Beyin Kan Dolaşımı ve İskemi Patofizyolojisi

Transkript

1 Beyin Kan Dolaşımı ve İskemi Patofizyolojisi Yrd. Doç. Dr. Aysel MİLANLIOĞLU Yüzüncü Yıl Üniversitesi Tıp Fakültesi Nöroloji ABD

2 Beyin metabolik olarak vücuttaki en aktif organlardan biridir ve bu aktiviteyi sağlamak için zengin bir kan akımına gerek duymaktadır. Beyin arteriyel kan akımının kökenini arkus aortadan alan başlıca 4 trunkus sağlamaktadır. Bunlar iki karotid arter ve iki vertebral arterlerdir. Bu arterler beynin ön kısımında karotis sistemini yani anterior sirkülasyonu; arka kısımda ise vertebrobaziller sistemle posterior sirkülasyonu oluşturmaktadır.

3 Beyin Kan Dolaşımı Anterior dolaşım beynin ön bölümlerini sulamaktadır. Karotis Sistemi ön dolaşımının en önemli parçasıdır ve beyin kan akımının %80 ni bu sistem sağlamaktadır. Karotis interna, ön ve orta serebral arter Posterior dolaşım beynin arka kısımlarını özellikle serebellum, oksipital loblar,talamus,hipotalamus ve beyin sapının kanlanmasını sağlamaktadır. Vertebrobaziler sistem beynin arka dolaşımının en önemli parçasıdır ve beyin kan akımının %20 sini sağlamaktadır. Vertebral arterler, Baziler arter, Serebellar arterler, Posterior serebral arter

4 Bu iki sistem çeşitli anastomozlarla birbirine bağlanmaktadır. Beyinde başlıca 3 grup anastomatik bağlantı vardır. 1-İntrakranial anastomozlar: Willis poligonu, kortikal düzeyde serebral arterler arasında,serebellumda ise superior, anteroior,inferior ve posterior serebeller arterler arasında 2-Ekstrakranyal-intrakranyal anastomozlar: Birinci grupta ekternal karotid arter ile oftalmik arter arasında İkinci grupta ise ekternal karotid arterin meningeal ve etmoidal dalları ile serebral arterlerin leptomeningeal dalları arasındadır 3-Ektrakranyal anastomozlar: Servikalde vertebral arter ile ekternal karotid arter arasındadır.

5 Willis Poligonu Sağ ve sol karotis arterin hem birbirleri ile hem de vertebrobaziller sistemle anastomoz yapmasıyla oluşan optik kiasma, hipotalamıus ve mezensefalonu çevreleyen bir poligondur. Bu poligonda anterior kommunikan arter, her iki anterior serebral arterleri bağlar iken posterior kommunikan arterlerde internal karotid arterleri posterior serebral arterlere bağlamaktadır.

6

7 Beyin Kan Akımı ve Debisi Birim zamanda (dak) 100 gr beyin dokusundan geçen ortalama kan miktarı: 50 ml/100gr/dak ( ml/100gr/dak) Beyaz (20 ml/ ml/100gr/dak) ve gri cevherde(80 ml/ ml/100gr/dak) farklıdır. Yaşla azalmaktadır Debiyi etkileyen faktörler: a) Ortalama arter basıncı...doğru orantılı b) Serebral damarların direnci (damar çapı, kan vizkositesi,damar şekli)...ters orantılı

8 Beyin kan akımı 20-30ml/100gr/dak nörolojik semptomlar başlar 16-20ml/100gr/dak izoelektrik EEG ve uyarılmış potansiyellerde kayıp 10-12ml/100gr/dak Na-K pompası disfonksiyonu ve sitotoksik ödem 10ml/100gr/dak aşağısında irreversibl beyin hasarı, iskemi ortaya çıkmaktadır.

9 Penumbra Kısa sürede geri dönüşümsüz hasarın görüldüğü, iskemik merkezin çevresinde bulunan, kan akımının azaldığı ancak kalıcı hasarın henüz meydana gelmediği bölgedir. Penumbra bölgesinde nöronlarda elektriksel bir sessizlik vardır fakat henüz iskemik depolarizasyon gelişmemiştir. Buradaki nöronlar birkaç saat daha yaşayabilir ve kan akımı tekrar sağlanırsa kurtarılabilirler.

