Кровоснабжение головного мозга

Введение

 

Головной мозг, с окружающими  его оболочками находится в полости  мозгового черепа. Верхняя вентральная  поверхность головного мозга  по форме соответствует внутренней вогнутой поверхности свода черепа. Нижняя поверхность - основание головного  мозга, имеет сложный рельеф, соответствующий черепным ямкам внутреннего основания черепа.

 

Масса мозга взрослого человека колеблется от 1100 до 2000 г. На протяжении от 20 до 60 лет масса и объем  остаются максимальным и постоянным для каждого индивидуума.

 

Проблема изучения циркуляции крови и мозгу чрезвычайно сложна. Объясняется это рядом особенностей мозга — органа, который, представляя собой одно целое, состоит в то же время из многих, различно построенных и различно функционирующих частей.

Мозг состоит из клеточных элементов, требующих для своей жизнедеятельности непрерывного притока кислорода .

Функционирование нейронов мозга  требует значительных затрат энергии, которую мозг получает через сеть кровоснабжения.

Работу головного мозга и, в  частности, его интеллектуальную и аффективную деятельность, уже давно пытались связать с кровообращением в нем. С конца XIX столетия стали появляться работы монографического характера, посвященные изучению циркуляции крови в мозгу. Мы имеем в виду монографии Альтана (1871), Салатэ (1877), Моссо (1881), Нагеля (1889) и др.

Первая же попытка построения целостного учения о циркуляции крови в мозгу  принадлежит Е. К. Сеппу (1927).

Между кровью и тканями мозга  имеется барьер, который задерживает  большие молекулы. Этот барьер защищает мозг от многих видов инфекции. В то же время, многие лекарственные препараты, эффективные в других органах, не могут проникнуть в мозг через барьер [3,с.276].

Целью данной работы является краткое  рассмотрение кровоснабжения головного  мозга и, в частности, механизма действия гематоэнцефалического барьера.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Кровоснабжение головного мозга

 

В состоянии покоя головной мозг потребляет около 15 % объема крови, и  при этом потребляет 20-25 % кислорода, получаемого при дыхании.

 

Головной мозг снабжается артериальной кровью из двух бассейнов: каротидного и вертебробазилярного.  Каротидный бассейн формируют сонные артерии. Они берут своё начало в грудной полости: правая от плечеголовного ствола (лат. truncus brachiocephalicus), левая — от дуги аорты (лат. arсus aortae). Сонные артерии обеспечивают около 70-85 % притока крови к мозгу.

Правая общая сонная артерия  является ветвью плечеголовного ствола, левая – непосредственно отходит  от аорты. На уровне верхнего края щитовидного  хряща общая сонная артерия разветвляется на наружную и внутреннюю сонные артерии. Затем через foramen caroticum внутренняя сонная артерия входит в canalis caroticum пирамиды височной кости. После того как артерия выходит из канала, она проходит по передней стороне тела крыловидной кости, вступает в sinus cavernosus твердой мозговой оболочки и доходит до места под передним продырявленным веществом, где делится на конечные ветви. Важным коллатеральным разветвлением внутренней сонной артерии является глазничная артерия. От нее отходят ветви, орошающие глазное яблоко, слезную железу, веки, кожу лба и частично – стенки носовых полостей. Конечные ветви a. ophthalmica – надблоковая и надорбитальная анастомозируют с ветвями наружной сонной артерии.

 

Затем артерия ложится в Сильвиеву борозду. Конечные разветвления внутренней сонной артерии представлены 4 артериями: задняя соединительная артерия, которая анастомозирует с задней мозговой артерией, являющейся ветвью базилярной артерии; передняя ворсинчатая артерия, образующая сосудистые сплетения боковых мозговых желудочков и играющая роль в выработке спинномозговой жидкости и кровоснабжении некоторых узлов основания мозга; передняя мозговая артерия и средняя мозговая артерия.

