MODELE EXPERIMENTALE DE STUDIU AL ISCHEMIEI CEREBRALE ACUTE
In vederea unei terapii rationale in accidentul scular cerebral ischemic sunt necesare studii de fiziopatologia ischemiei cerebrale acute. Acestea necesita modele experimentale pe animale, modele in care impactul cu ischemia se poate produce in conditii controlabile.
Modelul experimental ideal artrcbui sa indeplineasca urmatoarele conditii: sa fie reproductibil, sa fie relent pentru un lou clinic din patologia umana, sa nu se insoteasca de efecte secundare si complicatii extracerebrale si sa fie usor de realizat din punct de vedere tehnic .
Cele mai importante probleme de lamurit pe cale experimentala vizeaza: timpul de supravietuire a creierului dupa ischemia globala; vulnerabilitatea selecti a unor populatii de neuroni din sistemul nervos central, dupa oprirea de scurta durata a circulatiei cerebrale, si vulnerabilitatea focalizata, limitata, regionala cerebrala, la reducerea sau oprirea perfuziei cerebrale .
Cercetarile experimentale studiaza doua aspecte: ischemia regionalei si ischemia globala, care, la randu-i. poate fi completa sau incompleta (6), .
Studiul ischemiei cerebrale regionale pe modele experimentale la animale are drept scop explorarea capacitatii sistemului cerebroscular de a aproviziona creierul cu minimum de sange necesar pentru prevenirea leziunilor celulare produse prin ischemie, cat si posibilitatile de cerebroprotectie temporara, pana la resilirea circulatiei cerebrale optime .
Sistemul nervos central nu sufera atata timp cat durata ischemiei este scurta si rezervele energetice celulare nu sunt epuizate. Prin cresterea la nivel tisular a rezervelor de glucoza sau prin reducerea necesitatilor meolice cerebrale cu ajutorul hipotermiei sau a barbituricelor, se poate prelungi supravietuirea sistemului nervos central in timpul ischemiei prelungite .
Ischemia regionala, in modele experimentale pe animale, se poate realiza prin obstructie sculara extracraniana sau prin obstructie sculara intracraniana .
Ocluzia extracraniana a arterei carotide sau vertebrale nu produce ischemie cerebrala, deoarece poligonul lyi Willis asigura, prin colaterale, perfuzia creierului.
Singura exceptie o reprezinta o specie de rozatoare din Mongolia, la care poligonul lui Willis este incomplet, artera vertebrala neunindu-se cu artera bazilara. Ligatura extracraniana a arterei carotide la aceasta specie de rozatoare produce infarcte numai la aproximativ 30 % din animale. Incidenta infarctelor cerebrale produse pe cale experimentala creste la 70 %, daca se produc coaguli in artera carotida externa contralaterala. in vederea reducerii posibilitatilor de supleere sangvina .
Pe alte specii animale s-au intreprins interventii chirurgicale mult mai complicate, in vederea producerii ischemiei cerebrale focale, prin manipularea pe arterele extracraniene. De exemplu,la sobolan, in vederea reducerii posibilitatilor de perfuzie cerebrala prin colaterale, ocluzia arterei carotide s-a combinat cu
hipertensiunea intracraniana, prin anastomozarea arterei carotide contralaterale cu vena jugulara . La maimute si la caini, intreruperea poligonului Willis s-a realizat prin clamparea arterelor comunicante anterioare si posterioare. Ligatura extracraniana a arterei carotide comune produce o reducere regionala a circulatiei sangvine hemisferice ipsilaterale . La capre, perfuzia creierului este pe calea unei retele care aprovizioneaza creierul cu sange din artera carotida si artera maxilara interna. Dupa ligatura arterei maxilare interne si trombozarea ramurilor extracerebrale, aprovizionarea creierului cu sange se realizeaza prin artera carotida, iar ligatura acesteia cauzeaza ischemie ipsilaterala .
Ocluzia intracraniana a arterelor cerebrale mari si in special a arterei cerebrale mijlocii este cea mai frecvent folosita metoda experimentala de producere a unui accident scular cerebral. Vasul poate fi abordat chirurgical, pe cale transorbitala sau pe cale retroorbitala si poate fi clampat sau ligaturat sub microscop .
