Fluxo Sanguíneo Cerebral

 

O fluxo sanguíneo no cérebro é suprido por quatro grandes artérias — duas

carótidas e duas artérias vertebrais — que se fundem para formar o círculo

de Willis na base do cérebro. As artérias, originadas do círculo de Willis,

percorrem a superfície do cérebro e dão origem às artérias piais que se

ramificam em vasos menores, chamados artérias e arteríolas de penetração

(Figura 62-1). Os vasos penetrantes são levemente separados do tecido

cerebral pelo extenso espaço subaracnoide, denominado espaço de Virchow-

Robin. Os vasos penetrantes mergulham no tecido cerebral, dando origem

às arteríolas intracerebrais, que eventualmente se ramificam em capilares,

onde ocorre a troca de oxigênio, nutrientes, dióxido de carbono e

metabólitos entre o sangue e os tecidos.

Figura 62-1. Arquitetura dos vasos sanguíneos e do mecanismo potencial para a regulação do fluxo sanguíneo pelos astrócitos. As artérias piais se situam nos limitantes gliais e as artérias penetrantes estão cercadas por pés gliais dos astrócitos. Note que os astrócitos também têm finos processos estreitamente associados às sinapses.

 

REGULAÇÃO DO FLUXO SANGUÍNEO CEREBRAL

 

O fluxo normal de sangue pelo cérebro da pessoa adulta é, em média, de 50

a 65 mililitros por 100 gramas de tecido encefálico por minuto. Para todo o

encéfalo, isso equivale a 750 a 900 mL/min. Assim, o cérebro constitui apenas cerca de 2% do peso corporal, mas recebe 15% do débito cardíaco

de repouso.

Como na maioria dos outros tecidos, o fluxo sanguíneo cerebral é muito

correlacionado ao metabolismo tecidual. Acredita-se que vários fatores

metabólicos contribuam para a regulação do fluxo sanguíneo cerebral: (1)

concentração de dióxido de carbono; (2) concentração de íons hidrogênio;

(3) concentração de oxigênio; e (4) substâncias liberadas pelos astrócitos,

células especializadas não neuronais que parecem acoplar a atividade

neuronal à regulação do fluxo sanguíneo local.

 

O Excesso de Concentração de Dióxido de Carbono ou de Íons

Hidrogênio Aumenta o Fluxo Sanguíneo Cerebral. Aumento da

concentração de dióxido de carbono, no sangue arterial que perfunde o

tecido cerebral aumenta muito o fluxo sanguíneo. Isso está explicado na

Figura 62-2, que mostra que o fluxo sanguíneo cerebral é

aproximadamente duplicado com elevação de 70% da pressão parcial de

dióxido de carbono (Pco ) arterial. 2

Acredita-se que o dióxido de carbono aumente o fluxo sanguíneo cerebral,

ligando-se primeiro à água nos líquidos corporais para formar ácido

carbônico que se dissocia para liberar íons hidrogênio. Esses íons

hidrogênio então provocam a vasodilatação dos vasos cerebrais — sendo

essa dilatação quase diretamente proporcional ao aumento da con centração

de íons hidrogênio, até que o fluxo sanguíneo atinja aproximadamente o

dobro do normal.

Outras substâncias que aumentem a acidez do tecido cerebral e, portanto,

a concentração de íons hidrogênio, aumentarão da mesma forma o fluxo

sanguíneo cerebral. Tais substâncias incluem os ácidos lático e pirúvico e

qualquer outra substância ácida formada durante o metabolismo tecidual.

Figura 62-2. Relação entre Pco arterial e fluxo sanguíneo cerebral. 2

 

 

Importância do Controle do Fluxo Sanguíneo Cerebral por

Dióxido de Carbono e Íons Hidrogênio. Uma concen tração de íon

hidrogênio aumentada deprime muito a atividade neuronal. Portanto, é

extremamente adequada que uma elevação na concentração de íons

hidrogênio também cause um aumento no fluxo de sangue, que, por sua

vez, leva os íons hidrogênio, o dióxido de carbono e outras substâncias de

caráter ácido para longe dos tecidos cerebrais. A perda de dióxido de

carbono tira o ácido carbônico dos tecidos; essa ação, juntamente com a

retirada de outros ácidos, reduz a concentração de íons hidrogênio de volta

ao normal. Dessa forma, tal mecanismo ajuda a manter uma concentração

de íon hidrogênio constante nos líquidos cerebrais e assim auxilia a manter

um nível normal e constante de atividade neuronal.

