Métabolisme de l'eau dans les traumatismes du crâne: aspects neuro-endocriniens et base du traitement hormonal

RESUME

Les concepts généraux sur la répartition de l'eau dans les secteurs intra- et extra-cellulaires de l'organisme donnent, quand ils sont appliqués au cerveau, une explication de l'importance que peuvent prendre à son niveau les répercussions d'un trouble général du métabolisme de l'eau, vu son hydratation cellulaire d'une part (81-87 g d'eau pour 100 g de substance grise), et l'étendue des ramifications des espaces de Virchow-Robin offerte à une expansion éventuelle de l'eau extra-cellulaire d'autrepart. Au fait l'œdème cérébral «blanc» est l'expression d'une augmentation de l'eau intra-cellulaire, donnant lieu à un gonflement de la cellule nerveuse, l'œdème «rouge» essentiellement celui de l'augmentation de l'eau des espaces interstitiels, des états intermédiaires pouvant exister entre ces extrêmes. Les perturbations de la répartition hydrique; qui sont pour le cerveau la réplique de ce qui se passe dans l'ensemble de l'organisme, peuvent être expliquées par une atteinte de la région diencéphalo-hypophysaire au cours du traumatisme crânien.

L'originalité du présent travail réside en ce que, poussant plus avant l'analyse de ces mécanismes pathogéniques, les auteurs reconnaissent, en ce qui regarde le métabolisme de l'eau, un antagonisme entre deux systèmes endocriniens: celui de l'axe hypophyso-cortico-surrénalien et celui de la post-hypophyse (Cf Tableau). Le système post-hypophysaire favoriserait l'expansion hydrique du secteur intra-cellulaire par pénétration de l'ion K aux depens du secteur extra-cellulaire dont la pression osmotique est diminuée. L'atteinte globale des deux systèmes, normalement en équilibre, serait moins déterminante dans la genèse du troubles hydroélectrique que l'atteinte de l'un ou de l'autre des deux, déterminant une prédominance soit de l'activité anti-diurétique, soit de l'activité cortico-surrénale. Le dosage des 17-cétostéroïdes n'a par conséquent en soi pas de grande valeur, car il ne permet de conclusion que sur l'activité de l'axe hypophyso-cortico-surrénal, le dosage de l'hormone anti-diurétique n'étant pas entré dans la pratique courante.

Au fait, pour le diagnostic du type de la perturbation hydrique, il faut s'en tenir aux données classiques de la clinique et du laboratoire; les auteurs y ont ajouté la comparaison entre le taux du Na sérique avec celui du K globulaire (après avoir démontré que ce dernier évoluait parallèlement à celui de la cellule). Ceci permet une appréciation des pressions osmotiques intra- et extra-cellulaires. Ce n'est qu'indirectement qu'on peut en inférer de l'action prédominante de l'un ou de l'autre des mécanismes endocriniens sus-indiqués pour en tirer des sanctions thérapeutiques d'ordre hormonal.

Suivant la prédominance de l'un ou de l'autre de ces deux systèmes la perturbation hydroélectrique peut s'effectuer dans deux sens:

1. - Le syndrome d'hyperhydratation cellulaire avec déshydratation extra-cellulaire, le plus fréquent, de bon pronostic, diagnostiqué par l'hyponatrémie ou mieux encore par la comparaison du Na plasmatique avec le K globulaire, détermine de l'œdème cérébral (hyperhydratation cellulaire) ou de l'hypotension ventriculaire (déshydratation extra-cellulaire). Un tel trouble peut expliquer un coma prolongé, une hémiplégie, une hypertension intracranienne. Il sera justiciable de perfusions intra-veineuses de sérum physiologique et de cortico-thérapie.

2. - Le syndrome de déshydratation cellulaire avec hyperhydratation extra-cellulaire, diagnostiqué selon les mêmes procédés, peut déterminer un collapsus cérébral vrai avec rétraction du tissu nerveux déshydraté. De pronostic beaucoup plus sérieux, le traitement en est également plus difficile.

