CURSUL XIVPARTEA 17

FLUXUL SANGUIN CEREBRAL, LICHIDUL CEFALORAHIDIAN ŞI METABOLISMUL CEREBRAL

Încetarea completă a fluxului cerebral duce la instalarea stării de inconştienţă în decurs de 5-10 sec. Aceasta este consecinţa faptului că hipoxia blochează complet metabolismul celulelor neuronale. Dereglările compoziţiei sau presiunii lichidului cefalorahidian pot avea efecte la fel de severe asupra funcţionării cerebrale.

Fluxul sanguin cerebral

Valoarea normală a fluxului sanguin cerebral

Fluxul sanguin cerebral la o persoană adultă variază între 50-65 ml/100 g de ţesut cerebral/min.

Reglarea fluxului sanguin cerebral

Fluxul sanguin cerebral este dependent de metabolismul tisular. Factorii metabolici care influenţează fluxul sanguin cerebral sunt: 1) concentraţia CO2, 2) concentraţia ionilor de hidrogen şi 3) concentraţia O2.

Creşterea fluxului sanguin cerebral ca răspuns la concentraţia crescută a CO2 sau a ionilor de hidrogen

Creşterea concentraţiei CO2 în sângele arterial care irigă creierul determină creşterea fluxului sanguin cerebral.

Se consideră că CO2 induce creşterea fluxului sanguin cerebral prin combinarea cu apa şi formarea de acid carbonic, care ulterior disociază şi eliberează ioni de hidrogen. Aceştia produc vasodilataţia vaselor cerebrale – care este direct proporţională cu creşterea concentraţiei ionilor de hidrogen.

Importanţa controlului fluxului sanguin cerebral de către CO2 şi ionii de hidrogen

Creşterea concentraţiei ionilor de hidrogen deprimă activitatea neuronală. Este benefic faptul că creşterea concentraţiei ionilor de hidrogen induce, de asemenea, creşterea fluxului sanguin cerebral, care va îndepărta din ţesuturile cerebrale ionii de hidrogen, CO2 şi alte substanţe acide.

Scăderea CO2 conduce la scăderea concentraţiei tisulare a acidului carbonic (restabileşte concentraţia normală a ionilor de hidrogen). Acest mecanism contribuie la menţinerea constantă a concentraţiei ionilor de hidrogen în fluidele cerebrale şi implicit la menţinerea unui nivel normal constant al activităţii neuronale.

Deficitul de O2 ca factor reglator al fluxului sanguin cerebralDacă fluxul sanguin cerebral devine insuficient şi nu asigură aportul minim de O2,

hipoxia activează un mecanism care produce vasodilataţie, ceea ce restabileşte valoarea normală a fluxului sanguin cerebral şi a aportului de O2 către ţesuturile cerebrale. Acest

mecanism local de reglare a fluxului sanguine funcţionează la nivel cerebral în mod identic ca şi în arterele coronare, în muşchii scheletici.

Autoreglarea fluxului sanguin cerebral în cazul modificării presiunii arterialeAutoreglarea fluxului sanguine cerebral se realizează în mod efficient când valoarea

presiunii arteriale este cuprinsă între 60-140 mmHg.

Rolul sistemului nervos simpatico în reglarea fluxului sanguin cerebralSistemul circulator cerebral prezintă inervaţie simpatică bogată constituită din fibre

nervoase cu traiect ascendent de la nivelul ganglionilor simpatico cervicali superiori care ajung la nivel cerebral însoţind arterele cerebrale.

Când presiunea arterială medie creşte brusc la valori foarte mari, ex. în timpul activităţii fizice intense sau în situaţii associate cu creşterea activităţii circulatorii, sistemul nervos simpatico induce constricţia arterelor cerebrale de calibru mare şi mediu suficient pentru a împiedica transmiterea presiunii ridicate la nivelul vaselor sanguine cerebrale de calibru redus (efectul este important pentru prevenirea hemoragiilor cerebrale).

Microcirculaţia cerebrală

Numărul capilarelor sanguine cerebrale (mult mai puţin permeabile decât capilarele sanguine din orice alt ţesut al organismului) este maxim în ariile cu activitate metabolică intensă.

Lichidul cefalorahidian

Volumul cutiei craniene şi al canalului medular este de aprox. 1600-1700 ml; lichidul cefalorahidian ocupă aprox. 150 ml din această capacitate, iar restul este ocupat de creier şi de măduva spinării.

Lichidul cefalorahidian este conţinut în ventriculii cerebrali, în cisternele subarahnoidiene şi în spaţiul subarahnoidian care înconjoară creierul şi măduva spinării. Presiunea lichidului cefalorahidian este menţinută la un nivel constant.

Funcţia de amortizare a lichidului cefalorahidian

Una dintre funcţiile principale ale lichidului cefalorahidian constă în amortizarea contactului dintre substanţa cerebrală şi suprafaţa internă a cutiei craniene.