 

Deficiência de Oxigênio como Regulador do Fluxo Sanguíneo

Cerebral. Com exceção de períodos de intensa atividade cerebral, a

intensidade/velocidade de utilização de oxigênio pelo tecido encefálico

permanece dentro de limites estreitos — quase exatamente 3,5 (±0,2) mililitros de oxigênio por 100 gramas de tecido cerebral por minuto. Se em

algum momento o fluxo sanguíneo para o cérebro fica insuficiente para

fornecer essa quantidade necessária de oxigênio, o mecanismo de

vasodilatação por deficiência de oxigênio entra quase imediatamente em

ação, deixando o fluxo sanguíneo cerebral e o transporte de oxigênio para

os tecidos cerebrais, próximos do normal. Portanto, esse mecanismo

regulatório do fluxo sanguíneo local é quase exatamente o mesmo no

cérebro, assim como nos vasos sanguíneos coronários, no músculo

esquelético e na maioria das outras áreas vasculares do corpo.

Experimentos mostraram que a diminuição da pressão parcial de oxigênio

(Po ) tecidual cerebral para menos de 30 mmHg (o valor normal é 35 a 40 2

mmHg) começa a aumentar de imediato o fluxo sanguíneo. Isso é

extremamente adequado, pois a função cerebral fica alterada com valores de

Po não muito menores e, em especial, nos níveis de Po menores que 20 2 2

mmHg. Até mesmo coma pode resultar desses níveis muito baixos. Assim,

os mecanismos dependentes do oxigênio, responsáveis pela regulação local

do fluxo sanguíneo cerebral se constituem em resposta protetora muito

importante contra a atividade neuronal cerebral diminuída e, portanto,

contra qualquer eventual distúrbio da capacidade mental.

As Substâncias Liberadas dos Astrócitos Regulam o Fluxo Sanguíneo

Cerebral. Número cada vez maior de evidências tem sugerido que o acoplamento entre a atividade neuronal e o fluxo sanguíneo cerebral é devido, em parte, às

substâncias liberadas pelos astrócitos (também chamadas células astrogliais) que

cercam os vasos sanguíneos no sistema nervoso central. Os astrócitos são células não neuronais com formato de estrela que suportam e protegem os neurônios, assim como fornecem nutrientes. Para eles têm inúmeras projeções

que fazem contato com neurônios e os vasos sanguíneos a seu redor, compondo

mecanismo potencial para a comunicação neurovascular. Os astrócitos da massa cinzenta (astrócitos protoplasmáticos) estendem finos processos que cobrem a

maior parte das sinapses e pés gliais que estão intimamente justapostos à parede

vascular (Figura 62-1).

Estudos experimentais têm mostrado que a estimulação elétrica de neurônios

excitatórios glutamatérgicos levam aos aumentos da concentração de íons cálcio

nos pés gliais de astrócitos e à vasodilatação das arteríolas adjacentes. Estudos

adicionais têm sugerido que essa vasodilatação é mediada por diversos

metabólitos vasoativos liberados pelos astrócitos. Apesar de os mediadores

verdadeiros ainda não serem identificados, o óxido nítrico, metabólitos do ácido

araquidônico, íons potássio, adenosina, e outras substâncias, geradas pelos

astrócitos, em resposta à estimulação dos neurônios excitatórios adjacentes, têm

sido apontados como importantes mediadores da vasodilatação local.

Medidas do Fluxo Sanguíneo Cerebral e Efeito da Atividade Cerebral sobre

o Fluxo. Foi desenvolvido método para medir simultaneamente o fluxo de sangue

em até 256 segmentos isolados do córtex cerebral humano. Para medir o fluxo

sanguíneo nesses segmentos, uma substância radioativa, tal como xenônio

radioativo, é injetada na artéria carótida; depois de a radioatividade de cada

segmento do córtex ser registrada enquanto a substância radioativa passa pelo

tecido cerebral. Para esse fim, 256 pequenos detectores de radioatividade por

cintilação são apostos sobre a superfície cortical. A velocidade do aumento e a

redução da radioatividade em cada segmento tecidual são medidas diretas da

intensidade/velocidade do fluxo sanguíneo cerebral por esse segmento.

Usando-se essa técnica, ficou claro que o fluxo sanguíneo em cada segmento

individual do córtex muda por até 100% a 150% dentro de segundos, em resposta

às variações locais na atividade neuronal. Por exemplo, simplesmente o cerrar o

punho causa aumento imediato do fluxo sanguíneo do córtex motor do lado

oposto do cérebro. Ler um livro aumenta o fluxo sanguíneo, especialmente nas

áreas visuais do córtex occipital e nas áreas de percepção linguística do córtex

temporal. Esse procedimento de medida pode também ser usado para localizar a

origem de ataques epilépticos, pois o fluxo sanguíneo cerebral local aumenta,

aguda e significativamente, no ponto focal de cada crise.

