N e u r o f is io log ía

UdeA

MEMBRANA CELULARProteínas de membrana

• Receptores– Le permiten responder a varios estímulos usan

moléculas de señal

– 4 tipos de receptor de proteínas• Membrana celular usan diferentes segundo mensajero

– Ligados a Proteina G– Ligados a canales ionicos– Ligados a la enzima Kinasa

• intracelular – hormonas esteroideas

receptores

Activa adenilato ciclasa Forma AMPc desde 1 ATPControlado por Gs y Gi

activación cuandose une un agonistarápidos

KINASASFosforila la proteína objetivo y deriva en cambios en la transcripción genética

Impulso nervioso

gradientes químicos y eléctricos

DESPOLARIZAN:

- adentro cargas positivas

- Afuera cargas negativas

HIPERPOLARIZAN:

adentro de cargas negativas o

hacia Afuera cargas positivas

Potencial de Membrana

- bomba Na-K ATPasa lo estabiliza

METABOLISMO Y FLUJO

• Función primaria cerebral es generar potenciales de acción en respuesta a estímulos

Afectado:– Movimiento de iones a favor de gradientes

– Neurotransmisores

• Requiere gran cantidad de energía ATP– Glucosa combustible metabólico

– Oxigeno procesos oxidativos

• Son suministros vitales

• Dependen de las demandas

METABOLISMO ENERGETICO

• Cerebro órgano de mayor consumo energético

• 60% energia es usada en mantener gradientes iónicos

• Bomba Na/K ATP

• GLUCOSA PRINCIPAL RECURSO ENERGETICO

• Ingresa trasporte activo GLUT1 → BHE

Distribuida GLUT1: astrocitos GLUT 3 neuronas GLUT 5 microglia

Trasportadores regulación a la alta en hipoxia

Metabolismo energético

• GLUCOSA alta extracción cerebral

• Tasa metabólica 30 mcg/100g / min

• 25% consumo de glucosa corporal

Hipoglucemias– Susceptibilidad cortical > tallo

• ALTOS REQUERIMIENTOS / reservas bajas

GLUCOGENO

este y toda la glucosa disponible se agotan en 2 min sin FSC

glucosa

• cuando es captada el por cerebro se OXIDA a CO2+ H2O

• Vía acido tricarboxílico– Glicolisis

– Fosfolilación oxidativa mitocondrial

ATP

hipoxia

• Metabolismo anaerobio en astrocitos

• GLICOLISIS → LACTATO

• General ATP

• LACTATO• tomado activamente por neuronas

• Usado como sustrato energetico

• Permite trasporte BHE

PIRUVATO : ciclo ATC y genera energía anaerobia.

Ayuno

• cuerpos cetónicos– gluconeogenesis

– Exportados del hígado

– Tomados activamente por el cerebro

• AcoA oxidado ciclo de Krebs → ATP

ACOPLE METABOLISMO – FSC

Mayor consumo de energía: corteza auditiva primaria, neocorteza, hipocampo, tuberculos cuadrigéminos.

Disminución de oferta: se sacrifica la tasa metabólica activa para realizar procesos fundamentales.

FSC permite la función cerebral normal

controlado por :

• necesidades locales metabólica intrínsecas

• Factores Externos • PaCO2

• PaO2

• T

• Factores neuronales

Parte anterior carótida internaParte posterior vertebralesComunicadas por el polígono de willis anastomosis incompleta hasta 50% casos

Metabolismo cerebral normal aerobio requiere suministro de oxigeno ininterrumpido

