Electrolytes, Fluids, and Energy Metabolism in Human Cerebral Edema

Reulen, H. J.; Medzihradsky, Fedor; Enzenbach, R.; Marguth, F.; Brendel, W.

doi:10.1001/archneur.1969.00480170089009

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“…Current evidence suggests that cerebral swelling is accompanied by a reduction of the cerebral energy state (1)(2)(3) and an impairment of mitochondrial function (4)(5)(6). A deficiency of available energy is assumed to cause a disturbance of active ionic transport across the cell membrane, which could lead to cerebral swelling or cell damage.…”

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confidence: 99%

Relationship Between Cerebral Energy Failure and Free Fatty Acid Accumulation Following Prolonged Brain Ischemia

Kuwashima

Nakamura

Fujitani

et al. 1978

Japanese Journal of Pharmacology

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Abstract--Prolonged ischemia by bilateral carotid artery ligation in rats resulted in cerebral edema with a reduced energy state. Mitochondria isolated from the ischemic brain showed an impairment of oxidative phosphorylation.The ischemic brain was also characterized by a remarkable accumulation of free fatty acids known to have properties as an uncoupling factor. The major components of increased free fatty acids were palmitic, stearic, oleic and arachidonic acids. The analysis of saponified myelin and mitochondrial lipids from the ischemic brain showed a decrease in fatty acid contents.The main components of decreased fatty acids in these subcellular fractions corresponded to those of free fatty acids accumulating in the ischemic brain. These results indicate that cerebral energy failure in the ischemic brain is related to the accumulation of free fatty acids, which are derived from endogenous brain lipids.Although considerable efforts have been devoted to the study on experimental brain edema, the biochemical alterations associated with the pathogenesis still remain to be eluci dated. Current evidence suggests that cerebral swelling is accompanied by a reduction of the cerebral energy state (1-3) and an impairment of mitochondrial function (4-6). A deficiency of available energy is assumed to cause a disturbance of active ionic transport across the cell membrane, which could lead to cerebral swelling or cell damage. In a previous report (7), we showed that unilateral brain edema produced in rats by the combination of ischemia and hypoxic exposure was characterized by a considerable increase of free fatty acids in the brain. Our experiments also demonstrated that oleic and arachidonic acids, which increased markedly in the edematous brain, inhibited oxidative phosphorylation of in vitro mitochondrial preparations (7). These observations provided information for further study on the biochemical mechanism of cerebral energy failure in brain edema.In the present study, we investigated cerebral energy metabolism in another form of brain edema produced in rats by a permanent ligation of bilateral carotid arteries. This paper deals with biochemical events associated with cerebral energy failure and the free fatty acid change in the subcellular lipids of the edematous brain. MATERIALS AND METHODS Brain ischennaMale Wistar rats weighing 80-100 g were anesthetized with sodium hexobarbital (150 mg/

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Relationship Between Cerebral Energy Failure and Free Fatty Acid Accumulation Following Prolonged Brain Ischemia

Kuwashima

Nakamura

Fujitani

et al. 1978

Japanese Journal of Pharmacology

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“…Es kommt zu einer Störung der aeroben Glycolyse (Lactacidose) (17,23,26,32) und zu einem Natrium-und Wassereinfluß in das Hirngewebe (26). Die Folge ist eine Volumenzunahme des Gehirns und eine Beeinträchtigung des Gliastoffwechsels.…”

Section: Discussionunclassified

“…Es kommt zu einer Störung der Blut-Hirnschranke, als Ausdruck des Glia-Endothelschadens breitet sich ein ödem aus (19,20,26). Eine sofortige intrakranielle Drucksteigerung ist die Folge.…”

Section: Hirndruck Und Eeg Vor Und Nach Traumaunclassified

Wirkung von Hyperventilation und Tham-Behandlung auf Hirndruck und elektrische Hirnaktivität im experimentellen Hirnödem

