الدورة الدموية الدماغية
تُغذي الدورة الدموية الدماغية الدماغ، وهو عضو لديه قدرة قليلة على تخزين الطاقة ولكنه يعتمد على إمداد مستمر من الأكسجين والجلوكوز. لحماية هذا الإمداد، يتم تنظيم تدفق الدم الدماغي بإحكام: فهو يُحفظ ثابتًا نسبيًا عبر تغيرات ضغط الدم، وهو حساس للغاية لثاني أكسيد الكربون والأكسجين، ويزداد محليًا في المناطق النشطة ليتناسب مع النشاط العصبي.
Definition
الدورة الدموية الدماغية هي الوعاء الدموي الإقليمي الذي يغذي الدماغ؛ ويتم تنظيم تدفق الدم فيه عن طريق التنظيم الذاتي، وعن طريق الحساسية لثاني أكسيد الكربون والأكسجين الشرياني، وعن طريق الاقتران الوعائي العصبي بحيث يتم الحفاظ على التروية وتناسبها مع النشاط العصبي.
Scope
يغطي هذا المدخل المتحكمات الرئيسية في تدفق الدم الدماغي — التنظيم الذاتي للضغط، والاستجابة القوية لثاني أكسيد الكربون والأكسجين الشرياني، والاقتران الوعائي العصبي، والتأثيرات الذاتية والبطانية. ويتناول تروية الدماغ كفسيولوجيا تنظيمية طبيعية وكخلفية لفهم الإقفار والديناميكا داخل الجمجمة، وليس كإرشادات سريرية.
Core questions
- كيف يُحفظ تدفق الدم الدماغي ثابتًا نسبيًا على الرغم من التغيرات في الضغط الشرياني؟
- لماذا يكون تدفق الدم الدماغي حساسًا جدًا لثاني أكسيد الكربون الشرياني؟
- كيف يزيد النشاط العصبي المحلي من تدفق الدم المحلي (الاقتران الوعائي العصبي)؟
- ما الذي يقيد التروية الدماغية داخل الجمجمة الصلبة؟
Key concepts
- التنظيم الذاتي الدماغي
- تفاعل ثاني أكسيد الكربون (CO2)
- توسع الأوعية الدموية الناتج عن نقص الأكسجة
- الاقتران الوعائي العصبي (فرط الدم الوظيفي)
- ضغط التروية الدماغية
- قيد الضغط داخل الجمجمة
- إشارات الخلايا النجمية والخلايا المحيطية
Key theories
- التنظيم الذاتي الدماغي
- تعدل الأوعية المقاومة الدماغية توترها استجابة للتغيرات في ضغط التروية بحيث يُحفظ تدفق الدم الدماغي ثابتًا نسبيًا عبر نطاق من الضغوط الشريانية، مما يحمي الدماغ من نقص التروية وفرط التروية على حد سواء.
- الاقتران الوعائي العصبي
- يؤدي النشاط العصبي والدبقي المحلي إلى توسع الأوعية الدموية القريبة، مما يزيد من تدفق الدم إلى مناطق الدماغ النشطة ويطابق التروية المحلية مع الطلب الأيضي المحلي؛ وهذا الاقتران هو الأساس الفسيولوجي لإشارات التصوير الدماغي الوظيفي.