O alta posibilitate de obstructie a selor intracraniene este injectarea de macro-emboli. Asemenea emboli sunt realizati de obicei din cheaguri de sange mai vechi, din silicon, cauciuc sau bile metalice. Embolii sunt injectati in artera carotida interna sau in artera vertebrala, in vederea embolizarii arterei cerebrale mijlocii sau a arterei bazilare. Antajul acestei metode consta in faptul ca nu necesita craniotomie. Dezantajul metodei este ca localizarea precisa a embolului nu este posibila si
infarctul nu poate fi in consecinta standardizat .In urma obstructiei unei
artere intracerebrale mari (artera cerebrala anterioara, medie sau posterioara). modificarile anatomo-patologice produse de ischemie sunt mai pronuntate in centru. in ischemia globala incompleta, din contra, modificarile morfopatologice cele mai exprimate sunt la periferie, in zone de granita. Acestea sunt deosebiri anatomo-patologice dintre ischemia focala, regionala, produsa prin
obstructia unei artere mari si
ischemia cerebrala globala incompleta. Suprafata zonei de ischemie este dependenta de circulatia colaterala, in care viteza de curgere a sangelui depinde de conuratia anatomica a retelei de colaterale, de tonusul scular, de scozitatea sangelui si de presiunea acestuia in functie de calitatea circulatiei colaterale,
infarctul cerebral poate fi mai mare, extins, sau minim, situatie in care exista o circulatie colaterala optima .
Din aceste considerente s-a elaborai o rietate de modele experimentale produse prin obstructia arterei cerebrale mijlocii, prin care s-a urmarit ca aceasta sa fie cat mai aproape de conditiile de patologie umana .
Un tip particular de ischemie, produs in conditii experimentale, este ischemia prin microembolism. Exemple din patologia umana de microembolism sunt embolia gra-soasa. embolia gazoasa sau embolia cu agregate plachctare. Prin microembolie, arteriolele sau capilarele pot fi obstinate reversibil sau ireversibil. in conditii experimentale, microembolia se produce cel mai des prin injectarea intraarteriala de microsfere. Alte modele experimentale constau in injectarea intracarotidiana de aer sau in infuzia de adenozindifosfat sau acid arahidonic. in vederea stimularii producerii de agregate plachetarc .
Exista diferente fiziopatologice importante intre ischemia cerebrala produsa prin microembolism si alte forme de ischemie. Ischemia cerebrala produsa prin microemboli rupe continuitatea barierei hematoencefalicc prin lezarea peretilor sculari si nu propriu-zis prin ischemie. in timp ce in conditii de ischemie pura, continuitatea barierei hematoencefalice este afectata doar dupa cate ore . O alta particularitate a ischemiei cerebrale produsa prin microembolism cerebral este dezvoltarea unei hiperemii reactive multifocale in jurul selor mici obstruate. Aceasta determina edem cerebral si o distributie extrem de inomogena a microcirculatiei. in zonele cu microemboli. microcirculatia se reduce drastic. in timp ce in sele neembolizatc, circulatia este intensa. Din aceste motive, debilul sangvin cerebral total ramane la niveluri normale, cu toate ca un numar substantial de se este obstruat .
Ischemia cerebrala globala este reducerea sau suprimarea totala a circulatiei cerebrale. Interesul pentru clinica a modelului experimental de ischemie cerebrala globala este studiul vulnerabilitatii creierului la
insuficienta cardio-circulatorie si reanimarea sistemului nervos central dupa un asemenea incident .
Corespodentul clinic cel mai relent de ischemie cerebrala globala prin insuficienta cardio-circulatorie acuta este
stopul cardiac Insuficienta cardio-circulatorie acuta intereseaza nu numai creierul ci si alte organe. De aceea, s-a elaborat un numar riat de modele experimentale, in care reducerea sau suprimarea circulatiei cerebrale sa interfereze putin sau deloc cu ischemia organelor periferice . Ischemia cerebrala globala poate fi completa si incompleta . Ischemia cerebrala globala completa se poate realiza prin comprimarea selor sangvine din zona cervicala, prin strangulare sau prin umflarea unei mansele pneumatice, prin ocluzia intratoracica a arterei subclaviculare stangi, urmata de intreruperea circulatiei sangvine prin ambele artere carotide si vertebrale sau prin cresterea presiunii intracraniene la lori superioare presiunii sangvine, prin perfuzarea de
lichide sub presiune inalta in cisterna magna .
