Pathophysiologie

Ein Schlaganfall tritt auf, wenn der Blutfluss zu einem Bereich des Gehirns unterbrochen wird, was zu einem gewissen Grad an permanenten neurologischen Schäden führt. Die beiden Hauptkategorien von Schlaganfällen sind ischämisch (Mangel an Blut und damit Sauerstoff in einem Bereich des Gehirns) und hämorrhagisch (Blutung aus einem geplatzten oder undichten Blutgefäß im Gehirn) Schlaganfall.

Pathophysiologie des ischämischen Schlaganfalls

Der häufigste Weg des ischämischen Schlaganfalls ist der Mangel an ausreichendem Blutfluss, um Hirngewebe zu durchdringen, aufgrund von verengten oder blockierten Arterien, die zum oder im Gehirn führen.

Ischämische Schlaganfälle lassen sich grob in thrombotische und embolische Schlaganfälle unterteilen.

Verengung ist häufig das Ergebnis von Atherosklerose – das Auftreten von Fettplaques, die die Blutgefäße auskleiden. Wenn die Plaques an Größe zunehmen, verengt sich das Blutgefäß und der Blutfluss in den darüber liegenden Bereich wird verringert.

Beschädigte Bereiche einer atherosklerotischen Plaque können dazu führen, dass sich ein Blutgerinnsel bildet, das das Blutgefäß blockiert – ein thrombotischer Schlaganfall.Bei einem embolischen Schlaganfall wandern Blutgerinnsel oder Ablagerungen von anderen Stellen im Körper, typischerweise den Herzklappen, durch das Kreislaufsystem und blockieren engere Blutgefäße.

Basierend auf der Ätiologie des ischämischen Schlaganfalls wird im Allgemeinen eine genauere Unterklassifikation verwendet:

• Erkrankung der großen Arterien – Atherosklerose großer Gefäße, einschließlich der A. carotis interna, der A. vertebralis, der A. basilaris und anderer wichtiger Zweige des Willis-Kreises.
• Kleine Gefäßerkrankung – Veränderungen aufgrund chronischer Erkrankungen wie Diabetes, Bluthochdruck, Hyperlipidämie und Rauchen, die zu einer verminderten Compliance der Arterienwände und / oder einer Verengung und Okklusion des Lumens kleinerer Gefäße führen.
• Embolischer Schlaganfall – Die häufigste Ursache für einen embolischen Schlaganfall ist Vorhofflimmern.
• Schlaganfall bestimmter Ätiologie – wie Erbkrankheiten, Stoffwechselstörungen und Koagulopathien.
• Schlaganfall unbestimmter Ätiologie – nach Ausschluss aller oben genannten.

Im Kernbereich eines Schlaganfalls ist der Blutfluss so drastisch reduziert, dass sich Zellen normalerweise nicht erholen können und anschließend Zelltod erleiden.

Das Gewebe in der an den Infarktkern angrenzenden Region, der sogenannten ischämischen Penumbra, ist weniger stark betroffen. Diese Region wird durch verminderten Blutfluss funktionell stumm geschaltet, bleibt aber metabolisch aktiv. Zellen in diesem Bereich sind gefährdet, aber noch nicht irreversibel geschädigt. Sie können nach mehreren Stunden oder Tagen Apoptose erleiden, aber wenn der Blutfluss und die Sauerstoffzufuhr kurz nach Beginn des Schlaganfalls wiederhergestellt werden, sind sie möglicherweise wiederherstellbar (Abbildung 1).

Abbildung 1: Ischämische Penumbra – Potenzial zur Umkehrung neurologischer Beeinträchtigungen bei Therapie nach Schlaganfall

Die ischämische Kaskade

Nach Sekunden bis Minuten zerebraler Ischämie wird die ischämische Kaskade eingeleitet. Dies ist eine Reihe biochemischer Reaktionen im Gehirn und anderen aeroben Geweben, die normalerweise zwei bis drei Stunden andauern, aber auch nach Rückkehr des normalen Blutflusses tagelang anhalten können.

