SIRKULASI DARAH DI OTAK

SIRKULASI DARAH DI OTAK

A.   Fisiologi Sirkulasi Darah Di Otak

Sistem saraf pusat (SSP) diisi oleh jaringan yang kaya pembuluh darah untuk memenuhi kebutuhan yang berubah-rubah dari metabolisme saraf lokal dan regional. Aliran darah otak (CBF) dapat dilihat dari 2 sudut pandang: ciri umum, dan gambaran unik dari SSP.

1.     Ciri Umum Aliran Darah

Sifat alami darah adalah bahwa substansi tertentu (leukosit, eritrosit, dan trombosit) tersuspensi dalam  plasma. Komponen darah cenderung untuk berkumpul di bagian tengah aliran, dan akan bervariasi sesuai ukuran lumen, sehingga sifat darah di arteri yang lebih besar tidak dapat disamakan dengan pembulih darah yang lebih kecil. Lebih jauh lagi, pernyataan tentang tekanan darah, aliran darah, dan perfusi jaringan harus dipertimbangkan sesuai pulsasi aliran darah.

Faktor-faktor lain juga mempengaruhi aliran darah, meliputi suhu lokal dan pH, tekanan oksigen dan karbondioksida, K⁺, H⁺, HCO₃^-  pada jaringan dan darah; hematokrit, cardiac output, tekanan darah, faktor neurogenik, tahanan vaskuler, dan lainnya termasuk mediator saraf dan kimiawi.

2.     Viskositas

Viskositas ditentukan berbagai faktor termasuk hematokrit, kemampuan berubah bentuk dan beragregasi, dan viskositas plasma.

Salah satu ciri khas otak mengendalikan sensorik dan motorik yaitu bahwa setiap hemisfer otak terutama mengurus sisi tubuh kontra lateral. ( Prince, Sylvia Anderson, 1995 :922-923)

Otak memperoleh darah dari dua pembuluh darah besar : karotis atau sirkulasi anterior dan vertebra atau sirkulasi posterior. Masing-masing sistem terlepas dari arkus aorta sebagai pasangan pembuluh : karotis komunis kanan dan kiri dan vetebra kanan dan kiri. Masing-masing karotis membentuk bifurkasi untuk membentuk arteri karotis interna dan eksterna. Arteri vetebra berawal dari arteri subklavia. Vetebra bergabung membentuk arteri basiler, dan selanjutnya memecah untuk membentuk kedua arteri serebral posterior yang mensuplai permukaan otak inferior dan mediana juga bagaian lateral lobus oksipital.

Sistem karotis terutama melayani hemisfer otak dan sistem vertebrabasilaris terutama memberi darah bagi batang otak, serebelum dan bagian posterior hemisfer. Aliran darah di otak (ADO) dipengaruhi terutama oleh 3 faktor. Dua yang paling penting adalah tekanan untuk memompa darah dari sistem arteri kapiler ke sistem vena dan tahanan (perifer) pembuluh darah otak. Faktor ketiga adalah faktor darah sendiri yaitu viskositas dan koagulobilitasnya (kemampuan    untuk   membeku).

Dari faktor pertama, yang penting adalah tekanan darah sistemik (faktor jantung, darah, pembuluh darah dan lain-lain) dan faktor kemampuan khusus pembuluh darah otak (arteriol) untuk menguncup bila tekanan darah sistemik naik dan berdilatasi bila tekanan darah sistemik menurun. Daya akomodasi sistem arteriol otak ini disebut daya otoregulasi pembuluh darah otak yang berfungsi normal bila tekanan sistolik antara 50 – 150 mmHg.
Faktor darah, selain viskositas darah dan daya membekunya, juga diantaranya seperti kadar/tekanan parsial CO2 dan O2 berpengaruh terhadap diameter arteriol. Kadar/tekanan parsial CO2 yang naik, PO2 yang turun, serta suasana jaringan yang asam ( pH rendah ), menyebabkan vasodilatasi, sebaiknya bila tekanan parsial CO2 turun, PO2 naik, atau suasana pH tinggi, maka terjadi vasokontriksi.

Viskositas/kekentalan darah yang tinggi mengurangi ADO. Sedangkan koagulobilitas yang besar juga memudahkan terjadinya trombosis dan aliran darah lambat, akibat ADO yang menurun. .( Harsono, 1996 : 82-83).

