Типовые патологические процессы деятельности нервной системы

Основу патогенеза многих неврологических и соматических заболеваний составляют типовые патологические процессы деятельности нервной системы.

Их называют типовыми, потому что они имеют "стандартный" патогенез независимо от природы повреждающего фактора, видовой принадлежности и реактивности организма, а также нозологической единицы, в рамках которой они развиваются. К типовым патологическим процессам деятельности нервной системы относят: дефицит торможения и растормаживание; денервационный синдром; деафферентацию; спинальный шок; нейродистрофический процесс.

1. Дефицит торможения. Растормаживание Каждый отдел центральной нервной системы (ЦНС) оказывает на другие ее отделы разнонаправленное влияние: на одни — тормозное, на другие - активирующее. Поэтому структурное или метаболическое повреждение конкретного отдела ЦНС неизбежно ведет к ослаблению как активирующего, так и тормозного влияния этого отдела на соответствующие структуры. В этом случае активируемые им в норме структуры испытывают недостаток активирующего воздействия, а структуры, которые в норме испытывают тормозное влияние со стороны поврежденного отдела, испытывают недостаток тормозного воздействия (дефицит торможения) и, как следствие, растормаживаются.

Подобное растормаживание носит патологический характер, поскольку структура, вышедшая из-под тормозного контроля, становится малоуправляемой или неуправляемой, а результат ее деятельности не соответствует текущим потребностям.

Если растормаживаются и гиперактивируются тормозные нейроны, то возникает патологически усиленный тормозной эффект, который может проявиться в виде выпадения функции. Если растормаживаются и гиперактивируются возбуждающие нейроны, то возникает патологически усиленный возбуждающий (активирующий) эффект, который может проявиться в виде усиления функции.

Тормозные механизмы в ЦНС весьма чувствительны к различным патогенным воздействиям, поэтому дефицит торможения и, следовательно, патологическое растормаживание встречаются практически при всех формах патологии нервной системы и являются одним из механизмов образования генераторов патологически усиленного возбуждения (ГПУВ).

Клиническим примером растормаживания является, в частности, поза Вернике-Манна (спастическая флексорная установка верхней и экстензорная установка нижней конечности) как следствие выпадения моторных корковых влияний, например, после инсульта. Другим примером патологического растормаживания является появление у взрослого человека рефлексов, которые в норме имеются только в раннем постнатальном периоде (рефлекс Бабинского, хватательный, сосательный). Они являются следствием растормаживания спиральных центров, которые в норме контролируются у взрослых супраспинальными влияниями. У новорожденных они считаются нормальными в связи с недостаточным развитием высших отделов ЦНС и, следовательно, их регулирующих влияний на спинальные центры.

В эксперименте патологическое растормаживание можно вызвать перерезкой ствола мозга между передним и задним четверохолмием. При этом происходит выпадение тормозных влияний (дефицит торможения) со стороны супраспинальных структур и особенно красных ядер на спинальные у — мотонейроны. В этих условиях проявляются возбуждающие тонические влияния на те же γ- мотонейроны со стороны вестибулярных ядер Дейтерса. γ - мотонейроны иннервируют мышцы, выполняющие антигравитационную функцию, поэтому при их растормаживании и гиперактивации у животных наблюдается характерная поза: голова запрокидывается, передние и задние лапы вытягиваются, хвост поднимается.

Патологическое растормаживание может наблюдаться и в генетическом аппарате нейронов. При недостаточности ингибирующих влияний генов-регуляторов возникает патологическая (усиленная) экспрессия либо неизмененных генов, либо патологических. В первом случае происходит чрезмерное образование рецепторов на мембране, появляются рецепторы в необычных местах, что, в свою очередь, ведет к нарушению нейромедиаторных эффектов и развитию патологических реакций. Так, например, при некоторых формах шизофрении обнаружено увеличение числа дофаминовых рецепторов на постсинаптических нейронах мезолимбических структур.

