A5 Ischämischer Schlaganfall (Halbschatten, exzitotoxische Kaskade)

Thema

Hirngewebe benötigt eine konstante Hirndurchblutung, um seine Aktivität aufrechtzuerhalten. Bei einem ischämischen Schlaganfall sinkt diese Hirndurchblutung regional in einem Teil des Hirngewebes ab – eine direkte Folge des bereits in einem anderen Modell beschriebenen Zuflusses zur Beschreibung der Blutversorgung des Hirngewebes. Dieser regionale Abfall der Hirndurchblutung beeinträchtigt die zelluläre Energieproduktion des Hirngewebes und folgt damit dem gleichen Energiehaushalt, der bereits in einem anderen Modell zur Beschreibung des Hirngewebestoffwechsels verwendet wurde. Innerhalb des Hirngewebes ist es das Neuron, das direkt unter diesem Energiemangel leidet: Ohne ausreichende zelluläre Energie ist die Funktion der Natrium-Kalium-Pumpe des Neurons beeinträchtigt – derselben Natrium-Kalium-Pumpe, die bereits in einem anderen Modell beschrieben wurde.

Wenn die Natrium-Kalium-Pumpe des Neurons ausfällt, kann das Neuron seine normalen Ionengradienten nicht mehr aufrechterhalten, und dieser Energiemangel führt zu einer übermäßigen Freisetzung von Glutamat in den extrazellulären Raum um das Neuron herum. Überschüssiges Glutamat führt zu einer anhaltenden Aktivierung eines spezifischen Glutamatrezeptors auf der Zellmembran des Neurons. Die Kinetik dieser Aktivierung entspricht derjenigen, die in einem anderen Modell für die Glutamatrezeptoraktivierung beschrieben wird. Diese anhaltende Aktivierung löst einen massiven Kalziumeinstrom in das Neuron aus. Je mehr Glutamat freigesetzt wird und je länger dieser Rezeptor aktiviert bleibt, desto größer ist der Kalziumeinstrom. Dieser massive Kalziumeinstrom, bekannt als Exzitotoxizität, beeinträchtigt direkt die Lebensfähigkeit des Neurons.

Dieser Verlust der neuronalen Lebensfähigkeit tritt nicht gleichmäßig im gesamten betroffenen Hirngewebe auf. Abhängig vom Ausmaß der zerebralen Durchblutungsstörung lässt sich das Hirngewebe in einen ischämischen Kern, in dem die Durchblutungsstörung so stark ist, dass das Neuron unwiederbringlich abstirbt, und eine Penumbra-Zone unterteilen. In der Penumbra-Zone ist die Durchblutungsstörung weniger stark ausgeprägt, und das Neuron kann noch gerettet werden, wenn die Hirndurchblutung rechtzeitig wiederhergestellt wird.

Wird die Durchblutung des Hirngewebes nicht rechtzeitig wiederhergestellt, bleibt die Penumbra nicht stabil neben dem ischämischen Kern: Die Neuronen in der Penumbra verlieren zunehmend ihre Lebensfähigkeit, und die Penumbra wird in den ischämischen Kern rekrutiert und wird somit Teil von ihm, anstatt als rettbares Gewebe erhalten zu bleiben. Je länger die Durchblutung des Hirngewebes nicht wiederhergestellt wird, desto mehr Penumbra wird in den ischämischen Kern rekrutiert.

Jeder Anteil der in den ischämischen Kern rekrutierten Penumbra erhöht das endgültige Infarktvolumen im Hirngewebe. Daher hängt das endgültige Ausmaß des Hirngewebeschadens direkt davon ab, wie lange die Wiederherstellung der Durchblutung dauert. Die rechtzeitige Wiederherstellung der Hirngewebedurchblutung bestimmt somit, wie viel von der Penumbra gerettet werden kann und begrenzt letztendlich das endgültige Infarktvolumen, das das Hirngewebe nach einem ischämischen Schlaganfall erleidet.

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