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FLUJO SANGUÍNEO CEREBRALFLUJO SANGUÍNEO CEREBRAL
FISIOLOGÍAFISIOLOGÍAUNA - 2015UNA - 2015
SISTEMA DEL LÍQUIDO SISTEMA DEL LÍQUIDO CEFALORAQUÍDEOCEFALORAQUÍDEO
FLUJO SANGUÍNEO FLUJO SANGUÍNEO CEREBRALCEREBRAL
INTERRUPCION TOTAL DEL FLUJO SANGUINEO CEREBRAL
INTERRUPCION TOTAL DEL FLUJO SANGUINEO CEREBRAL
PÉRDIDA DEL CONOCIMIENTO
50 – 65 ml por cada 100 gramos de tejido por minuto
(50 - 65 ml /100 gr. / min.)
750 – 900 ml por minuto (ENCÉFALO)
15 % DEL GASTO CARDÍACO (en reposo)
CIRCULACIÓN
CORONARIA
CEREBRAL
Flujosanguineo
60 – 80 ml/100g/min
165-220 ml/min
50-65 ml/100g/min.
750-900 ml/min
% GC 5 15
ConsumoOxigeno
8-15 ml O2/100g/min 25-40 ml O2/100 g/min
3,5 ml/100g/min
% VO2 Total 7 15
Peso 275 gramos 1300 gramos
% del PesoCorporal Total
0,3 2
REGULACIÓN DEL REGULACIÓN DEL FLUJO SANGUÍNEO FLUJO SANGUÍNEO
CEREBRALCEREBRAL
FLUJO SANGUÍNEO CEREBRALFLUJO SANGUÍNEO CEREBRAL
PPC = PAM – PVj RVc = PIC, µ , O
PPC FSC = RVc
MICROCIRCULACIÓN MICROCIRCULACIÓN CEREBRALCEREBRAL
““El sistema nervioso central (SNC) humano presenta El sistema nervioso central (SNC) humano presenta una activación funcional heterogénea, con una activación funcional heterogénea, con
incremento o disminución de su metabolismo incremento o disminución de su metabolismo energético de acuerdo con las necesidades energético de acuerdo con las necesidades
funcionales o el nivel de actividadfuncionales o el nivel de actividad””..““Cuando la actividad neuronal aumenta, el flujo sanguíneo Cuando la actividad neuronal aumenta, el flujo sanguíneo cerebral (FSC) aumenta proporcionalmente a la intensidad de cerebral (FSC) aumenta proporcionalmente a la intensidad de la activaciónla activación””..
Ej. - Estimulación sensorial FSC corteza somatosensorial primariaEj. - Estimulación sensorial FSC corteza somatosensorial primaria
- Demandas cognitivas FSC corteza prefrontal- Demandas cognitivas FSC corteza prefrontal
MICROCIRCULACIÓN CEREBRALMICROCIRCULACIÓN CEREBRAL
““El sistema nervioso central (SNC) humano presenta una El sistema nervioso central (SNC) humano presenta una activación funcional heterogénea, con incremento o disminución activación funcional heterogénea, con incremento o disminución de su metabolismo energético de acuerdo con las necesidades de su metabolismo energético de acuerdo con las necesidades funcionales o el nivel de actividadfuncionales o el nivel de actividad””..““Cuando la actividad neuronal aumenta, el flujo sanguíneo cerebral (FSC) Cuando la actividad neuronal aumenta, el flujo sanguíneo cerebral (FSC) aumenta proporcionalmente a la intensidad de la activaciónaumenta proporcionalmente a la intensidad de la activación””..
Ej. - Estimulación sensorial FSC corteza somatosensorial primariaEj. - Estimulación sensorial FSC corteza somatosensorial primaria
- Demandas cognitivas FSC corteza prefrontal- Demandas cognitivas FSC corteza prefrontal
“Cuando la actividad neuronal aumenta, el flujo sanguíneo cerebral (FSC) aumenta
proporcionalmente a la intensidad de la activación”.