 

Внутренняя сонная артерия соединяется  с задней мозговой артерией посредством задних соединительных артерий. Передние мозговые артерии соединяются между собой посредством передней соединительной артерии. Благодаря этим анастомозам на основании мозга образуется виллизиев артериальный круг – circulus arteriosus cerebry. Круг связывает артериальные системы каротидного и вертебробазилярного бассейнов.

 

Передняя мозговая артерия уже  в пределах виллизиева круга отдает от себя несколько мелких веточек  – передние продырявливающие артерии  – aa. perforantes arteriores. Они прободают переднюю продырявленную пластинку и питают часть головки хвостатого ядра. Самой крупной из них является возвратная артерия Гейбнера, которая питает переднемедиальные отделы головки хвостатого ядра, скорлупу и передние две трети передней ножки внутренней капсулы. Сама передняя мозговая артерия лежит над мозолистым телом и снабжает артериальной кровью медиальную поверхность полушарий от лобного полюса до fissura parieto-occipitalis и передние две трети мозолистого тела. Также ее ветви могут заходить на орбитальный участок основания мозга и на латеральную поверхность лобного полюса, верхней лобной извилины и парацентральной дольки.

 

Средняя мозговая артерия является самой крупной. Она лежит в  Сильвиевой борозде и кровоснабжает  всю конвекситальную поверхность полушарий (за исключением областей орошаемых передней и задней мозговыми артериями) – нижнюю и среднюю лобные извилины, переднюю и заднюю центральные извилины, надкраевую и угловую извилины, рейлев островок, наружную поверхность височной доли, передние отделы затылочной доли. В пределах виллизиева круга средняя мозговая артерия отдает от себя несколько тонких стволиков, прободающих боковые части передней продырявленной пластинки, так называемые aa. perforantes mediales et laterales. Наиболее крупными из перфорирующих артерий являются aa. lenticulo-striatae и lenticulo-opticae. Они кровоснабжают подкорковые узлы полушарий, ограду, заднюю треть передней ножки и верхнюю часть задней ножки внутренней капсулы.

 

Позвоночные артерии формируют  вертебро-базилярный бассейн. Они кровоснабжают задние отделы мозга (продолговатый мозг, шейный отдел спинного мозга, и мозжечок). Позвоночные артерии берут своё начало в грудной полости, и проходят к головному мозгу в костном канале, образованном поперечными отростками шейных позвонков. По разным данным, позвоночные артерии обеспечивают около 15-30 % притока крови к головному мозгу.

В результате слияния позвоночные  артерии образуют основную артерию (базилярная артерия, а. basilaris) — непарный сосуд, который располагается в базилярной борозде моста.

 

Вертебробазилярный бассейн в  своем проксимальном отделе представлен  позвоночными артериями, отходящими от подключичных артерий на уровне поперечного  отростка VI шейного позвонка (сегмент V1). Здесь она вступает в отверстие  его поперечного отростка и поднимается кверху по каналу поперечных отростков до уровня II шейного позвонка (сегмент V2). Далее позвоночная артерия поворачивается кзади, направляется к for. transversarium атланта (сегмент V3), проходит его и ложится в sulcus a. vertebralis. В экстракраниальном отделе артерия отдает ветви к мышцам, костному и связочному аппарату шейного отдела позвоночника, принимает участие в питании мозговых оболочек.

 

Интракраниальный отдел позвоночной  артерии является сегментом V4. В  этом отделе отходят ветви к твердой мозговой оболочке задней черепной ямки, задняя и передняя спинномозговые артерии, задняя нижняя мозжечковая артерия, а также парамедианная артерия. Задняя спинномозговая артерия – парная. Располагается в задней боковой борозде спинного мозга и участвует в кровоснабжении ядер и волокон тонкого и клиновидного пучков. Передняя спинномозговая артерия – непарная образуется в результате слияния двух стволов, отходящих от позвоночных артерий. Она кровоснабжает пирамиды, медиальную петлю, медиальный продольный пучок, ядра подъязычного нерва и одиночного пути, а также дорсальное ядро блуждающего нерва. Задняя нижняя мозжечковая артерия – это самая крупная ветвь позвоночной артерии, она кровоснабжает продолговатый мозг и нижние отделы мозжечка. Парамедианные ветви обеспечивают кровоснабжение вентральных и боковых отделов продолговатого мозга и корешков IX-XII пар черепных нервов.