Ces deux syndromes s'expliquent par une rupture de l'équilibre entre l'axe anté-hypophyso-surrénalien et la neuro-hypophyse, en faveur de cette dernière dans le premier cas, en faveur du premier dans le second cas. (La pathogénie de la constitution d'un hématome sous-dural par rupture du fait du collapsus cérébral des veines corticales allant au sinus longitudinal supérieur a été évoquée dans chacun de ces syndromes.)

Outre l'origine traumatique cérébrale pour expliquer ces désordres hydriques, des facteurs d'ordre général doivent être invoqués tels que: déshydratation par carence d'apport aqueux, déséquilibre d'ordre général ou rénal lié au choc.

Les auteurs s'inspirent de cette pathogénie hormonale également pour le traitement des syndromes post-commotionnels: S'ils sont apparentés au premier type, ils sont justiciables d'ACTH (25 à 50 unités/24 heures) associé souvent à l'hémisuccinate de hydrocortisone par voie intra-veineuse (75 à 150 mg) et parfois au blocage de la sécrétion de l'ADH (anti-diuretic hormon) par injection de faibles doses de hormone post-hypophysaire exogène. S'ils sont apparentés au premier type, ils sont justiciables d'extrait post-hypophysaire (10 à 20 unités par jour) avec blocage de la réponse cortico-surrénalienne par le nembutal et le largactil à hautes doses.

E. Woringer, Colmar

SUMMARY

When the existing views on the distribution of water in the intracellular and extracellular parts of the organism, are applied to the brain, they explain the importance of the local changes which may result from a general disturbance of water metabolism. On the one hand this involves the cellular hydration (81–87 g. of water/100 g. of grey matter) and on the other, the extent of the ramifications of the Virchow-Robin spaces, which provide space for the increase of extracellular fluid. In fact, “white” cerebral oedema is the manifestation of an increase of intracellular water, producing a distension of the nerve cell, “red” oedema essentially that of an increase of water in the interstitial tissues, although all stages can exist between these two extremes. The disturbances of water distribution in the brain which are a reflection of the general changes in the organism can be explained by damage to the hypothalamic region produced by the head injury.

The originality of the present work rests on the fact that the authors have looked more deeply into the pathological mechanism, and recognise that with regard to water metabolism there is an antagonism between two endocrine systems–the anterior pituitary and adrenal on the one hand and the posterior pituitary on the other (see Diagram). The posterior pituitary system encourages an increase in the intracellular water by penetration of Potassium ions, at the expense of the extracellular regions, the osmotic pressure of which is reduced. The effect on the two systems, normally in equilibrium is determined less by the production of electrolyte disturbances than damage of one or other, causing a predominance either of the antidiuretic or of the adrenocortical activity. The estimation of the 17-ketosteroids is thus not of great value, because it only gives information about the activity of the pituitaryadrenal “axis”, while the estimation of the antidiuretic hormone is not yet a practical possibility.

In fact, in the diagnosis of this type of water disturbance it is necessary to adhere to the classical findings at the bedside and in the laboratory: the authors have added to this the comparison between the values of the serum Sodium and the erythrocyte Potassium (after having demonstrated that the latter varies parallel with that in the tissue cells). This allows an estimation of the intra- and extracellular osmotic pressure. It is only indirectly that one is able to deduce an overaction of one or other of the hormonal mechanisms described above, in order to decide on appropriate hormonal treatment.

According to the predominance of one or other of these systems, the electrolyte disturbance exerts its effect in two ways:–

1. Syndrome of cellular hyperhydration with extracellular dehydration; the commonest and with the best prognosis. Diagnosed by low serum Sodium or still better by a comparison of the plasma Na with the cellular Potassium, this leads to cerebral oedema (cellular hyperhydration) or to ventricular hypotension (extracellular dehydration). Such trouble may explain a prolonged coma, a hemiplegia or raised intracranial pressure. In these cases it is reasonable to give intravenous infusions and cortisone.

