Журнал «Здоровье ребенка» 1(10) 2008

Любое инфекционное заболевание или отравление всегда в большей или меньшей степени сопровождается нарушением функции центральной нервной системы. Данная закономерность прослеживается столь отчетливо, что степень этих нарушений является одной из наиболее значимых в оценке тяжести любой болезни.

Основной функцией нервной системы являются контроль и регуляция важнейших физиологических процессов, протекающих в организме ребенка, а также непрерывная адаптация его к меняющимся условиям внешней среды.

Ребенок рождается с мозгом, большим по объему и размерам относительно мозга взрослого, но морфологически и функционально он является еще незрелым. Клетки коры головного мозга новорожденного слабо дифференцированы, белое вещество преобладает над серым, клетки которого содержат мало нейроглобулина и нейростромина.

У детей медленно протекает и поздно заканчивается миелинизация нервных волокон головного мозга и периферических нервов (начинается в первые 3–4 месяца жизни, заканчивается к 2–3 годам, иногда и позже). Поэтому первый год жизни ребенка протекает не под регулирующим влиянием коры головного мозга, а под контролем подкорковых образований, таких как паллидарная система, гиппокамп, стриарное тело. Прежде всего они определяют моторную активность ребенка, а в дальнейшем — вставание, хождение, сидение.

С возрастом, по мере количественного и качественного созревания отдельных структур мозга, у детей довольно быстро меняются и усложняются соотношения между корой и подкорковыми образованиями, что указывает на быстрое функциональное созревание головного мозга.

Кроме того, существует ряд особенностей энергетического обмена, кровообращения, регуляции мозгового кровотока.

К особенностям энергетического обмена головного мозга относят использование в качестве энергетического субстрата углеводов, в основном глюкозы, которые потребляются в среднем в количестве 5 мг на 100 г массы мозга за 1 минуту, и незначительного количества гликогена, обновление которого происходит каждые 2–4 часа. Распад глюкозы проходит несколькими путями — анаэробным (15 %) и аэробным (85 %), которые разобщены между собой.

К особенностям кровообращения головного мозга следует отнести интенсивность кровотока, который составляет 15 % общего кровотока организма, хотя масса мозга составляет всего 2,5 % от массы тела, и способность поддерживать свое кровоснабжение в соответствии с метаболическими потребностями независимо от колебаний системного АД.

К основным факторам, влияющим на мозговой кровоток и энергетический обмен, относят уровень артериального напряжения углекислого газа, возрастание которого расширяет мозговые сосуды и увеличивает мозговой кровоток; артериальную гипокапнию, которая приводит к спазму мозговых сосудов, уменьшению мозгового кровотока и снижению внутричерепного объема крови. Гипербарическая оксигенация в условиях 3,5 атмосферы и искусственная вентиляция легких кислородом уменьшают объем кровотока головного мозга на 35 и 12 % соответственно.

Спинной мозг к моменту рождения ребенка в отличие от головного мозга морфологически и функционально почти сформирован.

Взаимодействие симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы часто носит противоречивый характер. Для грудных детей характерна физиологическая симпатикотония, которая к 9–10 месяцам сменяется относительной парасимпатикотонией, а в более позднем возрасте вновь преобладает тонус симпатической нервной системы.

Эти анатомо-физиологические особенности нервной системы у детей имеют прямое отношение к развитию таких клинических симптомов при инфекционных заболеваниях, как склонность к генерализованным общемозговым реакциям, гиперкинезам и моторному автоматизму, судорогам и низкому порогу их возникновения, к гипертермии и нарушению периферического кровообращения; неспособность локализовать очаг возбуждения; предрасположенность к отеку-набуханию мозга и расстройству терморегуляции.

В силу этого целый ряд инфекционных заболеваний у детей нередко протекает с синдромом нейротоксикоза и энцефалической реакцией.

