FISIOPATOLOGÍA DE LA CIRCULACIÓN CEREBRAL

Dr. José I. Alvez da CruzDepto. Fisiopatología

• REGULACIÓN DE LA CIRCULACIÓN CEREBRAL:

- En condiciones fisiológicas

- En condiciones patológicas

• MECANISMOS DE LESIÓN CELULAR CEREBRAL

INTRODUCCIÓN

• 2 entidades que alteran circulación cerebral:

Stroke o Ataques cerebro-vasculares (ACV) y

Trauma encéfalo craneano (TEC).

• ACV – Cuarta causa de muerte mundial y altamente invalidante.

• TEC – Trauma es la principal causa de muerte luego de enfermedades cardiovasculares y cáncer (principalmente por TEC), primera causa de muerte en <44 años, primera causa de años de vida potencialmente perdidos.

INTRODUCCIÓN - Importancia

• Encéfalo representa sólo el 2 % del peso del organismo (1200-1400 gramos).

Sin embargo consume:

• 25 % de la glucosa del organismo.

• 20 % del consumo sistémico de oxígeno.

• Y recibe el 15% del gasto cardíaco.

¿En que consume el oxígeno?

• 50% actividad sináptica

• 25% integridad de membrana y gradientes iónicos

• 25% biosíntesis celular, transporte molecular y otros procesos no identificados.

INTRODUCCIÓN

• ENFERMEDADES CEREBROVASCULARES

- ISQUÉMICAS

- HEMORRÁGICAS

• TRAUMATISMOS CRANEOENCEFÁLICOS

INTRODUCCIÓN

ACV comparados con

otras causas de muerte

Porcentajes y número de muertes

por ACV y otras causas principales

en todo el mundo

OMS,2002

10 %

ACV

5.5 millones

13%

Enfermedades

Coronarias

7.2 millones

12%

Cáncer

7.1 millones

9%

Traumas

5.2 millones

7%

Infecciones

Respiratorias

3.7 millones

5%

HIV/SIDA

2.8 millones5%

Enfermedad pulmonar

obstructiva crónica

2.7 millones

4%

Causas perinatales

2.5 millones

3%

Enfermedades diarreicas

1.8 millones

3%

Tuberculosis

1.6 millones

2%

Malaria

1.2 millones

Total

Muertes

57 millones

27%

Otras causas

15.6 millones

1.- GRANDES VASOS DE LA CIRCULACIÓN ANTERIOR

- CARÓTIDA INTERNA EXTRACRANEAL

- CARÓTIDA INTERNA INTRACRANEAL

- CEREBRAL MEDIA

- CEREBRAL ANTERIOR

2.- GRANDES VASOS DE LA CIRCULACIÓN POSTERIOR

- VERTEBRAL

- BASILAR

- CEREBRAL POSTERIOR

- CEREBELOSAS

3.- PEQUEÑOS VASOS PENETRANTES RAMAS DE

- POLÍGONO DE WILLIS

- CEREBRAL MEDIA

- VERTEBRAL Y BASILAR

INTRODUCCIÓN

Carótida

Interna

Carótida

Externa

Arterias Carótidas

ComunesArterias

Vertebrales

A. CerebralMedia

A. CerebralAnterior

A. Oftálmica

A. Carótida Interna

A. Carótida Externa

A. Carótida Común

A. ComunicantePosterior

A. Coroidea Anterior

Arteria

Temporal

Posterior

Arteria

Angular

Arteria Parietal

Posterior

Arteria Parietal

AnteriorArteria Central Arteria

Precentral

Arteria

Frontal

Ascendente

Arteria

Orbitofrontal

LateralArteria

Temporal Anterior

Arteria Temporal

Media

Arteria Carótida Interna

Arteria Carótida ExternaArteria Cerebral

Media

Arteria

Pericallosa

Posterior

Arteria

Parietooccipital

Arteria

Calcarina

Arteria

Temporal

PosteriorArteria Cerebelosa

Anterior Inferior

Arteria

Cerebelosa

Superior

Arteria

BasilarArteria Cerebral

Posterior

Arteria

Comunicante

AnteriorArteria Cerebral

Anterior

Arteria Cerebral

Media

Arteria

Comunicante

Posterior

Arteria Cerebral

Posterior

Arteria

Cerebelosa Superior

Arteria Cerebelosa

Anterior Inferior

Arteria Vertebral

Arteria Basilar

Arteria

Carótida

Interna

Polígono

de Willis

• FSC Global (15% del GC) 50 ml/100g/min

FSC cortical (sustancia gris) 80 ml/100g/min

FSC subcortical (sustancia blanca) 20 ml/100g/min

• VO2 cer (20% del VO2 corporal) 3,4 ml/100g/minVO2 cortical (sustancia gris) 6 ml/100g/min

VO2 subcortical (sustancia blanca) 2 ml/100g/min

• PO2 venosa 32-44 mmHg

• SyO2 65-70%

• RVC 1,5-2,0 mmHg/100g/min/ml

• PIC (decubito supino) 8-12 mmHg

VARIABLES FISIOLÓGICAS

• Metabolismo (VO2)

• Temperatura

• PaCO2

• PaO2

• Autorregulación

REGULACIÓN DEL FSC

CONSUMO DE OXÍGENO CEREBRAL

(VO2 cer)

VO2 cer = FSC X (CaO2 - CvyO2)

