Patofisio Trauma Kapitis

Daftar Isi

Daftar Isi ..............................................................................................1Bab IPendahuluan .............................................................................2Bab IITinjauan Pustaka ......................................................................32.1 Patofisiologi Umum Trauma Kapitis .....................................32.2 Patofisiologi Secara Spesifik pada Trauma Kapitis ..................4

Daftar Pustaka ....................................................................................13

BAB IPENDAHULUANCedera kepala masih merupakan salah satu penyebab morbiditas dan mortalitas tersering pada individu di bawah usia 45 tahun di dunia. Banyak percobaan dan analisis klinis cedera biomekanik dan jaringan telah diperluas untuk pengetahuan patofisiologi dari kejadian yang berpotensi berfungsi sebagai dasar untuk menentukan strategi pengobatan yang baru dan dapat diperbaiki. Ulasan ini mengemukakan pandangan patofisiologi dari cedera kepala yang sebagian besar berasal dari pekerjaan klinis dengan penekanan khusus pada aliran darah otak (CBF) dan metabolisme, oksigenasi otak, eksitotoksisitas, pembentukan edema, dan proses inflamasi.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1.Patofisiologi Umum Trauma KapitisTahapan pertama cedera otak setelah trauma kapitis adalah dikarakteristikkan dengan kerusakan jaringan langsung dan gangguan regulasi serta metabolisme CBF. Kejadian pola 'ischemia-like' mengarahkan pada akumulasi asam laktat karena glikolisis anaerob, peningkatan permeabilitas membran, dan pembentukan edema berturutan. Karena metabolisme anaerobik tidak memadai untuk mempertahankan keadaan energi sel, simpanan ATP akan terkuras dan terjadi kegagalan pompa ion membran energy-dependent. Tahap kedua dari kaskade patofisiologi ini ditandai dengan depolarisasi membran terminal bersama dengan pelepasan yang berlebihan dari neurotransmitter eksitatori (yaitu glutamat, aspartat), aktivasi N-methyl-D-aspartat, a-amino-3-hidroksi-5-metil-4-isoxazolpropionate, dan voltage-dependent Ca2+-dan Na+-channels. Masuknya Ca2+- dan Na+-berturut-turut mengarah ke proses mencerna diri intraseluler (katabolik). Ca2+ mengaktifkan peroksidase lipid, protease, dan phospholipases yang pada gilirannya meningkatkan konsentrasi intraseluler asam lemak bebas dan radikal bebas. Selain itu, aktivasi caspases (protein ICE-like), translocases, dan endonuklease memulai perubahan struktural progresif membran biologis dan DNA nucleosomal (fragmentasi DNA dan menghambat perbaikan DNA). Bersama-sama, peristiwa ini menyebabkan membran degradasi struktur pembuluh darah dan struktur selular dan akhirnya nekrotik atau kematian sel terprogram (apoptosis).

2.2 Patofisiologi secara spesifik pada trauma kapitis2.2.1 Aliran darah Otak (CBF) (Hipoperfusi dan Hiperperfusi)Penelitian laboratorium pada hewan dan manusia menunjukkan efek trauma kapitis pada aliran darah otak. Menggunakan deteksi scintillation 133Xe, 133Xe computed tomography (CT), emisi positron O2 CT untuk menilai CBF dalam jarak temporal dari tahap sangat awa sampai akhir setelah trauma kapitis, banyak penelitian telah mengungkapkan bahwa iskemia fokal atau global serebral sering terjadi. Meskipun total volume otak iskemik mungkin kurang dari 10% rata-rata, adanya iskemia serebral terkait dengan hasil neurologis yang buruk, yaitu, kematian atau keadaan vegetatif. Hubungan yang sering antara hipoperfusi serebral dan hasil yang buruk menunjukkan bahwa trauma kapitis dan stroke iskemik berbagi dasar mekanisme yang sama. Meskipun asumsi ini mungkin benar untuk batas tertentu, perbedaan utama ada di antara kedua tipe cedera primer yang berbeda. Sebagai contoh, kritis ambang CBF kerusakan jaringan ireversibel adalah 15 ml/100g/menit pada pasien dengan trauma kapitis dibandingkan dengan 5-8,5 ml/100g/menit pada pasien dengan stroke iskemik. Sementara iskemia serebral terutama menyebabkan stres metabolik dan gangguan ion, tambahan pada trauma kepala mengekspos jaringan otak dengan kerusakan paksa dengan cedera struktural berturutan pada sel saraf, astrosit, dan mikroglia, dan mikrovaskuler otak serta se endotel. Mekanisme iskemia pada pasca-trauma terjadi meliputi kerusakan morfologi (misalnya distorsi pembuluh darah) sebagai akibat dari perpindahan mekanik, hipotensi dengan adanya kegagalan autoregulatori, minimnya ketersediaan nitrat oksida atau neurotransmitter kolinergik, dan potensiasi prostaglandin yang diinduksi vasokonstriksi.