2. Syndrome of cellular dehydration with extracellular hyperhydration, which is diagnosed by the same methods, produces a genuine collapse of the brain with retraction of the dehydrated nerve tissue. This has a much more serious prognosis and its treatment is at the same time, more difficult.

These two syndromes are explained by a breakdown in the equilibrium between the anterior pituitary/adrenal system and the posterior pituitary, in favour of the latter in the first instance and in favour of the former in the second instance. (In each of these syndromes, the possibility of the formation of a subdural haematoma due to rupture of the veins going to the superior longitudinal sinus as a result of the cerebral collapse, has been evoked).

Besides the factor of cerebral trauma to account for these disturbances of water metabolism, it is necessary to invoke more general factors such as: dehydration due to shortage of water intake or disturbance of equilibrium either general or renal related to shock.

The authors suggest this concept of hormonal disturbance, as the basis of treatment for post-concussional syndromes:–If they are related to the first group it is justifiable to give ACTH (25–50 units/24 hours) together with hydrocortisone hemisuccinate (75–150 mgm.) and sometimes an inhibition of the antidiuretic hormone (ADH) by injecting small doses of posterior pituitary. If they are related to the second type one may give posterior pituitary extract (10–20 units/day) together with large doses of nembutal and largactil to block the adrenocortical response.

(The two main disturbances of water distribution postulated by the authors correspond presumably to that produced by sodium deficiency and that produced by water deficiency. The intriguing suggestion that, in cerebral disturbances these may result from humoral disturbances lacks experimental support, except for the production of diabetes insipidus by lesions involving the hypothalamus. C.L.)

ZUSAMMENFASSUNG

Die Auswirkungen einer allgemeinen Störung des Wasserhaushaltes lassen sich im Hinblick auf die neurozelluläre Wasseraufnahme mit den Grundbegriffen der Wasserverteilung im intra- und extrazellulären Milieu erklären (81–87 g Wasser auf 100 g graue Substanz). Andererseits ermöglichen im Bereich des Gehirns die Virchow-Robinschenobinschen Räume eine zusätzliche Aufnahme extrazellulären Wassers. So ist das „weiße” Hirnödem Ausdruck einer intrazellulären Wasseraufnahme mit Volumenvermehrung der einzelnen Nervenzelle, das „rote” Hirnödem dagegen Ausdruck einer Wasserzunahme im Bereich der interstitiellen Räume. Zwischen beiden Extremen kommen Übergänge vor. Störungen des Wasserhaushaltes können bekanntlich sowohl im Gehirn wie auch im ganzen übrigen Organismus durch traumatisch bedingte Läsionen des diencephal-hypophysären Gebietes hervorgerufen werden.

Die vorliegende Arbeit versucht eine weitere Klärung der pathogenetischen Zusammenhänge. Für die Regulierung des Wasserhaushaltes fordern Verfasser zwei antagonistisch wirkende endokrine Systeme: ein cortico-hypophysär-suprarenales System und ein neurohypophysäres System. Das neurohypophysäre System unterstützt die intrazelluläre Wasseraufnahme durch Eintritt von K-Ionen in Abhängigkeit vom extrazellulären Milieu, dessen osmotischer Druck absinkt. Für die hydroelektrische Störung ist weniger das normaliter ausgeglichene Zusammenspiel beider Systeme verantwortlich als vielmehr eine Affektion des einen von beiden mit reflektorischem Überwiegen der antidiuretischen oder der cortico-suprarenalen Aktivität. Zufuhr von 17-Ketosteroiden hat daher an sich keinen großen Wert, da diese nur auf das cortico-hypophysär-suprarenale System einwirken. Antidiuretische Hormongaben sind dagegen in der bisherigen Praxis nicht üblich.

