Содержание жидкости и микроэлементов в зоне перифокального отека при глиальных опухолях головного мозга

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 616.831-006.484                               

В патогенезе перифокального отека при глиальных опухолях головного мозга увеличивается вне- и внутриклеточная жидкость, в основном в белом веществе головного мозга [1-5].

Перифокальный отек вызывает общемозговые симптомы в виде головных болей, головокружения, тошноты и рвоты, симптомов раздражения в виде эпилептических припадок, симптомы выпадения в виде различных афатических расстройств, парезов и параличей [1, 6-9].

По мере прогрессирования перифокального отека увеличивается внутричерепное давление, которое по мере нарастания приводит к нарушению кровоснабжения и оксигенации ткани мозга с последующим развитием дислокации структур головного мозга, приводящих в конечном итоге к фатальным последствиям, таким как кома и смерть [10-12].

Перифокальный отек при глиальных опухолях головного мозга является индикатором распространения опухоли. Степень обширности зоны перифокального отека предполагает, что опухолевые клетки инвазируют в окружающую здоровую ткань головного мозга [2, 7, 1315] и являются предиктором злокачественности опухоли [129], её рецидива [9, 10, 16] и неблагоприятного прогноза [5, с. 1157]. Контроль за степенью прогрессирования зоны перифокального отека головного мозга при злокачественных глиомах имеет важное значение для планирования хирургического вмешательства, до и после операционной дегидратационной терапии, лучевой терапии и химиотерапии [1, 2, 9, 10].

Перифокальный отек при глиальных опухолях головного мозга является фактором риска осложнений, поэтому уменьшение отека продлит выживаемость пациентов и повысит качество их жизни [3, 5, 6, 9, 14, 16].

Своевременное мониторирование до и послеоперационного периода и адекватное лечение перифокального отека при глиальных опухолях головного мозга имеет жизненно важное значение для предотвращения осложнений и обеспечения безопасности жизни больных, и рецидива опухоли [1, 2, 16].

Оценка зоны перифокального отека позволяет выбрать адекватную дегидратационную терапию и контролировать ее эффективность на до- и послеоперационном периодах [9, 13].

Перифокальный отек при глиальных опухолях головного мозга усиливает массовый эффект самой опухоли, нарушает гомеостаз тканей и местный кровоток, создавая неврологический дефицит. Согласно доктрине Монро-Келли, компоненты черепа включают ткань головного мозга, спинномозговую жидкость и внутричерепной объем крови, имеет постоянство по отношению друг к другу [6, 12].

Это постоянство поддерживает стабильность нормального уровня внутричерепного давления. Дополнительный патологический объём нарушает стабильность внутричерепного давления и приводит к его декомпенсации и повышению. Повышенное внутричерепное давление отрицательно влияет на ауторегуляцию мозгового кровотока, с критическим снижением мозгового кровотока нарушается доставка кислорода, необходимых энергетических субстратов и удаляются продукты метаболизма. Это приводит к ишемии и повреждению тканей мозга. Высокое внутричерепное давление, превышающее среднее артериальное давление, приводит к снижению церебрального перфузионного давления, что является движущим давлением мозгового кровотока. Церебральное перфузионное давление это чистый градиент давления, представляет собой разницу давлений между средним артериальным давлением и внутричерепным давлением и является критическим фактором, определяющим ауторегуляцию мозгового кровотока [1, 8, 18, 17].

Материалы и методы исследования

В отделении нейрохирургии №2 Национального госпиталя Министерства здравоохранения Кыргызской Республики в период с 2019 г. по 2023 г. произведено оперативное вмешательство 495 больным с глиальными опухолями головного мозга, из них 226 женщин, 269 мужчин. Объектом исследования явились пациенты с астроцитомой, олигодендроглиомой, эпендимомой и глиобластомой, с разными степенями злокачественности по Grade. Возраст больных колебалось от 18 до 75 лет, средний возраст которых составил 42,49+3,42 лет.

Исследование одобрено Комитетом по биоэтике и соответствует принципам Хельсинкской декларации. В связи с ретроспективным характером исследования требование об информированном согласии было отменено. Все отдельные записи были анонимизированы перед анализом.