REGULACIÓN DEL FLUJO REGULACIÓN DEL FLUJO SANGUÍNEO CEREBRALSANGUÍNEO CEREBRAL
1.1. Concentración de Concentración de dióxido de carbono dióxido de carbono (CO(CO22))
2.2. Concentración de Concentración de iones hidrógeno iones hidrógeno (H(H++))
3.3. Concentración de Concentración de oxígenooxígeno (O (O22))
Flujo sanguíneo / metabolismo celular
pCO2 arterial ( 70%) FSC (x2)
CO2 + H2O H2CO3 -HCO3 + H+
H + vasodilatación cerebral
Acidos * Concentración H+
* Acido láctico
* Acido pirúvico
* Otros ácidos
pCO2 arterial ( 70%) FSC (x2)
CO2 + H2O H2CO3 -HCO3 + H+
H + vasodilatación cerebral H + vasodilatación cerebral
Acidos * Concentración H+
* Acido láctico
* Acido pirúvico
* Otros ácidos
Una concentración alta de iones hidrógeno
reduce mucho la actividad neuronal
Flujo sanguíneo cerebralFlujo sanguíneo cerebral
FSC aumentadoFSC aumentado::
Retira del tejido cerebral iones HRetira del tejido cerebral iones H++, CO, CO22 y otros y otros ácidosácidos
Se mantiene constante así la concentración de Se mantiene constante así la concentración de H+ en los tejidos cerebrales y ayuda a mantener H+ en los tejidos cerebrales y ayuda a mantener la actividad neuronal a un nivel normal y la actividad neuronal a un nivel normal y constanteconstante
Tasa de utilización del OTasa de utilización del O22 por el por el tejido cerebraltejido cerebral
3,5 ml O2 / 100 gramos / minuto
pO2 cerebral = 35 – 40 mmHg
pO2 cerebral
FLUJO SANGUINEO
CEREBRAL
OXÍGENO Y FLUJO SANGUÍNEO CEREBRAL
(vasodilatación)
Autoregulación del flujo sanguíneo Autoregulación del flujo sanguíneo cerebral cuando varía la presión cerebral cuando varía la presión
arterialarterial
(60 – 140 mmHg)SNS
MICROCIRCULACIÓN MICROCIRCULACIÓN CEREBRALCEREBRAL
Mayor número de Mayor número de capilares sanguíneoscapilares sanguíneos en sitios en sitios donde hay mayor demanda metabólica (donde hay mayor demanda metabólica (densidad densidad capilar)capilar)
Tasa metabólica sustancia gris > sustancia blanca (x4)Tasa metabólica sustancia gris > sustancia blanca (x4)
Capilares: - Células endoteliales Capilares: - Células endoteliales (zónula ocludens)(zónula ocludens) - - Membrana basal contínua + podocitos Membrana basal contínua + podocitos
-- Pobre trasporte vesicular Pobre trasporte vesicular
Sistemas protectores contra la trasudación de líquido Sistemas protectores contra la trasudación de líquido hacia el encéfalo hacia el encéfalo (si fallan: edema cerebral, coma , muerte)(si fallan: edema cerebral, coma , muerte)
Mecanismos implicados en la regulación metabólica microvascular del flujo sanguíneo cerebral:
•Metabolismo neuronal y los mecanismos implicados en la hiperemia funcional
•Propiedades contráctiles de la microvasculatura cerebral
•Papel de los canales iónicos en los pericitos y el músculo liso vascular
-vías de señalización implicadas en la vasodilatación o vasoconstricción arteriolar y capilar
Regulación metabólica de la microcirculación cerebral
* Las estrechas relaciones funcionales entre neuronas y astrocitos generan propiedades al tejido nervioso (hiperemia funcional)
* Los astrocitos actúan de puente estructural y funcional entre neuronas y capilares cerebrales, respondiendo a la actividad sináptica mediante la liberación de compuestos vasoactivos, principalmente vasodilatadores
• Son de especial importancia los metabolitos derivados del ácido araquidónico, como prostaglandinas y ácidos epoxieicosatrienoicos, además de los compuestos tradicionalmente implicados, como óxido nítrico y prostaciclina
• Estas sustancias tienen la capacidad de difundir hasta los capilares y las arteriolas, donde alteran el potencial de membrana y la contractilidad de los pericitos y el músculo liso vascular.
