Dra. Mónica Salgado FigueroaResidente del 2do año Neuroanestesiología

Generalidades

Introducción

Conclusiones

Metabolismo cerebral, FSC, PPC y autorregulación

Factores que modifican el Metabolismo cerebral

Las actividades cerebrales mentales y sensitivomotoras están íntimamente ligadas al metabolismo cerebral.

El deterioro neuroquímico o la insuficiencia por cualquier causa, es capaz de producir anomalías neurológicas de evolución rápida.

Plum & Posner. Diagnóstico del estupor y coma. Fred Plum, J Posner, et al. Edit. Marban 2011.

CEREBRO

CONVERTIDORCONSUMIDORCONSERVADOR

ENERGÍA

Pesa 2 a 3% del peso corporal total

1200 a 1400gr

FSC 50ml/

100gr.tej/min

15% del Gasto cardiaco

(750ml/min)

Consumo de Glucosa

5mg/100gr.tej/min

Consumo de O25ml/

100gr.tej/min

Cottrell, Lei, Kass. Cottrell and Youngs Neuroanesthesia. Brain metabolism. Chapter 1. Mosby 2010. pp 1-5

Cottrell, Lei, Kass. Cottrell and Youngs Neuroanesthesia. Brain metabolism. Chapter 1. Mosby 2010. pp 1-5

Funciones especializadas

MicrogliaAstrocitosNeuronas

Barrera hemato-

encefálica

Plum & Posner. Diagnóstico del estupor y coma. Fred Plum, J Posner, et al. Edit. Marban 2011.

Paul Ehrlich (1885)

Azul de metileno intravascular

historiahistoria

Blood–brain barrier structure and function and the challenges for CNS drug delivery. N. Joan Abbott J Inherit Metab Dis (2013) 36:437–449

Lewandowsky (1900)

“Barrera hematoencefálica”

historiahistoria

Blood–brain barrier structure and function and the challenges for CNS drug delivery. N. Joan Abbott J Inherit Metab Dis (2013) 36:437–449

Edwin E. Goldman (1913)

Inyección directa en el LCR

historiahistoria

Blood–brain barrier structure and function and the challenges for CNS drug delivery. N. Joan Abbott J Inherit Metab Dis (2013) 36:437–449

Karnovsky, Brightman y Reese (1967)

Microscopía electrónica

Peroxidasa de

rábano (proteína de 40 kDa)

ENDOTELIO

UNIONES ESTRECHAS

historia

Blood–brain barrier structure and function and the challenges for CNS drug delivery. N. Joan Abbott J Inherit Metab Dis (2013) 36:437–449

Blood–brain barrier structure and function and the challenges for CNS drug delivery. N. Joan Abbott J Inherit Metab Dis (2013) 36:437–449

Barr

era

B

arr

era

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em

ato

en

cefá

lica

hem

ato

en

cefá

lica

Barrera hematoencefálica

Blood–brain barrier structure and function and the challenges for CNS drug delivery. N. Joan Abbott J Inherit Metab Dis (2013) 36:437–449

Barrera hematoencefálica

Uniones estrechas

Transporte paracelular (paso de iones y agua)

JAM Claudinas (3,5) Ocludinas

Blood–brain barrier structure and function and the challenges for CNS drug delivery. N. Joan Abbott J Inherit Metab Dis (2013) 36:437–449

Astrocitos:

Morfogénesis y organización de la pared vascular.

Barrera hematoencefálica

Angiotensinógeno S100B IL 1, 6,12 TNF alfa GABA Glutamato Óxido nítrico

ACUAPORINAS

Blood–brain barrier structure and function and the challenges for CNS drug delivery. N. Joan Abbott J Inherit Metab Dis (2013) 36:437–449

Permeabilidad selectiva

El endotelio restringe el paso de las moléculas hidrofílicas

Los componentes que regulan el intercambio son transportadores y enzimas

Aminoácidos, glucosa, transferrina y sustancias neuroactivas como

neuromoduladores y sus análogos, sustancias liposolubles como alcohol y

esteroides. Escobar Alfonso, et al. Barrera hematoencefálica. Rev. Mex Neuroci 2008; 9(5): 395-405

Barrera hematoencefálica

Funciones:

Escobar Alfonso, et al. Barrera hematoencefálica. Rev. Mex Neuroci 2008; 9(5): 395-405

Barrera hematoencefálica

METABOLISMO METABOLISMO CEREBRALCEREBRAL

CEREBRO ACTIVIDAD ELÉCTRICA Y m DEMANDA DE ENERGÍA

2 SUSTRATOS:

GLUCOSA Y OXÍGENO

¿ RESERVAS SUFICIENTES ?

