dimitrie poptămaş prezenţa şi circulaţia vechilor tipărituri româneşti ...
CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin...
Transcript of CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin...
![Page 1: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/1.jpg)
CIRCULACIRCULAŢŢIA IA ŞŞI I METABOLISMUL CEREBRALMETABOLISMUL CEREBRAL
[email protected] Zăgrean,
Laborator Neuroştiinţe, Catedra Fiziologie, UMF “Carol Davila” Bucureşti
![Page 2: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/2.jpg)
Premise• Oxigenul, ingredientul din aer fără de care nu
putem supravieţui
• Substratul oxidabil, consumat pentru producerea de energie
• Energie – viabilitate celulară
• Oxigenul şi substratul oxidabil depind de perfuzia sanguină
![Page 3: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/3.jpg)
De ce avem nevoie de oxigen?• Suntem aclimatizaţi la paO2 a atmosferei în care trăim:
O2 O2 O2
• Metabolism aerob :95% din ATP-ul cerebral este derivat din fosforilarea oxidativă cerebrală
• Nu există practic rezerve energetice cerebrale• Oprirea fluxului sanguin cerebral:
- pierderea stării de conştienţă în 10-20 sec- modificări ireversibile cerebrale în 3-5 min
![Page 4: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/4.jpg)
De când “ştim” că avem nevoie de oxigenul din aer?
• 1660 Robert Boyle: deprivarea de aer duce la moartea animalului John Mayow: 1/5 din aerul ventilat este folosit pentru combustie
• 1772Joseph Priestley şi Carl Scheele: izolarea unui gaz în care şoarecii pot supravieţui mai multAntoine Lavoisier denumeşte acest gaz oxigen şi îi intuieşte semnificaţia fiziologică
• 1878Paul Bert: hipoxemia cauzează “rău de înălţime” şi oxigenul este toxic la presiuni crescute
![Page 5: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/5.jpg)
Ions in the brain, George Somjen, 2004
![Page 6: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/6.jpg)
CREIERUL= unul din organele cele mai active metabolic
38-48 mmoli ATP/min
doardoar 2%2% din greutatea corpului din greutatea corpului ddebit sanguin: ebit sanguin: 15%15% din debitul cardiacdin debitul cardiaccconsum de Oonsum de O22: : 20%20% din consumul total de 250 ml Odin consumul total de 250 ml O22/min/mincconsum de glucozonsum de glucozăă: : 25%25% din consumul totaldin consumul total
250 cal/min
1275 cal/min
ATP ATP $$3,5 ml O2/100g/min~ constant în stări de veghe sau
somn
O2 utilizat preferenţial pentru oxidarea glucozei
1. Menţinerea gradientelor ionice şi a potenţialului membranar de repaus = menţinerea excitabilităţii.
2. Sinteza de noi molecule 2. Sinteza de noi molecule cu rol structural sau cu rol structural sau funcfuncţţionalional
![Page 7: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/7.jpg)
perfuzie perfuzie sanguinsanguinăă
metabolism metabolism cerebralcerebral
OO22, glucoz, glucozăă
CCuplareauplarea metabolismuluimetabolismului neuronalneuronalcu cu fluxulfluxul sanguin cerebralsanguin cerebral
![Page 8: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/8.jpg)
Cuplarea metabolismului neuronalcu fluxul sanguin cerebral
- metabolismuluimetabolismului → conc. interstiţiale a H+, CO2, K+
adenozinei- PaO2 < 50 mmHg ( pH perivascular, adenozinei)
relaxarea muşchiului neted vascular extracţiei de O2
rezistenţei vasculare cerebrale disponibilului de O2
perfuziei sanguineperfuziei sanguine
![Page 9: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/9.jpg)
Corelarea nivelului hipoxic cu disfuncţii ale SNC
Altitudine (m) O2 (%) PaO2 (mm Hg) Status neurologicNivelul mării 21 90 Normal1.500 17 80 Afectarea vederii nocturne2.500-3.000 15–14 55–45 Afectarea memoriei de scurtă
durată şi a proces. de învăţare4.500-6.000 11–9 40–30 Lipsă de discernământ,
euforie, obnubilare>6.000 <9 <25 Comă
La PaO2 = 25-40 mmHg, creşte FSC de până la 2x
< 20 mmHg, scade FSC
![Page 10: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/10.jpg)
Ce consumă creierul?