Общие вопросы патогенеза инфекционных болезней

Попадание возбудителей инфекционных болезней в организм ребенка в подавляющем большинстве случаев происходит через так называемые открытые системы, к которым относятся респираторный тракт (возбудители гриппа, дифтерии, коклюша, кори, эпидемического паротита и др.) и желудочно-кишечный тракт (возбудители ботулизма, шигеллеза, иерсиниоза, лептоспироза, сальмонеллеза, псевдотуберкулеза и др.). Во всех других случаях возбудители проникают в организм либо при нарушении целостности кожных покровов или слизистых оболочек (возбудители сыпного тифа, малярии, вирусных энцефалитов, клещевой средиземноморской лихорадки, бешенства и др.), либо трансплацентарно (возбудители цитомегаловирусной инфекции, гепатита В, краснухи, ветряной оспы, энтеровирусной инфекции и др.).

Однако сам факт проникновения возбудителей в организм еще не означает развитие болезни. В большей степени это зависит как от состояния макроорганизма (наличия и степени активности местных физических, химических факторов защиты, уровня специфического и неспецифического иммунитета, содержания IgA и др.), так и биологических особенностей возбудителя (его количества, патогенности, вирулентности, инвазивности и токсигенности). Учитывая большое число носителей при некоторых инфекционных заболеваниях (менингококковой инфекции, дифтерии и др.), низкий санитарно-гигиенический уровень населения, можно предполагать, что контакт организма человека с патогенными возбудителями происходит гораздо чаще, чем мы предполагаем. Однако заболевание возникает только при наличии определенных условий, анализируя которые можно выделить основные: отсутствие или низкая напряженность специфического иммунитета (туберкулез, менингококковая инфекция, дифтерия, корь, полиомиелит, коклюш, столбняк и др.), слабость и несостоятельность местных защитных факторов резистентности и неспецифического иммунитета в результате предшествующих заболеваний, наличия хронических очагов инфекции, гиповитаминоза и других причин. К числу таких инфекций относятся шигеллез, ОРЗ, энтеровирусная инфекция и др. Если же патогенные свойства возбудителей, их агрессивность, вирулентность и количество были достаточными, чтобы преодолеть эти барьеры, возникают такие заболевания, как сальмонеллез, брюшной тиф, грипп, менингококковая инфекция, иерсиниоз и др.

В результате взаимодействия макроорганизма и патогенного возбудителя развиваются патологические реакции с последующим нарушением функции одного или нескольких органов, подвергшихся агрессии. Однако нарушение функции органов и систем, непосредственно не подвергшихся прямому воздействию возбудителей, может происходить и опосредованно за счет системного нарушения гемодинамики, микроциркуляции и метаболических расстройств, а также в результате рефлекторных влияний по типу аксон-рефлекса с пораженного органа на здоровый.

В клинике инфекционных болезней взаимодействие патогенных микроорганизмов с макроорганизмом всегда проявляется местными (локальными) и/или общими (генерализованными) симптомами.

Местные проявления болезни, как правило, соответствуют путям попадания возбудителя в организм (ринит, трахеит, бронхит и т.д. — при ОРВИ; гастрит, энтерит, колит — при острых кишечных инфекциях (ОКИ)). В подавляющем большинстве возбудители инфекции имеют определенную тропность. Так, вирус гриппа поражает преимущественно слизистую оболочку трахеи, риновирусы — эпителий носовых ходов, вирусы парагриппа — слизистую гортани, респираторно-синцитиальные вирусы — слизистую нижних дыхательных путей. Из группы кишечных возбудителей эшерихии чаще поражают тонкую, реже толстую кишку; шигеллы и иерсинии — толстую кишку. Такая тропность возбудителей к поражению того или иного отдела кишечника нередко носит условный характер, однако она принимается во внимание при диагностике и дифференциальной диагностике ОКИ.