Ziel der akuten Schlaganfalltherapie ist es, die Durchblutung zu normalisieren und in die Kaskade der biochemischen Dysfunktion einzugreifen, um die Penumbra so weit und so früh wie möglich zu retten.

Obwohl es sich um eine Kaskade handelt, sind Ereignisse nicht immer linear (Abbildung 2).

Abbildung 2: Die ischämische Kaskade

(Quelle: http://neuro4students.wordpress.com/pathophysiology)

Wichtige Schritte der ischämischen Kaskade

1. Ohne ausreichende Blutversorgung und damit Sauerstoffmangel verlieren Gehirnzellen ihre Fähigkeit, Energie zu produzieren – insbesondere Adenosintriphosphat (ATP).
2. Zellen im betroffenen Bereich wechseln zum anaeroben Stoffwechsel, was zu einer geringeren Produktion von ATP führt, aber ein Nebenprodukt namens Milchsäure freisetzt.
3. Milchsäure ist ein Reizstoff, der das Potenzial hat, Zellen durch Störung des normalen Säure-Basen-Gleichgewichts im Gehirn zu zerstören.
4. ATP-abhängige Ionentransportpumpen versagen, wodurch die Zellmembran depolarisiert wird; Dies führt zu einem großen Zustrom von Ionen, einschließlich Calcium (Ca ++), und einem Ausfluss von Kalium.
5. Der intrazelluläre Calciumspiegel wird zu hoch und löst die Freisetzung des erregenden Aminosäure-Neurotransmitters Glutamat aus.
6. Glutamat stimuliert AMPA-Rezeptoren und Ca++ -durchlässige NMDA-Rezeptoren, was zu einem noch stärkeren Calciumeinstrom in die Zellen führt.
7. Übermäßiger Calciumeintrag überreizt Zellen und aktiviert Proteasen (Enzyme, die Zellproteine verdauen), Lipasen (Enzyme, die Zellmembranen verdauen) und freie Radikale, die als Folge der ischämischen Kaskade in einem Prozess namens Exzitotoxizität gebildet werden.
8. Wenn die Zellmembran durch Phospholipasen abgebaut wird, wird sie durchlässiger und mehr Ionen und schädliche Chemikalien gelangen in die Zelle.
9. Mitochondrien brechen zusammen und setzen Toxine und apoptotische Faktoren in die Zelle frei.
10. Zellen erleben Apoptose.
11. Wenn die Zelle durch Nekrose stirbt, setzt sie Glutamat und giftige Chemikalien in die Umgebung frei. Toxine vergiften nahe gelegene Neuronen, und Glutamat kann sie überanstrengen.
12. Der Verlust der vaskulären strukturellen Integrität führt zu einem Zusammenbruch der schützenden Blut-Hirn-Schranke und trägt zum zerebralen Ödem bei, das zu einem sekundären Fortschreiten der Hirnverletzung führen kann.

Pathophysiologie des hämorrhagischen Schlaganfalls

Hämorrhagische Schlaganfälle sind auf den Bruch eines Blutgefäßes zurückzuführen, der zu einer Kompression des Hirngewebes durch ein expandierendes Hämatom führt. Dies kann Gewebe verzerren und verletzen. Darüber hinaus kann der Druck zu einem Verlust der Blutversorgung des betroffenen Gewebes mit dem daraus resultierenden Infarkt führen, und das durch Hirnblutung freigesetzte Blut scheint direkte toxische Wirkungen auf das Gehirngewebe und die Gefäße zu haben.

• Intrazerebrale Blutung – verursacht durch Ruptur eines Blutgefäßes und Ansammlung von Blut im Gehirn. Dies ist häufig das Ergebnis von Blutgefäßschäden durch chronische Hypertonie, Gefäßfehlbildungen oder die Verwendung von Medikamenten, die mit erhöhten Blutungsraten verbunden sind, wie Antikoagulanzien, Thrombolytika und Thrombozytenaggregationshemmern.

• Subarachnoidalblutung ist die allmähliche Ansammlung von Blut im Subarachnoidalraum des Gehirns Dura, typischerweise verursacht durch Trauma am Kopf oder Ruptur eines zerebralen Aneurysmas.