Dra. Mónica Salgado FigueroaResidente del 2do año Neuroanestesiología
Generalidades
Introducción
Conclusiones
Metabolismo cerebral, FSC, PPC y autorregulación
Factores que modifican el Metabolismo cerebral
Las actividades cerebrales mentales y sensitivomotoras están íntimamente ligadas al metabolismo cerebral.
El deterioro neuroquímico o la insuficiencia por cualquier causa, es capaz de producir anomalías neurológicas de evolución rápida.
Plum & Posner. Diagnóstico del estupor y coma. Fred Plum, J Posner, et al. Edit. Marban 2011.
CEREBRO
CONVERTIDORCONSUMIDORCONSERVADOR
ENERGÍA
Pesa 2 a 3% del peso corporal total
1200 a 1400gr
FSC 50ml/
100gr.tej/min
15% del Gasto cardiaco
(750ml/min)
Consumo de Glucosa
5mg/100gr.tej/min
Consumo de O25ml/
100gr.tej/min
Cottrell, Lei, Kass. Cottrell and Youngs Neuroanesthesia. Brain metabolism. Chapter 1. Mosby 2010. pp 1-5
Cottrell, Lei, Kass. Cottrell and Youngs Neuroanesthesia. Brain metabolism. Chapter 1. Mosby 2010. pp 1-5
Funciones especializadas
MicrogliaAstrocitosNeuronas
Barrera hemato-
encefálica
Plum & Posner. Diagnóstico del estupor y coma. Fred Plum, J Posner, et al. Edit. Marban 2011.
Paul Ehrlich (1885)
Azul de metileno intravascular
historiahistoria
Blood–brain barrier structure and function and the challenges for CNS drug delivery. N. Joan Abbott J Inherit Metab Dis (2013) 36:437–449
Lewandowsky (1900)
“Barrera hematoencefálica”
historiahistoria
Blood–brain barrier structure and function and the challenges for CNS drug delivery. N. Joan Abbott J Inherit Metab Dis (2013) 36:437–449
Edwin E. Goldman (1913)
Inyección directa en el LCR
historiahistoria
Blood–brain barrier structure and function and the challenges for CNS drug delivery. N. Joan Abbott J Inherit Metab Dis (2013) 36:437–449
Karnovsky, Brightman y Reese (1967)
Microscopía electrónica
Peroxidasa de
rábano (proteína de 40 kDa)
ENDOTELIO
UNIONES ESTRECHAS
historia
Blood–brain barrier structure and function and the challenges for CNS drug delivery. N. Joan Abbott J Inherit Metab Dis (2013) 36:437–449
Blood–brain barrier structure and function and the challenges for CNS drug delivery. N. Joan Abbott J Inherit Metab Dis (2013) 36:437–449
Barr
era
B
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ato
en
cefá
lica
hem
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cefá
lica
Barrera hematoencefálica
Blood–brain barrier structure and function and the challenges for CNS drug delivery. N. Joan Abbott J Inherit Metab Dis (2013) 36:437–449
Barrera hematoencefálica
Uniones estrechas
Transporte paracelular (paso de iones y agua)
JAM Claudinas (3,5) Ocludinas
Blood–brain barrier structure and function and the challenges for CNS drug delivery. N. Joan Abbott J Inherit Metab Dis (2013) 36:437–449
Astrocitos:
Morfogénesis y organización de la pared vascular.
Barrera hematoencefálica
Angiotensinógeno S100B IL 1, 6,12 TNF alfa GABA Glutamato Óxido nítrico
ACUAPORINAS
Blood–brain barrier structure and function and the challenges for CNS drug delivery. N. Joan Abbott J Inherit Metab Dis (2013) 36:437–449
Permeabilidad selectiva
El endotelio restringe el paso de las moléculas hidrofílicas
Los componentes que regulan el intercambio son transportadores y enzimas
Aminoácidos, glucosa, transferrina y sustancias neuroactivas como
neuromoduladores y sus análogos, sustancias liposolubles como alcohol y
esteroides. Escobar Alfonso, et al. Barrera hematoencefálica. Rev. Mex Neuroci 2008; 9(5): 395-405
Barrera hematoencefálica
Funciones:
Escobar Alfonso, et al. Barrera hematoencefálica. Rev. Mex Neuroci 2008; 9(5): 395-405
Barrera hematoencefálica
METABOLISMO METABOLISMO CEREBRALCEREBRAL
CEREBRO ACTIVIDAD ELÉCTRICA Y m DEMANDA DE ENERGÍA
2 SUSTRATOS:
GLUCOSA Y OXÍGENO
¿ RESERVAS SUFICIENTES ?
