脑缺血的病理生理改变

正常成人脑重约1500g,占体重的2%~3%,流经脑组织血液750~1000ml/min,占心排血量的20%,表面脑血液供应极丰富,脑代谢极旺盛。脑组织耗氧量占全身耗氧量的20%以上,能量主要来源于糖有氧代谢,几乎无能量储备。因此脑组织对缺血、缺氧十分敏感,氧分压显著下降或血流量显著减少都会出现脑功能严重损害。

正常情况下脑血流(CBF)有自动调节机制,CBF与脑灌注压成正比,与脑血管阻力成反比。在缺血或缺氧病理状态下,脑血管自动调节机制紊乱使血管扩张,导致脑水肿和颅内压增高,出现缺血区充血和过度灌注或脑内盗血现象。颅外血管(椎动脉、锁骨下动脉或无名动脉)狭窄或闭塞时可发生脑外盗血现象,出现相应临床综合征,如锁骨下动脉盗血综合征。

由于脑组织血流量分布不均,灰质血流量远高于蛋白质,大脑皮质血液供应最丰富,其次为基底节和小脑皮质。因此,急性缺血时大脑皮质可发生出血性脑梗死(红色梗死),白质易发生缺血性脑梗死(白色梗死)。不同部位脑组织对缺血、缺氧损害敏感性不同,大脑皮质(第3、4层)、海马神经元对缺血、缺氧最敏感,其次为纹状体和小脑Purkinje细胞,脑干运动神经核耐受较高。因此,不同部位缺血出现的病理损害程度不同。

脑组织全靠血流供应的氧和葡萄糖代谢提供能量。脑缺血、缺氧造成能量代谢障碍,胞外钾离子浓度升高,神经元持续除极,引起兴奋性神经末梢大量释放谷氨酸等兴奋性神经递质,持续过度刺激突触后膜的兴奋性氨基酸受体,导致受体耦联的钙离子通道开放,大量钙离子内流;胞内钙离子超载,激活各种降解酶,使神经元的磷脂膜、细胞骨架蛋白、核酸等重要结构解体;磷脂膜降解可产生大量花生四烯酸、血小板活化因子、血栓素A2和白三烯,强烈收缩脑血管,促进白细胞和血小板黏附,损伤内皮细胞,增加膜通透性,血脑屏障开放。

脑缺血后通过花生四烯酸代谢途径和白细胞途径产生自由基,再灌注后氧供充分更引起瀑布式的自由基连锁反应,脂质膜损伤,通透性增强,各种细胞器解体,加重细胞毒性脑水肿;自由基攻击血管内皮细胞膜,加重血管源性脑水肿。脑水肿压迫周围微循环,使血流淤积,微血栓形成,更减少脑灌流,加重缺血,形成缺血、水肿、颅内高压恶性循环,危及患者生命。