Mechanisms
يتحدد تدفق الدم الدماغي بضغط التروية الدماغية (الفرق بين الضغط الشرياني والضغط داخل الجمجمة) مقسومًا على المقاومة الوعائية الدماغية. وتعمل عدة متحكمات على هذه المقاومة. يحافظ التنظيم الذاتي، من خلال الاستجابات العضلية الذاتية والأيضية، على استقرار التدفق نسبيًا مع تباين ضغط التروية ضمن نطاق معين. وتتفاعل الأوعية الدماغية بقوة مع ثاني أكسيد الكربون الشرياني، فتتوسع عند ارتفاعه وتتضيق عند انخفاضه، وتتوسع استجابة لنقص الأكسجة الشديد. يربط الاقتران الوعائي العصبي النشاط العصبي والدبقي المحلي، بما في ذلك إشارات الخلايا النجمية (astrocyte signaling) واستجابات الخلايا المحيطية (pericyte responses)، بتوسع الأوعية القريبة بحيث تتلقى المناطق النشطة تدفقًا أكبر. وتعدل التأثيرات الذاتية والبطانية هذه الاستجابات. ولأن الدماغ يقع داخل الجمجمة الصلبة، فإن الضغط داخل الجمجمة هو عامل إضافي يحدد التروية.
Clinical relevance
يفسر التنظيم المحكم لتدفق الدم الدماغي سبب تعرض الدماغ للخطر عندما يضطرب التنظيم الذاتي، أو تفاعل ثاني أكسيد الكربون، أو ضغط التروية، كما هو الحال في السكتة الدماغية، أو ارتفاع الضغط داخل الجمجمة، أو الإغماء. يكمن الاقتران الوعائي العصبي وراء الإشارات المستخدمة في التصوير الدماغي الوظيفي. يصف هذا المدخل الفسيولوجيا التنظيمية الطبيعية كخلفية وليس أساسًا للتشخيص أو العلاج.
Evidence & guidelines
تُستمد الفسيولوجيا الملخصة هنا من مراجعات تكاملية لتنظيم تدفق الدم في الدماغ البشري، والتركيب الكلاسيكي لتدفق الدم الدماغي واستهلاك الأكسجين، ومراجعات للأساس الخلوي للاقتران الوعائي العصبي، بدلاً من التجارب السريرية أو الإرشادات العملية.
History
أدت قياسات تدفق الدم الدماغي واستهلاك الأكسجين في البشر خلال القرن العشرين، والتي لخصها لاسن (Lassen)، إلى ترسيخ مفاهيم التنظيم الذاتي وتفاعل ثاني أكسيد الكربون. وأوضحت الأعمال اللاحقة الآليات الخلوية التي يدفع بها النشاط العصبي والدبقي التدفق المحلي، وجمعت الدراسات البشرية التكاملية بين الضغط، وغازات الدم، والتحكمات العصبية في وصف موحد لتروية الدماغ.
Debates
- كيف يبدأ الاقتران الوعائي العصبي على المستوى الخلوي؟
- لا تزال المساهمات النسبية للخلايا العصبية، والخلايا النجمية، والخلايا المحيطية، والجزيئات الإشارية التي تربط النشاط بتوسع الأوعية الدموية، قيد البحث النشط، حيث لا توجد آلية واحدة تفسر فرط الدم الوظيفي بشكل كامل.
Key figures
- Niels A. Lassen
- Philip N. Ainslie
- David Attwell
Related topics
Seminal works
- lassen-1959
- attwell-2010
- willie-2014
Frequently asked questions
- لماذا يكون تدفق الدم الدماغي حساسًا جدًا لثاني أكسيد الكربون؟
- تتوسع الأوعية المقاومة الدماغية عندما يرتفع ثاني أكسيد الكربون الشرياني وتتضيق عندما ينخفض، مما يجعل ثاني أكسيد الكربون أحد أقوى المنظمات الفسيولوجية لتدفق الدم الدماغي؛ وهذا هو السبب في أن فرط التنفس، الذي يخفض ثاني أكسيد الكربون، يقلل من التروية الدماغية.
- ما هو الاقتران الوعائي العصبي؟
- هو العملية التي يؤدي بها زيادة النشاط في منطقة معينة من الدماغ إلى توسع الأوعية الدموية المحلية وزيادة تدفق الدم إلى تلك المنطقة، مما يطابق التروية مع الطلب الأيضي؛ وهو الأساس الفسيولوجي للإشارات المستخدمة في التصوير الدماغي الوظيفي.