La interacción funcional entre neuronas, astrocitos y capilares del sistema nervioso central (denominada unidad neurovascular) resulta
esencial en la regulación del flujo sanguíneo cerebral, ya que asocia la actividad metabólica
neurona-glía al suministro de sustratos energéticos desde la microcirculación
En esta unidad funcional, los astrocitos desempeñan un papel vital liberando sustancias
vasoactivas derivadas o producidas a consecuencia de la actividad neuronal
La BHE aísla el SNC y regula su
irrigación
BARRERAS HEMATORRAQUÍDEA Y BARRERAS HEMATORRAQUÍDEA Y HEMATOENCEFÁLICAHEMATOENCEFÁLICA
BHRBHR (en los (en los plexos coroideosplexos coroideos))::
-Separa la sangre del líquido cefalorraquídeo -Separa la sangre del líquido cefalorraquídeo
((barrera hemato-raquídeabarrera hemato-raquídea))
BHEBHE (en las (en las membranas capilares tisularesmembranas capilares tisulares del del
parénquima cerebral):parénquima cerebral):
-Separa la sangre del líquido encefálico -Separa la sangre del líquido encefálico
((barrera hemato-encefálicabarrera hemato-encefálica))
BARRERA HEMATORRAQUÍDEA
Plexos coroideos
BARRERA HEMATORRAQUÍDEA
-Existe paso de agua, gases y sustancias liposolubles de la sangre al LCR-Las proteínas y hexosas NO pasan al LCR
En la vellosidad del plexo coroideo se observa la luz del capilar
esta separa de la luz del ventrículo por:
a) Células endoteliales fenestradasb) Membrana basalc) Cel. Pálidas esparcidasd) Membrana basale) Células epiteliales coroideas
Las uniones estrechas entre las células epiteliales coroideas actuarían como “barrera”.
plexos coroideos
Los vasos capilares en el tejido neuronal están constituidos por una capa simple de células endoteliales, asociadas a una membrana basal, pericitos y una capa casi contínua de astrocitos. Las células endoteliales de los capilares cerebrales tienen una alta resistencia eléctrica y presentan una relación mitocondria /citoplasma alta, secundaria a la actividad metabólica elevada
“La BHE más que una capa pasiva de células, es un complejo metabólico activo con múltiples bombas, transportadores, receptores para neurotransmisores y citoquinas.”
“ El papel del endotelio capilar del sistema nervioso central en patologías neurológicas
mediadasinmunológicamente se ha reconocido
recientemente.”