B.   Autoregulasi dan Metabolisme

Pada kondisi istirahat, dialirkan sekitar 750cc darah permenit (15-20% cardiac output). Parameter penting dalam memperhitungkan aliran darah otak yang dinamakan tekanan perfusi cerebral (CPP), yang idealnya menggambarkan perbedaan mean tekanan arterial (MAP) dikurangi tekanan intra kranial (ICP). Diperkirakan bahwa pada CPP antara 50 dan 130 mmHg hanya terdapat sedikit, bila ada, variasi dalam CBF total. Sirkulasi carotis (anterior) memperoleh mayoritas aliran darah dalam kecepatan yang lebih tinggi (335 cc/menit melalui setiap carotis) sedangkan sirkulasi posterior (vertebrobasiler), memperoleh 75 cc/menit. Lebih jauh lagi, juga terdapat perbedaan antara substansia grisea yang merupakan jaringan dengan aliran cepat (64 cc/ 100 g/ menit) dengan substansia alba yang merupakan jaringan dengan aliran pelan (15-20 cc/ 100 g/ menit). Aliran darah juga terkait dengan aktivitas elektroserebral.

           Karena mekanisme otak dalam meregulasi aliran darahnya masih tidak jelas.

1.             Teori-Teori yang Diajukan Antara lain :

a.        Teori Miogenik

Teori ini menyatakan bahwa pembuluh darah dapat mengenali aliran dan menyesuaikan diri terhadapya. Menurut Baliss dalam 1902, apabila tekanan dalam pembuluh darah meningkat, maka pembuluh darah tersebut akan berkontraksi untuk meningkatkan tahanannya sehingga mengurangi aliran darah.

b.        Teori Neurogenik

Edvinsson dkk menjelaskan berbagai bahwa terdapat berbagai saraf pada pembuluh darah piamater, yang menjelaskan mengenai regulasi sentral. Kerusakan autoregulasi yang masif, sebagaimana yang ditemui pada cedera SSP seperti pada trauma atau perdarahan subarachnoid, juga menunjukkan mekanisme sentral. Hal ini lebih jauh didukung oleh data yang menunjukkan bahwa beberapa neuropeptida juga berperan pada kondisi ini. Faktor lokal ini menggantikan hal yang sebelumnya dikenal dengan respon miogenik pembuluh serebral terhadap perubahan CBF.

c.         Teori Metabolik dan Metabolisme Otak

Banyak studi yang menunjukkan peningkatan aliran darah ke area tertentu dari otak sehubungan dengan peningkatan aktivitas dari area tersebut. Neuron sangatr tergantung pada oksigen dan glukosa. Jaringan neuronal hanya mampu menggunakan energi dari metabolisme aerobik dari glukosa.keton akan dimetabolisme dalam bentuk terbatas pada kondisi kelaparan sedangkan lipid tidak dapat digunakan. Simpanan glikogen dalam otak normal tidak ada, sehingga jaringan saraf tergantung pada aliran kontinyu dari pembuluh darah otak.

Metabolisme anaerob menghasilkan peningkatan cepat jumlah laktat yang menurunkan pH dan meningkatkan ketersediaan ion H+ lokal. Parameter yang digunakan untuk menentukan aktivitas metabolik dinamakan CMRO2, atau metabolisme lokal otak dari O2. Diasumsikan bahwa penggunaan O2 merefleksikan metabolisme glukosa lokal dan hal ini dikonfirmasi dengan penggunaan scanning positron emission tomography (PET).

 Efek dari variasi kondisi metabolik yang normal dan yang berubah yang mempengaruhi CMRO2 dan dapat diukur, dapat membantu memecahkan masalah seputar peran dari mekanisme sentral dan umpan balik neurogenik dalam mengontrol CBF, sehingga bermanfaat untuk panduan terapi di masa yang akan datang.

2.             Faktor Lokal yang Mempengaruhi Autoregulasi

     Kondisi lokal lain tampaknya juga berperan dalam autoregulasi. Faktor ini meliputi pO2, pCO2, konsentrasi H+ dan pH lokal serta suhu. Efek individual dari faktor-faktor ini dapat diidentifikasi dengan segera, namun interaksi diantara faktor-faktor tersebut masih tetap kompleks.