A Figura 62-3 ilustra o efeito da atividade neuronal local sobre o fluxo

sanguíneo, ao mostrar um aumento típico no fluxo sanguíneo occipital, registrado

no cérebro de gato enquanto a luz intensa estimula seus olhos, durante meio

minuto.

O fluxo sanguíneo e a atividade nervosa em diferentes regiões do cérebro

podem ser avaliadas, de modo indireto, mediante ressonância magnética

funcional (RMf). Esse método baseia-se na observação de que a hemoglobina rica

em oxigê nio (oxi-hemoglobina) e a pobre em oxigênio (desoxi-hemoglobina) no

sangue se comportam de forma diferente na presença de um campo magnético. A

desoxi-hemoglobina é uma molécula paramagnética (i. e., é atraída por um campo

magnético aplicado de forma externa), enquanto a oxi-hemoglobina é diamagnética (i. e., é repelida por um campo magnético). A presença de desoxi-

hemoglobina num vaso sanguíneo provoca uma diferença mensurável no sinal de prótons da ressonância magnética (RM) do vaso e no tecido que o rodeia.

Entretanto, os sinais dependentes da concentração de oxigênio no sangue (BOLD), obtidos por RMf, dependem da quantidade total de desoxi-hemoglobina

no espaço tridimensional específico (voxel) do tecido cerebral submetido à avaliação; isso, por sua vez, é influenciado pela intensidade do fluxo sanguíneo, pelo volume de sangue e pelo consumo de oxigênio no voxel específico do tecido

cerebral. Por esse motivo, a RMf BOLD fornece apenas uma estimativa indireta do

fluxo sanguíneo regional, embora possa também ser utilizada para produzir mapas que mostram que partes do cérebro são ativadas em um determinado processo mental.

Um método alternativo de RM, chamado marcação de spins arteriais (ASL),

pode ser utilizado para proporcionar uma avaliação mais quantitativa do fluxo sanguíneo regional. A ASL funciona ao manipular o sinal de RM do sangue arterial

antes de ser fornecido às diferentes regiões cerebrais. Ao subtrair duas imagens nas quais o sangue arterial é manipulado de modo diferente, o sinal estático de

prótons é subtraído no tecido restante, ficando unicamente o sinal vindo do sangue arterial fornecido. As técnicas de imagem ASL e BOLD podem ser

utilizadas juntamente para fornecer de forma simultânea uma sondagem do fluxo sanguíneo cerebral regional e da função neuronal.

 

Figura 62-3. Aumento do fluxo sanguíneo para as regiões occipitais do cérebro de gato quando a luz incide sobre a retina.

A Autorregulação do Fluxo Sanguíneo Cerebral Protege o Cérebro de

Flutuações Quando a Pressão Arterial Varia. Durante as atividades diárias

normais, a pressão arterial pode variar muito chegando a níveis elevados durante

os estados de excitação ou atividade árdua e caindo a níveis baixos durante o

sono. Entretanto, o fluxo sanguíneo cerebral é extremamente bem

“autorregulado”, entre os limites da pressão arterial de 60 e 140 mmHg. Isto é, a

pressão arterial média pode ser diminuída agudamente para valores de 60 mmHg,

ou aumentada para valores de 140 mmHg, sem variação significativa do fluxo

sanguíneo cerebral. Além disso, em pessoas hipertensas, a autorregulação do

fluxo de sangue cerebral ocorre até mesmo quando a pressão arterial média

aumenta para valores entre 160 e 180 mmHg. Isso é explicado na Figura 62-4,

que mostra o fluxo sanguíneo cerebral medido em pacientes com pressão

sanguínea normal e em pacientes hipertensos e hipotensos. Note a constância

extrema do fluxo sanguíneo cerebral entre os limites de 60 e 180 mmHg de

pressão arterial média. Entretanto, se a pressão arterial cair para menos que 60

mmHg, então o fluxo sanguíneo cerebral fica gravemente diminuído.

 

Figura 62-4. Efeito de diferenças da pressão arterial média, variando de níveis indicativos de hipotensão em níveis indicativos de hipertensão, no fluxo sanguíneo cerebral, em diferentes seres humanos. (Modificada de Lassen NA: Cerebral blood flow and oxygen consumption in man. Physiol Rev 39:183, 1959.)