Oe¹,

Gaab²,

Schupp³

et al. 1978

Minim Invasive Neurosurg

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Bei 10 Katzen wurden nach einem rechts parietalen Kälte-Hirntrauma der Ventrikeldruck (VP) ; der Epiduraldruck über der Läsion (rEP) und über dem linken Parietalbereich (1EP) fortlaufend gemessen. Gleichzeitig wurden arterieller (aP) und zentralvenöser (cvP) Druck aufgezeichnet. Das EEG wurde beidseits fronto-occipital bipolar abgeleitet und mit einem Rechner (FFT) kontinuierlich ausgewertet. Wir konnten so Hirndruckverlauf und EEG-Aktivität vor und nach Trauma und Therapie während der Gesamtdauer der Untersuchung anschaulich darstellen. In Abständen wurde die Serumosmolalität bestimmt.Sofort nach dem Trauma steigt der Hirndruck rasch an. Über der direkt geschädigten rechten Hemisphäre ist der epidurale Druckanstieg deutlicher. Auch der 1EP übersteigt den VP. Posttraumatisch verringert sich die EEG-Power-Intensität sofort, besonders über der rechten Hemisphäre. Eine spontane Erholung zeigt sich konstant nur über der linken Seite. Im a-, gelegentlich im HBand ist die Besserung deutlicher. Mit steigendem Hirndruck kommt es zunächst rechts zu einer Abnahme der EEG-Intensität.Eine Hyperventilationstherapie (art. PC0 2 20-25 mmHg) etwa 1 h nach dem Trauma (VP um 30 mmHg) senkt alle Hirndrucke rasch, der VP fällt um mehr als 15 mmHg. Nach diesem sprungartigen Abfall jedoch steigt der Druck wieder kontinuierlich an. Ist die Hyperventilation (HV) beendet, folgt ein steiler, sofortiger Druckanstieg. Eine HV bei fortgeschrittenem ödem (3-4 h nach Trauma, VP um 50 mmHg) senkt alle Hirndrucke einige Minuten um wenige mmHg mit anschließend unbeeinflußtem Verlauf. Die HV führt konstant zu einer Senkung des aP und zu einer Steigerung des cvP.Das EEG wird nur bei der frühzeitigen HV und nur über der linken Hemisphäre deutlich gebessert. Es verschlechtert sich jedoch noch wäh-rend der HV rasch und rechts betont. Eine HV bei fortgeschrittenem ödem und hohem intrakraniellen Druck (ICP) dagegen führt zu einer sofortigen, rechts betonten Verschlechterung der EEGPower-Intensität.Tham senkt auch bei erheblichem ödem den ICP rasch und deutlich. Durch besonders ausgeprägte Wirkung in der geschädigten rechten Hemisphäre werden die Druckdifferenzen zwischen rEP und lEP aufgehoben. Während der Therapie bleiben die Drucke niedrig, nach Infusionsende steigt der ICP jedoch rasch wieder an. Über der rechten Hemisphäre bleibt dabei der Druck relativ niedriger als links. Der arterielle Blutdruck steigt gering, Herzfrequenz und Serumosmolalität nehmen zu.Tham bessert die EEG-Power-Intensität in allen Frequenzbanden deutlich und über beiden Seiten. Diese EEG-Besserung überdauert das Infusionsende 1-2 h. Die Erholung im a-Frequenzband ist besonders ausgeprägt und lang anhaltend.Die Wirkung von HV und Tham wird im Vergleich zu anderen hirndrucksenkenden Maßnah-men diskutiert. Die HV führt nur bei lokalisiertem Hirnödem durch Vasokonstriktion neben einer Hirndrucksenkung zu einer Zirkulations-und EEG-Verbesserung im Ödemareal. Dagegen kommt es durch Tham auch bei diffusem ödem zu einer Besserung der Gefäßautoregulation mit Hirndrucksenkung und zu eine...

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“…Durch Einsetzen der im Schrifttum mitgeteilten Trockengewiehtswerte yon 19,05 g/100 g Feuehtgewicht in peritumoralen Gewebsproben (n = 30; Stewart-Wallace 1939, Kiyota 1959b, Dohr et al 1967, Reulen et al 1969, Yanagihara und Cumings 1969 und yon 29,78 g/100 g Feuchtgewieht fiir nicht-6demat6ses Mark (n ~ 63; Alexander und Looney 1938, Stewart-Wallace 1939, Kiyota 1959a, Yanagihara und Cumings 1969 in die yon Elliott und Jasper (1949) angegebene Formel errechnet sich eine Gewichtszunahme auf 156,3% dutch Aufnahme vog Fltissigkeit mit 0~o Trockengewichtsanteil. Wird fiir normale weiBe Substanz ein (aufgerundetes) spezifisches Gewicht yon 1041 und ftir das 6demat6se Mark ein Wert yon 1027 g/1 zugrunde gelegt, 1/~Bt sich aus der Gewichtszunahme eine Volumenvermehrung auf 158,5~o errechnen.…”

Section: Ergebnisseunclassified

Vergleichende Untersuchung zum spezifischen Gewicht des peritumoralen, menschlichen Hirngewebes

Schröder

1973

Acta neurochir

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Electrolytes, Fluids, and Energy Metabolism in Human Cerebral Edema

Abstract: (Fig 3). The

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Relationship Between Cerebral Energy Failure and Free Fatty Acid Accumulation Following Prolonged Brain Ischemia

Wirkung von Hyperventilation und Tham-Behandlung auf Hirndruck und elektrische Hirnaktivität im experimentellen Hirnödem

Vergleichende Untersuchung zum spezifischen Gewicht des peritumoralen, menschlichen Hirngewebes

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