Всем больным кроме общеклинических анализов проведены магнитно-резонансная томография (МРТ) головного мозга на аппарате PHILIPS INGENIA 1.5T (3), с контрастным веществом Магневист 15 мл (режимы T1 AX, T2 AX, FLAIR COR, T2 SAG, FLAIR AX, DWI). Гистоморфологические исследования проводились бинокулярными микроскопами «МИКМЕД-1» и «МБИ-1» в лабораториях кафедры патологической анатомии и патологической физиологии Кыргызской государственной медицинской академии им. И. К. Ахунбаева.

Биопсия ткани в зоне перифокального отека опухоли, плотно прилегающая зона к опухолевому узлу, где выраженные изменения, легко отмывающиеся под влиянием струи жидкости физиологического раствора, фиксировались в 10% нейтральном и кислом формалине, фиксаторе Буэна. Срезы подготавливались толщиной 7-8 мкм стандартными методами, окрашивались общеизвестными методами: клетки по Ортегу и Александровской, нейрофибриллы по Бильшовскому, структуры нервных клеток по Нисселю, миелин и липиды по Лизону, РНК клетки по Браше.

Морфометрия проводилось с помощью программы “market counter”. Содержание воды в тканях определялось методом высушивания [18, 19].

Результаты и обсуждение

Анализ сухого остатка (С/О) тканей зоны перифокального отека головного мозга (средние показатели белого и серого вещества) при глиальных опухолях выявил различное содержание жидкости и микроэлементов: кальция, натрия, калия и липидов в зависимости от типа гистогенеза новообразования.

Так, при исследовании ткани зоны перифокального отека астроцитомы, величина сухого остатка составила 20,5% или 79,5% жидкости (Таблица 1).

Таблица 1

СОДЕРЖАНИЕ ВОДЫ В ТКАНЯХ ЗОНЫ ПЕРИФОКАЛЬНОГО ОТЕКА

Ткань зоны перифокального отека по видам опухоли	Сухой остаток	Наличие жидкости
Пилоцитарная астроцитома	20,5%	79,5%
Фибриллярная астроцитома	22,8% (16,0-33,0%)	77,2% (84,0-77,0%)
Анапластическая астроцитома	18,3%	81,7%
Олигоденроглиома Grade II	17,9% (14,6%-21,1%)	82,1% (85,4-78,9%)
Анапластическая олигоденроглиома Grade III	16,9%(14,6%-21,1%)	83,1% (85,4-78,9%)
Миксопапиллярная эпендимома Grade I	24,1%	75,9%
Субэпендимома Grade I	26,5%	73,5%
Классическая эпендимома Grade II	16,2-24,1%	83,8%-75,9%
Анапластическая эпендимома Grade III	14,93% (8,5-17,39%)	85,07% (91,5-82,61%)
Глиобластома Grade IV	17,65% (5,3%-25,3%)	82,35% (94,7-74.7%)
Менингиома	15,4% (13,3-17,6%)	84,6% (86,7-82,4%)

В случае развития пилоцитарной астроцитомы С/О составил 20,45%, при фибриллярной — 22,8%. Однако, у пациентов при фибриллярной астроцитоме имеются индивидуальные различия в величине С/О — от 16,0% до 33,0%. При анапластической астроцитоме — С/О равнялся 18,3%. Известно, что астроцитома имеет низкую степень злокачественности и относится к доброкачественным опухолям, возникает из опорной ткани – глии – звездчатых клеток. В то же время в 60% она может трансформироваться в злокачественную опухоль. Учитывая, что астроглия представлена во всех отделах мозга, опухоль возникает в любом из его участков, хотя закономерно мы отмечали ее развитие в полушариях, мозжечке и в мозговом стволе. Чаще опухоль регистрировались в 20-50 лет. Несмотря на подробно проведенный анамнез жизни и болезни, причину заболевания установить не удалось.

