Patologia del Sistema Nervoso Centrale: strutture, cellule e patologie

Patologia II e Fisiopatologia, lezione 17, 23/10/2024

Prof. Patergnani

Patologia del Sistema Nervoso Centrale

Il professore fa una piccola introduzione sul sistema nervoso centrale, composto da encefalo e midollo spinale. Encefalo e midollo spinale sono avvolti da tre strati di tessuto connettivo, le meningi: dura madre, aracnoide, pia madre. Tra l'aracnoide e la pia madre si trova lo spazio subaracnoideo che contiene liquido cerebrospinale (anche detto cefalorachidiano/liquor/CSF), importante per il nutrimento del sistema nervoso centrale.

cervello ossa craniche spazio subaracnoideno dura madre aracnoide teca cranica (contiene il liquor) meningi craniche pia madre vasi sanguigni tessuto cerebrale cervelletto midollo spinale dura madre aracnoide meningi spinali pia madre spazio subaracnoideno spazio subaracnoideno

I capillari sono circondati dalle terminazioni delle cellule della glia (soprattutto gli astrociti). Questa struttura costituisce la barriera ematoencefalica, fondamentale per impedire l'ingresso di microrganismi all'interno dell'encefalo.

Cellule del SNC

Nel SNC si possono distinguere due regioni:

• sostanza grigia: regione costituita da corpi cellulari dei neuroni e dai nuclei delle cellule gliali (supporto); contiene fibre non mielinizzate.
• sostanza bianca: costituita da fasci compatti di assoni mielinici con intercalati numerosi oligodendrociti e astrociti.

Le cellule del SNC:

• Neuroni: rappresentano l'unità funzionale del sistema nervoso e sono deputati alla produzione e agli scambi di segnali, la loro morte causa neurodegenerazione.

Capilare Neuroni O Astrocita Oligodendrocita Pedicelli perivascoun - Assone mielinico Cellula ependimale Mielina (sezionata) -Astrociti: cellule di supporto; hanno forma Liquido cefalorachidiano Microglia stellata e fungono da barriera ma permettono anche lo scambio di molecole. Sono le principali cellule responsabili dei processi riparativi cicatriziali del sistema nervoso.

• Oligodendrociti: dette cellule di Schwann nel SNP. Producono la mielina e avvolgono gli assoni.
• Cellule ependimali: cellule di rivestimento del sistema ventricolare e canale centrale del midollo spinale.
• Microglia: macrofagi residenti del SNC, sono le cellule che danno l'infiammazione.

Patologia Cellulare del SNC

Quando parliamo di patologia del SNC possiamo parlare di: Neurodegenerazione: prevede diverse cause, può essere dovuta ad un accumulo di proteine anomale (come nel Parkinson o nell'Alzheimer) o ad una disfunzione mitocondriale (che porta ad una riduzione dell'energia prodotta e ad un aumento dello stress ossidativo). Alterazioni della via di morte cellulare programmata (apoptosi) e dei sistemi di degradazione (autofagia). Ci può essere inoltre un danno neuronale acuto quando l'evento che crea il danno è immediato (es. ipossia/ischemia) oppure un danno neuronale subacuto e cronico in cui si ha una progressione più lenta della patologia (patologie neurodegenerative del SNC). Il processo patologico è guidato dall'infiammazione e dalla neuroinfiammazione. Ad attivarsi in risposta allo stimolo infiammatorio ci sono gli astrociti, i quali aumentano di numero in seguito all'attivazione, e le cellule della microglia. E' fondamentale durante la patologia del SNC che ci siano alterazioni della permeabilità della barriera ematoencefalica. Un aumento della permeabilità in condizioni patologiche può causare l'ingresso di virus, batteri e cellule immunitarie a livello dell'encefalo. Altro stato patologico del SNC è l'alterazione della mielina ossia una perdita progressiva di mielina (patologia demielinizzante) o un deficit della sua produzione (patologia dismielinizzante, solitamente congenita).