Во втором случае процесс растормаживания происходит в измененном генетическом аппарате (растормаживаются патологические гены). Речь идет о наследственных заболеваниях, которые проявляются у индивидуума не с момента рождения, а в зрелом и пожилом возрасте (хорея Гентингтона, болезнь Альцгеймера, маниакально-депрессивный психоз и др.). Это происходит в связи с ослаблением супрессирующих механизмов с возрастом (в рамках инволютивных процессов) в условиях эндо- и экзогенных воздействий, нарушающих механизмы контроля. При сохранности данных механизмов названные наследственные заболевания могут не проявиться, несмотря на наличие патологических генов.

При повреждении нейронов может также наблюдаться патологическое растормаживание «леток-сателлитов (глиальных и шванновских), обеспечивающих трофику нейронов, поскольку их деятельность регулируется и контролируется влияниями нейронов. Вследствие растормаживания клетки-сателлиты приобретают свойства макрофагов по отношению к поврежденному (дегенерирующему) нейрону и его отросткам. Это может приводить к возникновению органических дефектов нервной системы, а также к развитию аутоиммунной агрессии в отношении нервной ткани.

Денервационный синдром

Денервационный синдром представляет собой комплекс изменений, возникающих в постсинаптических нейронах, органах и тканях после выпадения нервных влияний на эти структуры.

Наиболее яркие проявления имеет денервационный синдром скелетной мышцы. Он характеризуется исчезновением концевой пластинки (зоны мышечного волокна, где сосредоточен весь его холинергический аппарат) и появлением новых ацетилхолиновых рецепторов на всем протяжении мышечного волокна. Последнее есть результат глубокого растормаживания генетического аппарата мышечных волокон из-за выпадения контролирующих влияний с нерва и нарушения нервной трофики. Большое количество ацетилхолиновых рецепторов, "разбросанных" по всему мышечному волокну, определяет повышение общей чувствительности волокна к ацетилхолину, что проявляется фибриллярными подергиваниями или тономоторными сокращениями денервированной мышцы.

Подобное расположение рецепторов (на всем протяжении мышечного волокна) и отсутствие концевой пластинки в норме имеет место на стадии эмбрионального развития нервно-мышечного аппарата. Это означает, что в денервированной мышце происходит своеобразный возврат к более устойчивой фило- и онтогенетической форме деятельности, характеризующейся упрощением и частичной дедифференцировкой ткани, а также появлением ферментов эмбрионального типа.

При реиннервации мышцы регенерирующим нервом явления денервационного синдрома исчезают.

Денервационный синдром может наблюдаться также и в других тканях и органах и принципиально характеризуется теми же признаками: повышением чувствительности денервированных структур и развитием частичной дедифференцировки тканей. Однако полной денервации, например, внутренних органов достичь практически невозможно, поскольку сердце и органы брюшной полости обладают собственным аппаратом иннервации и автоматизмом деятельности. Кроме того, нервные влияния могут быть реализованы опосредованно гуморальным путем. В силу этих обстоятельств функция внутренних органов, обладающих мускулатурой, после денервации либо существенно не изменяется, либо вскоре относительно восстанавливается. В покое денервированные органы могут работать в обычном режиме, однако при нагрузке их функциональные возможности не соответствовуюг потребностям организма в силу нарушения регуляции (денервации). Гуморальная же регуляция денервированного органа инертна. Эти особенности можно наблюдать, например,втрансплантированномсердце.

Денервационный синдром с характерным для него повышением чувствительности постсинаптических структур можно воспроизвести путем применения фармакологических препаратов, блокирующих выделение нейромедиатора пресинаптической терминалью или нарушающих его связывание рецепторами на постсинаптической мембране (нейролептики).

Биологическое значение денервационного синдрома преимущественно отрицательное, поскольку денервационный синдром — это, прежде всего, выпадение функции. При этом повышение чувствительности денервированных структур имеет место не только по отношению к переставшему выделяться нейромедиатору, но и к другим биологически активным веществам, а также фармакологическим средствам. Осуществление стимулируемой таким образом функции, как правило, дефектно и неконтролируемо, то есть носит патологический характер.

