AUTOREGULASI DAN PENGARUH PCO2 TERHADAP ALIRAN DARAH OTAK

Rangga Pragasta SS2051210020

CEREBRAL BLOOD FLOW (CBF)

Otak menerima suplai darah kira kira 15% dari kardiac output (CO) (volume semenit). Dalam keadaan istirahat dan kondisi sehat CBF orang dewasa kira kira 45-55 cc/100g otak permenit sedangkan pada anak anak sebesar 105 cc/100 gram otak/menit.

Total blood flow ke otak yang beratnya lebih kurang 1500 g kira kira 750 cc/menit. Semakin tua semakin rendah CBFnya, contoh pada usia 70 tahun, 58 cc/100g otak permenit sedangkan pada usia  21 tahun CBF 62 cc/100 gram otak/menit.

Faktor-faktor yang mempengaruhi CBF :

1. Perbedaan tekanan pembuluh darah otak.

Faktor-faktor yang mempengaruhi perbedaan tekanan pembuluh darah otak:

a. Tekanan darah (BP) arteriel:b.Tekanan vena

Dalam keadaan tanpa hipotensi tekanan darah arteriel pengaruhnya sedikit saja pada CBF, malahan penurunan tekanan sampai 60-70 mmHg tak mempengaruhi CBF. Hal ini disebabkan adanya autoregulasi cerebral yang mekanismenya hingga saat ini masih belum jelas.

Yang dimaksud dengan autoregulasi cerebral ialah kemampuan otak mempertahankan CBF dalam batas-batas normal dalam menghadapi tekanan perfusi cerebral(CPP) yang berubah. Tekanan perfusi cerebral adalah selisih tekanan arteri rata rata(saat masuk) dan tekanan vena rata-rata (saat keluar) pada sinus sagitalis lymph/cerebral venous junction,secara praktis.

CPP adalah selisih tekanan arteri rata rata (mean arterial pressure (MAP) dan tekanan intracranial rata rata (Intracranial Pressure) (ICP) yang diukur setinggi foramen monroe.

CBF =  CPP / CVR CPP =  MAP - ICP CBF  = MAP - ICP

CVR Normal CPP : 60-80 mmHg. Normal CBF : 750 ml/menit atau 15% dari

CO. Atau sama dengan 50-54 ml/100 grams of brain tissue/menit (Walters, FJM. 1998)

Normal ICP: 7–15 mmHg (Steiner LA, Andrews PJ (2006))   Normal MAP (SBP + (2 x DBP)/3 : 70 - 110

mmHg (Richard E. Klabunde) Normal CVR : 60–190 mm Hg.(Eugenius Siemkowicz)

Karena CPP = MAP - ICP maka CPP akan menurun bila MAP turun atau ICP naik. CPP normal antara 80-90 mmHg. Bila CPP turun50 mmHg terlihat EEG melambat, bila CPP < 40 mmHg maka EEG mendatar terjadi iskemia yang reversibel atau irreversibel tetapi bila CPP< 20 mmHg akan timbul iskemia cerebral yang irreversibel.

Biasanya autoregulasi akan dapat mempertahankan CBF selama MAP antara 50-150 mmHg.

Artinya bila MAP turun oleh kontraksi otot-otot polos dinding serebrovaskular sebagai respons adanya perubahan tekanan intra mural akan terjadi vaso serebral dilatasi sebaliknya bila MAP naik akan terjadi vasocerebral konstriksi selama MAP antara 50-150 mmHg.

2. Tahanan dalam pembuluih darah otak (cerebro vascular resistance (CVR).

Faktor-faktor yang bisa mempengaruhi CVR:

a. Kontrol Kimiawi:b.Kontrol neurologik:c. Tekanan intra kranial (ICP)d. Viskositas darah:e. Temperatur

AUTOREGULASI

Yang dimaksud autoregulasi adalah penyesuaian fisiologis organ tubuh terhadap kebutuhan dan pasokan darah dengan mengadakan perubahan pada resistensi terhadap aliran darah dengan berbagai tingkatan perubahan kontriksi / dilatasi pembuluh darah.

Autoregulasi otak telah cukup luas diteliti dan diterangkan. Bila TD turun, terjadi vasodilatasi, jika TD naik timbul vasokonstriksi.

Pada individu normotensi, aliran darah otak masih tetap pada fluktuasi Mean Arterial Pressure (MAP) 60–70 mmHg. Bila MAP turun dibawah batas autoregulasi, maka otak akan mengeluarkan oksigen lebih banyak dari darah untuk kompensasi dari aliran darah yang berkurang.

Bila mekanisme ini gagal, maka dapat terjadi iskemi otak dengan manifestasi klinik seperti mual, menguap, pingsan dan sinkope.

1. Teori metabolik regulationPeningkatan regional dari kebutuhan glukosa, konsumsi oksigen dan aliran darah, dan telah pula dipercaya bahwa hasil kimiawi dari metabolisme memediasi respon ini.

a. Perubahan pH ekstra selular : Penurunan pH menyebabkan vasodilatasi local, kemungkinan dengan berubahnya permeabilitasi membran atau fungsi resptor.

b. Perubahan pada kalium ekstra seluler : Pemberian ion K secara topical menyebabkan arteriola pia otak berdilatasi yang sesuai dengan konsentrasi yang diberikan.

c. Adenosine : Peningkatan adenosine yang cepat dan nyata terjadi pada peningkatan aktivitas metabolic otak, hipotensi, hipoksi dan kejang.

d. Prostaglandin merupakan turunan arachidonic acid, merupakan vasokonstriktor yang kuat pada konsentrasi yang rendah.

e. Nitric oxyde (NO) : menyebabkan vasorelaksasi .