Formarea, circulaţia şi reabsorbţia lichidului cefalorahidian

Lichidul cefalorahidian se formează cu o rată de aprox. 500 ml/zi, aceasta fiind de 3-4x mai mare decât volumul total al lichidului cefalorahidian la un moment dat. Aprox. 2/3 din acest lichid este secretat de plexurile coroide ale celor 4 ventriculi, în principal la nivelul celor 2 ventriculi laterali.

Curgerea lichidului cefalorahidian se face de la plexurile coroide către sistemul lichidului cefalorahidian. Tot lichidul cefalorahidian are traiect ascendent de la cisterna nagna prin spaţiile arahnoidiene din jurul emisferelor cerebrale. De la acest nivel, lichidul străbate numeroase vilozităţi subarahnoidiene care se proiectează în marele sinus venos sagital şi în celelalte sinusuri venoase cerebrale.

Secreţia la nivelul plexului coroidSecreţia de lichid cefalorahidian este realizată de către plexul coroid, aceasta depinde

de transportul activ al ionilor de sodiu prin celulele epiteliale care tapetează suprafaţa externă a plexului. Ionii de sodiu încărcaţi pozitiv atrag cantităţi mari de ioni de clor încărcaţi negativ. Aceste 2 tipuri de ioni determină creşterea cantităţii de clorură de sodiu osmotic activă din lichidul cefalorahidian, care induce transportul transmembranar al apei prin procesul de osmoză, asigurând formarea componentei lichidiene a secreţiei.

Absorbţia lichidului cefalorahidian prin vilozităţile arahnoidieneVilozităţile arahnoidiene reprezintă proiecţii digitiforme microscopice ale membranei

arahnoidiene care străbat pereţii sinusurilor venoase şi pătrund în lumenul acestora. Celulele endoteliale care acoperă vilozităţile sunt străbătute de canale care permit recerea liberă în sângele venos a lichidului cefalorahidian şi a particulelor de mărimea eritrocitelor sau a leucocitelor.

Spaţiile perivasculare şi lichidul cefalorahidianArterele şi venele cerebrale mari sunt localizate pe suprafaţa creierului; ramificaţiile

terminale ale acestora pătrund în substanţa cerebrală, fiind învelite de un strat de pia mater – membrana care acoperă creierul.

Pia mater este numai parţial aderentă la vasele sanguine, astfel încât între aceasta şi vas există un spaţiu denumit spaţiul perivascular. Spaţiile perivasculare sunt localizate atât în jurul arterelor cât şi în jurul venelor cerebrale, până la nivelul arteriolelor şi venulelor.

Funcţia limfatică a spaţiilor perivasculareO cantitate mică de proteine difuzează din capilarele cerebrale în spaţiile interstiţiale.

Deoarece în ţesutul cerebral nu sunt prezente vase limfatice, surplusul de proteine de la acest nivel este îndepărtat din ţesut odată cu lichidul care curge în spaţiile subarahnoidiene prin spaţiile perivasculare.

Când ajung în spaţiile subarahnoidiene, proteinele intră în componenţa lichidului cefalorahidian, urmând a fi absorbite în venele cerebrale mari prin vilozităţile arahnoidiene (spaţiile perivasculare reprezintă un sistem limfatic specializat al substanţei cerebrale).

Pe lângă transportul de lichid şi proteine, spaţiile perivasculare îndepărtează de la nivel cerebral şi particule străine (ex. în cazul unei infecţii cerebrale, leucocitele necrozate).

Presiunea lichidului cefalorahidian

Presiunea normală a lichidului cefalorahidian în cazul unei persoane aflate în clinostatism este în medie de 130 mm coloană de apă (10 mmHg), dar poate varia între 65-195 la un individ sănătos.

Vilozităţile arahnoidiene reglează presiunea lichidului cefalorahidian (LCR)Rata normală a formării LCR rămâne constantă, astfel încât variaţiile acestui

parametru reprezintă rareori un factor de control al presiunii. Vilozităţile arahnoidiene funcţionează asemenea unor valve care permit LCR să treacă

cu uşurinţă în sângele sinusurilor venoase, însă nu permit curgerea retrogradă a sângelui în direcţie opusă.

Afecţiuni cerebrale asociate cu creşterea presiunii lichidului cefalorahidian

Tumorile cerebrale voluminoase determină adeseori creşterea presiunii LCR prin diminuarea reabsorbţiei în sânge a acestui lichid. Ca urmare, presiunea LCR poate creşte devenind astfel de aprox. 4x mai mare decât în mod normal.

Presiunea LCR creşte, de asemenea, în prezenţa hemoragiei intracraniene sau a infecţiei intracraniene (numeroase eritrocite şi/sau leucocite obstruează canaliculele de absorbţie de la nivelul vilozităţilor arahnoidiene).

Există cazuri în care presiunea LCR este crescută de la naştere (hidrocefalie). Această anomalie este determinată de rezistenţa crescută la reabsorbţia lichidului prin vilozităţile arahnoidiene, determinată de un număr prea mic de vilozităţi sau de tulburări de absorbţie la nivelul vilozităţilor.