• Masa cerebral 2% recibe 15% GC 750 mL/min

• FSC 50 ml/100g/min → no igual distribuido• M gris

» FSC 90 ml/100g/min

» TmetO2 3 ml/100g/min

• M blanca » FSC 20 ml/100g/min

» TmetO2 1 ml/100g/min

• 20% del consumo corporal total de O2

Niveles críticos FSC

• Inconsciencia en segundos• Interrupción completa FSC

• FSC 20 ml/100g/min

• Metabolismo anaerobio• FSC 18 ml/100g/min

• Muerte de celulas cerebrales• FSC 10 ml/100g/min ± 3 horas

• FSC 5 ml/100g/min ± 5min

MECANISMOS HEMODINÁMICOS

FSC = (PAM-PIC)/ RVS

PPC = PAM - PIC (PV) = 80-100 mmHg

Presión de perfusión cerebral

• PPC: PAM- PIC

• PPC 70-80 mmHg

Disminuir por:• ↓PAM

• ↑PIC

• ↑Presión venosa

• umbral critico para isquemia 30-40 mmHg

• PAM normal es critica es casos de TEC

• ↑ PIC ↓ PPC y ↓ FSC

CEREBRO: AEROBIO OBLIGADOCEREBRO: AEROBIO OBLIGADO

Acoplamiento flujo metabólico

• ↑ ↑ demanda metabólica se suplen por ↑ demanda metabólica se suplen por ↑ locales del FSClocales del FSC

• mediados por factores metabólicos locales. mediados por factores metabólicos locales.

• Actividad local Actividad local ↑↑

• ↑ ↑ TMC O2 y glucosaTMC O2 y glucosa

• ↑ ↑ FSC local garantiza la entregaFSC local garantiza la entrega

Respuesta vasomotoras cerebrales

vasoconstricción

• Iones calcio

• Tromboxano

• Endotelina

vasodilatación

• Hipoxia

• K

• Adenosina

• PGE2 Y PGI2

• Lactato

• Aco- serotonina

• Sustancia P

• ON • DILATCION EN RTA CO2

Cambios en metabolismo cerebral generas respuestas vasos cerebrales

autorregulación

• Respuesta hemodinámica del flujo a los cambios en la PPC independiente del acoplamiento flujo-metabolismo

• Mantener constante FSC a pesar de variaciones PPC

• Cambios vasomotores activos en rta a una alteración circulatoria

autorregulación

• PAM 50-150 mmHg

• mantienen FSC 50 ml/100g/min

• límites fisiológicos, por encima y por debajo del cual el FSC se relaciona directamente PPC

FSC↓RVC ↓diámetro↑

FSC ↑RVC ↑diámetro ↓

autorregulación

Respuesta miogénica: A cambios en

– PAM y presión de pulso

– Neurogénica: no ejercen efecto

– directo sino permisivo

falla en la autorregulación

• Hipoperfusión

• Hiperperfusion

• Alteraciones BHE: Isquemia aguda, tx, inflamación, hipercapnia severa, tumores y actividad convulsiva sostenida.

• Parálisis vasomotora disociada: Preserva reactiva al CO2, no a la PA.

• Primero se pierde autorregulación y luego la R al CO2

Presión venosa cerebralPresión venosa cerebral

• ↑PVC lleva a ↓ FSC

• ↓Drenaje venosos

• ↑ Volumen sanguíneo

• Edema

• ↑ PIC

Causas:• Obstrucción drenaje venoso

• P intra torácica elevada

• PEEP

• Compresión en cuello

•Sistema venos•Gran recipiente pasivo •Cambio del diámetro vascular tiene efecto en el volumen.• Responde al control neurogénico.