• GLUCOZĂ• surse alternative...
![Page 11: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/11.jpg)
Creierul este dependent de glucoză
GLUCOZA:GLUCOZA:
- metabolizare aerobă obligatorieobligatorie pentru menţinerea funcţiilor cerebrale
- utilizată pentru: producere de ATP (38 ATP/molec. de G)sinteză de aminoacizi, proteine, lipide şi glicogen
neurotransm. (glutamat, aspartat, GABA, Ach)
- utilizarea rapidă a glucozei din sânge (25% din consumul total de G)
- captare în exces cu 7% faţă de necesarul energetic, depozitare foarte scăzută sub formă de glicogen
- [G]i ~ 0
![Page 12: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/12.jpg)
Transportori ai glucozei la nivel cerebral
Transport facilitat al glucozei, mediat de transportori specifici:
GLUT1 – GLUT7
În creier: GLUT1, 3 şi 5
BHE, astrocite, neuroni: GLUT1
Neuroni: GLUT3
Microglii: GLUT5
![Page 13: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/13.jpg)
CCăăi prefereni preferenţţiale iale de metabolizare a glucozei de metabolizare a glucozei îîn creiern creier
• Glucoză – Glucoză-6-fosfat
1. Glicoliza = calea preferenţială în creier→ ciclul acizilor tricarboxilici
2. Calea pentozo-fosfaţilor
3. Glicogeneza
• În mică măsură are loc metabolizarea glucozei şi prin gluconeogeneză
![Page 14: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/14.jpg)
Suferinţa hipoglicemică cerebrală
• Hipoglicemia → creştere tranzitorie & susţinută a concentraţiilor extracelulare ale glutamatului, GABA şidopaminei
• Utilizarea aminoacizilor (glutamat şi glutamină) ca substraturi energetice alternative
→ “insuficienţă a neurotransmisiei” glutamatergice, acetilcolinergice sau GABA-ergice însoţită de apariţia undelor lente pe EEG
![Page 15: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/15.jpg)
MEC: substraturi alternative la glucoză
• Corpi cetonici (acetoacetat, β-hidroxibutirat)
• Acizi graşi
• Aminoacizi (disponibilitate scăzută)
• Lactat şi piruvat (în cond. de activitate neuronală crescută)
![Page 16: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/16.jpg)
Utilizarea cerebrală a corpilor cetonici
• Corpii cetonici: - substrat normal utilizat la NN şi sugari (30-70% din MEC)- “substrat de supravieţuire” în absenţa glucozei, în condiţii de cetonemie, la adulţi
• Utilizarea corpilor cetonici decurge cu un consum > de O2 la o rată dependentă de disponibilitatea lor sistemică
![Page 17: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/17.jpg)
Rezerve energetice cerebrale
• ATP: 3 µmoli/g în absenţa glucozei, ATP se consumă în 66 sec... prin regenerarea din 2 ADP, ATP se consumă în 99 sec...
• Fosfocreatinina (PCr): 3-5 µmoli/gformă labilă de depozitare a energieila pH fiziologic funcţionează ca regenerator al ATP-ului
PCr + ADP + H+ → creatinină + ATP⇒ consumul ATP în 20 20 sec...
• Glucoza şi glicogenul ...