10

11 İnme Patofizyolojisi İnme içiçe geçmiş pek çok mekanizmanın rol oynadığı karmaşık bir patofizyolojiye sahip bir hastalıktır. Bu mekanizmalar: 1- Hücresel enerji azlığı 2- Eksitotoksisite 3- Kalsiyum sitotoksisitesi 4- Oksidatif hasar 5- İnflamasyon 6- Hücre ölüm mekanizmaları 7- Ödem 8- Mikrovasküler hasar 9- Reperfüzyon hasarı

12 Hücresel enerji azlığı: İskemideki en temel faktör kan akımı azalması sonrası beyin dokusuna yeterli miktarda oksijen ve glukoz sağlanamamasıdır. Beynin enerji üretimi tamamen oksidatif fosforilasyona bağımlıdır. Fokal hipoperfüzyon ATP üretiminin azalmasına, ATP azalması anaerobik glikolizin tetiklenmesine ve laktik asidoz oluşuma neden olmaktadır. Diğer taraftan hücre zarının iki taraflı iyon gradientinin sağlanması için gerekli enerji bağımlı iyon pompalarının çalışmaması hücrelerin depolarizasyonuna, şişmesine ve nekrotik yolların tetiklenmesine neden olmaktadır.

13 Eksitotoksisite: Enerji, iyon pompa yetmezliği ve geri alım mekanizmalarındaki bozulma nedeni ile ekstrasellüler ortamda glutamat birikmesine bağlı oluşmaktadır. Glutamat gibi eksitatör aminoasitler yüksek konsantrasyonda nöron hasına neden olmaktadır. Artan glutamat non NMDA reseptörlerini uyararak hücre içine sodyum ve su girişine neden olarak dendritlerde şişmeye neden olmaktadır. NMDA reseptörlerinin uyarılması ise kalsiyum artışına ve kalsiyum bağımlı enzimlerin (fosfolipaz, siklooksijenaz ve NO sentaz gibi) aktivasyonuna neden olmaktadır. Bu enzimlerin aktivasyonuda araşidonik asit metabolitleri, süperoksit ve NO gibi hücre ölümüne neden olan mediyatörlerin salınmasına neden olmaktadır.

14 Kalsiyum sitotoksisitesi: NMDA reseptörleri ve voltaj bağımlı kalsiyum kanallarının aktivasyonu hücre içi kalsiyum miktarını artırmaktadır. Kalsiyum artışı lipaz, proteaz ve endonükleaz gibi yıkıcı enzimlerin aktivasyonunu sağlayarak serbest radikal oluşumuna neden olmakta ve nöron ölümü tetiklenmektedir. Ayrıca kalsiyum artışı mitokondriyel membranı daha fazla bozarak enerji eksikliğinin derinleşmesine ve daha fazla serbest radikal oluşumuna neden olmaktadır.

15 Oksidatif Hasar: Metabolik fonksiyonun yan ürünü olan süperoksit anyonu ve hidrojen nperoksit gibi reaktif oksijen bileşenleri katalaz, süperoksit dismutaz ve glutatyon peroksidaz, vitamin C,E gibi antioksidanlar tarafından etkisiz hale getirilmektedir. İskemide antioksidan mekanizmaların temizleyebileceğinden daha çok oksijen radikali oluşmakta ve buda hücre hasarına neden olmaktadır. Ek olarak reaktif oksijen radikalleri hücre içindeki protein, lipid ve karbonhidrata direkt veya indirekt olarak zarar vermekte KBB bozarak vazojenik ödeme neden olmaktadır.

16 İnflamasyon: İskemi saatler içerisinde inflamatuar bir yanıtın oluşmasına neden olmaktadır. Bu yanıtta mikroglia ve astrositlerin yanında salınan sitokinler aracılığı ile hasarlı bölgeye göç eden lökositlerde yer almaktadır. İnflamasyon her ne kadar hasarlı dokunun temizlenmesi, yeniden damarlanma ve yapılanma için gerekli olsa da erken dönemde beyin hasarı arttırmakta mikrovasküler yatakta staza ve KBB zedelenmesine neden olmaktadır.

17 Hücre Ölüm Mekanizmaları: İskemik hücrelere nekroz veya apopitoz ile ölmektedirler. Nekrozda hücrelerde şişme, plazma, lizozom ve nükleer membran bütünlüğünün bozulması ve en sonunda hücrenin parçalanması olmaktadır. Apopitozda nükleer ve sitoplazmik büzülme, kromatinin öbeklenmesi ve nükleusun periferine toplanması ve apopitotik cisimciğin oluşması şeklinde olmaktadır. TNF alfa ve FAS ligandının uyarılması kaspaz grubu protezları aktive etmekte ve apopitotik süreç başlamaktadır.

