La circulación cerebral es el movimiento de la sangre a través de una red de arterias y venas cerebrales que irrigan el cerebro . La tasa de flujo sanguíneo cerebral en un ser humano adulto es típicamente de 750 mililitros por minuto , o aproximadamente el 15% del gasto cardíaco . Las arterias llevan sangre oxigenada , glucosa y otros nutrientes al cerebro. Las venas llevan sangre "usada o gastada" de regreso al corazón , para eliminar dióxido de carbono , ácido láctico y otros productos metabólicos . La unidad neurovascular regula el flujo sanguíneo cerebral para que las neuronas activadas puedan recibir energía en la cantidad correcta y en el momento correcto. [1] Debido a que el cerebro sufriría daños rápidamente por cualquier interrupción en el suministro de sangre, el sistema circulatorio cerebral tiene salvaguardas que incluyen la autorregulación de los vasos sanguíneos . El fracaso de estas salvaguardas puede resultar en un derrame cerebral . El volumen de sangre en circulación se llama flujo sanguíneo cerebral. Las aceleraciones repentinas e intensas cambian las fuerzas gravitacionales percibidas por los cuerpos y pueden perjudicar gravemente la circulación cerebral y las funciones normales hasta el punto de convertirse en afecciones graves que amenazan la vida.
La siguiente descripción se basa en la circulación cerebral humana idealizada. El patrón de circulación y su nomenclatura varían entre organismos.
El suministro de sangre al cerebro normalmente se divide en segmentos anterior y posterior, relacionados con las diferentes arterias que irrigan el cerebro. Los dos pares principales de arterias son las arterias carótidas internas (que irrigan el cerebro anterior) y las arterias vertebrales (que irrigan el tronco encefálico y el cerebro posterior). [2] Las circulaciones cerebrales anterior y posterior están interconectadas a través de arterias comunicantes posteriores bilaterales . Forman parte del polígono de Willis , que proporciona circulación de respaldo al cerebro. En caso de que una de las arterias de suministro esté ocluida, el polígono de Willis proporciona interconexiones entre la circulación cerebral anterior y posterior a lo largo del suelo de la bóveda cerebral, proporcionando sangre a los tejidos que de otro modo se volverían isquémicos . [3]
La circulación cerebral anterior es el suministro de sangre a la porción anterior del cerebro, incluidos los ojos . Está irrigada por las siguientes arterias:
La circulación cerebral posterior es el suministro de sangre a la porción posterior del cerebro, incluidos los lóbulos occipitales , el cerebelo y el tronco encefálico . Está irrigada por las siguientes arterias:
El drenaje venoso del cerebro se puede separar en dos subdivisiones: superficial y profundo.
El sistema superficial está compuesto por senos venosos durales , senos (canales) dentro de la duramadre . Por lo tanto, los senos durales se encuentran en la superficie del cerebro. El más prominente de estos senos es el seno sagital superior que se encuentra en el plano sagital debajo de la línea media de la bóveda cerebral, posterior e inferiormente a la confluencia de los senos , donde el drenaje superficial se une con el seno que drena principalmente el sistema venoso profundo. Desde aquí, dos senos transversales se bifurcan y viajan lateral e inferiormente en una curva en forma de S que forma los senos sigmoideos que continúan formando las dos venas yugulares . En el cuello, las venas yugulares son paralelas al curso ascendente de las arterias carótidas y drenan sangre hacia la vena cava superior . Las venas perforan el seno dural relevante, perforando la aracnoides y la duramadre como venas puente que drenan su contenido hacia el seno. [5]
El sistema venoso profundo está compuesto principalmente por venas tradicionales que se encuentran dentro de las estructuras profundas del cerebro y que se unen detrás del mesencéfalo para formar la gran vena cerebral (vena de Galeno). Esta vena se fusiona con el seno sagital inferior para formar el seno recto que luego se une al sistema venoso superficial mencionado anteriormente en la confluencia de los senos .
La maduración de los vasos sanguíneos del cerebro es un proceso crítico que ocurre después del nacimiento. [6] Implica la adquisición de propiedades contráctiles y de barrera claves esenciales para el funcionamiento del cerebro. Durante la fase posnatal temprana, las células endoteliales (CE) y las células musculares lisas vasculares (CMLV) experimentan cambios moleculares y funcionales significativos.
Las células endoteliales comienzan a expresar la P-glicoproteína , un transportador de eflujo crucial que ayuda a proteger el cerebro expulsando sustancias nocivas. [7] Esta capacidad de eflujo se adquiere progresivamente y se vuelve completamente funcional en el período posnatal. Además, las VSMC, que inicialmente pueblan la red arterial, comienzan a expresar proteínas contráctiles como la actina del músculo liso (SMA) y la miosina-11 , transformando las VSMC en células contráctiles capaces de regular el tono de los vasos sanguíneos y el flujo sanguíneo cerebral.
La expresión de Myh11 en las células musculares lisas vasculares actúa como un interruptor de desarrollo, con una regulación positiva significativa que ocurre desde el nacimiento hasta los 2 a 5 años de edad. [6] Este es un período crítico necesario para el establecimiento de la contractilidad vascular y la funcionalidad general de la circulación cerebral.
