Cerebrovascular brain disease. Autonomic nervous system disorders Cerebrovascular brain disease. Autonomic nervous system disorders. CNS and PNS trauma. Pain. Petr Maršálek Dept pathological physiology First Medical Faculty CUNI Talk – Dentistry – No. 2 of 2 Update of 2013 /48

/48

Outline Cerebrovascular brain disease. Autonomic nervous system disorders. Pain. CNS trauma. PNS trauma. /48

Cerebrovascular brain disease. /48

Hypo-perfusion, brain hypoxia /48

Topic signs /48

Intracranial hypertension, [Bartko: Neurologie, 1985] /48

Obstructive hydrocephalus /48

/48

/48

/48

Angiografic findings in intra-cranial expansions (Bartko, 1985) /48

Autonomic nervous system disorders. /48

Sympathetic /48

Parasympathetic /48

Pain /48

CGRP (Calcitonin-gene related peptide), SP (Peptide substance) /48

Tissue injury leads to painful sensation Pain: 1 is a warning that something goes wron 2 helpful to diagnostics and localization pathologies 3 can be pathologic, anoying beyond the purpose Psychological pain components Algothymic component is its emotional context Algognostic component says, where, what and how much gets wrong Pains, which lose the warning purpose are …neuralgic pains neurologic investigation shows no deviation from norm. Psychophysics: - no relation between stimulus intensity and percept intensity - there is continuous transition between various touch and pain sensations tickling, sharp point touch, warm, cold vs. itching, puncture, scalding (opaření), congelation what itches, we scrub (scrape) (?), … /48

Pain is modified by… předchozí zkušeností sugescí emocemi, speciálně strachem současnou aktivace dalších smyslových vstupů zaměřením pozornosti /48

Pain leads to activation of… sympatického nervstva vazokonstrikce, hypertenze, tachykardie, pocení, zblednutí, husí kůže, mydriáza parasympatiku hypotenze, bradykardie, nausea/ zvracení motorickou odpověď a alteraci vědomí Pain leads to activation of… /48

Types of pain, phenomenology Akutní bolest -je vyvolána identifikovatelnými podněty -je krátkodobá -přestává, když je zhojeno poranění tkání, které ji způsobilo -většinou se neopakuje Chronická bolest -trvá déle než 6 měsíců -příčiny nemusí být vždy identifikovatelné -intenzita bolesti je vždy vyšší než odpovídá intenzitě stimulace -způsobuje velké tělesné i duševní utrpení -zhoršuje kvalitu života Patofyziologická klasifikace bolesti •Nociceptorová (nociceptivní) •Periferní neurogenní (neuropatická) •Centrální neurogenní •Bolest dysautonomní – z dysfunkce sympatiku •Viscerální •Psychogenní /48

Nociceptors, pain receptors = dedicated receptors, ion channels and free nerve endings They are sensitive to the pH changes (pH in acute abscess, phlegmona reaches 5,8 = pain, pH in chro- nic abscess is normal, without pain) 2. Nociceptors register the ratio K+:Ca2+ (treshold for pain is lower in the lower Ca2+ level in ECV) evoking inflammation (permeability of vessel wall, oedema) histamin, bradykinin, serotonin direct influence of free-nerve endings potassium, histamin, bradykinin serotonin sensitisation of nociceptors prostaglandins, esp. PgE2, interleukin-1, interleukin-6, cyclooxygenases (COX-1, COX-2) From activated free nerve endings P-substance is released. It influences vessel wall (vasodilation, permeability of vessel wall, oedema) and mast cells (release of histamin after degranulation). /48

Fibres conducting nociceptive stimuli C-fibres – without myelin sheets, action potentials are convected slowly, fibres convect deep, nonaccurate localized, diffuse pain Aδ-fibres – with thin myelin sheet, fibres mediate fast conduction of sharp, accurate localized pain Aα/Aβ-fibres – large myelinated. Fibres do not convect nociceptive stimuli, they mediate tactile stimuli Afferent fibres enter dorsal spinal roots. In this region exist excitatory and inhibitory interneurons. Inhibitory interneurons gate the passage of information into thalamus and cortex. /48

-exogenní látky (kapsaicin, formalin) -tepelné Painful stimuli -chemické -endogenní mediátory zánětu (bradykinin, prostaglandiny, serotonin, histamin, K+, H+, Il-1) -exogenní látky (kapsaicin, formalin) -tepelné -poškozující teplota nad 42°C -mechanické /48