Circulatia colaterala poate fi, de asemenea, redusa prin scaderea presiunii arteriale fie prin sangerare, fie cu ajutorul ganglioplegicelor. Studiul experimental al ischemiei cerebrale complete se poate face prin metoda "capului izolat".
Se pot realiza doua tipuri diferite de ischemie cerebrala globala: "ischemia anemica" si "ischemia hiperemica" .
Ischemia anemica se realizeaza atunci cand circulatia arteriala este suprimata fara o blocare simultana a circulatiei venoase.
Ischemia hiperemica presupune asocierea intreruperii circulatiei arteriale cu impiedicarea circulatiei venoase, ceea ce cauzeaza congestia masi a selor cerebrale cu sange.
Aceasta diferentiere dintre cele doua tipuri de ischemie este importanta pentru faza de reperfuzie de dupa ischemie, pentru ca scozitatea crescuta a sangelui stagnant din forma hiperemica a ischemiei necesita o presiune de reperfuzie mai mare ativ cu cea necesara din "ischemia anemica"' .
O alta diferenta intre cele doua tipuri de ischemie cerebrala globala completa o constituie rezervorul de lichid intracranian. Cantitatea de lichid intracerebral in "ischemia anemica"' este mai mica decat cea din"'ischemia hiperemica" .In consecinta,
edemul cerebral din 'ischemiaanemica"este mai putin pronuntat decat cel din '"ischemia hiperemica"'.
Ischemia globala incompleta (olighemia) se produce prin reducerea presiunii cerebrale de perfuzie. Aceasta se realizeaza. in conditii experimentale, prin scaderea presiunii arteriale, prin ligatura extracraniana a arterelor carotide si vertebrale sau prin cresterea presiunii intracraniene usor sub presiunea sangvina. La speciile de rozatoare din Mongolia, se poate produce olighemie severa numai prin ligatura ambelor artere carotide comune, fara asocierea ocluziei arterelor vertebrale, intrucat la aceasta specie animala, poligonul Willis este incomplet, neexistand anastomoza intre artera bazilara si artera carotida interna .
Caracteristica principala a ischemiei cerebrale globale incomplete este compromiterea initiala a regiunilor periferice, regiuni situate in teritorii sculare de granita, asa-numitele "border line"' sau ''border zone". in patologia umana, aceasta zona de granita este reprezentata de regiunea temporo-parietala, ea fiind localizata intre teritoriile de distributie ale celor trei artere cerebrale .
Edemul cerebral ce rezulta in timpul ischemiei globale incomplete comprima microcirculatia si in felul acesta afecteaza reperfuzia postischemica. Acesta este motivul pentru care ischemia incompleta severa cauzeaza leziuni mult mai pronuntate decat ischemia cerebrala completa .In concluzie, in ultimii ani s-au elaborat o serie de modele experimentale pe animale, in vederea intelegerii mecanismelor fiziopatoiogice ale accidentului scular cerebral ischemic si pentru cercetarea eficacitatii terapeutice a unor medicamente. S-au elaborat modele experimentale de ischemie cerebrala globala si focala.
Modelele experimentale de ischemie cerebrala globala realizeaza ischemii severe, dar tranzitorii. Reperfuzia determina leziuni neuronale selective, interesand in primele 24-72 de ore de ischemie celulele piramidale CA, din hipocamp. Corespondentul in
clinica umana a acestui tip de ischemie cerebrala este stopul cardiac (6).
Modelele de ischemie cerebrala focala se realizeaza, de obicei, prin obstructia arterei cerebrale mijlocii. Ischemia cerebrala focala poate fi permanenta sau tranzitorie. Reducerea perfuziei cerebrale este mai putin severa, ativ cu modelele experimentale de ischemie cerebrala globala. Aceasta se explica prin existenta unei circulatii cerebrale asigurate de colaterale, circulatie care intereseaza zona limitrofa centrului ischemic, asa-numita zona de "penumbra ischemica"' (6).
Modelul experimental al ischemiei cerebrale focale corespunde modificarilor anatomo-patologice si fiziopatoiogice din accidentul scular cerebral, din patologia umana.
Se pot studia pe cale experimentala si modificarile structurale din faza de reperfuzie postischemica. K. Nishigaya si colab. au silit un nou model experimental de embolie cerebrala la sobolan in care se poate realiza usor recirculatia ariilor ischemice.