Pasien dengan trauma kapitis menyebabkan hiperperfusi serebral (CBF > 55ml/100 gr/menit) pada tahap awal dari trauma.Kemudian, hiperemia dengan segera mengikuti iskemia post-traumatik. Patologi ini tampaknya sama merugikan seperti iskemia dalam hal outcome karena peningkatan CBF melampaui kebutuhan permintaan metabolik yang berhubungan dengan vasoparalisis dengan kenaikan berturut-turut pada volume darah otak dan pada gilirannya tekanan intrakranial (ICP) .

Penting untuk dicatat bahwa mendiagnosa hipoperfusi atau hiperperfusi hanya berlaku setelah menilai pengukuran dari CBF dalam kaitannya dengan konsumsi oksigen otak. Kedua iskemia serebral dan hiperemi menunjukkan ketidakseimbangan antara CBF dan metabolisme otak. Sebagai contoh, aliran rendah dengan tingkat metabolisme normal atau tinggi menunjukkan situasi iskemik sementara CBF tinggi dengantingkat metabolisme yang normal atau berkurang menunjukkan hiperemi otak. Sebaliknya, CBF rendah dengan tingkat metabolisme rendah atau CBF tinggi dengan tingkat metabolisme yang tinggi merupakan penghubung antara aliran dan metabolisme, situasi yang tidak mencerminkan kondisi patologis.

2.2.2Autoregulasi serebrovaskular dan reaktivitas CO2Autoregulasi serebrovaskular dan reaktivitas CO2 merupakan mekanisme penting untuk memberikan CBF yang memadai pada setiap waktu. Demikian juga, kedua pola merupakan dasar bagi manajemen dari tekanan otak perfusi (CPP) dan ICP dan gangguan mekanisme regulasi ini mencerminkan peningkatan risiko kerusakan otak sekunder.

Setelah trauma kapitis, autoregulasi CBF (yaitu konstriksi atau dilatasi serebrovaskular sebagai repon terhadap kenaikan atau penurunan CPP) akan terganggu pada sebagian besar pasien. Profil temporal dari patologi ini tidak konsisten dengan keparahan cedera utuk menyebabkan kegagalan autoregulasi. Tergaggunya autoregulasi CBF dapat muncul segera setelah trauma atau berkembang seiring dengan waktu, dan dapat sementara atau persisten terlepas dari adanya kerusakan yang ringan, sedang, atau berat. Juga, vasokonstriksi autoregulatori tampaknya lebih bertahan dibandingkan dengan vasodilatasi autoregulatori yang menunjukkan bahwa pasien yang lebih sensitif terhadap kerusakan dari CPP rendah daripada CPP tinggi.

Dibandingkan dengan autoregulasi CBF, serebrovaskular reaktivitas CO2 (sebagai contoh konstriksi atau diatasi pembuluh darah otak sebagai respon terhadap hipo atau hiperkapnia) tampaknya menjadi fenomena yang lebih kuat. Pada pasien dengan cedera otak parah dan outcome yang buruk, reaktivitas CO2 akan terganggu pada tahap awal setelah trauma. Sebaliknya, reaktivitas CO2 masih utuh atau bahkan mengalami peningkatan pada kebanyakan pasien lain yang menunjukkan prinsip fisiologis ini sebagai target manajemen ICP pada keadaan hiperemik.

2.2.3Vasospasme SerebralPost-traumatik vasospasme serebral adalah kerugian sekunder penting yang menentukan outcome utama pasien. Vasospasme terjadi pada lebih dari sepertiga pasien dengan trauma kapitis dan menunjukkan kerusakan parah pada otak. Pada profil sementara dan tingkat hipoperfusi dengan vasospasme pasca-trauma berbeda dari vasospasme yang terjadi setelah perdarahan aneurisma subarachnoidal. Onset bervariasi dari post-traumatik hari 2 sampai 15 dan hipoperfusi (vasospasme hemodinamik signifikan) terjadi pada 50% dari semua pasien menunjukkan vasospasme. Mekanisme dimana vasospasme terjadi meliputi depolarisasi kronis otot polos pembuluh darah karena berkurangnya aktivitas saluran kalium, pelepasan endotelin bersama dengan berkurangnya ketersediaan oksida nitrat, berkurangnya GMP siklik dari otot polos pembuluh darah, potensiasi terjadinya vasokonstriksi diinduksi prostaglandin, dan pembentukan radikal bebas.