During painful stimuli… aktivují se tetrodotoxin rezistentní (TTX-R) kanály uvolňuje se z poškozených buněk ATP a působí jako mediátor bolesti. Receptory ATP jsou purinové receptory (P2X) aktivují se vaniloidové receptory (VR1),- receptory pro kapsaicin, které se aktivují i při poškozující teplotě nad 42°C aktivují se ASIC kanály - acid sensing ion channels, které se uplatňují zejména při poklesu pH < 6.5 upregulují se postsynaptické receptory pro excitační transmitery - glutamát (NMDA) a substance P (NK1) /48

Pain gating control – spinal cord Substantia gelatinosa II. and III. Rexed zone rychlá pomalá /48

Opioid system nigrostriatální a mezolimbický dopaminergní ovlivnění motoriky a systému odměny hypotalamo-hypofyzární modulace hormonální sekrece ascendentní a descendentní dráhy modulace bolesti ascendentní – mícha, talamus descendentní – PAG, rafeální jádra /48

Endogenous cannabinoids Endogenous opioids -endorfin (31 aminokyselin) -  Endomorfin (4 aminokyseliny) -  Leu-enkefalin (5 aminokyselin) -  Met-enkefalin (5 aminokyselin) -  Dynorfin (A 1-8, B 1-17) -  nociceptin/orfanin nocistatin amidy a estery mastných kyselin anandamid palamitoyletanolamid PEA Receptory CB1 a CB2 CB1 v PAG a RVM senzorický neuron CB2 ve strukturách imunitního systému FAAH – hydroláza amidů MK presynaptické receptory inhibice uvolňování neurotransmiterů  Ca2+ postsynaptické receptory  K+ vodivost – hyperpolarizace membrány /48

Types of pain, phenomenology(2) /48

(Head zones) Referred pain /48

Referred and pathologic pain Other pathologic painful sensations: …, headache, n. trigeminus, migraine,… /48

Localization of CNS pain pathways /48

Localization of sensory, affective and cognitive pain components /48

Pain Relief /48

Disorders of motor function /48

Movement disorders Muscle disorders “lower” motoneuron disorders (alpha mn.) “upper” motoneuron disorders (primary motor area mn.) disorders of basal ganglia disorders of cerebellum disorders of passive movement apparatus /48

Here goes… Definition of neuromuscular unit /48

neuropathies vs. myopathies Klinické nálezy Neurogenní Myopatie Svalová slabost, ochablost ++ Ztráta reflexů + Fascikulace Ztráta senzoriky Výskyt abnormálních reflexů (Babinský) /48

Lower motoneuron disorders Poruchy periferního nervu Axonální degenerace; úraz  Wallerova degenerace Axonální demyelinizace (Guillain Barre syndrom) Týká se motoriky i senzoriky Poruchy těla -motoneuronu Zánětlivé změny (např. poliomyelitis) /48

Upper motoneuron disorders Poruchy pouze motoriky Motorická jednotka (fascikulace) Atrofie se týká celých motorických jednotek Po denervaci nastává nejprve fibrilace jednotlivých svalových vláken, pak jejich atrofie /48

Upper motoneuron Pyramidová dráha ? nebo Extrapyramidový systém ? /48

Upper motoneuron, signs Plegia, parasis Spasticity Cogged wheel sign Hyperreflexia Clonus Abnormal exteroceptive reflexes (Babinski) (no atrophy, no fasciculations) /48

Upper motoneuron, point of view of general practice Je to klinické označení pro sestupné motorické systémy, nikoli jen pro tr. kortikospinalis Mozek  hemiplegie Mícha  paraplegie, quadruplegie /48

Spasticity Zvýšený odpor kladený pasivnímu pohybu, který se zvyšováním rychlosti pohybu zvyšuje (fenomén sklapovacího nože) Spojená s hyperreflexivitou Centrální spasticita (abnormální excitace) Spinální spasticita (interneurony) Flexorový reflex Spasmus extenzorů (fragment lokomoce?) /48

CNS trauma. Spinal Cord Injury (SCI). /48

Compare to peripheral nerve injury. /48

Progression of CNS injury (Spinal cord as a model) local swelling at the site of injury which pinches off blood perfusion  ischemia Excessive release of glutamate and excitotoxicity of neurons and oligodendrocytes at the site of injury Infiltration by immune cells (microglia, neutrophils) Free radical toxicity Apoptosis/ necrosis /48

/48

/48

/48

/48

/48

/48

Autonomous urinary bladder /48