![Page 18: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/18.jpg)
Procese consumatoare de energie în SNC
• Menţinerea gradientelor electrochimice transmembranare şi a potenţialului membranar prin transportul ionic activ (50% din consumul energetic este utilizat de pompe: Na+/K+-ATPaza, pompa de Ca2+)
• Sinteza de neurotransmiţători şi macromolecule • Activitatea sinaptică şi recaptarea neurotransmiţătorilor• Transportul axonal• Menţinerea integrităţii structurale, celulare şi tisulare• …
![Page 19: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/19.jpg)
Sinteza cerebralSinteza cerebrală ă a glutamatului a glutamatului şşi aspartatuluii aspartatuluiGlutamatul şi aspartatul: - nu trec BHE- sintetizaţi cerebral din glucoză şi alţi precursori- sinteză şi metabolizare: în astrocite şi neuroni
α-KGDH = α-ketoglutarat-dehidrogenazăGAD = decarboxilaza ac. glutamic
![Page 20: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/20.jpg)
Metabolismul glutamatului
A
Transportori ai glutamatului:
EAAC1 – transportor pentru AAE
GLT-1 – transportor al glutamatului
GLAST – transportor al glutamatului şi aspartatului
1 - transaminază
2 - glutamin sintetază
3 - glutaminază
![Page 21: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/21.jpg)
Neurotransmisia glutamatergică: corelaţii neuron - astroglie
![Page 22: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/22.jpg)
Rolul astrocitelor în metabolismul cerebral
• Astrocitele perivasculare: rol în fluxul de substrat energetic către neuroni
• Astrocitele perisinaptice: tampon pentru K+, H+
recaptare neurotransmiţători• Rezerve de glicogen (conţin glicogen-sintetază)• Număr scăzut de mitocondrii, rezistenţă mai bună la
hipoxie/ischemie• ...
![Page 23: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/23.jpg)
Contribuţia astrocitară la metabolismul cerebral al glucozei
• rata bazală de utilizare a glucozei (determinare PET, cu 2-DG radioacticvă)în astrocite: 10-20 nmol/mg/min în neuroni: 6 nmol/mg/min
• numărul mai mare al astrocitelor comparativ cu cel al neuronilor
• creştere semnificativă a metabolizării G în astrocite în timpul activităţii neuronale
![Page 24: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/24.jpg)
Astrocitele asigurAstrocitele asigură ă substratul energetic necesar substratul energetic necesar neuronilor, neuronilor, îîn funcn funcţţie de starea de activitateie de starea de activitate
Activitatea neuronală
recapt. astrocitară a glutamat
[Na+]i
activarea Na+, K+-ATPazei
[ATP]i astrocitar
(+) activitatea fosfofructokinazei
rata captării şi a metabolizăriiglucozei la nivel astrocitar
![Page 25: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/25.jpg)
Intermediari metabolici eliberaIntermediari metabolici eliberaţţi de astrocitei de astrocite
• Lactat:- sistem de transport specific,saturabil, prin membrana neuronală- 18 molec ATP/1 molec piruvat
• Piruvat• α-ketoglutarat• Citrat malat
![Page 26: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/26.jpg)
Rolul astrocitelor Rolul astrocitelor îîn metabolismul glicogenului n metabolismul glicogenului
• Glicogenul - „tampon metabolic” în timpul activităţilor fiziologice cerebrale.
• Rata de consum/reînnoire a glicogenului cerebral este foarte rapidă, dependentă de activitatea sinaptică.
