Patofizjologia

udar występuje, gdy przepływ krwi do obszaru mózgu jest przerwany, co powoduje pewien stopień trwałego uszkodzenia neurologicznego. Dwie główne kategorie udaru to udar niedokrwienny (brak krwi, a tym samym tlenu do obszaru mózgu) i krwotoczny (krwawienie z pękniętego lub przeciekającego naczynia krwionośnego w mózgu).

Patofizjologia udaru niedokrwiennego

częstą drogą udaru niedokrwiennego jest brak wystarczającego przepływu krwi do perfuzji tkanki mózgowej z powodu zwężenia lub zablokowania tętnic prowadzących do mózgu lub w jego obrębie.

udary niedokrwienne można zasadniczo podzielić na udary zakrzepowe i zatorowe.

zwężenie jest zwykle wynikiem miażdżycy – występowania blaszek tłuszczowych wyściełających naczynia krwionośne. Jak płytki rosną w wielkości, naczynia krwionośne staje się zwężona i przepływ krwi do obszaru poza jest zmniejszona.

uszkodzone obszary płytki miażdżycowej mogą powodować powstawanie skrzepu krwi, który blokuje naczynie krwionośne – udar zakrzepowy.

w udarze zatorowym skrzepy krwi lub zanieczyszczenia z innych części ciała, zazwyczaj zastawki serca, podróżują przez układ krążenia i blokują węższe naczynia krwionośne.

opierając się na etiologii udaru niedokrwiennego, powszechnie stosuje się dokładniejszą podkategorię:

• choroba tętnic dużych – miażdżyca dużych naczyń, w tym tętnicy szyjnej wewnętrznej, tętnicy kręgowej, tętnicy podstawnej i innych głównych gałęzi kręgu Willisa.
• choroba małych naczyń – zmiany spowodowane przewlekłymi chorobami, takimi jak cukrzyca, nadciśnienie, hiperlipidemia i palenie tytoniu, które prowadzą do zmniejszenia zgodności ścian tętnic i/lub zwężenia i niedrożności światła mniejszych naczyń.
• udar zatorowy – najczęstszą przyczyną udaru zatorowego jest migotanie przedsionków.
• udar o określonej etiologii – takich jak choroby dziedziczne, zaburzenia metaboliczne i koagulopatie.
• udar o nieokreślonej etiologii – po wykluczeniu wszystkich powyższych.

w obszarze rdzenia udaru przepływ krwi jest tak drastycznie zmniejszony, że komórki zwykle nie mogą odzyskać, a następnie przejść śmierć komórkową.

tkanka w regionie graniczącym z rdzeniem zawału, znana jako półksiężyc niedokrwienny, jest mniej dotknięta. Ten region jest funkcjonalnie cichy przez zmniejszony przepływ krwi, ale pozostaje aktywny metabolicznie. Komórki w tym obszarze są zagrożone, ale jeszcze nieodwracalnie uszkodzone. Mogą one ulec apoptozie po kilku godzinach lub dniach, ale jeśli przepływ krwi i dostarczanie tlenu zostanie przywrócone wkrótce po wystąpieniu udaru, są potencjalnie możliwe do odzyskania(ryc. 1).

Rysunek 1: Niedokrwienna półksiężyca-możliwość odwrócenia zaburzeń neurologicznych po udarze

kaskada niedokrwienna

po kilku sekundach do minutach niedokrwienia mózgu rozpoczyna się kaskada niedokrwienna. Jest to seria reakcji biochemicznych w mózgu i innych tkankach tlenowych, która zwykle trwa od dwóch do trzech godzin, ale może trwać kilka dni, nawet po powrocie normalnego przepływu krwi.

celem terapii ostrego udaru mózgu jest normalizacja perfuzji i interweniowanie w kaskadę zaburzeń biochemicznych, aby jak najszybciej uratować półksiężyc.

chociaż nazywa się to kaskadą, zdarzenia nie zawsze są liniowe (rys. 2).

Rysunek 2: kaskada niedokrwienna

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

ważne etapy kaskady niedokrwiennej

1. bez odpowiedniego ukrwienia, a tym samym braku tlenu, komórki mózgowe tracą zdolność do wytwarzania energii – szczególnie adenozynotrójfosforanu (ATP).
2. komórki w dotkniętym obszarze przechodzą na metabolizm beztlenowy, co prowadzi do mniejszej produkcji ATP, ale uwalnia produkt uboczny zwany kwasem mlekowym.
3. kwas mlekowy jest środkiem drażniącym, który może niszczyć komórki poprzez zaburzenie prawidłowej równowagi kwasowo-zasadowej w mózgu.
4. pompy transportujące jony zależne od ATP zawodzą, powodując depolaryzację błony komórkowej; prowadząc do dużego napływu jonów, w tym wapnia (Ca++) i wypływu potasu.
5. wewnątrzkomórkowy poziom wapnia staje się zbyt wysoki i wyzwala uwalnianie pobudzającego aminokwasu neuroprzekaźnika glutaminianu.
6. glutaminian stymuluje receptory AMPA i przepuszczalne przez Ca++receptory NMDA, co prowadzi do jeszcze większego napływu wapnia do komórek.
7. nadmiar wapnia pobudza komórki i aktywuje proteazy (enzymy trawiące białka komórkowe), lipazy (enzymy trawiące błony komórkowe) i wolne rodniki powstałe w wyniku kaskady niedokrwiennej w procesie zwanym ekscytotoksycznością.
8. ponieważ błona komórkowa jest rozkładana przez fosfolipazy, staje się bardziej przepuszczalna, a więcej jonów i szkodliwych substancji chemicznych wchodzi do komórki.
9. Mitochondria rozkładają się, uwalniając toksyny i czynniki apoptotyczne do komórki.
10. komórki doświadczają apoptozy.
11. Jeśli komórka umiera przez martwicę, uwalnia glutaminian i toksyczne substancje chemiczne do otaczającego ją środowiska. Toksyny zatruwają pobliskie neurony, a glutaminian może je nadmiernie pobudzać.
12. utrata integralności struktury naczyniowej powoduje rozpad ochronnej bariery krew-mózg i przyczynia się do obrzęku mózgu, który może powodować wtórny postęp uszkodzenia mózgu.

Patofizjologia udaru krwotocznego

udar krwotoczny jest wynikiem pęknięcia naczynia krwionośnego prowadzącego do ucisku tkanki mózgowej z rozwijającego się krwiaka. Może to zniekształcić i uszkodzić tkankę. Ponadto ciśnienie może prowadzić do utraty dopływu krwi do dotkniętej tkanki z wynikiem zawału, a krew uwolniona w wyniku krwotoku mózgowego wydaje się mieć bezpośredni toksyczny wpływ na tkankę mózgową i naczynia krwionośne.

• krwotok śródmózgowy – spowodowany pęknięciem naczynia krwionośnego i nagromadzeniem się krwi w mózgu. Jest to zwykle wynikiem uszkodzenia naczyń krwionośnych z przewlekłego nadciśnienia tętniczego, wady rozwojowe naczyń, lub stosowanie leków związanych ze zwiększonym krwawieniem, takich jak leki przeciwzakrzepowe, leki trombolityczne i środki przeciwpłytkowe.

• krwotok podpajęczynówkowy to stopniowe pobieranie krwi w przestrzeni podpajęczynówkowej opony twardej mózgu, zwykle spowodowane urazem głowy lub pęknięciem tętniaka mózgu.