a.     Oksigen

Oksigen tidak akan mempengaruhi CBF hingga pO2 turun sampai dibawah 50 mmHg dimana CBF akan meningkat dengan cepat. Ketika pO2 sebesar 30 mmHg, CBF menjadi dua kali lipatnya. Hal ini kemungkinan bervariasi sesuai hematokrit. Peningkatan pO2 menginduksi sedikit penurunan CBF, ketika subyek normal bernafas dengan oksigen 100 % maka CBF berkurang 10 hingga 13%. Oksigen hiperbarik diberikan pada 2 atm akan menurunkan CBF sebesar 22 % tanpa merubah konsumsi oksigen otak. Penurunan ini tetap terjadi bahkan bila terjadi hiperkapnea. Terdapat sejumlah bukti bahwa pasien NS mengalami perbaikan outcome jika pO2 dipertahankan sedikitnya 80 mmHg.

b.    Karbondioksida

Konsentrasi ion H+ dan pCO2 mempengaruhi CBF. Telah diketahui bahwa dengan konsentrasi pCO2 antara 20 – 60 mmHg, hubungan antara pCO2 dan CBF terlihat dengan peningkatan CBF 2 – 3 % setiap peningkatan pCO2 sebesar 1 mmHg. Penyebabnya masih belum jelas dan mungkin terkait dengan perubahan pH sistemik dan atau tekanan darah sistemik.

c.      Hiperventilasi

Hiperventilasi adalah terapi yang penting pada pasien dengan peningkatan TIK, terutama dengan sindroma herniasi akut. Prinsip klinis doktrin Monroe-Kelly dimana dalam rongga intrakranial yang tetap maka volume muatannya juga tetap. Volume ini, totalnya mencapai 1600 cc, normalnya terdiri dari jaringan otak (84%), darah (4%) dan cairan sererospinal (12%). Diamati oleh Cushing bahwa bila ditambahkan suatu komponen (lesi massa dengan sebab apapun, baik hematoma, tumor ataupun swelling) maka volumenya akan terlampaui sehingga menghasilkan respon fisiologis (refleks Cushing).

Mekanisme kompensasi awal meliputi penurunan jumlah darah dan cairan serebrospinal. Penurunan jumlah darah melalui penurunan CBF akan membantu menghambat hipertensi intrakranial. Hiperventilasi, dengan pCO2 yang menurun, akan bermanfaat. Sayangnya, saat SSP cepat menyesuaikan diri terhada perubahan ini, sukar untuk mengetahui berapa lama reaksi ini bertahan. Bahkan tampaknya pembuluh darah serebral juga menyesuaikan diri dalam 24 -36 jam. Hiperventilasi yang berkepanjangan memiliki efek yang buruk dengan menyebabkan iskemia. Peneliti yang lain memperoleh data dari manipulasi pCO2 secara langsung terhadap perubahan MAP dimana CBF akan bervariasi secara langsung dengan MAP pada area yang rusak dan tidak dipengaruhi oleh pCO2.

Banyak ilmuwan yang berkonsentrasi dalam meneliti fenomena ”steal and countersteal” yang secara teoritis mungkin terjadi. Peneliti-peneliti tersebut mengajukan teori bahwa jika suatu bagian dari sirkulasi otak kehilangan kemampuan autoregulasinya, dan jika aliran yang melalui bagian tersebut berhubungan secara langsung dengan MABP, maka ketika

d.    Kalsium

Saat ini peran ion Ca⁺⁺ pada metabolisme dan aliran darah otak sedang diteliti secara intensif. Bukti-bukti yang mendukung mengenai peran aktif Ca⁺⁺ dalam CBF mencakup peran Ca⁺⁺ pada kontraksi otot dan peningkatan penggunaan Ca⁺⁺ channel blocker dalam pengelolaan hipertensi dan penyakit arteri koroner. Lebih jauh lagi, influks dari Ca⁺⁺ dianggap sebagai .. Konsentrasi ion Ca⁺⁺ ekstraseluler adalah sekitar 4-5 mEq/L dan konsentrasi Ca⁺⁺ intraseluler adalah 10-7 mEq/L.

C.     PENGUKURAN ALIRAN DARAH OTAK

Menentukan aliran darah sesungguhnya ke suatu bagian tertentu dari otak. Adolfo Fick menyatakan bahwa jumlahh substansi yang diserap oleh suatu organ tertentu berhubungan dengan perbedaan konsentrasi dari substansi tersebut dan aliran darah ( yang membawa substansi tersebut) antara arteri dan vena. Penggunaan Nitrous Oksida, suatu substansi yang tidak diserap maupun disekresi oleh otak, dan dengan menerapkan teori dari Fick, Kety dan Schmidt menerbitkan.