PMC

aivoödeema vaikuttaa merkittävästi huonoon lopputulokseen monissa neurologisissa sairauksissa (esim.aivoverenvuoto, iskeeminen aivohalvaus, traumaattinen aivovamma ja aivokasvaimet). Historiallisesti eläintautimalleissa turvotus on mitattu vertaamalla sairastuneen kudoksen vesipitoisuutta normaaleihin aivoihin. Vesipitoisuus on ilmaistu aivovesiprosenttina, joka on määritetty märkä-ja kuivapainojen erosta (eli veden painosta) jaettuna märkäpainolla (1-3). Kuten alla on kuvattu, tämä on valitettavaa, koska se voi johtaa virheelliseen tulkintaan ”pienten” muutosten vaikutuksesta prosentteina aivovedestä.

asiaa tutkittaessa käytetään kirjallisuudesta erilaisia esimerkkejä aivovammasta ja yhtälöillä lasketaan kolme muuttujaa.

osoittaakseen nämä ehdot, tiedot Betz et al. (4) käytetään. Rotille tehtiin 6 tuntia pysyvä keskimmäinen aivovaltimon tukos (MCAO), jonka jälkeen otettiin näyte ipsilateraalisesta (iskeeminen) ja kontralateraalisesta aivokuoresta. Ipsilateraalisen aivokuoren 100 mg: n näytteessä kuivapaino oli 17,6 mg ja veden paino 82,4 mg. Kontralateraalisella aivokuorella saman näytteen märkäpainon kuivapaino oli 21,4 mg ja veden paino 78,6 mg. Yhtälöstä 1 ipsi-ja kontralateraalisen aivokuoren näytteiden vesipitoisuus oli 82,4% ja vastaavasti 78,6%, ero 3,8%. Yhtälön 2 avulla ipsilateraalisen aivokuoren vesipitoisuus on kuitenkin 4,68 g vettä/g kuivapainoa, kun taas ipsilateraalisen aivokuoren vesipitoisuus on 3,67 g vettä/g kuivapainoa. Olettaen, että kuivan kudoksen paino ei muutu aikana 6 tuntia MCAO, tämä tarkoittaa, että on olemassa 27,5% lisäys vesipitoisuus. Kontralateraalisen kortikaalinäytteen vesipitoisuuden ja lopullisen ipsilateraalisen kuivapainon avulla voidaan laskea ipsilateraaliselle näytteelle (3, 67+1)*17, 6 = 82, 2 mg: n märkäpaino ja yhtälöllä 3 kudoksen turpoaminen 21, 6%: na. Tämä esimerkki osoittaa, että melko pieni muutos % vesipitoisuus todella heijastaa suuria muutoksia kudoksen veden ja kudosten turvotusta.

taulukossa 1 on kirjallisuudesta viisi esimerkkiä, jotka koskevat erilaisia neurologisia sairauksia. Wagner ym. (5) ilmoitti, että sian perihematomaalisessa valkoisessa aineessa vesipitoisuus oli 86%, kun se oli 73% kontralateraalisella pallonpuoliskolla. Vesipitoisuudessa (G / G kuivapainoa) tämä merkitsee 127%: n muutosta, kun taas kudosturvotus oli 93%. Nämä tulokset osoittavat, kuinka suuria muutoksia vesipitoisuudessa ja turvotuksessa voi aiheutua aivojen turvotuksesta. On myös huomattava, että vesipitoisuuden ja joko vesipitoisuuden (G/G kuivapainoa) tai aivojen turvotuksen välinen suhde ei ole lineaarinen. Tätä korostetaan kuvassa 1, joka piirtää muutoksia % vesipitoisuus kahden muun parametrin hypoteettisen kudoksen, jossa alkuperäinen 77% vesipitoisuus. Jos vesipitoisuus muuttuu 1%: lla (78%: iin), vesipitoisuus kasvaa 6%: lla ja aivojen turvotus 4,5%: lla (G/G kuivapainoa), mutta vesipitoisuuden 10%: n nousu (87%: iin) johtaa 100%: n ja 77%: n muutokseen näissä kahdessa muuttujassa.

Gerriets ym. samoilta rotilta on mitattu vesipitoisuus prosentteina (märkä / kuivapainomenetelmä) ja puolipallon turvotus (magneettikuvaus) 24 tuntia pysyvän MCAO: n jälkeen (6). He raportoivat vesipitoisuuden olevan 80, 08% IPSI – pallonpuoliskolla ja 75, 89% kontralateraalisella pallonpuoliskolla, vastaavasti 4, 19%. Tähän liittyi magneettikuvauksella arvioitu ipsilateraalisen pallonpuoliskon 18,34 prosentin turvotus. Nämä suorat mittaukset osoittavat myös, että suhteellisen ”pienet” muutokset vesipitoisuudessa prosentteina heijastavat suuria muutoksia kudoksen turvotuksessa.

aivojen turvotuksen vaikutus voi olla paikallinen, solujen ja paikallisen verenkierron välisissä tilasuhteissa tapahtuvien muutosten kautta, tai globaali, johtuen muutoksista kallonsisäisessä paineessa, verenkierrossa ja mahdollisessa herniatiossa. Tässä suhteessa taulukossa 1 luetellaan neljä rottatutkimusta, joista yksi on globaalin iskemian mallista reperfuusioineen (7) ja kolme muuta ovat fokaalivammoista (MCAO, aivoverenvuoto ja traumaattinen aivovamma, joissa on enemmän paikallista kudosnäytteenottoa; (4, 8, 9)). Maailmanlaajuinen iskemiatutkimus kertoi aivovesiprosentin nousseen 77,16 prosentista 78,2 prosenttiin, mikä on pienempi lisäys kuin kolmen polttoväli-mallin osalta on raportoitu. On kuitenkin huomattava, että näillä pienillä maailmanlaajuisilla nousuilla voi olla syvällinen vaikutus kallonsisäiseen paineeseen (ja mahdolliseen herniatioon). Aivojen turvotusta voidaan aluksi kompensoida aivo-selkäydinnesteen (ja veren) siirtymisellä. Aivo-selkäydinnesteen osuus on kuitenkin vain ~15 prosenttia kallon tilavuudesta (kallonsisäisen aivo-selkäydinnesteen tilavuus on ~200 ml (10) ja aivopaino 1350 g), ja kuten kuvassa 1 esitetään, aivovesipitoisuuden nousu 77 prosentista 80 prosenttiin aiheuttaisi 15 prosentin aivojen turpoamisen, mikä uuvuttaisi kaikki mahdolliset siirrot.

mitattuna aivovesiprosentin haittana on, että turvotus (veden lisääntyminen) vaikuttaa sekä osoittajaan että nimittäjään, vesimassaan ja märkäpainoon. Se on valitettavasti juurtunut tiedeyhteisöön. Siksi on tärkeää ymmärtää, että suhteellisen pienet muutokset aivojen vesipitoisuudessa voivat itse asiassa heijastaa suuria muutoksia aivojen absoluuttisessa vesipitoisuudessa ja aivojen turvotuksessa. Nämä voivat mahdollisesti aiheuttaa merkittäviä paikallisia rakenteen häiriöitä ja/tai maailmanlaajuisia vaikutuksia kallonsisäiseen paineeseen ja verenkiertoon.