 

У заднего края варолиева моста  обе позвоночные артерии сливаются, образуя основную артерию – a. basilaris. Она лежит в борозде моста и на скате затылочной и клиновидной костей. От нее отходят парамедианные ветви, короткие огибающие, длинные огибающие (парные – нижняя передняя мозжечковая и верхняя мозжечковая артерии) и задние мозговые артерии. Из них самыми крупными являются нижняя передняя мозжечковая, верхняя мозжечковая и задние мозговые артерии.

 

Нижняя передняя мозжечковая артерия  отходит от основной на уровне ее средней  трети и кровоснабжает клочок мозжечка и ряд долей на его  передненижней поверхности.

 

Верхняя мозжечковая отходит от верхнего отдела основной артерии и осуществляет кровоснабжение верхней половины полушарий мозжечка, червя и частично четверохолмия.

 

Задняя мозговая артерия образуется в результате деления основной артерии. Она питает крышу среднего мозга, ножку мозга, таламус, нижневнутренние отделы височной доли, затылочную долю и частично верхнюю теменную дольку, отдает небольшие ветви к сосудистому сплетению третьего и боковых желудочков мозга.

 

Между артериальными системами  имеются анастомозы, которые начинают функционировать при окклюзии какого-либо одного артериального ствола. Различают три уровня коллатерального кровообращения: экстракраниальный, экстра-интракраниальный, интракраниальный.

 

Экстракраниальный уровень коллатерального  кровообращения обеспечивается следующими анастомозами. При окклюзии подключичной артерии кровоток осуществляется:

 

- из контралатеральной подключичной  артерии через позвоночные артерии;

 

- из гомолатеральной позвоночной  артерии через глубокую и восходящую  артерии шеи;

 

- из контралатеральной подключичной  артерии через внутренние грудные  артерии;

 

- из наружной сонной артерии  через верхнюю и нижнюю щитовидные  артерии.

 

При окклюзии начального отдела позвоночной  артерии переток осуществляется из наружной сонной артерии через затылочную артерию и мышечные ветви позвоночной артерии.

 

Экстра-интракраниальное коллатеральное кровообращение осуществляется между  наружной и внутренней сонными артериями  по надглазничному анастомозу. Здесь  соединяются надблоковая и надглазничная  артерии из системы внутренней сонной артерии и конечные ветви лицевой и поверхностной височной из системы наружной сонной артерии.

 

На интракраниальном уровне коллатеральное кровообращение осуществляется через  сосуды виллизиева круга. Помимо этого  имеется корковая анастомозная система. Она состоит из анастомозов на конвекситальной поверхности полушарий. Анастомозируют концевые ветви передней, средней и задней мозговых артерий (в области верхней лобной борозды, на границе верхней и средней трети центральных извилин, вдоль межтеменной борозды, в области верхней затылочной, нижней и средней височной, в области клина, предклинья и валика мозолистоого тела). Из анастомозной сети под мягкой мозговой оболочкой отходят перпендикулярные разветвления вглубь серого и белого вещества мозга. Они образуют анастомозы в области базальных ядер.