Jaramillo-Magaña. Metabolismo cerebral. ANESTESIOLOGÍA EN NEUROCIRUGÍA Vol. 36. Supl. 1 Abril-Junio 2013 pp 183-185
Cerebro: órgano de mayor consumo energético. Bomba Na/K ATPasa
GLUCOSA PRINCIPAL RECURSO ENERGÉTICO
Ingresa: Difusión facilitada GLUT 1 Astrocitos GLUT 3 neuronas GLUT 5 microglia
Trasportadores = regulación a la alta en hipoxiaJaramillo-Magaña. Metabolismo cerebral. ANESTESIOLOGÍA EN NEUROCIRUGÍA Vol. 36. Supl. 1 Abril-Junio 2013 pp 183-185
METABOLISMO METABOLISMO CEREBRALCEREBRAL
Cottrell, Lei, Kass. Cottrell and Youngs Neuroanesthesia. Brain metabolism. Chapter 1. Mosby 2010. pp 1-5
METABOLISMO METABOLISMO CEREBRALCEREBRAL
GLUCOSA
VIA AEROBIAVIA AEROBIA
VIA ANAEROBIAVIA ANAEROBIA
MITOCONDRIAL
CITOPLÁSMICA
CICLO DE KREBS
ÁCIDO PIRÚVICO Y ÁCIDO LÁCTICO
Evento hipóxico-Evento hipóxico-isquémicoisquémico
10 minutos = Todas las neuronas habrán muerto
30 minutos = Mueren las células cardiacas
60 minutos = Mueren células renales
3 horas = Mueren células pulmonares
.Ramírez Segura, Flores Hernández. Metabolismo cerebral. Neuroanestesiología y cuidados intensivos neurológicos. Capítulo 4. Alfil 2007 pp 45-47
CETONAS utilizadas en AYUNO
acetoacetato y Beta hidroxibutirato
A los 20 segundos de ausencia del FSC se pierde el conocimiento 20ml/100gr.tej/min La glucosa y el ATP son consumidos en 3-5minutos
A los 5-8 minutos de paro cardíaco normotérmico la lesión neuronal es irreversible.Jaramillo-Magaña. Metabolismo cerebral. ANESTESIOLOGÍA EN NEUROCIRUGÍA Vol. 36. Supl. 1 Abril-Junio 2013 pp 183-185
Evento hipóxico-Evento hipóxico-isquémicoisquémico
“Ante una lesión estructural o disminución del aporte energético; el cerebro realiza desconexiones en su sistema (FUNCIÓN). Para mantener el metabolismo basal para
la INTEGRIDAD de sus células”
FLUJO SANGUÍNEO FLUJO SANGUÍNEO CEREBRALCEREBRAL
CIRCULACION ANTERIOR 80%CICULACION POSTERIOR 20%
Mantener las necesidades
metabólicas del cerebro
CAMBIOS EN EL FSC
Valores del flujo sanguíneo cerebral (FSC) ml/100gr.tej/min
Niños prematuros 30 a 40
Lactantes y preescolares 60 a 100
Adultos 50
Ancianos (80 años) 25
Cottrell, Lei, Kass. Cottrell and Youngs Neuroanesthesia. Brain metabolism. Chapter 1. Mosby 2010. pp 1-5
FLUJO SANGUÍNEO FLUJO SANGUÍNEO CEREBRALCEREBRAL
En condiciones normales el FSC aumenta o disminuye en función de los requerimientos metabólicos tisulares.
Este acoplamiento FSC y el metabolismo es crítico en condiciones extremas:
Hipotensión
Hipoxia.
FSC Y METABOLISMO FSC Y METABOLISMO CEREBRALCEREBRAL
Jaramillo-Magaña. Metabolismo cerebral. ANESTESIOLOGÍA EN NEUROCIRUGÍA Vol. 36. Supl. 1 Abril-Junio 2013 pp 183-185
Hipoxia-isquemiaHipoxia-isquemia
Isquemia
Falla de la bomba NA/K ATPasa
NA intracelular
Aumento de agua intracelular
EDEMA CITOTÓXICO
04/15/23
MECANISMOS MECANISMOS EXTRÍNSECOSEXTRÍNSECOS
El FSC es susceptible de presentar modificaciones con los cambios en la
PaO2
PaCO2
PAMTemperatura corporalFármacos
Cottrell, Lei, Kass. Cottrell and Youngs Neuroanesthesia. Brain metabolism. Chapter 1. Mosby 2010. pp 1-5
PRESIÓN DE PERFUSIÓN PRESIÓN DE PERFUSIÓN CEREBRALCEREBRAL
PPC = PAM – PIC
50 a 150 mmHg
AUTORREGULACIÓNAUTORREGULACIÓNCEREBRALCEREBRAL
IsquemiaIsquemia HiperemiaHiperemia
FISIOLOGÍA FISIOLOGÍA CEREBRALCEREBRALAutorregulación cerebral
Capacidad de la modificación de la RVC (dilatación o constricción)
Acorde a necesidad de O2
Vasorreactividad cerebral: PaCO2, PaO2, adenosina, pH
PaCO2 ….. RVC ….. FSC …… CDO2
Rgz-Boto G, et al. conceptos básicos sobre la fisiopatología cerebral y la monitorización de la presión intracraneal, Neurología 2012.
AUTORREGULACIÓN AUTORREGULACIÓN EN HIPERTENSIÓN EN HIPERTENSIÓN
CRÓNICA.CRÓNICA.
