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L’edema cerebrale è un importante contributo al cattivo esito in molte condizioni neurologiche (ad esempio ictus emorragico, ictus ischemico, lesioni cerebrali traumatiche e tumori cerebrali). Storicamente, nei modelli di malattie animali, l’edema è stato quantificato confrontando il contenuto di acqua del tessuto interessato con il cervello normale. Il contenuto di acqua è stato espresso in % di acqua cerebrale, determinato dalla differenza di peso umido e secco (cioè il peso dell’acqua) diviso per il peso umido (1-3). Come descritto di seguito, questo è un peccato in quanto può portare a un’interpretazione errata dell’impatto dei “piccoli” cambiamenti nella % di acqua cerebrale.

Per esaminare questo problema, vengono utilizzati diversi esempi di lesioni cerebrali dalla letteratura e tre parametri sono calcolati dalle equazioni.

Per dimostrare questi termini, i dati da Betz et al. (4) è usato. I ratti sono stati sottoposti a 6 ore di occlusione permanente dell’arteria cerebrale media (MCAO) e quindi il tessuto è stato prelevato dalla corteccia ipsilaterale (ischemica) e controlaterale. Per un campione di 100 mg della corteccia ipsilaterale, il peso secco era di 17,6 mg e il peso dell’acqua era di 82,4 mg. Per la corteccia controlaterale, lo stesso peso umido del campione aveva un peso secco di 21,4 mg e un peso dell’acqua di 78,6 mg. Dall’equazione 1, i campioni di corteccia ipsi e controlaterale avevano un contenuto di acqua % di 82,4 e 78,6%, rispettivamente, una differenza di 3,8%. Tuttavia, utilizzando l’equazione 2, il contenuto di acqua nella corteccia ipsilaterale è di 4,68 g di acqua / g di peso secco, mentre quello per la corteccia ipsilaterale è di 3,67 g di acqua/g di peso secco. Supponendo che il peso del tessuto secco non cambi durante il corso di 6 ore di MCAO, ciò significa che c’è un aumento del 27,5% nel contenuto di acqua. Utilizzando il contenuto di acqua del campione corticale controlaterale e il peso a secco ipsilaterale finale, è possibile calcolare un peso a umido iniziale per il campione ipsilaterale (3,67+1)*17,6 = 82,2 mg e, quindi, utilizzando l’equazione 3 il gonfiore del tessuto come 21,6%. Questo esempio mostra che un cambiamento abbastanza piccolo nel contenuto di acqua % riflette in realtà grandi cambiamenti nell’acqua tissutale e nel gonfiore dei tessuti.

La tabella 1 fornisce cinque esempi tratti dalla letteratura per comprendere diverse condizioni neurologiche. Wagner et al. (5) ha riferito che per la materia bianca periematomiale nel maiale il contenuto di acqua % era 86%, rispetto al 73% nell’emisfero controlaterale. In termini di contenuto di acqua (g / g peso secco), questo rappresenta una variazione del 127%, mentre il gonfiore dei tessuti è stato del 93%. Questi risultati mostrano l’entità dei cambiamenti nel contenuto di acqua e gonfiore che possono derivare da edema cerebrale. Va anche notato che la relazione tra il contenuto % di acqua e il contenuto di acqua (g/g di peso secco) o il gonfiore del cervello non è lineare. Ciò è sottolineato nella Figura 1 che traccia le variazioni del contenuto % di acqua con gli altri due parametri per un tessuto ipotetico, con un contenuto iniziale di acqua del 77%. Una variazione del contenuto di acqua % di 1% si traduce (a 78%) in un aumento del 6 e 4.5% del contenuto di acqua (g/g peso secco) e gonfiore del cervello, rispettivamente, ma un aumento del 10% del contenuto di acqua% (a 87%) si traduce in una variazione del 100 e 77% in questi due parametri.

Gerriets et al. misurazioni effettuate del contenuto % di acqua (metodo wet / dry weight) e gonfiore emisferico (utilizzando la risonanza magnetica) negli stessi ratti 24 ore dopo MCAO permanente (6). Hanno riportato % contenuto di acqua di 80,08 e 75,89% negli emisferi ipsi – e controlaterale, rispettivamente, un aumento del 4,19%. Ciò è stato accompagnato da un rigonfiamento del 18,34% dell’emisfero ipsilaterale come valutato dalla risonanza magnetica. Queste misurazioni dirette indicano anche che i cambiamenti relativamente “piccoli” nel contenuto di acqua in % riflettono effettivamente grandi cambiamenti nel gonfiore dei tessuti.

L’impatto dell’edema cerebrale può essere locale, attraverso il cambiamento delle relazioni spaziali tra cellule e flusso sanguigno locale, o globale, a causa di cambiamenti di pressione intracranica, flusso sanguigno e potenziale ernia. A questo proposito, la Tabella 1 elenca quattro studi sul ratto, uno dei quali proviene da un modello di ischemia globale con riperfusione (7) e gli altri tre provengono da lesioni più focali (MCAO, emorragia intracerebrale e lesione cerebrale traumatica con campionamento di tessuto più locale; (4, 8, 9)). Lo studio globale sull’ischemia ha riportato un aumento del contenuto % di acqua cerebrale da 77,16 a 78,2%, un aumento minore rispetto a quello riportato per i tre modelli focali. Va notato, tuttavia, che questi piccoli aumenti globali possono avere un profondo effetto sulla pressione intracranica (e potenziale ernia). Il gonfiore del cervello può inizialmente essere compensato dallo spostamento del CSF (e del sangue). Tuttavia, il CSF rappresenta solo ~15% del volume cranico (volume CSF intracranico di ~200 ml (10) e peso cerebrale di 1350 g) e, come illustrato nella Figura 1, un aumento del contenuto di acqua cerebrale dal 77 all ‘ 80% causerebbe il gonfiore del cervello del 15%, esaurendo ogni possibile spostamento.

Come misura, il contenuto % di acqua cerebrale ha lo svantaggio che l’edema (un aumento dell’acqua) influenza sia il numeratore che il denominatore, la massa d’acqua e il peso bagnato. Purtroppo è radicato nella comunità scientifica. È, quindi, importante rendersi conto che relativamente piccoli cambiamenti nel contenuto di acqua % cervello può effettivamente riflettere grandi cambiamenti nel contenuto di acqua assoluta del cervello e gonfiore del cervello. Questi possono potenzialmente causare gravi perturbazioni locali della struttura e / o effetti globali sulla pressione intracranica e sul flusso sanguigno.