Presiunea crescută a LCR produce edem al discului optic – edem papilarDin punct de vedere anatomic, dura mater cerebrală se extinde asemenea unei teci în

jurul nervului optic şi apoi vine în contact cu sclera. Când creşte presiunea LCR, creşte şi presiunea din interiorul tecii nervului optic. Ca urmare, 1) presiunea ridicată a LCR deplasează iniţial lichidul în teaca nervului optic, apoi prin spaţiile dintre fibrele nervului optic spre interiorul globului ocular; 2) presiunea ridicată determină scăderea efluxului lichidian din nervii optici, cu acumularea în exces a lichidului la nivelul discului optic din centrul retinei; şi presiunea ridicată din interiorul tecii nervului optic afectează fluxul sanguin prin vena retiniană, determinând astfel creşterea presiunii capilare la nivel ocular, ceea ce amplifică edemul retinian.

Edemul discului optic poate fi observat cu ajutorul unui oftalmoscop şi este cunoscut sub denumirea de edem papilar.

Obstrucţia circulaţiei LCR poate produce hidrocefalie

Termenul hidrocefalie semnifică prezenţa unei cantităţi în exces de apă în cutia craniană. Această afecţiune este clasificată frecvent în hidrocefalie comunicantă (lichidul poate curge cu uşurinţă din sistemul ventricular în spaţiul subarahnoidian) şi hidrocefalie non-comunicantă (efluxul lichidian din unul sau mai mulţi ventriculi este blocat).

Bariera licvohematică şi bariera hematoencefalică

Concentraţiile în LCR ale unor constituenţi importanţi ai LCR sunt diferite de concentraţiile acestora în lichidele extracelulare din restul organismului.

Între sânge şi lichidele interstiţiale cerebrale există bariera hematoencefalică.Barierele licvohematică şi hematoencefalică sunt înalt permeabile pentru apă, CO2, O2

şi pentru majoritatea substanţelor liposolubile, cum sunt alcoolul şi anestezicele; acestea prezintă permeabilitate redusă pentru electroliţi (sodiu, clor, potasiu) şi sunt complet impermeabile pentru proteinele plasmatice şi pentru majoritatea moleculelor organice mari non-solubile.

Edemul cerebral

Una dintre cele mai grave complicaţii ale dinamicii anormale a lichidului cerebral este reprezentată de apariţia edemului cerebral.

Edemul cerebral apare fie din cauza creşterii marcate a presiunii capilare fie ca urmare a lezării pereţilor capilari, în ambele cazuri fiind prezentă creşterea permeabilităţii pentru lichid a pereţilor vasculari.

O cauză frecventă este reprezentată de loviturile puternice la nivelul capului care produc contuzii cerebrale.

După instalarea edemului cerebral sunt iniţiate prin mecanisme de feed back pozitiv două cercuri vicioase: 1) edemul comprimă vasele sanguine (reduce fluxul sanguin şi produce ischemie cerebrală), 2) fluxul sanguin redus se asociază cu scăderea aportului tisular de O2.

Metabolismul cerebral

Creierul necesită O2 şi substanţe nutritive pentru susţinerea necesităţilor metabolice.

Rata metabolică cerebrală totală şi rata metabolică a neuronilorMetabolismul cerebral reprezintă 15% din metabolismul total al organismului, chiar

dacă masa cerebrală reprezintă 2% din masa corporală totală. Metabolismul ridicat se datorează în cea mai mare parte neuronilor şi nu celulelor gliale de susţinere.

Metabolismul neuronal este important pentru transportul ionilor prin membranele celulare, în principal pentru transportul ionilor de sodiu şi de calciu în afara neuronilor şi pentru transportul ionilor de potasiu în interiorul acestora.

Cu ocazia transmiterii fiecărui potenţial de acţiune la nivel neuronal, aceşti ioni sunt transportaţi pasiv prin membrana celulară în sensul gradientului de concentraţie.

În timpul activităţii cerebrale intense, metabolismul neuronal poate creşte cu până la 100-150%.

Necesarul de O2 al creierului – absenţa metabolismului anaerob semnificativCreierul nu poate susţine un metabolism anaerob intens. Una dintre cauze este

reprezentată de rata metabolică ridicată a neuronilor, astfel încât cea mai mare parte a activităţii neuronale depinde de aportul sanguin de O2.

În condiţii normale cea mai mare parte a energiei cerebrale este asigurată de

glucozăÎn condiţii noemale, energia utilizată de celulele creierului este asigurată de glucoză,

care este preluată din circulaţie. Ca şi în cazul O2, glucoza este obţinută din sângele capilar; în neuroni este stocată glucoză sub formă de glicogen într-o cantitate suficientă pentru un interval de aprox. 2 min. Transportul glucozei prin membrana neuronală nu este dependent de insulină.

---