El flujo sanguíneo cerebral (FSC) es el suministro de sangre al cerebro en un período de tiempo determinado. [8] En un adulto, el FSC es típicamente de 750 mililitros por minuto o 15,8 ± 5,7% del gasto cardíaco . [9] Esto equivale a una perfusión promedio de 50 a 54 mililitros de sangre por cada 100 gramos de tejido cerebral por minuto. [10] [11] [12]
El índice de radiofrecuencia del flujo sanguíneo cerebral/gasto cardíaco (CCRI) disminuye un 1,3 % por década, aunque el gasto cardíaco permanece inalterado. [9] A lo largo de la vida adulta, las mujeres tienen un CCRI más alto que los hombres. [9] El flujo sanguíneo cerebral está inversamente asociado con el índice de masa corporal . [9]
El CBF está estrechamente regulado para satisfacer las demandas metabólicas del cerebro . [10] [13] Demasiada sangre (una condición clínica de una respuesta homeostática normal de hiperemia ) [1] puede aumentar la presión intracraneal (ICP), que puede comprimir y dañar el delicado tejido cerebral. Se produce un flujo sanguíneo demasiado pequeño ( isquemia ) si el flujo sanguíneo al cerebro es inferior a 18 a 20 ml por 100 g por minuto, y se produce la muerte del tejido si el flujo cae por debajo de 8 a 10 ml por 100 g por minuto. En el tejido cerebral, se desencadena una cascada bioquímica conocida como cascada isquémica cuando el tejido se vuelve isquémico, lo que puede provocar daño y muerte de las células cerebrales . Los profesionales médicos deben tomar medidas para mantener un CBF adecuado en pacientes que tienen afecciones como shock , accidente cerebrovascular , edema cerebral y lesión cerebral traumática .
El flujo sanguíneo cerebral está determinado por una serie de factores, como la viscosidad de la sangre, el grado de dilatación de los vasos sanguíneos y la presión neta del flujo sanguíneo hacia el cerebro, conocida como presión de perfusión cerebral , que está determinada por la presión arterial del cuerpo . La presión de perfusión cerebral (PPC) se define como la presión arterial media (PAM) menos la presión intracraneal (PIC). En individuos normales, debe ser superior a 50 mmHg. La presión intracraneal no debe ser superior a 15 mmHg (la PIC de 20 mmHg se considera hipertensión intracraneal). [14] Los vasos sanguíneos cerebrales pueden cambiar el flujo de sangre a través de ellos alterando sus diámetros en un proceso llamado autorregulación cerebral ; se contraen cuando aumenta la presión arterial sistémica y se dilatan cuando disminuye. [15] Las arteriolas también se contraen y dilatan en respuesta a diferentes concentraciones químicas. Por ejemplo, se dilatan en respuesta a niveles más altos de dióxido de carbono en la sangre y se contraen en respuesta a niveles más bajos de dióxido de carbono. [15]
Por ejemplo, suponiendo una persona con una presión parcial arterial de dióxido de carbono ( PaCO2 ) de 40 mmHg (rango normal de 38-42 mmHg) [16] y un FSC de 50 ml por 100 g por min. Si la PaCO2 cae a 30 mmHg, esto representa una disminución de 10 mmHg desde el valor inicial de PaCO2. En consecuencia, el FSC disminuye en 1 ml por 100 g por min por cada disminución de 1 mmHg en la PaCO2, lo que resulta en un nuevo FSC de 40 ml por 100 g de tejido cerebral por minuto. De hecho, por cada aumento o disminución de 1 mmHg en la PaCO2, entre el rango de 20-60 mmHg, hay un cambio correspondiente del FSC en la misma dirección de aproximadamente 1-2 ml/100 g/min, o 2-5% del valor del FSC. [17] Es por esto que pequeñas alteraciones en el patrón respiratorio pueden causar cambios significativos en el FSC global, especialmente a través de variaciones de PaCO2. [17]
El FSC es igual a la presión de perfusión cerebral (PPC) dividida por la resistencia cerebrovascular (RVC): [18]
El control del flujo sanguíneo cerebral se considera en términos de los factores que afectan la presión arterial coronaria y los factores que afectan la circulación reversa. La circulación reversa está controlada por cuatro mecanismos principales:
El aumento de la presión intracraneal (PIC) provoca una disminución de la perfusión sanguínea de las células cerebrales principalmente por dos mecanismos:
La presión de perfusión cerebral es el gradiente de presión neto que provoca el flujo sanguíneo cerebral al cerebro ( perfusión cerebral ). Debe mantenerse dentro de límites estrechos; una presión demasiado baja podría provocar que el tejido cerebral se vuelva isquémico (que tenga un flujo sanguíneo inadecuado) y una presión excesiva podría aumentar la presión intracraneal .
El marcaje de espín arterial (ASL), la resonancia magnética de contraste de fase (PC-MRI) y la tomografía por emisión de positrones (PET) son técnicas de neuroimagen que se pueden utilizar para medir el flujo sanguíneo cerebral. El ASL y la PET también se pueden utilizar para medir el flujo sanguíneo cerebral regional (rCBF) dentro de una región cerebral específica. El rCBF en una ubicación se puede medir a lo largo del tiempo mediante difusión térmica [19]