Patofizjologia udaru niedokrwiennego
Nagły nadmierny wzrost ciśnienia tętniczego doprowadza najczęściej do załamania podstawowych mechanizmów autoregulacyjnych i obniżenia ciśnienia perfuzyjnego w naczyniach mózgowych. W ognisku niedokrwienia dochodzi do nagromadzenia mleczanów i wzrostu pCO2, co wywołuje rozszerzenie naczyń krwionośnych. Przepływ mózgowy przez pewien okres utrzymuje się na wystarczającym poziomie. Po wyczerpaniu tej rezerwy, przy dalszym spadku ciśnienia perfuzyjnego wzrasta stopień ekstrakcji tlenu z krwi przepływającej przez mózg. Jeśli przepływ krwi przez mózg obniża się do około 20 ml/100g tkanki mózgowej na minutę, to zaczyna narastać kaskada nieodwracalnych zmian niedokrwiennych [11].
Zakłóceniu ulega metabolizm komórek nerwowych spowodowany zaburzeniami w dowozie związków energetycznych i tlenu, co z kolei wywołuje zaburzenie funkcji pompy sodowo-potasowej i depolaryzację błony komórkowej. Dochodzi do uwalniania neurotransmiterów i nadmiernego pobudzenia receptorów oraz do przenikania jonów wapnia do wnętrza komórek nerwowych. Jony wapnia aktywują proteazy, fosfolipazy i endonukleazy, doprowadzając do uszkodzenia błon komórkowych, uwalniania wolnych rodników i obumierania neurocytów [19, 22, 32]. Końcowym etapem zaburzeń przepływu jest porażenie naczyń (vasoparalysis) [32]. Na rozległość niedokrwiennego ogniska uszkodzenia mózgu (zawału mózgu) wpływają dodatkowe czynniki:
* czas trwania i stopień niedokrwienia
* sieć naczyń krążenia obocznego
* wybiórcza wrażliwość na niedotlenienie - bardziej wrażliwe są młode filogenetycznie struktury, np. komórki piramidowe 3. i 5. warstwy kory mózgu
* rzut minutowy serca
* czynniki hemoreologiczne.
W zależności od stopnia niedotlenienia i wydolności mechanizmów zabezpieczających może dojść do powstania martwicy niezupełnej lub zupełnej [10, 18].
Ogniska martwicy niezupełnej charakteryzują się ubytkami komórek nerwowych (np. komórek piramidowych kory mózgowej lub komórek strefy Sommera hipokampa), natomiast komórki glejowe są zachowane lub ulegają rozplemowi.
W martwicy zupełnej dochodzi do uszkodzenia wszystkich elementów parenchymy, co manifestuje się jako zawał blady, krwotoczny lub wtórnie ukrwotoczniony [10, 18].
Zawał blady przechodzi kolejne etapy ewolucji od martwicy skrzepowej i rozpływnej poprzez wszystkie fazy gojenia. Jeśli martwica jest częściowa, to jej zejściem jest blizna glejowo-mezodermalna. Końcowym etapem rozległej martwicy jest jama poudarowa.
Jeśli z powodu udrożnienia naczynia krew ponownie wpłynie do obszaru martwicy, to niekiedy dochodzi do przenikania krwi poza łoże naczyniowe i wtórnego ukrwotocznienia zawału, co znacznie pogarsza rokowanie [10, 18].
W bezpośrednim sąsiedztwie ogniska uszkodzenia znajduje się graniczny obszar tkanki mózgowej - tak zwany obszar "półcienia" (ischemic penumbra) o krytycznie niskim przepływie krwi, wynoszącym około 15-20 ml/100g tkanki mózgowej na minutę (misery perfusion) [16]. Wokół obszaru półcienia znajduje się strefa o zmniejszonym przepływie krwi (20-30 ml/100 g tkanki mózgowej na min), w której funkcja komórek mózgowych została zachowana, lecz zwiększył się współczynnik ekstrakcji tlenu [16].
Komórki nerwowe w obszarze penumbry wykazują odwracalne zaburzenia funkcjonalne. Jeśli krążenie krwi w obszarze "półcienia" zostanie przywrócone w ciągu kilku godzin (tzw. okno terapeutyczne), to istnieje szansa na ponowne podjęcie funkcji przez komórki nerwowe. Możliwości wyrównania krążenia dla komórek kory mózgowej są większe aniżeli w obrębie istoty białej, ponieważ sieć naczyń krwionośnych i krążenie oboczne w korze mózgowej jest znacznie lepiej rozwinięte [18].
Powrót funkcji obszaru niedokrwienia może być jednak ograniczony, jeśli wskutek zaburzeń autoregulacji, działania leków rozszerzających naczynia lub narastającej kwasicy wokół ogniska niedokrwienia dochodzi do rozszerzenia naczyń i odpływu krwi z ogniska niedokrwienia do otaczających je obszarów (podkradanie śródczaszkowe).
Czasami, wskutek niedrożności drobnych tętniczek (no-reflow phenomenon), krążenie w obszarze niedokrwienia jest zaburzone w sposób trwały, jako następstwo obrzęku śródbłonka naczyń.
Wobec załamania mechanizmów autoregulacyjnych każdy nagły spadek lub zwyżka ciśnienia krwi doprowadza do pogłębiania się zaburzeń niedokrwiennych w mózgu.