• Glicogenoliza în ariile cerebrale activate este declanşată prin acţiunea receptor-mediată a unor neurotransmiţători:
monoaminele (noradrenalină, serotonină, histamină), peptide (VIP - vasoactive intestinal peptide, PACAP –pituitary adenylate cyclase activating peptide), adenozina
![Page 27: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/27.jpg)
CIRCULAŢIA CEREBRALĂ
• Aport sanguin cerebral:- artere carotidiene- sistem vertebrobazilar
• Flux sanguin cerebral = 750 - 1000 ml/min
• Capacitatea complexă de adaptare a circulaţiei cerebrale:- anatomic, prin prezenţa multiplelor vase colaterale de comunicare şi a unor modele de organizare regională a distribuţiei microvascularizaţiei cerebrale- funcţional, prin modularea fină a perfuziei sanguine în funcţie de rata metabolică cerebrală
![Page 28: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/28.jpg)
ORGANIZAREA MACROSCOPICĂ A CIRCULAŢIEI CEREBRALE ARTERIALE
![Page 29: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/29.jpg)
POLIGONUL WILLIS
![Page 30: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/30.jpg)
RAMURI PRINCIPALE CORTICALE ŞI RELAŢIILE LOR SPAŢIALE
SSA - spaţiu subarahnoidian, A - artere, P - pia mater, SSP - spaţiu subpial, C - creier
![Page 31: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/31.jpg)
UNITATEA NEURO-VASCULARĂ
![Page 32: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/32.jpg)
CĂI DE COMUNICARE ÎNTRE SNC ŞI CIRCULAŢIA SISTEMICĂ
capilar sanguin din organele circumventriculare (absenţa BHE, transport neuropeptide)
SÂNGE ARTERIALCEREBRAL ŞI SPINAL
INTERSTIŢIU CEREBRAL
capilar cerebral: barieră hematoencefalică (BHE)
capilar coroidian: barieră hematolichidiană (BHL)
LCR ependim
COMPARTIMENT INTRACELULARAL CREIERULUI:
neuroni neuroglie
![Page 33: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/33.jpg)
CAPILARELE CEREBRALE
• formează o reţea anastomotică 3D
• distanţa intercapilară variază cu cererea locală de oxigen, funcţie de numărul de neuroni şi de densitatea sinaptică
• de 3x mai > în cortexul cerebral decât în substanţa albă
• sunt “sediul” barierei hematoencefalice
![Page 34: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/34.jpg)
BARIERA HEMATOENCEFALICĂ (BHE) ISTORIC
• 1885: Paul Ehrlich – inj. i.v. a coloranţilor vitali marchează toate organele, nu şi creierul
• 1901: Edwin Goldmann – adm. albastru trypan direct în LCR colorarea exclusivă a creierului şi a măduvei spinăriiBHE şi BHL limitează bidirecţional transportul
compuşilor polari
• 1950: ME dezvăluie ultrastructura microvascularizaţiei cerebrale şi a plexurilor coroide.
![Page 35: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/35.jpg)
CE ESTE BHE ?
• Endoteliul capilarului cerebral
• Interfaţă între ţesutul nervos şi sânge
• Barieră selectivă, bidirecţională integritatea BHE este esenţială pentru menţinerea homeostaziei SNC
![Page 36: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/36.jpg)
ALTE CAPILARE CEREBRALE,ÎN AFARA BHE
• Bariera hemato-lichidiană (BHL), mai permisivă comparativ cu BHE: - comunicare sânge - lichid cefalorahidian (LCR) - mediu intracerebral- la nivelul capilarului plexurilor coroide, sediul şi locul de formare a 70% din LCR.
• Capilare fenestrate: organe circumventriculare (organ subfornical, organul vascular al laminei terminale, eminenţa mediană, lobul posterior al pituitarei, glanda pineală, organul subcomisural, area postrema)
- importanţă funcţională: semnalizare bidirecţională SNC ↔ circulaţie sistemică
![Page 37: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/37.jpg)
CAPILARUL CEREBRAL AL BHE
- “Grosimea” peretelui capilar: 0,3 µm - Procesele astrocitare acoperă 99% din membrana bazală.
![Page 38: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/38.jpg)
Particularităţi BHE1. absenţa FENESTRAŢIILOR 2. COMPLEXE JONCŢIONALE: Joncţiuni strânse (zonula occludens) & Joncţiuni aderente3. număr scăzut de VEZICULE DE PINOCITOZĂ 4. prezenţa SISTEMELOR DE TRANSPORT specializate, saturabile, stereospecifice (ex. transportul selectiv alD–hexozelor şi L- aminoacizilor)5. distribuţie asimetrică a structurilor proteice membranare şi a sistemelor de transport ionic → POLARIZAREA MEMBRANEI celulelor endoteliale 6. număr crescut de MITOCONDRII7. nivel crescut al enzimelor intracelulare care formează o BARIERĂ ENZIMATICĂ: γ-glutamil transpeptidaza,decarboxilaza L-aminoacizilor aromatici,pseudocolinesteraza → metab subst. plasmatice şi cerebrale8. prezenţa PERICITELOR, celule perivasculare cu rol fagocitic
![Page 39: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/39.jpg)
COMPLEXELE JONCŢIONALE ALE BHETipuri:1. Ocluzive, strânse
proteine asociate: ZO-1, ZO-2, cingulin, 7H6 antigen, occludina (prot. reglatoare a cărei
prezenţă creşte rezist. el. a joncţiunii) 2. Adherens
cadherine (E,P,N)catenine α, β, γ (intracitoplasmatic)
Roluri:creşte rezistenţa electrică transendotelială (1.500 ohmxcm2)
permeabilitate scăzută la compuşii ionici menţine pasajul paracelular al moleculelor de o
parte şi de alta a BHE la un nivel extrem de redus
![Page 40: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/40.jpg)
BARIERA HEMATOLICHIDIANĂ (BHL)Plexurile coroide sunt componenta principală a BHL şi principala cale de acces a substanţelor hidrofile din sânge spre creier.