18 Ödem: İskemide olay başlar başlamaz ortaya çıkan sitotoksik ödem ve olaydan 4-6 saat sonra başlayan ve saatte maksimuma ulaşan vazojenik ödem olmak üzere iki çeşit ödem rol oynamaktadır. Sitotoksik ödemin nedeni hücre içindeki ATP sentezindeki azalması ve buna sekonder Na-K ATP az pompasının fonksiyon kayıbı nedeni ile hücrelerin şişmesidir. Bu ödem tipinde beyin hacminde bir değişiklik meydana gelmez, kitle etkisi oluşturmaz ancak şişen hücreler nedeni ile intrasellüler sıvı miktarı artarken ekstrasellüler sıvı miktarı azalmaktadır.

19 İskeminin ilerleyen saatlerinde matriks metalloproteinazların aktivasyonu ve endotel hücreler arasındaki sıkı bağlantıların disfonksiyonu ile KBB geçirgenliğinde artma başlamaktadır.serum proteinleri kandan beyin dokusuna geçer ve beraberinde su taşımaktadır. Beyinde net su artışı ve hacim artışı ile karakterize olan bu ödeme vazojenik ödem denir. Sitotoksik ödemin aksine vazojenik ödemde ekstasellüler kopartmanda su birikimi olmakta ve kitle etkisine neden olmaktadır. Bu nedenle iskemi boyutu büyükse vazojenik ödem nedeni ile herniyasyon riski artmaktadır.

20 Mikrovasküler Hasar: İskemi sadece nöron ve gliyal elementlerde değil damarsal yapılardada belirgin değişikliklere neden olmaktadır. İskemide endotel geçirgenlik artar, bazal lamina ve hücreler arası matriks yıkılır, KBB seçici geçirgenliği ve serebral otoregülasyon bozulur. Endotel fizyolojik şartlarda mikrodolaşımın, inflamasyonun ve hemostazın kontrolünü sağlamaktadır. İskemideki endotel hasarı ile normalde antitrombotik ve antiinflamatuar bir yüzey olan endotel çeşitli doku faktörleri ve pıhtılaşma mekanizmaların aktivasyonuna neden olur. Tüm bu mekanizmalarda mikrodolaşımın daha da bozulmasına ve iskeminin derinleşmesine yol açar. Mikrodolaşımda meydana gelen bu değişiklikler proksimal damarda rekanalizasyon sağlanmasına rağmen distal yatakta kan akımının düzelmesine ve reperfüzyonun sağlanmasına engel olabilir ( No-reflow fenomeni).

21 Reperfüzyon Hasarı: İskemide dokuya kan akımı ve oksijenin tekrar sağlanması ile dokuda ek hasar oluşabilir ki buna reperfüzyon hasarı denilmektedir. Reperfüzyon hasarından iskemi sırasında aşırı miktarda oluşan su-peroksit, NO ve bunların reaksiyon ürünleri peroksinitritin önemi büyüktür. Bu maddeler endoteldeki sıkı bağlantı proteinlerinin fonksiyonunu bozarak ve matrik metalloproteinlerini aktive ederek KBB hasarına neden olmaktadır. Ek olarak reperfüzyon; lökotrien ve PG salınımına, endotel adezyon moleküllerinin ekspresyonuna, lökosit migrasyon artışına ve KBB geçirgenliğinin artışına neden olmaktadır.

22 Sorular 1- Aşağıdakilerden hangisi Willis poligonu içerinde yer alan arter değildir? A) İnteranal karotid arter B) Posterior serebral arter C) Posterior kommunikan arter D) Anterior serebral arter E) Orta serebral arter

23 2- Aşağıdakilerden hangisi yanlıştır? A) Gri cevherin kanlanması beyaz cevhere göre daha fazladır. B) Willis poligonu optik kiasma, hipotalamus ve mezensefalonu çevreleyen bir poligondur. C) Servikal vertebral arter ve eksternal karotid arasındaki anastomoz ekstrakranyal anastomozdur. D) İskemik dokuya tekrar kan akımının ve oksijenin sağlanması hiçbir şekilde hasar oluşturmaz. E) Sitoksik ödem beyin hacminde artışa ve kitle etkisine neden olmaz.