↓PPC

↑Vasodilatación↑ PIC

↑VSC

Modelo de cascada Vasodilatadora

↑ PPC

↑Vasoconstricción↓PIC

↓VSC

Modelo de cascada Vasoconstrictora

Jour neurosurg anesth Vol. No. 224Jour neurosurg anesth Vol. No. 224

CO2

• Modulador de la RVC

• Vasodilatador cerebral potente• Mediado por ON y prostaglandinas

• NORMOTENSION: ↑PaCO2 ↑ FSC

• hta capacidad cerebral para responder a cambios PaCO2

• FSC cambia 2-4 % x cada mmHg de cambio CO2

↑ CO2 VASODILATACION

↓CO2 VASOCONSTRICCION

FSC: REGULACIÓN POR CO2

O2

• Niveles normales la PaO2 no altera FSC

• Hipoxemia PO2 < 50mmHg vasodilatacion

• Mediado por adenosina y canales de K

• Respuesta CaO2

temperatura

• HIPOTERMIA• Metabolismo cerebral ↓ al ↓ T

• ↓ CMRO2 y glucosa ↓FSC

• c/d 1° C cambia FSC 5%

• HIPERTERMIAo > 42 ºC: Daño neuronal

o Aumento en CMRO2 ( 5% x cada ºC)

o Disminuye captación O2 en tejidos

viscosidad

• Hto principal determinante de la viscosidad y del CaO2

• FSC cambia inversamente a la viscosidad

• ↓FSC ↑HTO

• Vasoespasmo FSC ↓ • ↓ HTO por hemodilución mejora FSC

INFLUENCIAS NEUROGÉNICAS

Modulan respuestas, no las generan.

Tono simpático: Vasoconstricción de los vasos de conductancia y de la pía. Importancia en estados patológicos (en estado basal no influencia en el tono vascular).

Parasimpático: Vasodilatación.

Presión intracraneal

• Principales componentes• Cerebro 80%

• Sangre 9%

• LCR 6 %

• Intersticio 5%

• Cráneo caja ósea rígida

• PIC 7-12 mmHg dinámica

• determinada producción LCR

• absorción LCR: P senos venos y R vellosidades aracnoideas

Pulsaciones arterialesPosiciónRespiración Tosesfuerzo

DISTENSIBILIDAD INTRACRANEAL

o Δ vol en respuesta a un Δ presión

o Principales mecanismos compensadores de un aumento de PIC:

6. Capacidad de desplazar LCR al compartimiento medular

7. ↓ producción LCR

8. Aumentar la absorción

9. ↓ volumen sanguíneo venoso

Sitios de herniación

– Circunvolución del cuerpo calloso por debajo de la hoz del cerebro

– La circunvolución uncus a través de la tienda del cerebelo

– Las amígdalas cerebelosas a través del agujero occipital

– Cualquier área por debajo de un defecto en el cráneo

Si la PIC elevada no es controlada

CIRCULACION CEREBRAL

• El cerebro se irriga por cuatro grandes arterias:• 2 arterias carótidas • 2 arterias vertebrales.

Carótidas internas 2/3 anteriores– Cerebral anterior – Cerebral mediaArteria basilar– Cerebrales posteriores 1/3 posterior

colaterales como parte de reserva cerebral

Oclusión de carótida: Colaterales por el polígono se activan, si están máximamente dilatadas, se

producirá isquemia.

• Solo el 20% tiene polígonos de willis “perfectos”

• Las vìas colaterales son más eficaces durante la isquemia crónica.

• En el momento agudo el flujo colateral depende de la presión arterial

ISQUEMIA

• Hipocampo y cerebelo zonas mas vulnerables

Zona penlúcida: el tejido recupera la función independiente de la duración de la isquemia

Zona penumbra: el tejido es recuperable si el FS se normaliza en tiempo determinado

HIPERPERFUSIÓN

Si excede la PPC límite se da vasoconstricción máxima, luego se dilata el lecho y cae la resistencia: edema vasogénico por ruptura de BHE y de vasos sanguíneos

ROBO CEREBRAL

Disminución de flujo en área isquemia por dilatación de áreas no isquémicas

Robo invertido: vasoconstricción cerebral y el flujo va a zona de isquemia

Fàrmacos

Agente RMCO2 FSC PIC PAM

Isoflurane Disminuye Disminuye Disminuye Estable

Sevolurane Disminuye Aumenta 35%

Aumenta Disminuye

Desflurane Disminuye Aumenta Aumenta si hay efecto de masa

Dosis dependiente

Oxido nitroso

Aumenta Aumenta Aumenta Disminuye