Cerebral edema: from the origins of the description to the modern understanding of the process

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

He article, which is a review-lecture, reflects the historical milestones in the description and study of cerebral edema (CE) from ancient times to the present. Great attention is paid to the Monroe-Kellie doctrine, without which it is impossible to understand the mechanism of development of a vitally significant complication of CE - intracranial hypertension. The importance of the Monroe-Kellie doctrine in substantiating the symptomatic treatment of increased intracranial pressure is emphasized. The possible involvement of the glymphatic system in both the decrease and the increase in increased intracranial pressure is discussed. The modern ideas about the blood-brain barrier (BBB), its role in the development of CE and an increase in intracranial volume are analyzed. With the study of the molecular mechanisms of BBB damage and the development of targeted therapy, the researchers associate future advances in the treatment of CE. The great interest of modern authors in the state of the BBB in various diseases, as well as in the violation of its integrity in COVID-19 is reflected. It is noted that the main and only, today, method for diagnosing CE is neuroimaging. Development has begun on the isolation of potential biochemical markers of CE from blood.

About the authors

Valentina V. Gudkova

Pirogov Russian National Research Medical University

Email: gudkova.valentina@gmail.com
канд. мед. наук, проф. каф. Moscow, Russia

Ekaterina I. Kimelfeld

Pirogov Russian National Research Medical University

канд. мед. наук, доц. каф Moscow, Russia

Stanislav E. Belov

Hospital for War Veterans №3

врач-невролог Moscow, Russia

Evgeniia A. Koltsova

Pirogov Russian National Research Medical University

канд. мед. наук, проф. каф. Moscow, Russia

Ludmila V. Stakhovskaya

Pirogov Russian National Research Medical University

д-р мед. наук, проф. каф. Moscow, Russia

References

  1. Лихтерман Л.Б. Классификация черепно-мозговой травмы. Ч. I. Предпосылки и история. Судебная медицина. 2015; 1 (1): 42-6
  2. Гиппократ. Избранные книги. Пер. с греч. Руднева В.И., ред. Карпов В.П. М.- Л.: Биомедгиз, 1936; с. 493-515
  3. Torack RM. Historical Aspects of Normal and Abnormal Brain Fluids 3. Cerebral Edema. Arch Neurol. 1982; 39 (6): 355-7.
  4. Месхели М.К., Гегешидзе М.М. Отек головного мозга - история вопроса и современные представления. Georgian Medical News. 2007; 142 (1): 83-5
  5. Whytt R. Observations on the Dropsy in the Brain. Edinburgh, 1768.
  6. Козлов А.В., Коновалов А.Н. Гидроцефалия. В кн.: Неврология: нац. руководство. Под ред. Е.И. Гусева, А.Н. Коновалова, В.И. Скворцовой. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2018. Т. 1; с. 549-54
  7. Leinonen V, Vanninen R, Rauramaa T. Raised intracranial pressure and brain edema. Chapter 4. Handb Clin Neurol. 2018; 145: 25-37.
  8. Bell BA. A History of the Study of Cerebral Edema. Neurosurgery. 1983; 13: 724-8.
  9. Горбачев В.И., Лихолетова Н.В., Горбачев С.В. Мониторинг внутричерепного давления: настоящее и перспективы (сообщение 1). Политравма. 2013; 4: 69-78
  10. Остапенко Б.В., Войтенков В.Б., Марченко Н.В., и др. Современные методики мониторинга внутричерепного давления. Медицина экстремальных ситуаций. 2019; 21 (4): 472-85
  11. Hirzallah MI, Choi HA. The Monitoring of Brain Edema and Intracranial Hypertension. J Neurocrit Care. 2016; 9 (2): 92-104.
