fisiología cerebral. metabolismo cerebral, presión de perfusión cerebral, presión intracraneal, flujo sanguíneo cerebral, autorregulación cerebral

1. Dra. Mónica Salgado Figueroa
Residente del 2do año
Neuroanestesiología

2. Generalidades
Introducción
Conclusiones
Metabolismo cerebral, FSC, PPC
y autorregulación
Factores que modifican el
Metabolismo cerebral

3.  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.

4. CEREBRO
CONVERTIDOR
CONSUMIDOR
CONSERVADOR
ENERGÍA

5. 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 O2
5ml/100gr.tej/min
Cottrell, Lei, Kass. Cottrell and Youngs Neuroanesthesia. Brain metabolism. Chapter 1. Mosby 2010. pp 1-5

6. Cottrell, Lei, Kass. Cottrell and Youngs Neuroanesthesia. Brain metabolism. Chapter 1. Mosby 2010. pp 1-5

7. Funciones especializadas
Microglia
Astrocitos
Neuronas
Barrera
hemato-encefálica
Plum & Posner. Diagnóstico del estupor y coma. Fred Plum, J Posner, et al. Edit. Marban 2011.

8. 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

9. 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

10. 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

11.  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

12. Blood–brain barrier structure and function and the challenges for CNS drug delivery. N. Joan Abbott J Inherit Metab Dis (2013)
36:437–449
BarreraBarrera
hematoencefálicahematoencefálica

13. Barrerahematoencefálica
Blood–brain barrier structure and function and the challenges for CNS drug delivery. N. Joan Abbott J
Inherit Metab Dis (2013) 36:437–449

14. Barrerahematoencefálica
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

15.  Astrocitos:
Morfogénesis y organización de la pared vascular.
Barrerahematoencefálica
 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

16.  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
Barrerahematoencefálica

17. Funciones:
Escobar Alfonso, et al. Barrera hematoencefálica. Rev. Mex Neuroci 2008; 9(5): 395-405
Barrerahematoencefálica

18. METABOLISMOMETABOLISMO
CEREBRALCEREBRAL
CEREBRO ACTIVIDAD ELÉCTRICA Y
m
DEMANDA DE ENERGÍA
2 SUSTRATOS:
GLUCOSA Y OXÍGENO
Jaramillo-Magaña. Metabolismo cerebral. ANESTESIOLOGÍA EN NEUROCIRUGÍA Vol. 36. Supl. 1 Abril-Junio 2013 pp 183-185

19.  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 hipoxia
Jaramillo-Magaña. Metabolismo cerebral. ANESTESIOLOGÍA EN NEUROCIRUGÍA Vol. 36. Supl. 1 Abril-Junio 2013 pp 183-185
METABOLISMOMETABOLISMO
CEREBRALCEREBRAL

21. Cottrell, Lei, Kass. Cottrell and Youngs Neuroanesthesia. Brain metabolism. Chapter 1. Mosby 2010. pp 1-5
METABOLISMO CEREBRALMETABOLISMO CEREBRAL
GLUCOSA
VIA AEROBIAVIA AEROBIA
VIA ANAEROBIAVIA ANAEROBIA
MITOCONDRIAL
CITOPLÁSMICA
CICLO DE KREBS
ÁCIDO PIRÚVICO Y ÁCIDO LÁCTICO

22. 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

23. 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

24. “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”

25. FLUJO SANGUÍNEO CEREBRALFLUJO SANGUÍNEO CEREBRAL
CIRCULACION ANTERIOR 80%
CICULACION POSTERIOR 20%
Mantener las necesidades
metabólicas del cerebro

26. 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

27. FLUJO SANGUÍNEO CEREBRALFLUJO SANGUÍNEO CEREBRAL
En condiciones normales el FSC aumenta o
disminuye en función de los requerimientos
metabólicos tisulares.

28. Este acoplamiento FSC y el metabolismo
es crítico en condiciones extremas:
Hipotensión
Hipoxia.
FSC Y METABOLISMOFSC Y METABOLISMO
CEREBRALCEREBRAL
Jaramillo-Magaña. Metabolismo cerebral. ANESTESIOLOGÍA EN NEUROCIRUGÍA Vol. 36. Supl. 1 Abril-Junio 2013 pp 183-185

29. Hipoxia-isquemiaHipoxia-isquemia
 Isquemia
 Falla de la
bomba NA/K
ATPasa
 NA intracelular
 Aumento de
agua
intracelular
EDEMA CITOTÓXICO

30. 04/29/15

31. MECANISMOSMECANISMOS
EXTRÍNSECOSEXTRÍNSECOS
El FSC es susceptible de
presentar modificaciones
con los cambios en la
 PaO2
PaCO2
PAM
Temperatura corporal
Fármacos
Cottrell, Lei, Kass. Cottrell and Youngs Neuroanesthesia. Brain metabolism. Chapter 1. Mosby 2010. pp 1-5

32. PRESIÓN DE PERFUSIÓN CEREBRALPRESIÓN DE PERFUSIÓN CEREBRAL
PPC = PAM – PIC
50 a 150 mmHg

33. AUTORREGULACIÓNAUTORREGULACIÓN
CEREBRALCEREBRAL
IsquemiaIsquemia HiperemiaHiperemia

34. FISIOLOGÍAFISIOLOGÍA
CEREBRALCEREBRALAutorregulación 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.

35. AUTORREGULACIÓN ENAUTORREGULACIÓN EN
HIPERTENSIÓN CRÓNICA.HIPERTENSIÓN CRÓNICA.

36. EFECTO DE LA PaCO2 Y ELEFECTO DE LA PaCO2 Y EL
FSCFSC

37. 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.

38. 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

39. RESPUESTA FISIOLÓGICARESPUESTA FISIOLÓGICA
A LA HIPOTERMIAA LA HIPOTERMIA
Frío 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
basal
Consumo de
Oxígeno
Carrilo Esper, Castelazo Arredondo. Metabolismo cerebral. Neuroanestesiología y cuidados intensivos neurológicos.
Capítulo 4. Alfil 2007 pp 45-47

40. HIPOTERMIAHIPOTERMIA
 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

41. 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

42. 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

43. METABOLISMO CEREBRAL AFECTADOMETABOLISMO CEREBRAL AFECTADO
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.

44. 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 AFECTADOMETABOLISMO CEREBRAL AFECTADO

45. Encefalopatías metabólicas
Amonio
Aumento de la permeabilidad de la
BHE y alteraciones del metabolismo de
la energía cerebral
Inhibición de canales de cloro
Incremento del GABA
Inhibición del eje glutaminérgico
METABOLISMO CEREBRAL AFECTADOMETABOLISMO CEREBRAL AFECTADO

47. METABOLISMO CEREBRALMETABOLISMO CEREBRAL
Cottrell, Lei, Kass. Cottrell and Youngs Neuroanesthesia. Brain metabolism. The pathophysiology of brain injury and potential beneficial agents an
techniques. Chapter 1. Mosby 2010. pp 1-5