LCRLCRformat: 70% la nivelul plexurilor coroideformat: 70% la nivelul plexurilor coroide
30% transependimar & prin spa30% transependimar & prin spaţţiile Virchowiile Virchow--RobinRobin0,3 0,3 -- 0,4 ml/min (500 0,4 ml/min (500 –– 600 ml/zi)600 ml/zi)volum total: 140 mlvolum total: 140 mlroluri principale:roluri principale:
menmenţţinerea homeostaziei cerebrale inerea homeostaziei cerebrale asigurasigură ă amortizarea mecanicamortizarea mecanică ă transportul neurohormonilor din LCR transportul neurohormonilor din LCR îîn sângen sânge
![Page 41: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/41.jpg)
CIRCULAŢIA CEREBRALĂ: PARAMETRII
• Debitul sanguin cerebral (DSC) DSC la om 50–55 ml/100 g/min, 700–770 ml/minDSC cortical: 80 ml/100 g/min; DSC substanţă albă: 20 ml/100 g/min
• Volumul sanguin cerebral (VSC) = capacitatea patului vascular cerebral; 100 ml; permite reînnoirea sângelui cerebral de 8-11/ min
• Presiunea de perfuzie cerebralã (PPC): forţa de propulsie a sângelui în patul vascular cerebral = diferenţa dintre presiunea arterialã medie şi presiunea venoasã
intracranianã (pvi = 5–10 mmHg) ~ 80 – 100 mmHg
• Rezistenţa vascularã cerebralã (RVC)= suma factorilor care se opun trecerii fluxului sanguin prin patul
vascular: presiunea intracerebrală, vâscozitatea sângelui, tonusulvaselor cerebrale, calibrul vaselor cerebrale
![Page 42: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/42.jpg)
REGLAREA CIRCULAŢIEI CEREBRALE
• reglarea circulaţiei cerebrale - sistemic & local
- nervos şi umoral
• particularităţi:
intervenţia promptã şi adecvatã a factorilor locali de control, în relaţie cu dependenţa critică a creieruluifaţă de supleerea cu O2 şi glucoză
![Page 43: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/43.jpg)
CONTROLUL NERVOS AL CIRCULAŢIEI CEREBRALE
La nivel sistemic, prin reglarea TA:• centri reflecşi cardio-vasculari bulbo-pontini• controlul circulaţiei cerebrale prin modularea TA la valori
care sã asigure un gradient presional adecvat în vaselecerebrale (p.a. medie în limitele autoreglãrii circulaţieicerebrale = 60–140 mmHg la normotensivi)
La nivel local, prin inervaţia vaselor cerebrale de către:• fibre nervoase simpatice• fibre nervoase parasimpatice• fibre nervoase senzitive• posibil de fibre ce provin din căi nervoase centrale:
mediaţie posibilă: neuropeptide (NPY, VIP, SP şi CGRP), NO, etc.
![Page 44: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/44.jpg)
Inervaţia aa. cerebrale de către sistemul nervos autonom(simpatic & parasimpatic) şi de către nervii senzitivi. Endoteliul poate produce oxid nitric (NO), endotelină (ET), EDHF(endothelium derived relaxing factor), care pot influenţa tonusul vascular.