  12. Павленко А.Ю. Отек мозга: концептуальные подходы к диагностике и лечению. Медицина неотложных состояний. 2007; 9 (2): 11-5
  13. Ошоров А.В., Полупан А.А., Бусанкин А.С., Тарасова Н.Ю. Особенности настройки уровня ПДКВ у пациентов с ОРДС и внутричерепной гипертензией. Вестн. анестезиологии и реаниматологии. 2017; 14 (5): 82-90
  14. Jha RM, Kochanek PM, Simard JM. Pathophysiology and treatment of cerebral edema in traumatic brain injury. Neuropharmacology. 2019; 145: 230-46.
  15. Квитницкий-Рыжов Ю.Н. Отек и набухание головного мозга. Киев: Здоров’я, 1978
  16. Отек головного мозга. Рассмотрение патофизиологических механизмов на основе системного подхода на 5-м Тбилисском симпозиуме по мозговому кровообращению. 20-23 апреля 1983 г. Сост. и ред. Г.И. Мчедлишвили. Тбилиси: МЕЦНИЕРЕБА, 1986
  17. Белкин A.A. Патогенетическое понимание системы церебральной защиты при внутричерепной гипертензии и пути ее клинической реализации у больных с острой церебральной недостаточностью. Журн. интенсив. терапии. 2005; 1: 9-13
  18. Плам Ф., Познер Дж.Б.Диагностика ступора и комы. Пер. с англ. М.: Медицина, 1986; с. 148-57
  19. Ошоров А.В., Лубнин А.Ю. Внутричерепное давление, мониторинг ВЧД. Анестезиология и реаниматология. 2010; 4: 4-10
  20. Горбачев В.И., Лихолетова Н.В., Горбачев С.В. Мониторинг внутричерепного давления: настоящее и перспективы (сообщение 2). Политравма. 2014; 1: 61-75
  21. Горбачев В.И., Лихолетова Н.В., Горбачев С.В. Мониторинг внутричерепного давления: настоящее и перспективы (сообщение 3). Политравма. 2014; 2: 77-86
  22. Canac N, Jalaleddini K, Thorpe SG, et al. Review: pathophysiology of intracranial hypertension and noninvasive intracranial pressure monitoring. Fluids and Barriers of the CNS. 2020; 17: 40.
  23. Cook AM, Morgan JG, Hawryluk GWJ, et al. Guidelines for the acute treatment of cerebral edema in neurocritical care patients. Neurocrit Care. 2020; 32: 647-66.
  24. Ишемический инсульт и транзиторная ишемическая атака у взрослых. Клинические рекомендации. М., 2015
  25. Powers WJ, Rabinstein AA, Ackerson T, et al. Guidelines for the Early Management of Patients With Acute Ischemic Stroke: 2019 Update to the 2018 Guidelines for the Early Management of Acute Ischemic Stroke: A Guideline for Healthcare Professionals From the American Heart Association/Ame-rican Stroke Association. Stroke. 2019; 50 (12): 344-418.
  26. Hawryluk GWJ, Rubiano AM, Totten AM, et al. Guidelines for the Management of Severe Traumatic Brain Injury: 2020 Update of the Decompressive Craniectomy Recommendations. Neurosurgery. 2020; 87 (3): 427-34.
  27. Iliff JJ, Wang M, Liao Y, et al. A paravascular pathway facilitates CSF flow through the brain parenchyma and the clearance of interstitial solutes, including amyloid 0.Sci TranslMed. 2012; 4: 147.
  28. Николенко В.Н., Оганесян М.В., Яхно Н.Н., и др. Глимфатическая система головного мозга: функциональная анатомия и клинические перспективы. Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2018; 10 (4): 94-100
  29. Кондратьев А.Н., Ценципер Л.М. Глимфатическая система мозга: строение и практическая значимость. Анестезиология и реаниматология. 2019; 6: 72-80
  30. Eide PK, Eidsvaag VA, Nagelhus EA, Hansson HA. Cortical astrogliosis and increased perivascular aquaporin-4 in idiopathic intracranial hypertension. Brain Res. 2016; 1644: 161-75.
  31. Бредбери М. Концепция гематоэнцефалического барьера. Пер. с англ. М.: Медицина, 1983