2.2.4Disfungsi metabolik serebralMetabolisme otak (yang terlihat dari oksigen otak dan konsumsi glukosa) dan keadaan energi otak (yang terlihat dari konsentrasi jaringan fosfokreatin dan ATP atau secara tidak langsung oleh perbandingan laktat / piruvat) yang sering berkurang setelah trauma kapitis dan muncul dengan cukup waktu dan ruang heterogenitas. Derajat kegagalan metabolik berhubungan dengan tingkat keparahan primer, dan hasil yang lebih buruk pada pasien dengan tingkat metabolisme yang lebih rendah dibandingkan dengan mereka yang sedikit atau tidak ada disfungsi metabolik. Penurunan metabolisme otak pasca-trauma berhubungan dengan kerugian langsung (primer) menyebabkan disfungsi mitokondria dengan mengurangi tingkat pernapasan sel dan produksi ATP, penurunan availibilitas kelompok koenzim nikotinik, dan keebihan Ca2+ intramitokondrial. Namun, penggunaan hyperoxia dalam upaya untuk mengoreksi kegagalan metabolisme menghasilkan hasil yang tidak konsisten. Menariknya, penurunan kebutuhan metabolisme otak mungkin atau tidak mungkin berhubungandengan penurunan CBF. Terakhir ini memperlihatkan tidak berpasangannya antara CBF dan metabolisme, kemungkinan karena peningkatan availibilitas adenosin.Sebagai alternatif kejadian patofisiologis tersebut, hipermetabolisme glukosa dapat terjadi. Hal ini dikendalikan oleh transmembran fluks ion secara transien tapi besar dengan neuroeksitasi berturut-turut yang tidak cukup dipenuhi oleh (bersamaan) peningkatan CBF. Jenis aliran-metabolisme yang tidak sesuai ini mendukung evolusi dari kerugian iskemik sekunder.

2.2.5Oksigenasi otakTrauma kapitis ditandai dengan ketidakseimbangan antara pengiriman oksigen otak dan konsumsi oksigen otak. Meskipun ketidakcocokan ini disebabkan oleh beberapa mekanismi pada vaskular dan hemodinamik yang berbeda seperti yang ditunjukkan sebelumnya, titik akhir yang umum adalah hipoksia jaringan otak. Pengukuran tekanan oksigen jaringan otak pada pasien dengan trauma kapitis telah mengidentifikasi ambang kritis di bawah 15-10 mm Hg PtO2 dimana infark jaringan neuron terjadi. Sebagai konsekuensi dari ini, insidensi, durasi, dan tingkat hipoksia jaringan berkorelasi dengan outcome yang buruk. Namun, kekurangan oksigen otak dengan kerusakan otak sekunder berturut-turut dapat terjadi bahkan dengan CPP atau ICP yang normal. Sejalan dengan hal ini, protokol klinis mengintegrasikan parameter tekanan oksigen jaringan otak ke panduan manajemen algoritma yang dipandu oleh ICP atau CPP, ditambahkan pengetahuan penting tentang interaksi antara pengiriman oksigen dan kebutuhan oksigen dan menunjukkan peningkatan hasil dari trauma kapitis.

2.2.6Eksitotoksisitas dan stres oksidatifTrauma kapitis secara primer dan sekunder terkait dengan peepasan yang besar dari neurotransmiter eksitatorik asam amino, terutama glutamate. Kelebihan ini pada ekstraseluler ketersediaan glutamat mempengaruhi neuron dan astrosit dan menyebabkan stimulasi berlebih dari ionotropik dan metabotropik reseptor glutamat dengan aliran Ca2+, Na+ , dan K+ berturut-turut. Meskipun peristiwa ini memicu proses katabolik termasuk perusakan sawar darah-otak, upaya selular untuk mengimbangi gradien ionik meningkatkan aktivitas Na+/K+-ATPase dan pada gilirannya kebutuhan metabolik, menciptakan lingkaran setan dari aliran-metabolisme yang tidak bersamaan ke sel.Stres oksidatif berhubungan dengan generasi jenis oksigen reaktif (oksigen radikal bebas dan hasi yang berhubungan termasuk superoksida, hidrogen peroksida, oksida nitrat, dan peroksinitrit) akibat respon dari trauma kapitis. Produksi yang berlebihan oksigen reaktif karena eksitoksisitas dan kelelahan sistem antioksidan endogen (misalnya superoksida dismutase, glutation peroksidase, dan katalase) menginduksi peroksidasi struktur selular dan vaskular, oksidasi protein, pembelahan DNA, dan penghambatan rantai transpor elektron mitokondria. Meskipun mekanisme ini memadai untuk berkontribusi terhadap kematian sel secara langsung, proses inflamasi dan program apoptosis awal dan akhir diinduksi oleh stres oksidatif.