Topografia delle Malattie del SNC

Le patologie colpiscono diverse aree del SNC e in base alla porzione colpita si distinguono diversi disturbi e sintomi specifici.

Malattie Neurodegenerative e Demielinizzanti

• Alzheimer: colpisce principalmente la corteccia cerebrale e l'ippocampo e comporta perdita di memoria e disfunzioni cognitive.
• Parkinson: colpisce la substantia nigra e sistema dopaminergico e comporta rigidità muscolare, tremore e una perdita dell'attività motoria Nonostante entrambe queste patologie siano dovute ad un accumulo eccessivo di proteine, in base a dove si manifestano presentano un quadro clinico molto diverso
• Sclerosi multipla (SM): provoca danni alla sostanza bianca attraverso demielinizzazione.

Disturbi Cerebrovascolari

• Ictus ischemico: a seconda dell'area interessata, può compromettere funzioni motorie, cognitive, linguistiche (colpita area di Broca) o sensoriali (colpito il talamo).
• Emorragie cerebrali: possono avvenire in qualsiasi parte del cervello, ma comunemente colpiscono i gangli della base, il tronco encefalico, o i lobi frontali e temporali. I sintomi variano dalle disfunzioni cognitive, a disturbi motori fino alla paralisi e alla morte.

Lesioni Traumatiche

Caratterizzate da eventi che vedremo nel dettaglio. Sono dovute ad eventi casuali e possono colpire tutte le aree. Sono caratterizzate principalmente da:

• Pressione intracranica elevata che può causare Edema ed Erniazioni
• Ematomi
• Fratture del cranio e compressione cerebrale

Malattie Infiammatorie e Infettive

Danno principalmente due stati:

• Encefalite: infiammazione del tessuto cerebrale che può colpire diverse aree,
• Meningite: colpisce le meningi, le membrane che circondano il cervello e il midollo spinale e successivamente il danno si estende a tutti il cervello

Disturbi Cerebrovascolari: Ictus Cerebrale/Stroke

È il disturbo cerebrovascolare più frequente e la terza principale causa di morte dopo l'infarto e il cancro. Costituisce la prima causa di disabilità nel mondo. Non è diagnosticatile in anticipo, quindi, può solo essere curato per tempo. Si tratta di un'ostruzione vascolare improvvisa per cui il flusso del sangue viene a mancare e si ha una progressiva perdita di attività cognitiva e motoria. L'entità del danno dipende da quanto tempo l'ostruzione permane all'interno del vaso. L'ictus cerebrale di divide in due tipi:

• ICTUS EMORRAGICO: come dice il nome comporta la rottura di un vaso e il sangue si riversa all'interno del cervello. Classico caso di quando avviene la rottura di un aneurisma cerebrale ma anche in caso di trauma cranico o di ipertensione cronica incontrollata A sua volta può essere differenziato in emorragico intracerebrale ed emorragico subaracnoideo.
• ICTUS ISCHEMICO: identifica un apporto di sangue al cervello non sufficiente (ischemia cerebrale). Prevede una prolungata mancanza di irrorazione di uno dei principali vasi sanguigni ed è la forma più frequente (circa 1'85% dei casi). La causa dell'ischemia cerebrale può essere un restringimento o una completa chiusura di uno dei vasi sanguigni che attraversano e alimentano il cervello, a causa di trombi o emboli. L'ictus ischemico si può suddividere in due sottotipi: può essere un'ischemia globale che coinvolge tutto il cervello oppure un'ischemia regionale.