 

Papel do Sistema Nervoso Simpático no Controle do Fluxo Sanguíneo

Cerebral. O sistema circulatório cerebral tem forte inervação simpática que se

origina nos gânglios simpáticos cervicais superiores, passa pelo pescoço e depois para o tecido cerebral, acompanhando as artérias cerebrais. Essa inervação supre

tanto as grandes artérias cerebrais como as artérias menores que penetram na própria substância cerebral. No entanto, a transecção dos nervos simpáticos ou a

sua estimulação branda a moderada, em geral, provoca poucas variações do fluxo sanguíneo cerebral, porque o mecanismo autorregulatório pode prevalecer sobre

os efeitos nervosos.

Quando a pressão arterial média aumenta de forma aguda para nível

excepcionalmente alto como durante o exercício extenuante, ou durante outros estados de atividade circulatória excessiva, o sistema nervoso simpático

normalmente provoca vasoconstrição das artérias cerebrais grandes e de

tamanho intermediário, o suficiente para impedir que a alta pressão chegue aos vasos sanguíneos menores do cérebro. Esse mecanismo é importante para impedir hemorragia vascular no interior do cérebro — isto é, para impedir a

ocorrência de “acidente vascular cerebral”.

 

MICROCIRCULAÇÃO CEREBRAL

Como ocorre em quase todos os outros tecidos do organismo, o número de

capilares sanguíneos no cérebro é maior onde as demandas metabólicas são

maiores. A intensidade metabólica total da substância cinzenta cerebral,

onde ficam os corpos celulares dos neurônios, é cerca de quatro vezes maior

do que a da substância branca; de forma correspondente, o número de

capilares e a intensidade do fluxo sanguíneo também são cerca de quatro

vezes mais altos.

Característica importante estrutural dos capilares cerebrais é que, em sua

maioria, eles são muito menos “permeá veis” do que os capilares sanguíneos

em quase qualquer outro tecido do corpo. A razão para esse fenômeno é que

os capilares são sustentados de todos os lados pelos “pés gliais”, pequenas

projeções das células gliais que ficam ao seu redor, estendendo-se por toda

a superfície das capilares, e responsáveis pelo suporte físico para impedir

dilatação exagerada dos capilares no caso de pressão sanguínea alta no seu‐

interior.

As paredes das pequenas arteríolas que levam aos capilares cerebrais

ficam muito mais grossas em pessoas que desenvolvem hipertensão, e essas

arteríolas permanecem no estado de considerável vasoconstrição o tempo

todo para impedir a transmissão da pressão alta aos capilares. Veremos

adiante, neste Capítulo, que cada vez que esses sistemas de proteção contra

a transudação de líquido dos capilares para o tecido cerebral deixam de

funcionar, segue-se edema cerebral grave, o que pode levar rapidamente ao

coma e à morte.

 

Ocorre “Acidente Vascular Cerebral” Quando Vasos Sanguíneos Cerebrais

São Obstruídos

Quase todas as pessoas idosas têm bloqueios de algumas pequenas artérias

cerebrais, e até 10% delas eventualmente chegam a ter bloqueios sérios o

suficiente para causar perturbação grave da função cerebral, condição chamada

“acidente vascular cerebral”.

A maioria dos acidentes vasculares cerebrais é ocasionada por placas

arterioescleróticas que ocorrem em uma ou mais das artérias cerebrais. Essas

placas podem ativar o mecanismo de coagulação do sangue, e o coágulo que

surge bloqueia o fluxo sanguíneo na artéria, levando, assim, à perda aguda da

função cerebral em área localizada.

Em cerca de um quarto das pessoas que apresentam acidentes vasculares

cerebrais, a hipertensão provoca o rompimento de um vaso sanguíneo; ocorre

então hemorragia, que comprime o tecido cerebral local e compromete ainda mais

suas funções. Os efeitos neurológicos do acidente vascular cerebral são

determinados pela área do cérebro afetada. Um dos tipos mais comuns de

acidente vascular cerebral é o bloqueio da artéria cerebral média que abastece a

porção medial de um hemisfério do cérebro. Por exemplo, se a artéria cerebral

média for bloqueada do lado esquerdo do cérebro, a pessoa provavelmente terá

disfunção neural séria, por causa da perda de função na área de Wernicke de

compreensão da fala no hemisfério cerebral esquerdo e ela também ficará

incapaz de enunciar palavras, por causa da perda da área motora de Broca para a

formação de palavras. Além disso, a perda de função nas áreas neurais de

controle motor no hemisfério esquerdo pode provocar a paralisia espástica da

maioria dos músculos do lado oposto do corpo.