Keterangan gambar :Kaskade neurometabolik yang mengikuti trauma kapitis. Kejadian secara seluler: 1) Depolarisasi dan inisiasi nonspesifik dari aksi potensial. 2) Pelepasan neurotransmiter eksitatorik (EAAs). 3) Kalium yang keluar dalam jumlah besar. 4) Peningkatan aktivitas membran pompa ionik untuk mengembalikan homeostasis. 5) Hiperglikolisis untuk menghasilkan ATP yang lebih banyak. 6) Akumulasi laktatLactate accumulation.7) Influks dan sekuestrasi kalsium pada mitokondria yang menyebabkan gangguan metabolisme oksidatif. 8) Penurunan produksi energi (ATP). 9) Aktivasi Calpain dan inisiasi apoptosis (dimodifikasi Giza and Hovda).

2.2.7EdemaPembentukan edema sering terjadi setelah trauma kapitis. Klasifikasi saat ini edema otak berhubungan dengan kerusakan struktur atau ketidakseimbangan osmotik dan air yang disebabkan oleh cedera primer atau sekunder. Edema otak vasogenik disebabkan oleh gangguan mekanis atau autodigestif atau pemecahan fungsional dari lapisan sel endotel (sebuah struktur penting dari sawar darah-otak) dari pembuluh darah otak. Disintegrasi dinding endotel pembuluh darah otak memungkinkan untuk transfer ion dan protein yang tidak terkendali dari intravaskular ke ekstraseluler (interstitial) kompartemen otak dengan adanya akumulasi air. Secara anatomis, patologi ini meningkatkan volume ruang ekstraseluler. Edema otak sitotoksik ditandai oleh akumulasi air intraseluler neuron, astrosit, dan mikroglia terlepas dari integritas dinding endotel vaskular. Patologi ini disebabkan oleh peningkatan permeabilitas membran sel terhadap ion, pompa kegagalan ion karena deplesi energi, dan reabsorpsi seluler zat terlarut yang aktif secara osmotik. Meskipun edema sitotoksik tampaknya lebih sering terjadi daripada edema vasogenik pada pasien setelah trauma kapitis, kedua hal tersebut berhubungan dengan peningkatan ICP dan kejadian iskemik sekunder.

2.2.8InflamasiTrauma kapitis menginduksi susunan kompleks imunologi/inflamasi respon jaringan dengan kesamaan cedera reperfusi iskemik. Kedua kerugian primer dan sekunder mengaktifkan pelepasan mediator seluler termasuk sitokin proinflamasi, prostaglandin, radikal bebas, dan komplemen. Proses ini menyebabkan kemokin dan molekul adhesi dan pada gilirannya memobilisasi sel imun dan sel glial secara paralel dan sinergis. Misalnya, diaktifkannya leukosit polimorfonuklear menempel pada lapisan sel endotel yang rusak, tetapi juga pada sel endotel yang utuh seperti dimediasi melalui molekul adhesi. Sel-sel ini menginfiltrasi jaringan yang cedera bersama dengan makrofag dan limfosit sel T. Infiltrasi jaringan oeh leukosit difasilitasi melalui peningkatan regulasi molekul adhesi seluler seperti P-selektin, Intercelullar Adhesion Molecule (ICAM-1), dan vascular adhesion molecules (VCAM-1). Menanggapi proses inflamasi tersebut, jaringan yang cedera dan berdekatan (berdasarkan 'spreading depression') akan dihilangkan dan dalam hitungan jam, hari, dan minggu astrosit menghasilkan mikro dan neutropines yang akhirnya untuk mensintesis scar tissue. Enzim proinfamasi seperti tumor necrosis factor, interleukin-1-, dan interleukin-6 mengalami peningkatan regulasi dalam beberapa jam dari cedera. Perkembangan kerusakan jaringan berhubungan langsung dengan pelepasan mediator neurotoksik atau tidak langsung dengan pelepasan oksida nitrat dan sitokin. Peepasan tambahan yaitu vasokonstriktor (prostaglandin dan leucotrienes), termasuk rusaknya microvaskulatur melalui adhesi leukosit dan trombosit, lesi sawar darah-otak, dan pembentukan edema mengurangi perfusi jaringan dan akibatnya memperburuk kerusakan otak sekunder.