FSC = 50 ml/100g/min

CaO2 = 20 ml/100ml

CvyO2 = 13 ml/100ml

VO2 cer = 3.5 ml/100g/min

Consumo por función bioeléctrica: 50%

Consumo basal: 50%

Consumo de glucosa cerebral: 5.5 mg/100g

VO2

Mediadores del acoplamiento Flujo/Metabolismo

• Adenosina

AMPc Vasodilatación

• Vasodilatadores endotelio-dependientes:

Óxido Nítrico (NO)

• Otros: H+, K+, PG, VIP, SNS cerebral

F. Murad. N Engl J Med 2006; 355: 2003-2011

PaCO2

PA

30ı

80ı

(mm Hg)

Vasorreactividad al CO2

• PaCO2: vasodilatador fisiológico + potente

• La VD se debe al del pH perivascular por difusión

rápida del CO2 a través de la BHE

- H+ no difunden con facilidad

- Acidosis respiratoria afecta + tono vascular que

la metabólica

• Cambios del pH del LCR ocasionados por alteraciones

de la PaCO2 no se mantienen

Mecanismos de la vasorreactividad al CO2

• Mediadores locales (no QR periféricos)

• NO: sobre todo en vasorreactividad regional (cortical)

• PGE2

• TCE

• Estenosis carotídea grave

• HSA aneurismática

• Insuficiencia cardíaca o hipotensión grave

ALTERACIÓN DE VASORREACTIVIDAD AL CO2

PaO2

(mm Hg)

60ı

Mediadores de la respuesta

vasodilatadora a la hipoxemia

• Adenosina

• NO

• Ácido láctico: pH extracelular

PPC

FSC = PPC / RVC

N HTA

AUTORREGULACIÓN

150

Áreas más vulnerables a isquemia

• Áreas limítrofes entre arterias:

- cerebrales anterior, media, posterior

- cerebelosas superior e inferior

• Tienen PAM en reposo más bajas que los

territorios proximales (llegan antes al límite inferior de autorregulación)

Mecanismos de autorregulación

• Mecanismos metabólicos- Adenosina: su concentración cerebral se duplica

segundos después de PA- NO: la inhibición de su síntesis desplaza el límite

inferior a la derecha- Otros: PCK, prostaciclina, canales de K+

• Mecanismo miógeno- Presión transmural- Rol de canales TRPM4 (transient receptor potential)

• Mecanismo neurógeno- La estimulación simpática desplaza la curva hacia la derecha

Mecanismos de autorregulación

• Respuesta miogénica: Presión perfusión Despolarización

Activación canales Ca2+

sensibles a voltaje

Ingreso de Ca2+ extracelular

Contracción

El grado de despolarización y contracción esproporcional a la presión intravascular

Respuesta miogénica cerebrovascular:rol de los canales TRPM4

• Canales catiónicos monovalentes selectivos activados por

Ca2+

• Presentes en células musculares lisas de arterias cerebrales

• Demostradamente involucrados en la respuesta miogénica

cerebrovascular

• Cuando se suprime su expresión se inhibe el tono miogénico

inducido por la presión

Alteraciones de la autorregulación

Causas:

• TCE

• Hipercapnia

• Hipoxemia

• ACV

Consecuencias:

• Edema, hemorragia cerebral

• Isquemia, infarto cerebral

Relaciones entre FSC, Presión y Resistencia

F = P / R

FSC = PPC / RVC

PPC = PAM - PIC

RVC = 8 L / r4

FSC = (PAM - PIC) r4 / 8 L

PRESIÓN INTRACRANEANA

• Volúmenes contenidos en el cráneo:

- Parénquima cerebral (1400 ml)

- LCR (150 ml)

- VSC (150 ml) 2/3 en lecho capilar y venoso

1/3 en vasos arteriales

-EDEMA CEREBRAL: citotóxico, vasogénico, ¿iónico?

EDEMA CEREBRAL

• Cefaleas

• Vómitos

• Depresión de conciencia (caída del puntaje de Escala de Glasgow) hasta llegar al coma.

• Alteraciones oculares: anisocoria, IV par, etc.

HTE

CASPASAS EN EL ICTUS ISQUÉMICO

• Primera enfermedad neurológica en la que se detectó activación de una caspasa (caspasa 1)

• Activación de caspasas 1, 3, 8, 9, 11

• Liberación de citocromo c

• Su inhibición reduce el daño tisular y permite mayor

recuperación neurológica

INFLAMACIÓN

• Evento secundario: horas después de inicio de isquemia

• Expresión de moléculas de adhesión

• Adhesión y transmigración de leucocitos al parénquima cerebral

bloqueo de la interacción entre moléculas de adhesión

acumulación de leucocitos y tamaño de infarto

• Expresión de mediadores inflamatorios

- citocinas: TNF, IL-1, IL-6

AISC: - potentes inhibidores de producción de TNF, IL-1

- bloquean vías de apoptosis

O’Rourke F et al.CMAJ 2004; 170: 1123-33

Rol de los procesos inflamatorios en la formación del trombo y ruptura de placa

REGENERACIÓN CELULAR DESPUÉS DEL DAÑO

ISQUÉMICO CEREBRAL

• FACTORES DE CRECIMIENTO NEURALES

• REORGANIZACIÓN Y REMAPEO CORTICAL

• PLASTICIDAD NEURAL

• CÉLULAS PROGENITORAS NEURALES