Деафферентация

Деафферентация — прекращение поступления афферентных импульсов в нейрон. Это может быть обусловлено либо отсутствием импульсов как таковых (при перерыве нервных путей, нарушении выделения нейромедиаторов нервными окончаниями), либо блокадой рецепторов, воспринимающих импульсы, на постсинаптической мембране (при воздействии токсинов, фармакологических препаратов).

Деафферентация нейрона представляет собой по существу его денервацию и сопровождается присущими денервационному синдрому нарушением тормозных механизмов и повышением возбудимости нейрона. Деафферентация группы нейронов является одним из механизмов образования ГПУВ.

Клиническими примерами деафферентации являются синдромы, возникающие при выпадении стимулирующих воздействий с периферии: нарушения чувствительности и некоторые нарушения локомоции при патологических процессах (опухоль, абсцесс) или перерыве (травматическом, хирургическом) на уровне задних корешков спинного мозга.

В эксперименте подобные нарушения можно воспроизвести путем перерезки задних корешков. Выпадение при этом контролирующих афферентных влияний с периферии ведет к растормаживанию деафферентированных спинальных нейронов, вследствие чего движения деафферентированной конечности становятся размашистыми и плохо координированными, либо конечность начинает двигаться в такт с дыханием, глотанием, при движении других конечностей (феномен Орбели-Кунстмана).

Спиральный шок

Спинальный шок — глубокое, но обратимое угнетение (выпадение) двигательных и вегетативных рефлексов, возникающее после перерыва спинного мозга ниже места перерыва. Длительность спирального шока у человека составляет несколько месяцев. Течение спинального шока характеризуется угнетением (вплоть до полной арефлексии), а затем восстановлением и даже гиперактивацией двигательных и вегетативных рефлексов ниже места перерыва.

Угнетение рефлексов связано с выпадением активирующей стимуляции со стороны головного мозга. В то же время отсутствие тормозного влияния со стороны головного мозга приводит к постепенному растормаживанию спинального локомоторного аппарата и, следовательно, к восстановлению двигательных рефлексов, которые, однако, имеют патологический характер. К ним относят, в частности, рефлекс Бабинского, генерализованные спинальные рефлексы и движения типа спинальных автоматизмов. Спинальные автоматизмы- сравнительно координированные движения конечностей, заложенные генетически на спинальном уровне. В норме они проявляются самостоятельно, а также могут быть вызваны у новорожденных в виде сгибательных и перекрестных разгибательных рефлексов. Такие разгибательные генерализованные рефлексы иногда могут переходить в разгибательные спазмы, благодаря чему больные могут некоторое время оставаться в вертикальном положении ("спиральное стояние").

Описанная стадийность (вначале угнетение, затем гиперактивация) характерна для изменения не только двигательных, но и вегетативных рефлексов при спинальном шоке. Вслед за полной вегетативной арефлексией происходит постепенное усиление симпатических рефлексов, переходящее в гиперрефлексию: в ответ на ноцицептивное (болевое) раздражение возникает усиленное потоотделение и сужение сосудов. Постепенно развиваются спинальные рефлекторные реакции на интероцептивные раздражения с внутренних органов, отчасти восполняющих афферентный дефицит, (например, рефлекторное мочеиспускание и дефекация).

5. Нейродистрофический процесс

Нейродистрофический процесс — нарушение трофики, обусловленное выпадением или нарушением нервных влияний. Нейродистрофический процесс может возникать как в иннервируемых структурах (на тканевом, органном и организменном уровнях), так и в самой нервной ткани.