Изучено содержание жидкости ткани зоны перифокального отека при олигоденроглиоме, которая имеет два подтипа: олигоденроглиома Grade II и анапластичекая олигоденроглиома Grade III. В первом случае С/О составил 17,9, т. е. 82,1% жидкости в тканях зоны перифокального отека опухоли. Во втором случае 16,9%, т.е. 83,1% жидкости. При обоих видах опухоли амплитуда показатели С/О находились в пределах от 14,6% до 21,1%. В общем, для обеих групп С/О равнялся 17,24, что несколько меньше чем при астроцитоме. Данная опухоль развивается из олигодендроцитов, которых образуют защитное покрытие для нервов, расположенных в головном мозге, т.е. клеток липидных оболочек. Характерно, что опухоль развивается медленно, чаще регистрировались у мужчин, чем у женщин. Опухоль локализовались чаще вдоль желудочных стенок, прорастая в кору большого мозга, при этом, опухоль, во время операции имела четкие границы в большинстве случаев, была розоватого цвета. Рассмотренные нами два типа опухолей отличаются степенью злокачественности — если Grade II имела низкую степень, то Grade III — высокую степень злокачественности и высокую митотическую активность. И, как видно, эта форма опухоли и зона перифокального отека содержала больше жидкости, что вообще характерно для злокачественных опухолей. Проведены операции пациентам с эпендимомой с 4 различными формами с исследованием ткани зоны перифокального отека. Во-первых, ткани зоны перифокального отека миксопапиллярной эпендимомы (Grade I) — имели низкое содержание воды в отличие от предыдущих форм (р<0,05).Ткани зоны перифокального отека при субэпендимоме (Grade I) — наоборот, в сравнении с миксопапиллярной формой опухоли содержали значительное количество жидкости (75,9%).

Ткани зоны перифокального отека при классической эпендимоме (Grade II) — в среднем в опухоли содержалось 83,8%-75,9% воды, С/О — 19,4 , но колебания величин С/О у различных пациентов находились в диапазоне от 16,2% до 24,1%. Ткани зоны перифокального отека при анапластической эпендимоме (Grade III) — величина С/О колебалась от 8,5% до 17,39%, в среднем — 14,93%, что указывает на значительное накопление жидкости при данной форме опухоли.

Эпендимома встречалась не часто, являясь раком центральной нервной системы – солидная форма опухоли. Данная опухоль самостоятельно развивается в центральной нервной системе. Нами рассмотрены три формы по степени злокачественности. Как видно, наиболее злокачественная форма опухоли имеет максимальное содержание жидкости в тканях зоны перифокального отека. Известно, что эпендимомы возникают из мутированных эпендимных клеток, которые изнутри выстилают желудочки мозга и спинномозговой канал. В 60% случаев эпендимомы обнаруживались в четвертом желудочке головного мозга в задней черепной ямке. Исследована ткань зоны перифокального отека с глиобластомой (Grade IV), где содержание жидкости составило в среднем 82,35% (94,7-74,7%) (С/О — 17,65). Диапазон колебаний величины С/О колебался от 5,3% до 25,3%.

Известно, что глиобластома — злокачественная глиальная опухоль, которая развивается в основном в белом веществе головного мозга. Чаще регистрировалась в стволе головного мозга, мозжечке и спинном мозге, нередко, именно в пожилом возрасте 62-64 лет. В ткани опухолей видны очаги кровоизлияний с зонами некроза. Прооперированы пациенты с менингиомой, которая является доброкачественной опухолью, источниками которой могут быть оболочки мозга и оболочки черепно-мозговых нервов. Опухоль встречалась в 25% случаев из всех диагностируемых опухолей мозга. Причиной опухоли могут быть практически все известные физические, химические, биологические мутагены. Сухой остаток ткани зоны перифокального отека при менингиоме составлял в среднем 15,4% с диапазоном у различных пациентов от 13,3% до 17,6%.

Гистологическое исследование ткани зоны перифокального отёка показало выраженные нарушения цитоархитектоники корковой зоны, истончение толщины коры, демиелинизацию волокон, гиперплазию и десквамацию сосудов коры головного мозга. Нейроны и нейроглии недифференцировались, особенно прилегающие зоны перифокального отека к опухоли, имелись форменные изменения глиальных клеток в виде гиперплазии и гипертрофии астроцитов, вакуолизацией цитоплазмы олигодендроцитов. Морфометрические показатели клеточности зоны перифокального отёка снижены в 4-5 раз, чем нормальные показатели клеточности белого вещества. В зоне перифокального отёка — 245-265±10,8 кл/мм2, по сравнению с нормальными показателями клеточности белого вещества — 900-950±17,8 кл/мм2. Обнаружены множественные мелкие пустоты, располагающиеся диффузно или скоплениями, образую пористую структуру. Зона перифокального отёка распространяется вокруг злокачественной глиальной опухоли в мозговом веществе до 5,0-6,0 см в большинстве случаев. В зоне перифокального отека наблюдаются резкие изменения содержания воды, липидов, натрия и калия. На расстоянии от опухоли до 0,8-1,0 см содержание воды увеличено почти на +4,2±0,5, а на расстоянии до 1,5-2,0 см содержание воды — +3,0±0,4 (р<0,05). Повышение концентрации натрия на расстоянии до 0,8-1,0 см — 57,0±3,2, на 1,8-2,0 см — 42,0±2,5 (р<0,001).