Jaramillo-Magaña. Metabolismo cerebral. ANESTESIOLOGÍA EN NEUROCIRUGÍA Vol. 36. Supl. 1 Abril-Junio 2013 pp 183-185

Cerebro: órgano de mayor consumo energético. Bomba Na/K ATPasa

GLUCOSA PRINCIPAL RECURSO ENERGÉTICO

Ingresa: Difusión facilitada GLUT 1 Astrocitos GLUT 3 neuronas GLUT 5 microglia

Trasportadores = regulación a la alta en hipoxiaJaramillo-Magaña. Metabolismo cerebral. ANESTESIOLOGÍA EN NEUROCIRUGÍA Vol. 36. Supl. 1 Abril-Junio 2013 pp 183-185

METABOLISMO METABOLISMO CEREBRALCEREBRAL

Cottrell, Lei, Kass. Cottrell and Youngs Neuroanesthesia. Brain metabolism. Chapter 1. Mosby 2010. pp 1-5

METABOLISMO METABOLISMO CEREBRALCEREBRAL

GLUCOSA

VIA AEROBIAVIA AEROBIA

VIA ANAEROBIAVIA ANAEROBIA

MITOCONDRIAL

CITOPLÁSMICA

CICLO DE KREBS

ÁCIDO PIRÚVICO Y ÁCIDO LÁCTICO

Evento hipóxico-Evento hipóxico-isquémicoisquémico

10 minutos = Todas las neuronas habrán muerto

30 minutos = Mueren las células cardiacas

60 minutos = Mueren células renales

3 horas = Mueren células pulmonares

.Ramírez Segura, Flores Hernández. Metabolismo cerebral. Neuroanestesiología y cuidados intensivos neurológicos. Capítulo 4. Alfil 2007 pp 45-47

CETONAS utilizadas en AYUNO

acetoacetato y Beta hidroxibutirato

A los 20 segundos de ausencia del FSC se pierde el conocimiento 20ml/100gr.tej/min La glucosa y el ATP son consumidos en 3-5minutos

A los 5-8 minutos de paro cardíaco normotérmico la lesión neuronal es irreversible.Jaramillo-Magaña. Metabolismo cerebral. ANESTESIOLOGÍA EN NEUROCIRUGÍA Vol. 36. Supl. 1 Abril-Junio 2013 pp 183-185

Evento hipóxico-Evento hipóxico-isquémicoisquémico

“Ante una lesión estructural o disminución del aporte energético; el cerebro realiza desconexiones en su sistema (FUNCIÓN). Para mantener el metabolismo basal para

la INTEGRIDAD de sus células”

FLUJO SANGUÍNEO FLUJO SANGUÍNEO CEREBRALCEREBRAL

CIRCULACION ANTERIOR 80%CICULACION POSTERIOR 20%

Mantener las necesidades

metabólicas del cerebro

CAMBIOS EN EL FSC

Valores del flujo sanguíneo cerebral (FSC) ml/100gr.tej/min

Niños prematuros 30 a 40

Lactantes y preescolares 60 a 100

Adultos 50

Ancianos (80 años) 25

Cottrell, Lei, Kass. Cottrell and Youngs Neuroanesthesia. Brain metabolism. Chapter 1. Mosby 2010. pp 1-5

FLUJO SANGUÍNEO FLUJO SANGUÍNEO CEREBRALCEREBRAL

En condiciones normales el FSC aumenta o disminuye en función de los requerimientos metabólicos tisulares.

Este acoplamiento FSC y el metabolismo es crítico en condiciones extremas:

Hipotensión

Hipoxia.

FSC Y METABOLISMO FSC Y METABOLISMO CEREBRALCEREBRAL

Jaramillo-Magaña. Metabolismo cerebral. ANESTESIOLOGÍA EN NEUROCIRUGÍA Vol. 36. Supl. 1 Abril-Junio 2013 pp 183-185

Hipoxia-isquemiaHipoxia-isquemia

Isquemia

Falla de la bomba NA/K ATPasa

NA intracelular

Aumento de agua intracelular

EDEMA CITOTÓXICO

04/15/23

MECANISMOS MECANISMOS EXTRÍNSECOSEXTRÍNSECOS

El FSC es susceptible de presentar modificaciones con los cambios en la

PaO2

PaCO2

PAMTemperatura corporalFármacos

Cottrell, Lei, Kass. Cottrell and Youngs Neuroanesthesia. Brain metabolism. Chapter 1. Mosby 2010. pp 1-5

PRESIÓN DE PERFUSIÓN PRESIÓN DE PERFUSIÓN CEREBRALCEREBRAL

PPC = PAM – PIC

50 a 150 mmHg

AUTORREGULACIÓNAUTORREGULACIÓNCEREBRALCEREBRAL

IsquemiaIsquemia HiperemiaHiperemia

FISIOLOGÍA FISIOLOGÍA CEREBRALCEREBRALAutorregulación cerebral

Capacidad de la modificación de la RVC (dilatación o constricción)

Acorde a necesidad de O2

Vasorreactividad cerebral: PaCO2, PaO2, adenosina, pH

PaCO2 ….. RVC ….. FSC …… CDO2

Rgz-Boto G, et al. conceptos básicos sobre la fisiopatología cerebral y la monitorización de la presión intracraneal, Neurología 2012.

AUTORREGULACIÓN AUTORREGULACIÓN EN HIPERTENSIÓN EN HIPERTENSIÓN

CRÓNICA.CRÓNICA.

