных прерывает апоптический путь обмена. В общем, гибель клеток напрямую не связана с дефицитом кислорода, а происходит по косвенным причинам в результате каскада последующих событий. Клеткам требуется кислород для производства молекулы АТФ, используемой клеткой для хранения энергии, и клеткам нужен АТФ для регулирования внутриклеточного уровня ионов. АТФ используется одновременно для снабжения важными ионами, необходимыми для клеточных функций, и для удаления ионов, которые вредны для клеточных функций. Без кислорода клетки не могут производить необходимый АТФ для регулирования уровня ионов и поэтому не могут предотвратить приближения концентрации ионов в клеточной среде к уровню в окружающей среде. Не сам дефицит кислорода приводит к гибели клеток, а, скорее, без кислорода клетка не может производить АТФ, который требуется ей для регулирования концентрации ионов и поддержания гомеостаза. Примечательно, что даже небольшое падение температуры способствует стабильности клеточной мембраны в периоды дефицита кислорода. По этой причине снижение температуры тела помогает предотвратить приток нежелательных ионов при ишемическом инсульте. Делая клеточную мембрану более непроницаемой, гипотермия помогает предотвратить каскад реакций, компенсирующих дефицит кислорода. Даже умеренное снижение температуры укрепляет клеточную мембрану, помогая свести к минимуму любые нарушения клеточной среды. Именно замедление процесса нарушения гомеостаза, вызванного блокадой кровообращения, многие теперь считают основой способности гипотермии сводить к минимуму травму в результате ишемического поражения.
Лечение гипотермией может также содействовать снижению реперфузинного повреждения, вызываемого окислительным стрессом, когда восстанавливается кровоток к ткани после ишемии. При реперфузии возникают различные иммунные воспалительные реакции. Эти воспалительные реакции приводят к повышенному внутричерепному давлению, которое ведет к повреждению клеток и в некоторых ситуациях к их гибели. Было показано, что гипотермия помогает снизить внутричерепное давление и таким образом свести к минимуму вредное влияние воспалительных иммунных реакций пациента при реперфузии. Возникающее при реперфузии окисление также увеличивает производство свободных радикалов. Поскольку гипотермия снижает одновременно внутричерепное давление и производство свободных радикалов, то это может служить другим механизмом проявления лечебного эффекта гипотермии.
Необходимо так же отметить, что краниоцеребральная гипотермия, проводимая при помощи современных аппаратов имеет ряд несомненных преимуществ перед общим охлаждением из-за первоочередного снижения температуры головного мозга (прежде всего коры, т.е. структуры, наиболее чувствительной к кислородному голоданию). Для достижения терапевтического эффекта температура верхних слоев головного мозга, прилегающих к своду черепа, снижается до 26-22 °С (в это время температура в пищеводе или прямой кишке удерживается в пределах 32-30 °С, т.е. в границах, существенно не влияющих на сердечную деятельность). Процедура КЦГ в сочетании с инфузионной детоксикацией и прочими несложными мероприятиями оказывает настолько выраженное лечебное воздействие, что зачастую ликвидирует необходимость в дальнейшей длительной интенсивной терапии и может претендовать на один из основных методов в процессе купирования достаточно сложных состояний в наркологии и токсикологии, конкурируя с методами экстракорпоральной детоксикации (гемосорбция, плазмаферез) и методом гипербарической оксигенации (барокамера). Имеющийся многолетний опыт в интенсивной терапии абстинентных синдромов при алкоголизме и опийной наркомании с непременным использованием метода КЦГ позволяет оставить об этом методе самые наилучшие отзывы. С помощью его непосредственного применения удавалось купировать самые тяжелые формы «ломки» при наркоманиях и алкогольного абстинентного синдрома.