Повышение калиевых показателей на расстоянии до 0,8-1,0 см — 49,0±4,8, а на расстоянии 2,0 см - 45,9±4,1 (р˃0,05). Снижение липидов в белом вещество на расстоянии от опухоли 1,0 см до 0,51±0,07 г, на расстоянии 2,0 см - 0,77±0,09 (p<0,01), в норме — 1,24±0,14 г. Данные показатели указывают на процесс демиелинизации и повреждения миелиновых волокон. Такая картина наблюдалась на расстоянии от опухоли 1,0 см в белом веществе, а на расстояние 2,0 см показатель составил 0,78±0,09 (p<0,001). Постепенная нормализация уровня липидов наблюдалась на расстояния 3,5-4,0 см от опухоли в белом вещество головного мозга (Таблица 2).

Таблица 2

УРОВЕНЬ ВОДЫ, ЛИПИДОВ, НАТРИЯ И КАЛИЯ В ЗОНЕ ПЕРИФОКАЛЬНОГО ОТЕКА

Зона перифокального отека	Вода, %	Натрий, ммоль/кг	Калий, ммоль/кг	Липиды, г
Белое вещество у очага до 1см	+4,2±0,6	57,0±2,6	49,0±4,5	0,51±0,06
Белое вещество на расстоянии до 1-2 см	+3,0±0,5	42,0±3,0	45,9±4,6	0,77±0,08
Вероятность безошибочного прогноза (р)	р<0,05	р<0,001	р˃0,05	р<0,01

В зоне перифокального отека на расстоянии от опухоли до 1,5-2,0 см имелся участок апоптоза в виде клеточной гибели, демиелинизации и деструкции нервных волокон. Функциональная значимость зоны перифокального отека разнообразна и многофункциональна, выполняет не только функцию буфера — защиты здоровой ткани от опухолевой агрессии и элиминации продуктов распада опухоли, но и обеспечивает условия роста опухолевого узла и нищи мигрирующих опухолевых клеток, так как, злокачественные глиальные опухоли имеют способность к высокой инвазии, создавая условия рецидива в послеоперационном периоде.

Заключение

Содержание жидкости в тканях зоны перифокального отека при глиальных опухолях головного мозга в основном связано со степенью её злокачественности – чем опухоль злокачественнее, тем больше в ней содержится жидкости и дисбаланс микроэлементов, что является проявлением атипических свойств опухолевой ткани. Высокое содержание воды обнаружено на расстоянии 2-3 см от опухолевого узла и по площади в 2-3 раза превышает площадь опухоли (особенность злокачественных глиальных опухолях головного мозга). Тяжесть клинической картины – высокое внутричерепное давление, дислокационный синдром и различные неврологические дефициты, обусловлены зоной перифокального отека так как, массовый эффект значительно больше у перифокального отека, нежели сам опухолевой узел. При доброкачественных менингиомах степень выраженности зоны перифокального отека зависит от размера опухоли, при менингиоме с размерами более 14 см2 или более 3 см в диаметре развивается перифокальный отек с площадью равной объему опухоли. При менингиомах размерами более 14 см2 (или 3 см в диаметре) площадь зоны перифокального отека в 1,5-2 раза превышает площадь опухоли.

Полученные результаты исследования зоны перифокального отека объясняют причины возникновения и прогрессирования перитуморального отека при опухолевых заболеваниях головного мозга, в особенности при глиальных опухолях головного мозга в дальнейшем, тем самым дополнив методы лечения отека на до- и послеоперационном периодах и улучшив прогноза для пациентов.