Mechanizmy śpiączki w zaburzeniach metabolicznych i endokrynnych

Zaburzenia metaboliczne stanowią jedną z najczęstszych przyczyn śpiączki, szczególnie w praktyce klinicznej związanej z cukrzycą i innymi chorobami endokrynnymi¹. Mechanizmy patogenetyczne tych stanów są złożone i obejmują wielopoziomowe zaburzenia funkcjonowania komórek nerwowych.

Patogeneza śpiączki cukrzycowej

Śpiączka związana z cukrzycą może powstać w trzech głównych mechanizmach: kwasica ketonowa, stan hiperosmolarny hiperglikemiczny oraz hipoglikemia². Każdy z tych stanów ma odrębną patogenezę, ale wszystkie prowadzą do podobnego efektu końcowego – dysfunkcji neuronalnej i utraty świadomości.

W cukrzycowej kwasicy ketonowej organizm, w obliczu niedoboru insuliny, rozpoczyna rozkład tkanki tłuszczowej w celu uzyskania energii². W miarę jak organizm rozkłada tłuszcz, uwalnia ketony do krwiobiegu. U osoby z cukrzycą duża ilość ketonów powoduje, że krew staje się kwaśna³. Ketony są silnie kwaśne i ich nagromadzenie może spowodować, że krew stanie się zbyt kwaśna⁴.

Mechanizmy nerkowe w patogenezie śpiączki hiperglikemicznej

W normalnych warunkach cała glukoza filtrowana przez nerki jest reabsorbowana. Gdy poziom glukozy we krwi osiąga około 180 mg/dl, proksymalny transport kanalikowy glukozy z światła kanalika do śródmiąższu nerkowego staje się nasycony i dalsza reabsorpcja glukozy nie jest już możliwa⁵. Glukoza, która pozostaje w kanalikach nerkowych, przemieszcza się dalej, przechodząc do dystalnego nefronu i ostatecznie do moczu, zabierając ze sobą wodę i elektrolity.

W odpowiedzi na wysokie poziomy glukozy we krwi nerki starają się ją usunąć wraz z dużą ilością wody⁴. Powstaje diureza osmotyczna, powodująca zmniejszenie całkowitej wody ustrojowej. Diureza prowadzi również do utraty elektrolitów, takich jak sód i potas. Stężenie glukozy wzrasta z powodu utraty objętości krążącej. W stanie niedoboru insuliny hiperglikemia jest zaostrzana przez ciągłą glukoneogenezę i niemożność usunięcia glukozy⁵.

Mechanizmy hipoglikemiczne

Ludzie z cukrzycą typu 1, którzy muszą przyjmować insulinę w pełnych dawkach zastępczych, są najbardziej narażeni na epizody hipoglikemii⁶. Utrata świadomości z powodu hipoglikemii może wystąpić w ciągu 20 minut do godziny po wczesnych objawach i zwykle nie poprzedzają jej inne choroby lub objawy⁶.

Mechanizmy śpiączki hipoglikemicznej zostały dokładnie zbadane w modelach zwierzęcych. Dane wskazują, że drgawki obserwowane we wczesnym okresie hipoglikemii wywołanej insuliną są czasowo związane ze wzrostem osmolalności mózgu wtórnym do zwiększonego transportu netto Na+ i K+ do mózgu, prawdopodobnie spowodowanego samą insuliną⁷. W miarę utrzymywania się hipoglikemii dochodzi również do wyczerpania substratów dostarczających energię (glukoza, mleczan, glutaminian) w mózgu, co zbiega się z początkiem śpiączki⁷.

Śpiączka śluzakowata w niedoczynności tarczycy

Śpiączka śluzakowata występuje w wyniku długotrwałej, niezdiagnozowanej lub niedostatecznie leczonej niedoczynności tarczycy⁸⁹. Hormony tarczycy odgrywają ważną rolę w metabolizmie komórkowym. Długotrwała niedoczynność tarczycy wiąże się ze zmniejszonym tempem metabolicznym i zmniejszonym zużyciem tlenu, co wpływa na wszystkie układy narządów⁹.

Zmniejszony metabolizm prowadzi do hipotermii. Zmniejszony metabolizm i zmniejszone zużycie tlenu powodują również zmniejszony metabolizm leków, prowadząc do przedawkowania leków, szczególnie uspokajających, nasennych i środków znieczulających; może to wywołać śpiączkę śluzakowatą⁹. Nawet w ciężkiej niedoczynności tarczycy osiągana jest równowaga homeostazy metabolicznej poprzez adaptacyjne mechanizmy neuronaczyniowe. Jednak w stanach takich jak infekcje dróg oddechowych lub moczowych, zawał serca lub udar zakłócają te mechanizmy adaptacyjne przez zmniejszenie objętości krwi i wentylacji, wyzwalając śpiączkę śluzakowatą⁹.

Inne metaboliczne przyczyny śpiączki

Częste toksyczne lub metaboliczne przyczyny śpiączki obejmują hipoglikemię, hiperglikemię, nadmierne spożycie alkoholu oraz przedawkowanie leków lub używek¹. Spośród wszystkich niestrukturalnych przyczyn śpiączki, hipoglikemia i infekcje systemowe prawdopodobnie stanowią większość pacjentów prezentujących się ze śpiączką.

Inne rzadsze przyczyny metaboliczne obejmują encefalopatię wątrobową, hiponatremię, hipernatremię, hiperkalcemię, zaburzenia endokrynne i wiele innych¹. Każdy proces kliniczny, który powoduje załamanie krążenia lub głęboką hipoksemię, może manifestować się jako śpiączka. Już 15 sekund załamania krążenia spowoduje utratę świadomości¹¹.

Zaburzenia elektrolitowe, takie jak hiponatremia lub hiperkalcemia, mogą zakłócać normalny metabolizm neuronalny¹¹. Patofizjologia innych przyczyn śpiączki metabolicznej nie jest jasna, ale może obejmować fałszywe neurotransmitery, jak sugeruje się w encefalopatii wątrobowej. Globalne zahamowanie funkcjonowania neuronalnego jest najczęstszym mechanizmem śpiączki w przypadku toksyn i zatruć¹¹.