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创伤性脑损伤中的脑肺相互作用:恶性循环

期刊:Acute and Critical CareDOI:10.4266/acc.2021.01193

这篇文章是一个综述性论文,标题为《Brain-Lung Interaction: A Vicious Cycle in Traumatic Brain Injury》。文章发表于Acute and Critical Care期刊,卷号为2022年2月第37卷第1期,页码为35至44。主作者包括Ariana Alejandra Chacón-Aponte、Érika Andrea Durán-Vargas、Jaime Adolfo Arévalo-Carrillo、Iván David Lozada-Martínez等,主要作者来自University of Pamplona、University of Cartagena和Hospital Maciel等机构。

本文的主题围绕创伤性脑损伤(Traumatic Brain Injury, TBI)后脑-肺相互作用及其复杂的病理生理机制展开,重点讨论脑和肺之间双向的不良循环对患者病情预后的影响。文章不仅探讨了脑对肺的损伤机制,还分析了肺对脑的损伤机制。此外,还探讨了当前治疗方法的限制以及未来可能的改善策略。以下为论文的主要内容。


脑-肺相互作用的背景与研究目的

作者指出,创伤性脑损伤是全世界死亡和残疾的主要原因,其常常导致长期脑和肺部并发症。直接的脑损伤与意识水平的降低会削弱气道保护能力,改变自然防御屏障,加之运动能力的减少以及多种病理生理缺陷,很容易引发神经源性肺水肿(Neurogenic Pulmonary Edema, NPE)、急性呼吸窘迫综合征(Acute Respiratory Distress Syndrome, ARDS)和呼吸机相关性肺炎(Ventilator-associated Pneumonia, VAP)等并发症。

另一方面,肺部损伤可以通过低氧症(Hypoxia)和颅内高压(Intracranial Hypertension, ICP)等机制对脑部产生不利影响,形成双向恶性循环。文章旨在总结TBI后脑-肺相互作用的病理生理机制、危险因素、临床表现及相关治疗方式,并提出可能的未来研究方向。


主要观点1:脑损伤对肺部的影响

病理机制

TBI患者在脑损伤后短时间内可以出现肺部“隐性”损伤,即便此时并未表现出明显症状。这种肺损伤通过以下途径产生: 1. 神经源性肺水肿(NPE):一种由中枢神经系统(CNS)损伤引起的急性呼吸窘迫状态。大脑损伤后,交感神经过度激活(Catecholamine Storm),引起全身血管收缩,导致肺循环中血液积聚,增加肺毛细血管液体渗漏,形成水肿。 2. 炎症途径:脑损伤后诱发的炎症反应(包括释放白介素IL-1、IL-6、IL-8,肿瘤坏死因子TNF等),通过血脑屏障进入全身循环,同样能够加重肺部炎症反应。

具体临床表现

  • 急性呼吸窘迫综合征(ARDS) 的发病率在脑损伤患者中非常高。严重脑损伤、低格拉斯哥昏迷评分(GCS)、以及诱导性高血压等是ARDS的高危因素。
  • 呼吸机相关性肺炎(VAP):VAP是TBI患者较为常见的医院获得性感染,特别是在需要长时间机械通气(MV)的情况下。侵入性通气方式导致气道黏膜防御功能改变,增加细菌感染风险。

支持观点的证据

  • TBI患者ARDS的发生率可以高达20%-31%,并且显著增加了住院死亡率(数据来源包括历史性研究和回顾性队列研究)。
  • VAP的发生率则在28%-40%之间,且与长时间机械通气直接相关。

主要观点2:肺部损伤对脑部的影响

病理机制

肺损伤对脑部的损害主要通过以下机制实现: 1. 低氧症(Cerebral Hypoxia):ALI或ARDS导致体内氧供不足,可能进一步加剧脑缺血状态,从而损害认知功能。 2. 颅内高压(Intracranial Hypertension):当肺功能受影响时,呼出的二氧化碳增多会导致脑血管扩张,最终增加颅内压力。

支持观点的证据

  • 动物实验显示,急性肺损伤模型(例如开放肺实验)中,其结果不仅限于单纯缺氧,而会引起更深远的脑组织病理改变。
  • 临床研究也指出ARDS患者可能因长期的缺氧伴随脑萎缩等结果,预示着肺损伤会引起类似其他缺氧性疾病的脑部损害。

主要观点3:双向恶性循环的机制与治疗挑战

恶性循环机制

脑损伤通过急性炎症、NPE等诱发肺损伤;肺损伤通过低氧症和炎症影响脑部,二者相互作用形成“双重打击(Double Hit)”模型。这种恶性循环显著影响了TBI患者的预后。

治疗挑战

在处理共存的TBI与ARDS时需权衡以下问题: 1. 机械通气策略和氧合作用:高潮气量(VT)可能诱发ARDS;低潮气量则需谨慎调整,以平衡脑供氧和肺保护机制。 2. 正压呼气末压(PEEP):高PEEP虽然改善氧和指数,但可能导致颅内压升高,特别是在同时存在低肺弹性和高胸壁弹性的患者中。 3. 新型治疗方向:炎症小体(如NLRP3)的抑制可能在减轻神经-呼吸炎症轴的活性方面有潜在疗效。


主要观点4:治疗策略与未来展望

作者详细探讨了TBI伴随肺损伤的管理难题: - 机械通气策略优化:注意低潮气量和低PEEP的平衡。 - 体位管理:某些病例中采用俯卧位可能改善ARDS患者的氧和水平。 - 神经保护措施:避免大范围的预防性低通气和高CO2水平。 - 炎症小体抑制:以未来生物疗法为突破口,新一代针对炎症机制的方向开始被探索。


意义与价值

此论文通过系统性整合TBI后脑-肺交互作用的机制,帮助研究人员更全面地理解复杂创伤病理,提高对相关并发症的警惕性。研究强调,脑与肺两脏器之间的互作机制需要个体化管理策略,而非简单一刀切的方案。在TBI领域,该论文为未来研究提供了关键的理论基础,同时提示针对炎症机制的治疗靶点可能是未来的重要突破方向。

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