Mecanismos de señalización implicados en la regulación del tono vascular
Sustancias vasoactivas implicadas en la regulación del flujo sanguíneo cerebral
NO VD: genera GMPc, que abre canales de potasio cierra canales VGCC en pericitos y CMLV
EET VD: abren canales de potasio BKCa, hiperpolarizan y relajan la célula muscular (EET: A. epoxieicosatrienoicos)
Glutamato VD: induce la producción astrocitaria de EET
K+ VD: abre canales KIR desde el espacio extracelular, produce vasodilatación arteriolar en el cerebro
Regulación metabólicade la microcirculación cerebral
“La elevada selectividad de la BHE frentea sustancias circulantes permite
cierta independencia de la circulación cerebral con respecto a la circulación
sistémica”
• Existen algunas áreas encefálicas con capilares donde no existe barrera hematoencefálica
• En dichas regiones las características morfológicas del endotelio son similares a otros lechos microvasculares sistémicos, con fenestraciones, vesículas y pérdida de la continuidad en las uniones intercelulares estrechas
• Dichas áreas incluyen: hipotálamo- hipófisis (eminencia media), el área postrema, el receso preóptico, la pineal, plexo coroideo
- Receptores sensitivos: para osmolalidad, glucosa, hormonas peptídicas (AII – sed)
- Moléculas transportadoras especiales: leptina (apetito, SNS)
BHEBHE
Muy permeablesMuy permeables AguaAgua COCO22
OxígenoOxígeno Sustancias liposolublesSustancias liposolubles AlcoholAlcohol AnestésicosAnestésicos
Parcialmente permeableParcialmente permeable Na, K, ClNa, K, Cl
Casi totalmente Casi totalmente impermeablesimpermeables
Proteínas plasmáticasProteínas plasmáticas Moléculas orgánicas Moléculas orgánicas
grandes no liposolublesgrandes no liposolubles (ej. Algunos (ej. Algunos
medicamentos)medicamentos)* Uniones intercelulares herméticas o estrechas del endotelio capilar
METABOLISMO METABOLISMO CEREBRALCEREBRAL
METABOLISMO CEREBRALMETABOLISMO CEREBRAL
Indice metabólico cerebral total / índice Indice metabólico cerebral total / índice metabólico de las neuronasmetabólico de las neuronas
Demandas especiales de ODemandas especiales de O22 por parte del por parte del cerebro: ausencia de metabolismo cerebro: ausencia de metabolismo anaerobio apreciableanaerobio apreciable
En condiciones normales, la mayoría de la En condiciones normales, la mayoría de la energía viene suministrada por la energía viene suministrada por la glucosaglucosa
ÍNDICE METABÓLICO CEREBRALÍNDICE METABÓLICO CEREBRAL
Metabolismo cerebral 15% Metabolismo totalMetabolismo cerebral 15% Metabolismo total
Masa cerebral 2% masa corporal totalMasa cerebral 2% masa corporal total
Metabolismo cerebral: 7,5 veces el metabolismo Metabolismo cerebral: 7,5 veces el metabolismo medio de otros tejidosmedio de otros tejidos
Necesidad metabólica de las neuronas para las bombas Necesidad metabólica de las neuronas para las bombas de Na+, Ca++ y K+de Na+, Ca++ y K+
Actividad cerebral excesiva: metabolismo neuronal en Actividad cerebral excesiva: metabolismo neuronal en 100-150%100-150%
AUSENCIA DE METABOLISMO AUSENCIA DE METABOLISMO CEREBRAL ANAEROBIOCEREBRAL ANAEROBIO
El encéfalo El encéfalo NONO es capaz de realizar un gran es capaz de realizar un gran metabolismo anaerobio (debido al alto índice metabólico metabolismo anaerobio (debido al alto índice metabólico neuronal)neuronal)
La mayor parte de la actividad neuronal depende de la La mayor parte de la actividad neuronal depende de la liberación de OXIGENO cada liberación de OXIGENO cada segundosegundo desde la sangre desde la sangre
Se entiende el porqué la interrupción del flujo sanguíneo Se entiende el porqué la interrupción del flujo sanguíneo o la falta total y súbita de oxígeno al encéfalo pueden o la falta total y súbita de oxígeno al encéfalo pueden provocar la perdida de conocimientos en:provocar la perdida de conocimientos en:
GLUCOSA COMO FUENTE DE GLUCOSA COMO FUENTE DE ENERGÍA CEREBRALENERGÍA CEREBRAL
En condiciones normales casi toda la energía En condiciones normales casi toda la energía utilizadas por las células del encéfalo llega utilizadas por las células del encéfalo llega suministrada por la suministrada por la glucosaglucosa extraída de la extraída de la sangresangre
Procede de la sangre capilar cada minuto y cada Procede de la sangre capilar cada minuto y cada segundosegundo
Reserva de glucógeno en las neuronas: alcanzan para 2 Reserva de glucógeno en las neuronas: alcanzan para 2 minutosminutos
El transporte de El transporte de glucosaglucosa a través de membrana celular a través de membrana celular de las neuronas de las neuronas No dependeNo depende de la insulina de la insulina
SISTEMA DEL SISTEMA DEL LÍQUIDO LÍQUIDO
CEFALORAQUÍDEOCEFALORAQUÍDEO
LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEOLÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO
Encéfalo y médula espinal: capacidad de 1600 – 1700 mlEncéfalo y médula espinal: capacidad de 1600 – 1700 ml
Líquido cefalorraquídeo: Líquido cefalorraquídeo: 150 ml150 ml
LCR - ventrículos cerebralesLCR - ventrículos cerebrales
- cisternas- cisternas
- espacios subaracnoideos- espacios subaracnoideos
se conectan entre síse conectan entre sí
mantienen una presión constantemantienen una presión constante
LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEOLÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO
Una función fundamental de L.C.R. Una función fundamental de L.C.R. consiste en amortiguar en encéfalo dentro consiste en amortiguar en encéfalo dentro de su bóveda sólidade su bóveda sólida
El encéfalo El encéfalo “flota” en el seno del L.C.R.“flota” en el seno del L.C.R. (protección física y química)(protección física y química)
Lesiones por golpe y contragolpeLesiones por golpe y contragolpe
FUNCIÓN AMORTIGUADORA DEL L.C.R.
GOLPE CONTRA
GOLPE
Formación, flujo y absorción del Formación, flujo y absorción del L.C.R.L.C.R.
Formación: Formación: 500 ml /día de L.C.R. 500 ml /día de L.C.R. (constante)(constante)
OrigenOrigen - Plexos coroideos en ventrículos (2/3) - Plexos coroideos en ventrículos (2/3)
- Superficie ependimaria ventricular- Superficie ependimaria ventricular
y aracnoidesy aracnoides
- Espacios perivasculares del encéfalo- Espacios perivasculares del encéfalo
Formación, flujo y absorción del Formación, flujo y absorción del L.C.R.L.C.R.
FLUJO FLUJO PLEXOS COROIDEOS
VENTRICULOS LATERALES
TERCER VENTRICULO
CUARTO VENTRICULO
CISTERNA MAGNA
ESPACIO SUBARACNOIDEO
(VELLOSIDADES)
SENO VENOSO SAGITAL
SENOS VENOSOS
AGUJEROS DE LUSCHKA (2)
AGUJERO DE MAGENDIE
PLEXO COROIDEO
1. Y 2. Asta temporal de los ventrículos laterales
3. Porción posterior del tercer ventrículo
4. Techo del cuarto ventrículo
PLEXO COROIDEOPLEXO COROIDEO
Bomba de Na+ (Na+ hacia el LCR)Bomba de Na+ (Na+ hacia el LCR)
Bomba de Cl- (Cl- hacia el LCR)Bomba de Cl- (Cl- hacia el LCR)
Osmosis (agua hacia el LCR)Osmosis (agua hacia el LCR)
Transporte (glucosa hacia el LCR)Transporte (glucosa hacia el LCR)
de glucosa de glucosa
Extracción de K+ y –HCO3 (hacia los capilares)Extracción de K+ y –HCO3 (hacia los capilares)
LÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEOLÍQUIDO CEFALORRAQUÍDEO
Presión osmótica aprox. igual al plasmaPresión osmótica aprox. igual al plasma
Concentración de Na +/- igual al plasmaConcentración de Na +/- igual al plasma
Concentración de Cl- 15% > plasmaConcentración de Cl- 15% > plasma
Concntración K+ 40% < plasmaConcntración K+ 40% < plasma Concentración glucosa 30% < plasmaConcentración glucosa 30% < plasma
Concentración H+ > plasmaConcentración H+ > plasma
Formación, flujo y absorción del Formación, flujo y absorción del L.C.R.L.C.R.