Общие (генерализованные, неспецифические) реакции при инфекционных заболеваниях в большинстве своем лишены черт специфичности. Это объясняется тем, что при взаимодействии организма с патогенными возбудителями независимо от их вида (вирусы, бактерии или их ассоциации) развиваются однотипные патологические реакции, отличающиеся только продолжительностью и степенью выраженности. Однотипность патологических реакций обусловлена тем, что вирусы и бактерии, а также продукты их метаболизма при попадании в кровяное русло утрачивают черты специфичности. Это связано с тем, что, циркулируя в крови, они взаимодействуют и активируют одни и те же биологические системы, выполняющие функционально-активные регуляторные функции. К таким системам относятся как высокотоксичные эндогенные медиаторы воспаления (про- и противовоспалительные цитокины, активные формы кислорода), так и активные компоненты таких систем, как калликреин-кининовая, протеолитическая, простагландин-тромбоксановая, свертывающая и противосвертывающая, система биогенных аминов, эйкозаноидов и др., а также системы их ингибиторов.

Если эта активация кратковременная и незначительная по своей выраженности, уровень активных компонентов этих систем (цитокинов, эйкозаноидов, калликреина, брадикинина, гистамина, протеолитических ферментов, тромбина и др.) хотя и повышается, но соответствует ингибиторному потенциалу крови или по крайней мере существенно не превышает его, то такие изменения рассматриваются как защитно-приспособительные. Когда уровень активных компонентов этих систем значительно превышает ингибиторный потенциал (А₁-АТ, А₂-МГ др.) и удерживается длительное время, тогда в силу своей биологической активности, проявляющейся в способности активно влиять на микроциркуляторное русло, сосудистую проницаемость, метаболические и другие процессы, они выступают как эндогенные агрессивные факторы. В дальнейшем именно они могут определять характер и выраженность патологических изменений в организме, тогда как этиологический фактор уже не играет существенной роли, а в ряде случаев на фоне начатого лечения вообще может не определяться.

Роль вирусов, бактерий и их токсинов

Вирусы, бактерии и их токсины, попадая в кровь, могут нарушать функцию ЦНС непосредственно либо опосредованно.

Непосредственное поражение ЦНС происходит под влиянием вирусов и бактериальных токсинов, обладающих тропностью к клеткам ЦНС. Их тропизм связан с химическим и антигенным сродством к клеточным структурам мозга. Благодаря этому вирусы и токсины действуют как антиметаболиты, нарушая обмен в клетке и вызывая ее гибель. Такой механизм взаимодействия является неспецифическим и объясняет, в частности, ту или иную степень нарушения функции нервной системы при любых бактериальных и вирусных заболеваниях. Такое сродство в настоящее время установлено у менингококков, пневмококков, вирусов клещевого энцефалита, гриппа, ВИЧ-инфекции, бешенства, хориоменингита и др.

Опосредованный механизм нарушения функции ЦНС при инфекционных болезнях происходит при системном повреждении сосудистой стенки микроциркуляторного русла. Это связано с наличием в ней «универсальных» рецепторов, чувствительных к бактериальным токсинам и вирусам.

Опосредованное воздействие бактерий, их токсинов и вирусов на ЦНС обусловлено также их способностью вызывать активацию физиологических систем, биологически активные компоненты которых выступают как эндогенные факторы патогенеза. Результатом их повышения в организме является нарушение микроциркуляции и гемодинамики, развитие метаболических расстройств, повышение проницаемости клеточных, сосудистых мембран и гематоэнцефалического барьера (ГЭБ).

Другим механизмом нарушения функции ЦНС является рефлекторный, при котором за счет потока импульсов, устремляющихся в ЦНС с пораженных органов и тканей (чаще это входные ворота инфекции — респираторный и желудочно-кишечный тракт), возникает перевозбуждение нервных клеток и нарушается их функция.

Нарушение микроциркуляции и метаболические расстройства

В настоящее время под микроциркуляторным руслом понимают ту часть сосудистого русла, которая обеспечивает обмен веществ на тканевом уровне. В ней различают три отдела: резистивный (артериальный), емкостный (венозный) и обменный, который находится между ними и в котором, собственно, и происходит обмен веществ. Изменения именно на этом уровне во многом определяют исход любого заболевания.