2.2.9Nekrosis vs apoptosisDua jenis kematian sel dapat terjadi setelah trauma kapitis: nekrosis dan apoptosis (kematian sel terprogram). Nekrosis terjadi sebagai respons terhadap kerusakan jaringan hipoksik/iskemik secara mekanik yang berat dengan pelepasan berlebihan neurotransmiter asam amino eksitatorik dan kegagalan metabolisme. Selanjutnya, phospholipases, protease, dan peroksidase lipid melisiskan membran biologis. Sisa-sisa sel yang dihasilkan dikenali sebagai 'antigen' dan akan dihancurkan oleh proses inflamasi, meninggalkan jaringan parut pada akhirnya. Sebaliknya, neuron yang mengalami apoptosis secara morfologis masih utuh selama periode segera sesudah trauma dengan produksi ATP memadai yang menyediakan potensi membran secara fisiologis. Namun, apoptosis menjadi jelas setelah berjam-jam atau hari setelah kerugian utama terjadi. Translokasi phosphatidylserine menyebabkan disintegrasi membran menjadi berlainan tetapi progresif bersama dengan lisisnya membran nuklear, kondensasi kromatin, dan fragmentasi DNA. Demikian juga, partikel yang sangat kecil yang berasal dari bahan intraseluler yang berkondensasi (apoptotic bodies) dikeluarkan dari sel yang menyusut akibat mekanisme eksitotik. Sifat apoptosis umumnya membutuhkan pasokan energi dan ketidakseimbangan antara munculnya protein pro dan anti-apoptosis. Aktivasi berturut-turut dan deaktivasi caspases, yang merupakan protease spesifik dari kelompok enzim interleukin-converting, telah dikenali sebagai mediator yang paling penting pada kematian sel terprogram.

Relevansi klinis dari apoptosis berkaitan dengan onset yang tertunda dari kerusakan sel, yang berpotensi memberikan kesempatan yang lebih realistis kesempatan terapi (anti-apoptosis) intervensi.

Keterangan Gambar :Efek neuroogis akibat hipokapnia. Hasil hipokapnia sistemik dalam alkalosis cairan serebrospinal, yang menurunkan CBF, pengiriman oksigen otak, dan pada tingkat lebih rendah, volume darah otak. Penurunan ICP dapat menyelamatkan nyawa pada pasien yang mengalami tekanan yang sangat tinggi. Namun, hipokapnia yang menginduksi iskemia otak dapat terjadi karena vasokonstriksi (merusak perfusi serebral), mengurangi pelepasan oksigen dari hemoglobin, dan meningkatkan eksitabilitas neuron, dengan kemungkinan pelepasan eksitoksin, seperti glutamat. Seiring waktu, pH cairan serebrospinal dan, karenanya, CBF, secara bertahap kembali normal. Normalisasi berikutnya dari tekanan parsial karbon dioksida arteri dapat menyebabkan hiperemia otak, menyebabkan cedera reperfusi ke daerah otak yang sebelumnya mengalami iskemik.

Daftar Pustaka

Heegaard,W., Biros, M. Traumatic Brain Injury. In Emerg Med Clin N Am 25 (2007) 655678. Downloaded from http://www.johnobrienlaw.com/pdf/TBI/traumatic-brain-injury.pdf on February 6, 2015

Madikians, A., Giza, C. A Clinicians Guide to the Pathophysiology of Traumatic Brain Injury. In Indian Journal of Neurotrauma (IJNT) 2006, Vol. 3, No. 1, pp. 9-17. Downloaded from http://medind.nic.in/icf/t06/i1/icft06i1p9.pdf on February 6, 2015

Werner, C., Engelhard, K. Pathophysiology of traumatic brain injury. In British Journal of Anaesthesia 99 (1): 49 (2007). Downloaded from http://bja.oxfordjournals.org/ on February 6, 2015

7