|
Hjernens fysiologi gitte moos knudsen og olaf b paulson
|
| bet | 1/3 | | Sana | 07.04.2017 | | Hajmi | 68.26 Kb. | | #3271 |
11
Hjernens
fysiologi
gitte moos knudsen og olaf b. paulson
Ved patofysiologiske tilstande i hjernen indgår der ofte primært eller sekundært ændringer i neurotransmission, hæmodynamik, metabolisme og blod-hjerne-barrierens permeabilitet (Fig. 11.1). Kendskab til disse forhold er derfor vigtig for forståelsen af patogenese og behandling ved en række intrakranielle sygdomme samt ved cerebrale komplikationer til systemiske medicinske og kirurgiske sygdomme. Dette kapitel vil desuden omtale nogle af de nyere fysiologiske billeddannede teknikker, der får tiltagende betydning ved diagnostik og behandling af de neurologiske sygdomme.
Blod-hjerne-barrieren
Hjernens blodkar er – i modsætning til karrene i de fleste andre organer – impermeable for de fleste hydrofile substanser. Nogle områder i hjernen, fx i hypothalamus og area postrema i bunden af 4. ventrikel, har ingen blod-hjerne-barriere, hvilket betinges af, at disse områder er involveret i specifikke regulatoriske mekanismer, som nødvendiggør kontakt med det systemiske kemiske miljø.
Blod-hjerne-barrierens anatomi
og fysiologi
Blod-hjerne-barrieren er hos pattedyr lokaliseret til kapillærernes endotel. Endotelcellerne er bundet tæt sammen af de såkaldte tight junctions, der forhindrer stofpassage mellem endotelcellerne (Fig. 11.2). Hjernens kapillærvæg kommer herved til at virke som en kontinuerlig lipidmembran, der kun tillader diffusion gennem membranen.
Blod-hjerne-barrieren medvirker til at opretholde et konstant ekstracellulært miljø i hjernen, hvilket blandt andet afspejles i cerebrospinalvæskens konstante sammensætning. Generelt gælder, at lipofile substanser passerer blod-hjerne-barrieren ved fri diffusion gennem endotelcellemembranen, mens passagen af vigtige hydrofile molekyler reguleres af specifikke transportmolekyler, der består af membranindlejrede proteiner. Til de relativt impermeable hydrofile stoffer hører plasmaproteiner, ladede molekyler samt de fleste neurotransmittere. En række farmaka er hydrofile, fx penicillin og acetylsalicylsyre, passerer derfor kun langsomt den normale blod-hjerne-barriere. Andre farmaka med lipidopløselige egenskaber, fx de fleste benzodiazepiner, barbiturater og anæstesigasser, passerer derimod hurtigt blod-hjerne-barrieren. Deres cerebrale virkning indtræder derfor hurtigt efter indgift ved henholdsvis intravenøs injektion eller inhalation. Alkohol passerer også let blod-hjerne-barrieren. For morfika synes der at være en sammenhæng mellem et stofs euforiserende og vanedannende egenskaber og dets blod-hjerne-barriere-permeabilitet.
Stoffers passage over blod-hjerne-barrieren kan inddeles i:
• lipofile substanser passerer endotelcellernes lipidmembraner relativt uhindret, fx ilt, kuldioxid og andre gasser.
• vand diffunderer let over blod-hjerne-barrieren. Dette betinges af specielle vandkanaler med en diameter svarende til vandmolekylet, de såkaldte aquaporiner, hvoraf der er flere undertyper.
• faciliteret diffusion af specifikke hydrofile substanser, fx glukose, laktat, aminosyrer, peptider og neurotransmitterforstadier. Ved faciliteret diffusion forstås, at diffusionen af det enkelte molekyle over blod-hjerne-barrieren sker ved hjælp af et i membranen indlejret specifikt transportmolekyle med en slags svingdørsfunktion. Ved faciliteret diffusion foregår nettotransporten ikke mod en koncentrationsgradient, og transporten er derfor ikke energikrævende.
• aktiv (energikrævende) transport over blod-hjerne-barrieren for visse ioner, neurotransmittere og metabolitter. Disse membranindlejrede transportproteiner er koblet til ATP-ase. Et eksempel på et stof, der transporteres via denne mekanisme, er kalium, som findes i lavere koncentration i hjernens ekstracellulærvæske og i cerebrospinalvæsken end i blodet.
• vesikulær transport (pinocytose) består i, at der luminalt eller abluminalt afsnøres en vesikel indeholdende henholdsvis plasma eller ekstracellulærvæske. Vesiklen bevæger sig gennem endotelcellen og udtømmer sit indhold på den anden side.
• ATP binding cassette (ABC) transportere, især P-glykoprotein, bevirker en effluks ud af hjernen af uønskede stoffer, så som transmittersubstanser, der er penetreret fra blodet. P-glykoprotein forekommer på den abluminale side af blod-hjerne-barrieren og bevirker en aktiv (energikrævende) effluks af blandt andet lægemidler, hvilket medfører, at nettotransporten over blod-hjerne-barrieren ikke altid er forudsigelig.
Der eksisterer derudover en række receptorsystemer indlejret i blod-hjerne-barrieren, blandt andet for insulin og transferrin. Disse systemer kan sikre, at systemiske ændringer kommunikeres videre i centralnervesystemet.
Abnorme forhold ved blod-hjerne-barrieren
Ved patologiske tilstande kan permeabiliteten af blod-hjerne-barrieren øges for både ioner og proteiner. Ved status epilepticus eller persisterende svær arteriel hypertension kan en øget blod-hjerne-barriere-permeabilitet således medvirke til udvikling af cerebralt ødem. Ved meningitis øges blod-hjerne-barriere-permeabiliteten på grund af frigørelse af inflammatoriske mediatorer. Dette medfører en forøget passage af penicillin fra blodet til ekstracellulær- og cerebrospinalvæsken. Fokal forøgelse af blod-hjerne-barriere-permeabiliteten ses ved blandt andet cerebrale tumorer, multipel sklerose og cerebral iskæmi. Dette kan demonstreres ved CT- eller MR-skanning som en opladning efter indgift af intravenøs kontrast (Fig. 12.2 og 12.4).
Ved svær arteriel hypertension med blodtryk over autoregulationens øvre grænse, ved udtalt hyperkapni og under epileptiske anfald ses kraftig pinocytotisk aktivitet i arterioler og kapillærer.
Hjerneødem
Hjerneødem defineres som en tilstand med øget vandindhold i hjerneparenkymet. Makroskopisk viser ødemet sig som en diffus eller fokal forøgelse af hjernens volumen. Symptomerne på fokalt ødem er de samme som ved andre rumopfyldende processer. Ved udbredt ødem optræder der symptomer på forhøjet intrakranielt tryk. Øget cerebralt blodvolumen (fx kardilatation ved hyperkapni) og obstruktiv hydrocephalus må ikke forveksles med hjerneødem. Hjerneødem er et fremtrædende patofysiologisk respons, som hyppigt ses ved blandt andet iskæmiske, neoplastiske, infektiøse og traumatiske sygdomme (Fig. 18.2).
Hjerneødem inddeles almindeligvis i tre kategorier: interstitielt, vasogent og cytotoksisk ødem.
|
| |