![Page 45: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/45.jpg)
Nervi perivasculari ai arterelor cerebrale la om. Ramuri ale arterei comunicante posterioare: imunohistochimie
pentru (a) NPY, (b) VIP, (c) SP şi (d) CGRP.
![Page 46: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/46.jpg)
Inervaţia simpatică• Originea fibrelor simpatice: ggl. cervical superior
• Distribuţia şi funcţia terminaţiilor nervoase simpaticescade odată cu diminuarea calibrului vascular.
• Receptorii adrenergici din muşchiul neted al vaselorcerebrale de rezistenţă au o densitate mai mică şi suntmai puţin sensibili la stimulare, comparativ cu receptoriiadrenergici din alte segmente vasculare
• Determină vasoconstricţie cerebrală, de 10 ori mai puţin intensă decât cea din alte teritorii vasculare
![Page 47: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/47.jpg)
Inervaţia PS• Originea probabilã a fibrelor PS:
ggl sfenopalatin, otic, miniggl carotidei interne
• Tipuri de neurotransmiţători:- acetilcolinã (Ach), NO- peptidul intestinal vasoactiv (VIP):
acţ > la nivelul arterelor de calibru mic, legându-se de receptorii VIP ai celulelor musculare netede
- peptidul histidină isoleucină (PHI)- neuropeptidul Y
• Determină relaxarea vaselor cerebrale
![Page 48: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/48.jpg)
Inervaţia senzitivă• Originea fibrelor senzitive: ggl. trigeminal
• Mediatori: substanţa P, CGRP, neurokinina A (NKA), CCK, galanina
• Determină vasodilataţie cerebrală
![Page 49: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/49.jpg)
Inervaţia prin fibre de origine corticală
• Origine în neuronii corticali bipolari, ale căror prelungirise distribuie arterelor piale
• Mediatori: VIP
• Rol: corelarea DSC local cu metabolismul neuronal(vasodilataţie în condiţiile creşterii metabolismuluineuronal)
![Page 50: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/50.jpg)
REGLAREA MIOGENĂ A CIRCULAŢIEI CEREBRALE
• Independent de prezenţa endoteliului, vasele sanguine cerebrale sunt miogenic active
• Parametru = tensiunea peretelui vascular
• Finalitate = menţinerea constantã a fluxului sanguin în timpul variaţiilor presiunii de perfuzie cerebralã
• Vasele cerebrale de rezistenţă se dilată cu scăderea p.a.şi se contractã când aceasta creşte
• Răspunsul vascular activ tinde să menţină în limitenormale tensiunea din peretele arterial
![Page 51: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/51.jpg)
CONTROLUL METABOLIC AL CIRCULAŢIEI CEREBRALE
• Cuplarea metabolismului cu fluxul sanguin cerebral:
- creşterea conc interstiţiale a H+, CO2, K+ şi a adenozinei- scăderea PaO2 sau a concentraţiei de Ca2+
produc o relaxare a muşchiului neted vascular, cu scăderea rezistenţei vasculare cerebrale şi creşterea perfuziei sanguine
![Page 52: CIRCULAŢIA ŞI METABOLISMUL CEREBRAL - …neuroscience.ro/cursuri/metab.pdf · perfuzia sanguin ă. De ce avem nevoie ...](https://reader030.fdocumente.com/reader030/viewer/2022021504/5a82146f7f8b9a682c8db58b/html5/thumbnails/52.jpg)
Vulnerabilitatea selectivă• Creier - cord – rinichi – ficat – intestin• Neuroni – cel. gliale – cel. endoteliale• Neuroni hipocampici (CA1, CA3, DG), cel. Purkinje, neuroni corticali
piramidali...
• Cauze:rata metabolică crescută / nivel de activitatetemperaturăarhitectură vascularăproprietăţi intrinseci celulare: exprimarea diferitelor canale ionice, ca răspuns la expunerea excitotoxică, stres oxidativreglarea calciului intracelularvârsta