Как известно, попадание в кровь вирусов, бактерий и их токсинов приводит к избыточной активации гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой, симпато-адреналовой и других биологически активных систем, нарушению микроциркуляции, развитию гипоксии и ацидоза, а также избыточному рефлекторному влиянию с пораженных органов.

Результатом этого является массивный выброс катехоламинов (адреналина и норадреналина) и повышение их уровня в крови. Биологическое значение такой реакции заключается в том, чтобы в неблагоприятных условиях обеспечить адекватную перфузию органов, гибель которых несовместима с жизнью. Таких органов в организме человека два — сердце и головной мозг. Под влиянием высоких концентраций адреналина и норадреналина происходит спазм большинства периферических сосудов и депонирование крови на уровне «сердце — головной мозг», т.е. развивается так называемая реакция централизации кровообращения. Эта реакция является защитной и компенсаторной в том случае, если она непродолжительна или не чрезмерна. Это связано с тем, что адекватная перфузия на уровне «сердце — головной мозг» в условиях агрессии (вирусной, бактериальной) осуществляется в ущерб нормальной микроциркуляции в других органах и тканях всего организма. Это проявляется прежде всего нарушением перфузии и недостаточным обеспечением остальных тканей и органов организма кислородом с развитием гипоксемии и гипоксии, результатом чего является снижение процессов окислительного фосфорилирования и возникновение дефицита образующейся энергии. Однако большинство клеток и тканей организма компенсирует дефицит энергии за счет процессов гликолиза, чему во многом способствует увеличение продукции глюкокортикоидов, которые стимулируют гликолиз и глюконеогенез (образование глюкозы из белков и жиров) и тем самым повышают энергетическое обеспечение клеток организма. Вместе с тем на данном этапе основным патофизиологическим событием, определяющим ход и направление течения физиологических и патологических реакций на уровне гемодинамики и микроциркуляции, является преобладание системной вазоконстрикции за счет высоких концентраций адреналина и норадреналина над местной вазодилатацией, несмотря на повышение уровня в крови биогенных аминов с вазодилататорным механизмом действия (кинины, гистамин, ацетилхолин и др.).

Однако при чрезвычайно сильной (шоковой) или продолжительной реакции (токсикоз при бактериальных или вирусных инфекциях) в зонах ишемии («шоковое легкое», «шоковая почка» и т.д.) продолжает нарастать гипоксия, преобладают анаэробные процессы, накапливаются недоокисленные продукты, отмечается сдвиг рН в кислую сторону. Усиливающийся дефицит энергии нарушает работу энергозависимых систем клеточного гомеостаза. Естественно, что эти процессы будут в наибольшей степени выражены в клетках ЦНС, которые 96 % энергии получают за счет окислительного фосфорилирования и только 4 % — за счет гликолиза.

В этом периоде болезни наблюдаются значительные изменения в гемореологии, что проявляется активацией центрального звена — фактора Хагемана и приводит к лавинообразной активации свертывающей, кининовой и фибринолитической систем и развитию ДВС-синдрома. Вначале развивается гиперкоагуляция, что проявляется укорочением времени свертывания крови и рекальцификации, повышением степени тромботеста, появлением и нарастанием продуктов деградации фибриногена. При продолжающемся токсикозе наступает гипокоагуляция, которая проявляется значительным увеличением времени или вообще отсутствием свертывания крови, тромбоцитопенией и гипофибриногенемией.

Тканевая гипоксия, энергетический дефицит, нарушение реологических свойств крови лежат в основе развития нарушений водно-электролитного обмена. Это обусловлено тем, что основной источник энергии в этих условиях — анаэробный гликолиз, конечным продуктом которого является молочная кислота. Развивающийся лактатацидоз стимулирует накопление НАД•Н₂ и тормозит ферменты гликолиза (фосфорилазу и фосфофруктокиназу), что приводит к уменьшению образования энергии за счет гликолиза. То есть дефицит энергии возникает не только за счет снижения окислительного фосфорилирования, но и за счет включения механизмов, приводящих к угнетению процессов гликолиза. В этих случаях в наибольшей степени страдают клетки, прежде всего нейроглия, получающие энергию за счет гликолиза. Изменения в ней характеризуются процессами трансминерализации, когда калий выходит за пределы клетки и накапливается во внеклеточном пространстве, а ионы натрия и водорода остаются в клетке, что является предпосылкой к последующему отеку клеток. Кроме того, нарушается одна из основных функций нейроглии — «выкачивание» воды из нейронов, что способствует набуханию мозга.