  32. Sweeney MD, Zhao Z, Montagne A, et al. Blood-Brain Barrier: From Physiology to Disease and Back. Physiol Rev. 2019; 99: 21-78.
  33. Brown LS, Catherine G, Foster CG, et al. Pericytes and neurovascular function in the healthy and diseased brain. Front Cell Neurosi. 2019; 13: 282.
  34. Горбачев В.И., Брагина Н.В. Гематоэнцефалический барьер с позиции анестезиолога-реаниматолога. Обзор литературы. Ч. 1. Вестн. интенсив. терапии им. А.И. Салтанова. 2020; 3: 35-45
  35. Betz AL, Firth JA, Goldstein GW. Polarity of the blood-brain barrier: Distribution of enzymes between the luminal and antiluminal membranes of brain capillary endothelial cells. Brain Res. 1980; 192: 17-28.
  36. Cornford EM, Hyman S. Localization of brain endothelial luminal and abluminal transporters with immunogold electron microscopy. NeuroRx. 2005; 2: 27-43.
  37. Tait MJ, Saadoun S, Bell BA, et al. Water movements in the brain: Role of aquaporins. Trends Neurosci. 2008; 31: 37-43.
  38. Klatzo I. Presidental address. Neuropathological aspects of brain edema. J Neuropathol Exp Neurol. 1967; 26 (1): 1-14.
  39. Stokum JA, Gerzanich V, Simard JM. Molecular pathophysiology of cerebral edema. J Cereb Blood Flow Metab. 2016; 36 (3): 513-38.
  40. Задворнов А.А., Голомидов А.В., Григорьев Е.В. Клиническая патофизиология отека головного мозга (ч. 1). Вестн. анестезиологии и реаниматологии. 2017; 14 (3): 44-50
  41. Michinaga S, Koyama Y. Pathogenesis of Brain Edema and Investigation into Anti-Edema Drugs. Int J Mol Sci. 2015; 16: 9949-75.
  42. Задворнов А.А., Голомидов А.В., Григорьев Е.В. Клиническая патофизиология отека головного мозга (ч. 2). Вестн. анестезиологии и реаниматологии. 2017; 14 (4): 52-60
  43. Горбачев В.И., Брагина Н.В. Гематоэнцефалический барьер с позиции анестезиолога-реаниматолога. Обзор литературы. Ч. 2. Вестн. интенсив. терапии им. А.И. Салтанова. 2020; 3: 46-55
  44. Белопасов В.В., Яшу Я., Самойлова Е.М., Баклаушев В.П. Поражение нервной системы при COVID-19. Клиническая практика. 2020; 11 (2): 60-80
  45. Терновых И.К., Топузова М.П., Чайковская А.Д., и др. Неврологические проявления и осложнения у пациентов с COVID-19. Трансляционная медицина. 2020; 7 (3): 21-9
  46. Rhea EM, Logsdon AF, Hansen KM, et al. The S1 protein of SARS-CoV-2 crosses the bloodbrain barrier in mice. Nature Neurosci. 2021; 24 (3): 368-78.
  47. Alquisiras-Burgos I, Peralta-Arrieta I, Alonso-Palomares LA, et al. Neurological Complications Associated with the Blood-Brain Barrier Damage Induced by the Inflammatory Response During SARS-CoV-2 Infection. Mol Neurobiol. 2020: 1-16.
  48. Fink KR, Benjert JL, Straiton JA. Imaging of nontraumatic neuroradiology emergencies. Radiol Clin North Am. 2015; 53: 871-90.
  49. Currie S, Saleem N, Straiton JA, et al. Imaging assessment of traumatic brain injury. Postgrad Med J. 2016; 92: 41-50.
  50. Kummer R, Dzialowski I. Imaging of cerebral ischemic edema and neuronal death. Neuroradiology. 2017; 59: 545-53.
  51. Choi HA, Bajgur SS, Jones WH, et al. Quantification of Cerebral Edema After Subarachnoid Hemorrhage. Neurocrit Care. 2016; 25: 64-70.
  52. Castellanos M, Leira R, Serena J, et al. Plasma metalloproteinase-9 concentration predicts hemorrhagic transformation in acute ischemic stroke. Stroke. 2003; 34: 40-6.
  53. Serena J, Blanco M, Castellanos M, et al. The prediction of malignant cerebral infarction by molecular brain barrier disruption markers. Stroke. 2005; 36: 1921-6.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2021 Consilium Medicum

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».