Zur differentialdiagnostischen Klärung der Wasserhaushaltsstörung wird auf die typischen klinischen und Laboratoriums-Befunde verwiesen. Verfasser führen hier zusätzlich noch den Quotienten Serum-Na/Erythrocyten-K ein, wobei sie zeigen konnten, daß der Kaliumgehalt der Erythrocyten dem der Nervenzelle gleich ist. Hierdurch läßt sich der intra- und extrazelluläre osmotische Druck abschätzen. Indirekt kann man daraus auf die Dominanz des einen oder anderen der obenerwähnten endokrinen Systeme schließen und dann daraus Folgerungen für die Therapie ziehen.

Je nachdem, welches der beiden Systeme überwiegt, äußert sich die hydroelektrische Störung auf 2 Arten:

1. Das Syndrom der intrazellulären Hyperhydratation mit extrazellulärer Dehydrierung. Es kommt am häufigsten vor, ist prognostisch günstig und diagnostisch durch die Hyponatriämie oder besser noch durch das Verhältnis von Serum-Na/Erythrocyten-K zu erkennen. Außerdem bedingt es Hirnödem (intrazelluläre Wasseraufnahme) oder Liquorunterdruck (extrazelluläre Wasserverarmung). Somit ist es für intracranielle Drucksteigerungen, tiefes Coma und Hemiplegie verantwortlich zu machen. Therapeutisch sind physiologische NaCl-Infusionen und Corticotherapie angezeigt.

2. Das Syndrom der intrazellulären Dehydratation mit extrazellulärer Hyperhydrierung. Es wird auf die oben beschriebene Weise diagnostiziert und kann zu einem echten Hirnkollaps mit Retraktion des dehydrierten Nervengewebes führen. Die Prognose ist ernst, die Behandlung schwieriger als im ersten Fall.

Diese beiden Syndrome erklären sich aus einer Störung des Gleichgewichtes zwischen dem adenohypophysär-suprarenalen und dem neurohypophysären System: Im ersten Fall zugunsten des 2. Syndroms, im zweiten Fall zugunsten des 1. Syndroms. (In beiden Fällen kann auch ein subdurales Hämatom durch Schädigung der Brückenvenen den Hirnkollaps bedingen.)

Außer der traumatisch bedingten Störung des Wasserhaushaltes müssen noch andere Faktoren pathogenetisch berücksichtigt werden: allgemeine Austrocknung durch unzureichende Wasserzufuhr sowie allgemein oder renal bedingte Störungen des Gleichgewichtes, meist verbunden mit Schock.

Im Hinblick auf die hormonale Pathogenese schlagen Verfasser für das postkontusionelle Syndrom folgende Behandlung vor: Beim 1. Typ sind AGTH (25–50 E. in 24 Stunden), meist zusammen mit Hydrocortison-Hemisuccinat (75–150 mg i. v.) und gelegentlich geringe Dosen eines injizierbaren synthetischen HHL-Hormones zur Eindämmung der ADH-Produktion (antidiuretisches Hormon) indiziert. Beim 2. Typ empfiehlt sich ein HHL-Extrakt (10–20 E.p.d.) mit Blockierung des cortico-suprarenalen Systems durch Nembutal und Chlorpromazin in hohen Dosen.

RESUMEN

Los conceptos generales sobre la distribución del agua en los sectores extra e intracelulares del organismo explican, cuando se aplican al cerebro, la importancia que pueden tomar a su nivel las repercusiones de un transtorno general del metabolismo del agua, teniendo en cuenta por una parte su hidratación celular (81–87 g. de agua por 100 g. de substancia gris) y por otra la extensión de las ramificaciones de los espacios de Virghow-Robin que se ofrecen a una eventual expansión del agua extracelular. De hecho el edema «blanco» es la expresión de un aumento del agua intracelular, dando lugar a un aumento de tamaño de la célula nerviosa. El edema «rojo» consiste esencialmente en el aumento de agua en los espacios intersticiales. Entre estos dos extremos pueden existir estados intermedios. Las perturbaciones de la distribución hídrica, que son para el cerebro la réplica de lo que sucede en el conjunto del organismo, pueden ser explicadas por una lesión de la región diencéfalohipofisaria en el curso del traumatismo craneal.