2. Pressure Autoregulation

Otak manusia mampu untuk memprtahankan aliran darah yang konstan walaupun terdapat fluktuasi pada Mean Arterial Pressure (MAP) antara 60-160 mmHg.

Mechanism Of Autoregulation :

1. Myogenic theory : perubahan tekanan intravaskuler mengubah strecth forces pada vaskuler smooth muscle cell dan sel ini secara intrinsic berkontraksi dan membesar sebagai respons terhadap berbagai tingkatan strecth.

2. Neurogenic theory : menyatakan bahwa pusat otak yang spesifik mempunyai hubungan arteri langsung dan tidak langsung dan respon vaskuler dimediasi melalui hubungan ini

3. Metabolic theory : mengusulkan bahwa hasil metabolisme otak mengatur pressure autoregulation.

Effect Of Arterial Blood Gases Carbon Dioxide

Perubahan pada P CO2 arteri secara nyata mengubah aliran darah otak. Efek yang cepat dapat dijelaskan karena difusi segera dari CO2 melalui BBB.

Hiperkapnia menginduksi dilatasi arteri pia, meningkatkan aliran darah otak,sedangkan hipokapnia mengurangi aliran darah melalui vasokontruksi.

Perubahan CBF bisa ditimbulkan oleh perubahan pH arteriel dimana alkalosis membuat vasocerebral konstriksi dan asidosis membuat vasodilatasi.

Beberapa peneliti mengemukakan bahwa kadar CO2 dalam darah merubah pH ECF yang merubah tonus otot-otot polos arteriole cerebral.

Konsentrasi CO2 dan ion bikarbonat dalam cerebro spinal fluid (CSF) (LCS) menentukan pH ECF. Konsentrasi CO2 di arteri terutama tergantung pada PACO2(respirasi) sedangkan konsentrasi ion bikarbonat sehubungan proses metabolisme otak. Bila PaCO2 normal maka perubahan pH sedikit sekali pengaruhnya pada CBF.

Weiner mengemukakan bahwa penurunan 1 mmHg PaCO2 akan menurunkan laju aliran darah ke otak sebesar 2%.

Beberapa peneliti memberi batasan angka kadar PaCO2 normal antara 35-45 mmHg (beberapa penulis menyebut angka 30 mmHg sebagai batas minimal bagi laju aliran darah ke otak yang adekuad)

Nilai P CO2 lebih besar dari 60-80 mmHg tidak dapat menyebabkan peningkatan aliran darah, kemungkinan karena pembuluh darah otak telah berdilatasi maksimal.

Berkurangnya Pa CO2 menyebabkan penurunan aliran, tetapi tidak pada tingkatan yang sama seperti peningkatan yang dinduksi oleh hiperkenia karena efek vasokontriksi dari hipokapnia yang hebat sebagian dilawan oleh Vasodilatasi dari penurunan suplai oksigen ke jaringan.

Salah satu cara tata laksana untuk mengendalikan peningkatan tekanan intrakranial adalah dilakukan suatu tindakan penurunan PaCO2, pada fase akut terjadinya trauma.

Penurunan dilakukan hingga mencapai kadar PaCO2 sekitar 20-25 mmHg, yang dikenal sebagai tindakan hiperventilasi.

Penurunan PaCO2 ini akan menyebabkan vasokonstriksi pembuluh darah otak dan kondisi ini secara langsung akan menyebabkan penurunan laju aliran darah ke otak; dengan akibat (secara tidak langsung) akan memicu proses iskemik cerebral .

KESIMPULAN

Otak sebagai system pada tubuh yang terkompleks dan sangat terorganisasi memegang peran yang nyata dari aliran darah tubuh.

Otak mempunyai kemampuan yang khas untuk mengatur aliran darah terhadap aktivitas fungsional dan metabolic (flow metabolism coupling and metabolic regulation), perubahan pada tekanan perfusi (perssure autoregulation), perubahan kandungan oksigen atau karbondioksida dari arteri

Dengan pengetahuan autoregulasi dalam menurunkan TD secara mendadak dimaksudkan untuk melindungi organ vital dengan tidak terjadi iskemi.

Perubahan pada P CO2 arteri secara nyata mengubah aliran darah otak. Salah satu cara tata laksana untuk mengendalikan peningkatan tekanan intrakranial adalah dilakukan suatu tindakan penurunan PaCO2, pada fase akut terjadinya trauma.

TERIMA KASIH

In this situation if CPP falls below the critical value of 70 mmHg, the patient will have inadequate cerebral perfusion. Autoregulation will cause cerebral vasodilatation leading to a rise in brain volume. This in turn will lead to a further rise in ICP and induce the vicious circle described by the vasodilatation cascade (fig 3a) which results in cerebral ischaemia.

This process can only be broken by increasing the blood pressure to raise CPP, inducing the vasoconstriction cascade (fig 3b). This explains why the maintenance of arterial blood pressure at adequate level by careful monitoring and rapid correction if it falls is so important.

Thus hyperventilation can lead to a mean reduction in intracranial pressure of about 50% within 2-30 minutes [6]. When PaCO2 is less than 25 mmHg (3.3kPa) there is no further reduction in CBF. Therefore there is no advantage in inducing further hypocapnia as this will only shift the oxygen dissociation curve further to the left, making oxygen less available to the tissues.

Oxygen. Low arterial oxygen tension also has profound effects on cerebral blood flow (Fig 5). When it falls below 50 mmHg (6.7 kPa), there is a rapid increase in CBF and arterial blood volume.