Микроциркуляторные и метаболические изменения в ЦНС обусловливают значительное снижение барьерной функции ГЭБ и более легкое прохождение через него токсинов, продуктов нарушенного метаболизма, которые не только оказывают токсическое действие на нервные клетки, но и стимулируют ликворопродукцию, способствуя тем самым отеку вещества мозга и вызывая острую внутричерепную гипертензию.

Нарушение микроциркуляции усугубляется также вследствие образования дегранулированных тканевых базофилов — регуляторов трофики тканей малого радиуса действия, экзоцитоза нейтрофильных гранулоцитов с выделением в окружающую среду катепсина, коллагеназы, эластазы, лизосом лейкоцитов, образования вазоактивных веществ белковой природы, связанных с активацией ограниченного протеолиза.

Важные факторы развивающихся нарушений — появление в крови большого количества функционально неактивного А₁-АТ, уменьшение содержания А₂-МГ и утрата способности сыворотки крови связывать протеолитические ферменты.

В результате усугубляющихся нарушений микроциркуляции и метаболических расстройств местно (на уровне терминального сосудистого русла) накапливаются биологически активные вещества с вазодилататорным механизмом действия (серотонин, гистамин, брадикинин, изменяется рН среды и др.). В этот момент происходит важное патофизиологическое событие, во многом определяющее исход патологического процесса: возникает состояние, когда местная вазодилатация начинает преобладать над системной вазоконстрикцией; наступает децентрализация кровообращения и патологическое депонирование крови, когда происходит расширение в объемной части микроциркуляторного русла (секвестрация), что делает невозможным перфузию из-за несоответствия между возросшей емкостью микроциркуляторной системы и относительной гиповолемией. В этом периоде накопившиеся изменения, как правило, несовместимы с жизнью.

Патогенез неврологических расстройств

Анализ приведенных выше основных патогенетических механизмов, развивающихся при инфекционных болезнях, позволяет сделать вывод, что к факторам, которые приводят к поражению ЦНС, относятся следующие:

— прямое цитотоксическое действие вирусов и бактериальных токсинов на клетки ЦНС, обусловленное химическим и антигенным сродством между ними. При этом различные отделы связывают токсины неравномерно: головной мозг в большей степени, чем спинной, серое вещество в большей степени, чем белое;

— массивное рефлекторное воздействие импульсов, поступающих из места входных ворот инфекции (верхние дыхательные пути, легкие, желудочно-кишечный тракт) и внутренних органов, подвергшихся агрессии;

— активация гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой и симпато-адреналовой систем, повышение в крови концентрации адреналина и норадреналина, развитие централизации кровообращения;

— гипоксемия и гипоксия, снижение процессов окислительного фосфорилирования и возникновение дефицита энергии;

— нарушение мозгового кровообращения, сопровождающееся повышением сосудистой проницаемости с развитием отека мозга, гипоксии и ацидоза;

— повышение уровня активных компонентов физиологических систем (брадикинина, протеаз, калликреина и др.), что усугубляет явления гипоксии и ацидоза, повышает проницаемость ГЭБ и способствует более легкому проникновению в ЦНС токсинов и продуктов нарушенного обмена;

— раздражение сосудистых сплетений желудочков мозга, нарушение метаболизма нейроглии с развитием ацидоза, стимуляция ликворопродукции, что в сочетании с затрудненным всасыванием цереброспинальной жидкости (например, в результате повышения давления в системе яремных вен, что часто наблюдается при сердечно-сосудистой недостаточности и легочной патологии) приводит к развитию интракраниального ликворно-гипертензионного синдрома, отеку и набуханию клеток ЦНС.