Aivoverenkierron säätely

Aivoverenkierron säätelyllä tarkoitetaan aivojen kykyä ylläpitää verrattain tasaista verenkiertoa perfuusiopaineen muutoksista huolimatta . Autoregulaatiota esiintyy monissa verisuonistoissa, mutta se on erityisen hyvin kehittynyt aivoissa, mikä johtuu todennäköisesti jatkuvasta verenkierron ja veden homeostaasin tarpeesta. Normotensiivisillä aikuisilla aivoverenkierto säilyy ~50 ml:ssa 100 g:aa aivokudosta kohti minuutissa, jos CPP on välillä ~60-160 mmHg . Tämän rajan ylä- ja alapuolella autoregulaatio häviää ja aivoverenkierto muuttuu lineaarisesti riippuvaiseksi valtimoiden keskipaineesta . Kun CPP laskee alle autoregulaation alarajan, syntyy aivojen iskemia . Aivoverenkierron väheneminen kompensoidaan lisäämällä hapen poistumista verestä . Iskemian kliiniset merkit tai oireet ilmenevät vasta, kun perfuusion väheneminen ylittää lisääntyneen hapenoton kyvyn vastata aineenvaihdunnan tarpeisiin. Tässä vaiheessa ilmenevät hypoperfuusion kliiniset oireet, kuten huimaus, muuttunut psyykkinen tila ja lopulta peruuttamaton kudosvaurio (infarkti).

Aivojen autoregulaatiomekanismeja ei täysin tunneta, ja ne todennäköisesti eroavat toisistaan paineen noustessa ja laskiessa. Vaikka neuronien osuus autoregulaatiossa on houkutteleva, tutkimukset ovat osoittaneet, että aivoverenkierron autoregulaatio säilyy sympaattisesti ja parasympaattisesti denervoituneilla eläimillä, mikä osoittaa, että ekstrinsisten neurogeenisten tekijöiden merkittävä osuus aivoverenkierron autoregulaatiossa on epätodennäköinen (ks. Perivaskulaarinen hermotus). Äskettäin on osoitettu, että neuronaalisella typpioksidilla on merkitystä aivoverenkierron autoregulaation moduloinnissa, mikä viittaa siihen, että vaikka ekstrinsinen innervaatio ei ehkä olekaan osallisena, intrinsisellä innervaatiolla voi olla merkitystä. Myös aineenvaihdunnan biotuotteilla on ehdotettu olevan merkitystä autoregulaatiossa . Aivoverenkierron väheneminen stimuloi aivoista vapautuvia vasoaktiivisia aineita, jotka aiheuttavat valtimoiden laajentumista. Näitä vasoaktiivisia aineita ovat muun muassa H+, K+, O2, adenosiini ja muut. Aivoverenkierron autoregulaatio, kun paine vaihtelee autoregulaatiokäyrän yläpäässä, johtuu todennäköisimmin aivojen sileän lihaksen myogeenisestä käyttäytymisestä, joka supistuu vasteena kohonneeseen paineeseen ja laajenee vasteena paineen laskuun . Myogeenisen toiminnan merkittävä vaikutus autoregulaatioon on osoitettu in vitro eristetyissä ja paineistetuissa aivovaltimoissa, jotka supistuvat vasteena kohonneeseen paineeseen ja laajenevat vasteena paineen laskuun (ks. Myogeeninen vaste). Autoregulaatioon myogeenisen painealueen alapuolella olevissa paineissa liittyy todennäköisesti hypoksiaa ja aineenvaihduntatekijöiden vapautumista .

Autoregulaation merkitystä aivojen normaalissa toiminnassa korostaa se, että autoregulaatiomekanismien hävitessä syntyy merkittäviä aivovaurioita. Esimerkiksi akuutin verenpainetaudin aikana autoregulaatiorajan ylittävissä paineissa verisuonten sileän lihaksen myogeeninen supistuminen ylittyy liiallisen verisuonensisäisen paineen vaikutuksesta, ja aivoverisuonten pakkolaajentuminen tapahtuu . Myogeenisen tonuksen häviäminen pakotetun laajentumisen aikana pienentää aivoverisuoniresistanssia, mikä voi johtaa aivoverenkierron suureen lisääntymiseen (300-400 %), jota kutsutaan autoregulaation läpimurroksi (kuva 16). Lisäksi aivoverisuoniresistanssin väheneminen lisää aivojen endoteeliin kohdistuvaa hydrostaattista painetta, mikä aiheuttaa turvotuksen muodostumista, joka on perimmäinen syy sellaisiin tiloihin kuin hypertensiivinen enkefalopatia, posteriorinen reversiibeli enkefalopatiaoireyhtymä (PRES) ja eklampsia (ks. Vasogeenisen turvotuksen muodostuminen).

KUVA 16

CBF:n (laserdoppler-yksikköinä) ja ABP:n (mmHg:nä) seuranta vasteena kasvaville PE-annoksille. Tässä kokeessa CBF kasvoi neljä kertaa suuremmaksi kuin lähtötilanteessa, kun ABP nousi 140 mmHg:stä 210 mmHg:iin, mikä osoittaa autoregulatorisen läpimurron. Käytetty (lisää…)

Hypertensiivinen enkefalopatia on ollut harvinaista tehokkaan verenpainelääkityksen tulon jälkeen, mutta se on seurausta äkillisestä ja pitkäaikaisesta verenpaineen noususta, joka on riittänyt ylittämään aivoverenkierron autoregulaation ylärajan (>160 mmHg) . Aivoverisuonten reaktiota korkeaan verenpaineeseen koskevat varhaiset tutkimukset johtivat hypertensiivisen vasospasmin käsitteeseen. Akuutin hypertensiivisen enkefalopatian ajateltiin olevan seurausta aivovaltimoiden kouristuksesta, joka aiheuttaa aivokudoksen iskemiaa . Tämä käsite sai alkunsa Byromin havainnoista, joka tuotti kokeellista munuaisten hypertensiota ja havaitsi, että ~90 prosentilla hypertensiivisistä rotista, joilla oli neurologisia oireita, oli useita trypaninsinisen ekstravasaation kortikaalisia täpliä, kun taas rotilla, joilla ei ollut aivo-oireita, näyttäisi olevan normaali aivoverisuonten läpäisevyys. Hän havaitsi myös, mitä hän kutsui vuorottelevaksi vasokonstriktioksi/vasodilataatioksi piaalisuonissa, ilmiö, joka tunnetaan nimellä ”makkara-nauha”-ilmiö. Tämän havainnon perusteella hän päätteli, että aivojen vasospasmi aiheutti iskemian ja turvotuksen muodostumisen akuutin hypertension seurauksena. Myöhemmin Byrom muutti näkemystään ja viittasi suoliliepeen verenkierrossa tehtyyn havaintoon, jonka mukaan verisuonissa, joilla oli tämä ”makkaranaru”-ilmiö, oli proteiinivuotoa vain verisuonten laajentuneissa osissa . Sittemmin on todettu, että korkea verenpaine johtaa aivoverenkierron lisääntymiseen ja ”autoregulaation läpimurtoon” . Lisäkokeet vahvistivat, että myogeenisen vasokonstriktion häviäminen pakotetun laajentumisen aikana eikä niinkään spasmi on kriittinen tapahtuma hypertensiivisessä enkefalopatiassa.