지난번 뇌중풍(뇌졸중)의 병태 생리·포스팅에 이어 이번에는 뇌출혈의 병태 생리까지 가능한 한 알기 쉽게 설명하려고 한다.
뇌중풍의 병태 생리를 이해하기 위해서는 뇌중풍(뇌졸중)의 분류에 대해 잠시 이해해야 한다. 뇌중풍(뇌졸중)은 뇌혈관 질환(CVD)의 하나로 혈관이 막히거나 찢어지는 모든 상태를 통틀어 말한다.뇌졸중 분류
뇌중풍의 원인은 크게 허혈성과 출혈성으로 나뉜다.
- 허혈성(ischemic뇌경색) : 혈관이 막혀 뇌로 혈액이 나아가지 않는 경우.
- 2. 출혈성(hemorrhagic, 뇌출혈): 혈관이 파열되어 뇌로 혈액이 가지 않는 경우.
- 결국 어느 쪽도 뇌에 혈액이 가지 않기 때문에 뇌가 장애를 받아 증상이 나타나는 것이다. 따라서 뇌졸중으로 인한 신경학적 결함은 뇌혈류(cerebral blood flow: CBF)의 감소에 기인한다.뇌경색병태생리
뇌경색 병태 생리를 한마디로 요약하면 뇌순환 이상이다. 쉽게 표현해 뇌혈관이 막힌 상태다. 가장 일반적인 것은 혈전성 뇌경색으로 동맥경화가 대부분 원인이다.또 심장이나 경동맥에서 생긴 혈전이 뇌혈관을 막은 경우를 색전성 뇌경색이라고 한다. 미세한 뇌혈관이 막혀 생기는 열공성 뇌경색도 있다.
이처럼 어떤 이유로 뇌혈관이 막히면 뇌혈류의 감소가 나타나고 그로 인해 뇌로 가는 산소와 영양분이 감소된다. 혈류가 빨리 복구되면 뇌조직은 완전히 회복될 수 있고 환자의 증상은 일시적으로 나타난다. 이를 일과성 뇌허혈 발작(transientis chemic stroke, TIA)이라고 한다. 그러나 혈류 중단이 몇 분 이상 계속되면 경직, 즉 뇌조직이 죽고 이는 영구적인 장애를 남길 수 있어 치명적이다.
뇌혈류의 감소 정도에 따라 신경세포(neuron)의 전기생리학적 변화가 일어나는데 뇌의 혈류 공급이 50ml/100g/min 이하로 감소할 경우 시냅스에서 신경전달물질 전달이 차단되어 신경세포의 작용을 하지 않게 되고 20ml/100g/min 이하로 감소할 경우 이온의 항상성이 깨지게 된다.
뇌혈류 차단은 혈류 공급의 정도에 따라 oligemia, penumbra, core로 나뉜다.
- Oligemia는 허혈 손상을 입은 뇌조직의 가장 바깥쪽에 위치한 부분으로 측부(collateral) 순환에 의해 뇌의 에너지 요구량이 충족되고 신경세포는 정상적인 기능을 유지한다. 이 부분은 허혈 손상 후에도 주로 survive할 것으로 예상되는 지역이다.
- 2) Core는 허혈 손상의 중심에 있는 지역으로 이 부분의 신경세포는 혈액 공급이 빠른 시일 내에 재개되지 않으면 항상성을 유지할 수 없게 되고 세포사로 이어진다. 혈액 공급이 완전히 차단되면 수초 내에 신경세포의 전기적 활동이 중단되고 수분 내에 에너지 상태가 악화돼 이온펌프의 항상성이 손상된다. 이런 비가역적인 손상은 혈액 공급이 중단된 뒤 510분 이내에 일어난다.
- 3) Penumbra는 전통적으로 core 주변지역을 의미한다. 1970년대에 이루어진 뇌의 전기생리학적인 관찰에 의해 penumbra가 정의되었는데, 시냅스에서의 신경전달물질 전달은 차단되지만(뇌혈류 50ml/100g/min 이하) 이온의 항상성은 유지되는(뇌혈류 20mg/100g/min 이상) 부분을 말한다. 시냅스의 활동으로 인한 신경학적 장애는 발생하지만 세포형태는 유지된 상태에서 뇌혈류가 다시 공급되면 가역적일 수 있고 임상증상도 호전될 수 있다.