 

Венозная система головного  мозга принимает активное участие  в кровообращении и ликвороциркуляциии. Вены головного мозга делятся  на поверхностные и глубокие. Поверхностные  вены лежат в ячеях субарахноидального пространства, анастомозируют и образуют петлистую сеть на поверхности каждого из полушарий. В них оттекает венозная кровь из коры и белого вещества. Отток крови из вен идет в ближайший мозговой синус. Кровь из наружных и медиальных отделов лобной, центральной и теменно-затылочной областей впадает в основном в верхний сагиттальный синус, в меньшей степени – в поперечный, прямой, пещеристый и теменно-основной синусы. В глубокие вены мозга отток крови идет от вен сосудистого сплетения боковых желудочков, подкорковых узлов, зрительных бугров, среднего мозга, моста, продолговатого мозга и мозжечка. Основным коллектором этой системы является большая вена Галена, впадающая в прямой синус под наметом мозжечка. Кровь из верхнего сагиттального и прямого синусов попадает в поперечный и сигмовидный и отводится во внутреннюю яремную вену.

 

 

 

 

2. Гематоэнцефалический барьер и его функции

 

Первое свидетельство о существовании  ГЭБ было получено в 1885 году Паулем Эрлихом. Он обнаружил, что введённый в кровеносное русло крысы краситель распространился по всем органам и тканям, кроме мозга[1]. В 1904 году он высказал неверное предположение о том, что краситель не проникает в ткань мозга при внутривенном введении, так как не имеет к ней сродства[2]. Южноафриканский хирург Эдвин Гольдман (1862—1913), ученик Эрлиха, обнаружил в 1909 году, что введённый внутривенно краситель трипановый синий не проникает в ткань мозга, но окрашивает сосудистое сплетение его желудочков[3]. В 1913 году он показал, что краситель, введенный в спинномозговую жидкость собаки или лошади, проникает в ткань головного и спинного мозга, а периферические органы и ткани при этом не окрашиваются[4]. На основании этих опытов, Гольдман предположил наличие барьера между мозгом и кровью, который задерживает нейротоксические вещества

Организм человека и высших животных обладает рядом специфических физиологических  систем, обеспечивающих приспособление (адаптацию) к постоянно изменяющимся условиям существования. Этот процесс  тесно связан с необходимостью обязательного сохранения постоянства существенных физиологических параметров, внутренней среды организма, физико-химического состава тканевой жидкости межклеточного пространства.

 

Среди гомеостатических приспособительных  механизмов, призванных защитить органы и ткани от чужеродных веществ и регулировать постоянство состава тканевой межклеточной жидкости, ведущее место занимает гематоэнцефалический барьер. По определению Л. С. Штерн, гематоэнцефалический барьер объединяет совокупность физиологических механизмов и соответствующих анатомических образований в центральной нервной системе, участвующих в регулировании состава цереброспинальной жидкости (ЦСЖ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

Гематоэнцефалический  барьер - это клеточная структура, образующая границу раздела между кровью системы кровообращения и тканью центральной нервной системы. Назначение гематоэнцефалического барьера состоит в поддержании постоянным состава межклеточной жидкости - среды для наилучшего осуществления функций нейронов.

 

     Гематоэнцефалический барьер состоит из нескольких взаимодействующих слоев. Со стороны полости кровеносного капилляра расположен слой эндотелиальных клеток, лежащих на базальной мембране. Эндотелиальные клетки взаимодействуют друг с другом посредством сложной сети плотных соединений. Со стороны нервной ткани к базальной мембране примыкает слой астроцитов. Тела астроцитов приподняты над базальной мембраной, а их псевдоподии опираются на базальную мембрану так, что ножки астроцитов образуют узкопетлистую трехмерную сеть, а её ячейки составляют сложную полость. Гематоэнцефалический барьер не пропускает крупные молекулы (включая многие медикаменты) из крови в межклеточное пространство центральной нервной системы. Эндотелиальные клетки могут осуществлять пиноцитоз. Они имеют системы переносчиков для транспорта основных субстратов, являющихся источниками энергии необходимой для жизнедеятельности нейронов. Для нейронов главными источниками энергии являются аминокислоты. Астроциты способствуют транспорту веществ из крови к нейронам, а также удалению из интерстициальной жидкости избытка многих метаболитов.