ABSORCIONABSORCION
Vellosidades aracnoideas Vellosidades aracnoideas
((granulaciones aracnoideas)granulaciones aracnoideas)
Flujo hacia sangre venosa (SENOS) de:Flujo hacia sangre venosa (SENOS) de:
1. L.C.R.1. L.C.R.
2. Moléculas proteicas disueltas2. Moléculas proteicas disueltas
3. Otras partículas: GR y GB3. Otras partículas: GR y GB
VELLOSIDADES ARACNOIDEASVELLOSIDADES ARACNOIDEAS
Las Las vellosidades aracnoideasvellosidades aracnoideas son proyecciones son proyecciones digitiformes microscópicas de la aracnoides hacia dentro digitiformes microscópicas de la aracnoides hacia dentro que atraviesan las paredes y van dirigidas hacia los que atraviesan las paredes y van dirigidas hacia los senos venosossenos venosos
Sus conglomerados forman estructuras macroscópicas Sus conglomerados forman estructuras macroscópicas llamadas llamadas granulaciones aracnoideasgranulaciones aracnoideas (que sobresalen (que sobresalen hacia los senos)hacia los senos)
Los espacios perivasculares constituyen un sistema linfático especializado para el encéfalo
Los espacios perivasculares transportan líquido, proteínas y sustancias sólidas extrañas (GB muertos, residuos, detritus) hacia las venas cerebrales
Presión normal del L.C.R. en una persona en decúbito lateral en reposo
PRESION DEL L.C.R.PRESION DEL L.C.R.
Las Las vellosidades aracnoideasvellosidades aracnoideas funcionan como funcionan como “válvulas” que permiten la salida sin problemas de “válvulas” que permiten la salida sin problemas de L.C.R. y de su contenido hacia la sangre de los senos L.C.R. y de su contenido hacia la sangre de los senos venosos mientras que impide el retroceso de la sangre venosos mientras que impide el retroceso de la sangre en un sentido opuestoen un sentido opuesto
Cuando la presión del LCR es > 1,5 mm Hg a la presión Cuando la presión del LCR es > 1,5 mm Hg a la presión venosa drena LCR hacia los senos venososvenosa drena LCR hacia los senos venosos
Estados patológicos: se bloquean las vellosidadesEstados patológicos: se bloquean las vellosidades
(partículas sólidas, fibrosis, exceso(partículas sólidas, fibrosis, exceso
de células sanguíneas)de células sanguíneas)
HIDROCEFALIAHIDROCEFALIA
La obstrucción del flujo de L.C.R. puede causar La obstrucción del flujo de L.C.R. puede causar hidrocefalia hidrocefalia (exceso de agua en la bóveda craneal)(exceso de agua en la bóveda craneal)
Hidrocefalia comunicanteHidrocefalia comunicante: bloqueo en los espacios : bloqueo en los espacios subaracnoideos en regiones basales del encéfalo o bloqueo de las subaracnoideos en regiones basales del encéfalo o bloqueo de las vellosidades aracnoideas. Se acumula líquido en el exterior del vellosidades aracnoideas. Se acumula líquido en el exterior del encéfalo y en los ventrículosencéfalo y en los ventrículos
Hidrocefalia no comunicanteHidrocefalia no comunicante: bloqueo en el acueducto de : bloqueo en el acueducto de Silvio (atresia, tumor)Silvio (atresia, tumor)
- Aumento de tamaño de los ventrículos laterales y el tercer - Aumento de tamaño de los ventrículos laterales y el tercer ventrículoventrículo
HIDROCEFALIAHIDROCEFALIA
POLÍGONO DE WILLISPOLÍGONO DE WILLIS
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