EFECTO DE LA PaCO2 Y EFECTO DE LA PaCO2 Y EL FSCEL FSC

La disminución importante del FSC, es crítica para la actividad metabólica

cerebral.

Disminución del flujo sanguíneo cerebral

Consecuencia

16 y 20 ml/100gr/min, El EEG se hace plano y puede ocurrir isquemia

cerebral

15 ml/100gr/min Desaparecen los potenciales evocados

10 ml/100gr/min Ocurre daño cerebral irreversible.

HIPOTERMIAHIPOTERMIA

Disminución en la temperatura corporal 35°C

Leve 34 a 35ªC Moderada 32 a 33.9ªC Grave <28º a 27ºC o <26.7ºC

Hipotermia inducida. Cirugía cardiaca, cirugía neurológica

Carrilo Esper, Castelazo Arredondo. Metabolismo cerebral. Neuroanestesiología y cuidados intensivos neurológicos. Capítulo 4. Alfil 2007 pp 45-47

RESPUESTA RESPUESTA FISIOLÓGICA A LA FISIOLÓGICA A LA

HIPOTERMIAHIPOTERMIAFrío Estímulo simpático Liberación de catecolaminas

Vasos pulmonares y hepáticos

Incremento del gasto cardiaco

Taquicardia Presión arterial

Calor Escalofrío

Vasoconstricción periférica

30ºC Cesa el escalofrío Metabolismo basalConsumo de Oxígeno

Carrilo Esper, Castelazo Arredondo. Metabolismo cerebral. Neuroanestesiología y cuidados intensivos neurológicos. Capítulo 4. Alfil 2007 pp 45-47

HIPOTERMIA HIPOTERMIA

La del CMRO2 es la principal causa de esta protección. (Relación exponencial) 5 a 7% por cada ºC de descenso.

Al reducir la temperatura a 15-20ºC el cerebro humano tolera 1 hora de isquemia cerebral completa.

El CMRO2 es una décima parte del metabolismo basal.

Se preservan fosfatos de alta energía y disminuye la producción de metabolitos tóxicos.

Carriillo Esper, Castelazo Arredondo. Metabolismo cerebral. Neuroanestesiología y cuidados intensivos neurológicos. Capítulo 4. Alfil 2007 pp 45-47

Incrementa liberación de neurotransmisores

Acelera la producción de radicales libres Incrementa las concentraciones de

GLUTAMATO extracelular Potencia la sensibilidad de la neuronas al

daño excitotóxico

Existe liberación de pirógenos endógenos secundarios al daño neuronal o por la presencia de sangre intraparequimatosa, intraventricular o subaracnoidea

HIPERTERMIA

HIPERTERMIA

SNC: margen estrecho de tolerancia.

Metabolismo cerebral aumenta cuando la temperatura sube entre 40 y 42ºC, el CMRO2 cerebral se incrementa 50% por cada ºC y la captación de oxígeno disminuye a temperaturas cercanas a 43ºC

Se inactivan proteínas enzimáticas en el SNC

METABOLISMO CEREBRAL METABOLISMO CEREBRAL AFECTADOAFECTADO

Edema neurotóxico, acumulación excesiva de neurotrasmisores excitatorios, GLUTAMATO

Las altas concentraciones de glutamato, originadas de la disminución del ATP disponible e inhibición de la recaptura por los astrocitos, activan los receptores (NMDA), (AMPA), de kainato y metabotrópicos.

Apertura de los canales de Ca++, Na+ y K+

El calcio intracelular es responsable de la inhibición de la síntesis de proteínas y la activación de señales apoptósicas.

Edema neurotóxico, acumulación excesiva de neurotrasmisores excitatorios, GLUTAMATO

Las altas concentraciones de glutamato, originadas de la disminución del ATP disponible e inhibición de la recaptura por los astrocitos, activan los receptores (NMDA), (AMPA), de kainato y metabotrópicos.

Apertura de los canales de Ca++, Na+ y K+

El calcio intracelular es responsable de la inhibición de la síntesis de proteínas y la activación de señales apoptósicas.

Hiponatremia

Cambios osmolaridad Na 125 mEq/l.  Edema celular

   La salida de K de la célula trata de compensar el equilibrio osmótico sin lograrlo plenamente. También se pierden otros compuestos orgánicos como fosfocreatina, mioinositol y aminoácidos.

METABOLISMO CEREBRAL METABOLISMO CEREBRAL AFECTADOAFECTADO

Encefalopatías metabólicas

AmonioAumento de la permeabilidad de

la BHE y alteraciones del metabolismo de la energía cerebral

Inhibición de canales de cloroIncremento del GABAInhibición del eje glutaminérgico

METABOLISMO CEREBRAL METABOLISMO CEREBRAL AFECTADOAFECTADO

METABOLISMO CEREBRALMETABOLISMO CEREBRAL

Cottrell, Lei, Kass. Cottrell and Youngs Neuroanesthesia. Brain metabolism. The pathophysiology of brain injury and potential beneficial agents and techniques. Chapter 1. Mosby 2010. pp 1-5