obrzęk mózgu jest głównym czynnikiem przyczyniającym się do złego wyniku w wielu schorzeniach neurologicznych (np. udar krwotoczny, udar niedokrwienny, urazowe uszkodzenie mózgu i guzy mózgu). Historycznie, w modelach chorób zwierzęcych obrzęk został określony ilościowo przez porównanie zawartości wody w dotkniętej tkance z normalnym mózgiem. Zawartość wody została wyrażona jako % wody mózgowej, oznaczonej na podstawie różnicy w masie mokrej i suchej (tj. masy wody) podzielonej przez masę mokrą (1-3). Jak opisano poniżej, jest to niefortunne, ponieważ może prowadzić do błędnej interpretacji wpływu „małych” zmian w % wody w mózgu.
aby zbadać ten problem, różne przykłady uszkodzenia mózgu są używane z literatury i trzy parametry są obliczane za pomocą równań.
aby wykazać te warunki, dane z Betz et al. (4) jest używany. Szczury przeszły 6 godzin trwałej okluzji środkowej tętnicy mózgowej (MCAO), a następnie pobrano próbkę tkanki z kory międzykręgowej (niedokrwiennej)i przeciwnej. Dla próbki 100 mg kory ipsilateralnej sucha masa wynosiła 17,6 mg, a masa wody 82,4 mg. W przypadku kory przeciwległej ta sama mokra masa próbki miała masę suchą 21,4 mg, a masa wody 78,6 mg. Z równania 1, próbki kory przeciwległej i ipsi miały zawartość wody odpowiednio 82,4% i 78,6%, różnica 3,8%. Jednakże, stosując równanie 2, Zawartość wody w korze ipsilateralnej wynosi 4,68 g wody / g suchej masy, podczas gdy dla kory ipsilateralnej wynosi 3,67 g wody/g suchej masy. Zakładając, że masa suchej tkanki nie zmienia się w ciągu 6 godzin MCAO, oznacza to, że występuje wzrost zawartości wody o 27,5%. Stosując kontralateralną zawartość wody w próbce korowej i końcową suchą masę ipsilateralną, można obliczyć początkową masę mokrą dla próbki ipsilateralnej (3,67+1)*17,6 = 82,2 mg, a zatem stosując równanie 3, można obliczyć obrzęk tkanki jako 21,6%. Ten przykład pokazuje, że dość mała zmiana % zawartości wody faktycznie odzwierciedla duże zmiany w wodzie i obrzęk tkanek.
Tabela 1 zawiera pięć przykładów z literatury, które obejmują różne stany neurologiczne. Wagner et al. (5) poinformowano, że w przypadku okołohematomalnej istoty białej u świń zawartość wody w % wynosiła 86%, w porównaniu do 73% na półkuli przeciwnej. Pod względem zawartości wody (g / g suchej masy) stanowi to zmianę O 127%, podczas gdy obrzęk tkanek wynosił 93%. Wyniki te pokazują wielkość zmian w zawartości wody i obrzęk, które mogą wynikać z obrzęku mózgu. Należy również zauważyć, że zależność między % zawartością wody a zawartością wody (g/g suchej masy) lub obrzękiem mózgu nie jest liniowa. Jest to podkreślone na rysunku 1, który przedstawia zmiany w % zawartości wody z pozostałymi dwoma parametrami dla hipotetycznej tkanki, z początkową zawartością wody 77%. Zmiana zawartości wody o 1% powoduje (do 78%) wzrost zawartości wody o 6 i 4,5% (g/g suchej masy) i obrzęk mózgu, ale wzrost zawartości wody o 10% (do 87%) powoduje zmianę tych dwóch parametrów o 100 i 77%.
wykres przedstawiający zależność między % zawartością wody a procentowymi zmianami zawartości wody (g / g suchej masy) lub obrzękiem. % Zawartości wody w hipotetycznym fragmencie tkanki mózgowej zwiększa się o 1% w stosunku do wartości wyjściowej wynoszącej 77%. Dla każdego przyrostu obliczana jest procentowa zmiana zawartości wody (g / g suchej masy) wraz ze stopniem obrzęku tkanki.