EFECTO DE LA PaCO2 Y EFECTO DE LA PaCO2 Y EL FSCEL FSC
La disminución importante del FSC, es crítica para la actividad metabólica
cerebral.
Disminución del flujo sanguíneo cerebral
Consecuencia
16 y 20 ml/100gr/min, El EEG se hace plano y puede ocurrir isquemia
cerebral
15 ml/100gr/min Desaparecen los potenciales evocados
10 ml/100gr/min Ocurre daño cerebral irreversible.
HIPOTERMIAHIPOTERMIA
Disminución en la temperatura corporal 35°C
Leve 34 a 35ªC Moderada 32 a 33.9ªC Grave <28º a 27ºC o <26.7ºC
Hipotermia inducida. Cirugía cardiaca, cirugía neurológica
Carrilo Esper, Castelazo Arredondo. Metabolismo cerebral. Neuroanestesiología y cuidados intensivos neurológicos. Capítulo 4. Alfil 2007 pp 45-47
RESPUESTA RESPUESTA FISIOLÓGICA A LA FISIOLÓGICA A LA
HIPOTERMIAHIPOTERMIAFrío Estímulo simpático Liberación de catecolaminas
Vasos pulmonares y hepáticos
Incremento del gasto cardiaco
Taquicardia Presión arterial
Calor Escalofrío
Vasoconstricción periférica
30ºC Cesa el escalofrío Metabolismo basalConsumo de Oxígeno
Carrilo Esper, Castelazo Arredondo. Metabolismo cerebral. Neuroanestesiología y cuidados intensivos neurológicos. Capítulo 4. Alfil 2007 pp 45-47
HIPOTERMIA HIPOTERMIA
La del CMRO2 es la principal causa de esta protección. (Relación exponencial) 5 a 7% por cada ºC de descenso.
Al reducir la temperatura a 15-20ºC el cerebro humano tolera 1 hora de isquemia cerebral completa.
El CMRO2 es una décima parte del metabolismo basal.
Se preservan fosfatos de alta energía y disminuye la producción de metabolitos tóxicos.
Carriillo Esper, Castelazo Arredondo. Metabolismo cerebral. Neuroanestesiología y cuidados intensivos neurológicos. Capítulo 4. Alfil 2007 pp 45-47
Incrementa liberación de neurotransmisores
Acelera la producción de radicales libres Incrementa las concentraciones de
GLUTAMATO extracelular Potencia la sensibilidad de la neuronas al
daño excitotóxico
Existe liberación de pirógenos endógenos secundarios al daño neuronal o por la presencia de sangre intraparequimatosa, intraventricular o subaracnoidea
HIPERTERMIA
HIPERTERMIA
SNC: margen estrecho de tolerancia.
Metabolismo cerebral aumenta cuando la temperatura sube entre 40 y 42ºC, el CMRO2 cerebral se incrementa 50% por cada ºC y la captación de oxígeno disminuye a temperaturas cercanas a 43ºC
Se inactivan proteínas enzimáticas en el SNC
METABOLISMO CEREBRAL METABOLISMO CEREBRAL AFECTADOAFECTADO
Edema neurotóxico, acumulación excesiva de neurotrasmisores excitatorios, GLUTAMATO
Las altas concentraciones de glutamato, originadas de la disminución del ATP disponible e inhibición de la recaptura por los astrocitos, activan los receptores (NMDA), (AMPA), de kainato y metabotrópicos.
Apertura de los canales de Ca++, Na+ y K+
El calcio intracelular es responsable de la inhibición de la síntesis de proteínas y la activación de señales apoptósicas.
Edema neurotóxico, acumulación excesiva de neurotrasmisores excitatorios, GLUTAMATO
Las altas concentraciones de glutamato, originadas de la disminución del ATP disponible e inhibición de la recaptura por los astrocitos, activan los receptores (NMDA), (AMPA), de kainato y metabotrópicos.
Apertura de los canales de Ca++, Na+ y K+
El calcio intracelular es responsable de la inhibición de la síntesis de proteínas y la activación de señales apoptósicas.
Hiponatremia
Cambios osmolaridad Na 125 mEq/l. Edema celular
La salida de K de la célula trata de compensar el equilibrio osmótico sin lograrlo plenamente. También se pierden otros compuestos orgánicos como fosfocreatina, mioinositol y aminoácidos.
METABOLISMO CEREBRAL METABOLISMO CEREBRAL AFECTADOAFECTADO
Encefalopatías metabólicas
AmonioAumento de la permeabilidad de
la BHE y alteraciones del metabolismo de la energía cerebral
Inhibición de canales de cloroIncremento del GABAInhibición del eje glutaminérgico
METABOLISMO CEREBRAL METABOLISMO CEREBRAL AFECTADOAFECTADO
METABOLISMO CEREBRALMETABOLISMO CEREBRAL
Cottrell, Lei, Kass. Cottrell and Youngs Neuroanesthesia. Brain metabolism. The pathophysiology of brain injury and potential beneficial agents and techniques. Chapter 1. Mosby 2010. pp 1-5
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