La originalidad del presente trabajo radica en que, avanzando en el análisis de sus mecanismos patógenos, los autores reconocen dos sistemas endocrinos: el del eje hipófiso-córtico-suprarrenal y el de la posthipófisis (cfr. Tableau). El sistema posthipofisario favorece la expansión hídrica del sector intracelular por penetración del ión K a expensas del sector extracelular donde la presión osmótica está disminuida. La lesión global de dos sistemas normalmente en equilibrio intervendrá menos en la génesis de los trastornos hidroeléctricos que si la lesión tuviera lugar sólo en uno de ellos, determinando un predominio de la actividad antidiurética o de la actividad córtico-suprarrenal. La dosificación de 17-cetoesteroides no tiene en sí consecuencias de gran valor porque no permite sacar conclusiones sobre la actividad del eje hipófiso-córtico-suprarrenal. La dosificación de la hormona antidiurética no se utiliza en la práctica terapéutica.

En efecto, para el diagnóstico del tipo de perturbación hídrica, es preciso atenerse a los datos clásicos de la clínica y del laboratorio; los autores han comparado el valor del Na sérico con el de K globular (después de haber demostrado que éste último evoluciona paralelamente al de la célula). Esto permite una apreciación de las presiones osmóticas intra y extracelulares. Sin que indirectamente se pueda inferir la acción predominante de uno u otro de los mecanismos endocrinos arriba señalados para sacar consecuencias terapéuticas de orden hormonal.

Según el predominio de uno u otro de estos dos sistemas, la perturbación hidroeléctrica se puede efectuar en estos dos sentidos:

1. – El síndrome de hiperhidratación celular con deshidrcitación extracelular, el más frecuente, de buen pronóstico, diagnosticado por la hiponatremia, o mejor todavía, por la comparación de Na plasmático con el K globular, determina el edema cerebral (hiperhidratación celular) o la hipotensión ventricular (deshidratación extracelular). Un trastorno semejante puede explicar un coma prolongado, una hemiplejía, una hipertensión intracraneal. Ello será motivo de la inyección intravenosa de suero fisiológico y de terapéutica cortical.

2. – El síndrome de deshidratación celular con hiperhidratación extracelular, diagnosticado según los mismos procedimientos, puede determinar un verdadero colapso cerebral con retracción de tejido nervioso deshidratado, de pronóstico mucho más serio; el tratamiento es igualmente más difícil.

Estos dos síndromes se explican por la ruptura del equilibrio entre el eje hipófisis anteriorsuprarrenales y la neurohipófisis en favor de ésta última en el primer caso, y en favor de la primera en el segundo caso. (La patogenia de la constitución de un hematoma subdural por ruptura, debido a un colapso cerebral de las venas corticales procedentes del seno longitudinal superior, no ha sido invocada en niguno de estos síndromes.)

Además del origen traumático cerebral para explicar estos desórdenes hídricos, los factores de índole general que deben ser invocados son: deshidratación por carencia de aporte acuoso, desequilibrio de orden general o renal, ligado con el choque.

Los autores se inspiran igualmente en esta patogenia hormonal para el tratamiento de síndromes postconmocionales: Si presentan un parentesco con el primer tipo, se pueden tratar con la administración de ACTH (25–50 unidades en 24 horas) asociado a menudo al hemisuccinato de hidrocortisona por vía intravenosa (de 75 a 150 mg.) y a veces al blocaje de la secreción de ADH (anti-diuretic hormon) por la inyección de dosis débiles de hormona posthipofisaria exógena. Si parecen del segundo tipo, son susceptibles de extracto post-hipofisario (10–20 unidades por día) con blocaje de la respuesta córtico-suprarrenal mediante nembutal y largactil.