Tabela 1
% zawartość wody w mózgu, zawartość wody (g / g suchej masy) i % obrzęk mózgu w pięciu badaniach dotyczących uszkodzenia mózgu z literatury (patrz równania 1-3, aby dowiedzieć się, jak zostały one obliczone). Należy pamiętać, że % zmian w dwóch ostatnich parametrach z urazem było 4 do 7 razy większe niż dla % zawartości wody w mózgu. ICH = krwotok śródmózgowy, TBI = urazowe uszkodzenie mózgu.
| Model | % zawartość wody w mózgu | zawartość wody (g / g suchej masy) | obrzęk mózgu | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| bez obrażeń | ranny | % zmiana | bez obrażeń | ranny | % zmiana | % zmiana | |
| globalne niedokrwienie szczurów(7) | 77.16% | 78.2% | 1.3% | 3.38 | 3.59 | 6.2% | 4.8% |
| niedokrwienie ogniskowe szczura(4) | 78.6% | 82.4% | 4.8% | 3.67 | 4.68 | 27.5% | 21.6% |
| Rat ICH (ujednoznacznienie) | 78.0% | 81.9% | 5.0% | 3.54 | 4.52 | 27.6% | 21.5% |
| Rat TBI (8) | 78.6% | 84.2% | 7.1% | 3.67 | 5.33 | 45.1% | 35.4 |
| Pig ICH – white matter (5) | 73% | 86% | 17.8% | 2.70 | 6.14 | 127% | 93% |
Gerriets et al. przeprowadzono pomiary % zawartości wody (metoda mokra/sucha) i obrzęku półkuli (przy użyciu rezonansu magnetycznego) u tych samych szczurów 24 godziny po trwałym MCAO (6). Podali % zawartość wody 80,08 i 75,89% w półkulach ipsi-i kontralateralnych, odpowiednio, wzrost o 4,19%. Towarzyszył temu 18,34% obrzęk półkuli ipsilateralnej oceniany metodą MRI. Te bezpośrednie pomiary wskazują również, że stosunkowo „małe” zmiany w % zawartości wody faktycznie odzwierciedlają duże zmiany w obrzęku tkanek.
wpływ obrzęku mózgu może być lokalny, poprzez zmianę relacji przestrzennych między komórkami a lokalnym przepływem krwi lub Globalny, z powodu zmian ciśnienia wewnątrzczaszkowego, przepływu krwi i potencjalnego przepukliny. W tym względzie Tabela 1 zawiera cztery badania na szczurach, z których jedno pochodzi z modelu globalnego niedokrwienia z reperfuzją (7), a pozostałe trzy pochodzą z bardziej ogniskowych urazów (MCAO, krwotok śródmózgowy i urazowe uszkodzenie mózgu z bardziej lokalnym pobieraniem próbek tkanek; (4, 8, 9)). Globalne badanie niedokrwienia wykazało wzrost % zawartości wody w mózgu z 77,16 do 78,2%, mniejszy wzrost niż odnotowano w przypadku trzech modeli ogniskowych. Należy jednak zauważyć, że te niewielkie globalne wzrosty mogą mieć głęboki wpływ na ciśnienie wewnątrzczaszkowe (i potencjalne przepukliny). Obrzęk mózgu może być początkowo kompensowany przez przemieszczenie płynu mózgowo-rdzeniowego (i krwi). Jednakże, CSF stanowi tylko ~15% objętości czaszki (wewnątrzczaszkowa objętość CSF wynosi ~200 ml (10) i masa mózgu 1350 g) i, jak pokazano na fig.1, wzrost zawartości wody w mózgu z 77 do 80% spowodowałby 15% obrzęk mózgu, wyczerpując wszelkie możliwe przemieszczenie.
jako pomiar, % zawartości wody w mózgu ma tę wadę, że obrzęk (wzrost wody) wpływa zarówno na licznik, jak i mianownik, masę wody i masę mokrą. Jest to niestety zakorzenione w środowisku naukowym. Dlatego ważne jest, aby zdać sobie sprawę, że stosunkowo małe zmiany w % zawartości wody w mózgu mogą faktycznie odzwierciedlać duże zmiany w absolutnej zawartości wody w mózgu i obrzęk mózgu. Mogą one potencjalnie powodować poważne lokalne zaburzenia struktury i (lub) globalne skutki dla ciśnienia wewnątrzczaszkowego i przepływu krwi.