- 이는 허혈 손상 이후 4시간에는 세포사가 core에만 일어나고 penumbra는 저장돼 있으나 시간이 갈수록 penumbra(16시간) 부위까지 세포사가 진행된다. PET를 이용한 연구를 보면 6시간까지는 penumbra 의 90%가 유지되지만 9시간이 지나면 50% 정도가 남고 18시간이 되면 30% 정도가 남게 된다.따라서 뇌중풍(뇌졸중) 치료는 이런 penumbra를 살리는 데 초점을 맞춘다.
- 오랫동안 뇌혈류가 중단될 경우 신경세포는 에너지의 고갈로 세포괴사(necrosis)에 빠지며 이는 주로 허혈의 중심(core)에서 관찰된다.한편 상대적으로 짧은 시간에 허혈 손상을 입은 경우는 세포 괴사에 이르지 않지만 세포 자멸사(apoptosis)로 진행되는 유전자가 발현되면서 DNA가 분해된다. 이러한 형태의 지연성 세포사(delayed cell death)는 주로 penumbra로 나타난다.
- 형태학적으로 세포괴사와 세포자멸사는 다른 특징을 갖는다.세포괴사(necrosis)는 세포가 팽창, 파열되고 세포소기관이 분해돼 세포질 내 단백질이 변성하고 염증반응을 유발한다. 이는 주로 다형핵백혈구에 의해 제거된다.
- 반대로 세포자멸사(apoptosis)는 정상세포 세포 부피의 60%까지 줄어 핵이 응축된다. 세포자멸사는 대식세포(macrophage)와 미세한 아교세포(microglia)의 식세포작용(phagocytosis)에 의하여 제거된다.
- 동물실험을 통해 세포괴사 과정에 glutamate가 관여한다는 것이 밝혀져 excitotoxicity 개념이 도입되었다. Glutamate는 뇌와 척수에 작용하는 중요한 흥분성 신경전달물질로서 신경세포가 glutamate에 과다하게 노출되면 세포괴사에 빠지게 되는데, 이러한 glutamate의 방출은 에너지의 고갈로 인해 glutamate의 작용으로 인해 ionchannel의 항상성이 깨져 Na+, Ca2+가 세포 내로 유입됨으로써 미토콘드리아의 사세포에 이르는 것으로써. 즉 세포의 에너지인 ATP의 부족으로 인한 세포구조 붕괴가 일어나는 괴사과정이다.뇌출혈 병태 생리
뇌출혈의 병태 생리를 한마디로 요약하면 뇌출혈이다.주로 고혈압에 의해 뇌혈관이 파열된 상태가 많다. 또 뇌동맥류 파열에 의해 발생하는 지주막하 출혈이라는 것도 있다. 경막하(subdural) 및 경막상(epidural)공간에 출혈은 주로 외상에 의한다. 이들 모두 뇌출혈로 분류된다.
뇌출혈은 대개 고혈압에 의해 뇌 심장부 관통동맥이 파열되면서 발생한다.가장 일반적인 부위는 기저핵, 시상, 소뇌, 그리고 뇌교이다. 이 부분의 소동맥이 고혈압으로 인한 혈관 손상에 가장 취약하다.
고혈압으로 인해 뇌혈관이 굳어지면 압력이 증가해 뇌 속 미세동맥이 찢어지거나 파열된다. 이렇게 출혈된 혈액은 혈종(hematoma)을 만들어 뇌의 실질에 자극을 줘 뇌부종(cerebraledema)이나 순환 장애를 일으켜 뇌 손상이 생긴다.
뇌의 심부동맥은 한 곳만 파괴돼도 광범위한 손상을 받기 때문에 환자는 순간적으로 의식장애를 일으킬 수 있다.
뇌경색, 뇌출혈 모두 뇌혈관 질환에 속하며 이들은 대부분 고혈압, 당뇨병 같은 기초 질환에 의해 나타난다.
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