Ischemia Globale

Un apporto essenziale di sangue per mantenere l'integrità tissutale del cervello corrisponde al 20% della gittata cardiaca. Questo flusso viene mantenuto tramite l'abbinamento delle arterie vertebrali e delle arterie carotidi interne unite insieme nel circolo di Willis. Quando si verifica un'ischemia globale la causa può essere un Necrosis of Purkinje cells of cerebellum arresto cardiopolmonare (sistema cardiorespiratorio non funziona più) oppure può essere dovuta ad una ipotensione da shock (cardiogenico, settico, emorragico o anafilattico). L'ictus ischemico causa inizialmente una encefalopatia ischemica, ossia un danno a livello dell'encefalo che porta necrosi e infiammazione del tessuto, successivamente queste lesioni tissutali si diffondono nelle aree circostanti.

Anterior cerebral artery Middle cerebral artery Watershed zone of infarction Short penetrating arteries Necrosis in Sommer sector of hippocampus Laminar necrosis

La durata della carenza di perfusione è fondamentale per i sintomi clinici:

• breve: stato confusionale transitorio, lesioni lievi e recuperabili. Come avviene nel trattamento ischemico acuto.
• breve ma con lesioni gravi: vengono colpite le arterie maggiori, si possono avere danni a livello cognitivo e motorio;
• protratto: mancanza di perfusione protratta nel tempo, il tessuto inizia a morire e questo comporta la totale perdita di attività cognitive e motorie fino al coma e alla morte.

Tutto il cervello è perfuso però solo alcune regioni vengono colpite. Il motivo non è stato ancora ben definito ma sembra sia dovuto a carenze metaboliche, energetiche, fattori emodinamici e neurotrasmettitori che determinano questa ischemia localizzata.

Carenze energetiche > depolarizzazione membrana > rilascio neurotrasmettitori > aumento Na e Ca2+ Depolarizzazione e attivazione proteasi > danno cellulare = eccitossicità Il prof legge questa diapositiva a lato = eccitossicità > maggiore vulnerabilità alle lesioni ischemiche Necrosi medio-corticale (Necrosi laminare) Tessuto infartuato ricco di macrofagi Aterazione fattori emodinamici -> caduta pressione Zone regioni distali di passaggio o confine tra le aeree a maggiore afflusso arterioso Infarti spartiacque o della zona marginale

FIGURE 32-25. Watershed infarct. In global hypoperfusion, the most pre- carious perfusion zones are at the distal overlapping portions of the major cerebral vessels. Here an acute infarct is seen at the watershed of the anterior and middle cerebral arteries (arrow). (Courtesy of Dr. F. Stephen Vogel, Duke University.)

Ischemia Regionale

Localizzata in uno specifico punto del cervello. Può essere dovuta ad un trombo, quindi un coagulo di sangue dovuto ad un danno endoteliale, oppure ad un embolo, un coagulo di sangue (o grasso, aria, materiale tumorale) che viaggia nel flusso e ostruisce lontano dal sito in cui l'embolo viene creato.

Thrombosis of striate artery with infarction of internal capsule Zone of cortical infarction with occlusion at trifurcation Embolic occlusion at trifurcation of middle cerebral artery Thrombotic occlusion of internal carotid artery External carotid artery In generale, gli infarti causati da emboli sono emorragici, mentre quelli Common carotid artery dovuti a trombosi locale sono ischemici (ossia, non emorragici, pallidi, poiché quelli causati dall'embolo risultano invece rossi). L'embolo causa un'ostruzione improvvisa del flusso vascolare e un rapido cambiamento della pressione intravascolare con rischio di rottura del vaso e di emorragia.

Il tipo di gravità e di danno dipende dal sito di occlusione, principali siti:

• triforcazione arteria cerebrale media: si ha un infarto corticale che porta a deficit motori, sensoriali e afasia
• un ramo dell'arteria striata: si ha un infarto della capsula interna (fasci di fibre, collegamento corteccia tronco e midollo) che porta a deficit motori

La maggior parte degli INFARTI CAUSATI DA TROMBOSI è anemica proprio perché negli stadi iniziali non c'è emorragia ed è difficile da vedere macroscopicamente per diverse ore.