Нарушение нервных влияний выражается в прекращении или нарушении действия нейромедиаторов, комедиаторов (нейромодуляторов) и трофогенов. Собственно трофические воздействия на иннервируемые ткани и на нервные клетки осуществляют трофогены Трофогены — вещества преимущественно белковой природы, образующиеся в нейронах, глиальных и шванновских клетках, клетках. иннервируемых тканей, и в норме обеспечивающие рост и дифференцировку нервных и соматических клеток. Фактически установление синаптических контактов между нейронами, нейронами и соматическими клетками происходит путем взаимного влияния трофических факторов. Если "обмена" трофогенами не происходит, и те, и другие могут погибнуть.

В условиях патологии возможно возникновение двух вариантов нарушения данного процесса: а) недостаточный синтез или нарушение поступления нормальных трофогенов в клетки-реципиенты; б) синтез трофогенов с измененными свойствами (патотрофогенов). Патотрофогсны могут синтезироваться как в нейронах, так и в клетках иннервируемых тканей. Так, например, при эпилепсии в эпилептических нейронах синтезируются патотрофогены, которые могут поступать с аксональным током в другие нейроны и индуцировать в нихустойчивые эпилептические свойства, а при болезни Дюшена (наследственной дегенерации мышц) в мышечной ткани образуется специфический белок дистрофии, вызывающий дегенерацию миофибрилл.

Наиболее яркие проявления нейродистрофического процесса наблюдаются в условиях денервации скелетной мышцы. Наряду с явлениями собственно денервационного синдрома (см. выше) развиваются глубокие Трофические нарушения, причем не только мышцы, лишенной иннервации, но и нейрона.

Дистрофический процесс в мышце развивается вследствие выпадения нервного трофического влияния и проявляется выраженными нарушениями метаболизма и структуры мышечных волокон. Изменяется синтез белков, спектр которых приближается к таковому в эмбриональном периоде, синтезируются новые трофогены, активирующие разрастание нервных волокон (спрутинг). Эти изменения связаны с растормаживанием генетического аппарата мышечных волокон в условиях денервации и исчезают после реиннерваци. В нейроне вследствие выпадения трофического влияние с мышцы, контролирующего его состояние, развивается ретроградная дегенерация центрального конца аксона и изменения в теле нейрона вплоть до его гибели.

Нейродистрофический процесс может развиваться также в других тканях и органах. Примерами, демонстрирующими значение нервной трофики, являются образование трофической язвы в области скакательного сустава у белой крысы после перерезки седалищного нерва, а также развитие язвенного кератита и врастание сосудов в роговицу со стороны лимба у кролика после перерезки первой ветви тройничного нерва (классический опыт Мажанди).

Клиническими примерами нейродистрофического процесса являются: изменения слизистой оболочки полости рта, языка и желудка при В₁₂-дефицитной анемии; трофические расстройства нижних конечностей при сахарном диабете; эрозии слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта при повреждении высших вегетативных центров, например, гипоталамуса, (травмы, опухоли); "гипоталамические" пневмонии, развивающиеся при хирургических вмешательствах в этой области; атрофия скелетных мышц при невритах и радикулитах; трофические нарушения при нейролейкемии.

К факторам, способствующим развитию нейродистрофического процесса, относят сосудистые и микроциркуляторные нарушения, возникновение новых антигенов в дистрофической ткани, что ведет к развитию аутоиммунного и воспалительного процесса и др. Трофические нарушения могут осложняться присоединением вторичной инфекции.

ПАТОЛОГИЯ НЕЙРОНА

В предыдущих лекциях вопросы общей патофизиологии нервной системы рассмотрены на тканевом, органном и системном уровнях. Существуют, однако, и типовые нарушения функций нейрона, позволяющие представить общий патогенез нервных расстройств на клеточном, субклеточном и даже молекулярном уровнях.

К типовым формам патологии нейрона относят (Г.Н. Крыжановский, 1988): нарушение проведения возбуждения; нарушение аксонального транспорта; патологию дендритов и шипиков; патологию нейрональных мембран; энергетический дефицит; эффекты гипоксии и ишемии; нарушение синаптичсской стимуляции; гиперактивацию нейронов и др.