循環不全性脳症 - 原因と病態

脳血管不全の原因

急性脳血管障害と慢性脳血管障害の原因は同じです。動脈硬化と高血圧が主な病因と考えられており、これら2つの症状の組み合わせがしばしば検出されます。慢性脳血管不全は、他の心血管疾患、特に慢性心不全、心調律障害（持続性および発作性の不整脈の両方）の兆候を伴う疾患によっても引き起こされる可能性があり、多くの場合、全身血行動態の低下につながります。脳、頸部、肩甲帯、大動脈、特に大動脈弓の血管の異常も重要です。これらの血管で動脈硬化、高血圧、またはその他の後天性プロセスが発生するまで、これらの異常が顕在化しない場合があります。最近、脳血管不全の発症における主要な役割は、頭蓋内だけでなく頭蓋外の静脈病変に起因すると考えられています。動脈と静脈の両方の血管の圧迫は、慢性脳虚血の発症に一定の役割を果たす可能性があります。脊椎への影響だけでなく、変化した隣接構造（筋肉、筋膜、腫瘍、動脈瘤）による圧迫も考慮する必要があります。低血圧は、特に高齢者において脳血流に悪影響を及ぼします。このグループの患者は、老年性動脈硬化症に関連する頭部の小動脈の損傷を発症する可能性があります。高齢者における慢性脳循環不全のもう一つの原因は、脳アミロイドーシスです。これは、脳の血管にアミロイドが沈着し、血管壁の変性を引き起こし、破裂に至る可能性があります。

糖尿病患者では脳血管不全が非常に多く認められ、様々な部位に微小血管症だけでなく大血管症も発症します。慢性脳血管不全は、リウマチや膠原病群に属するその他の疾患、特異的および非特異的血管炎、血液疾患など、他の病態プロセスによっても引き起こされることがあります。しかし、ICD-10では、これらの病態は特定の病理学的分類の項目に明確に分類されており、適切な治療方針が決定されます。

臨床的に検出可能な脳症は、原則として混合病因です。慢性脳循環不全の発症に主要な因子が存在する場合、この病態の他の様々な原因は、すべて付加的な原因として解釈されます。慢性脳虚血の経過を著しく悪化させる付加的な因子を特定することは、病因学的および対症療法の正しい概念を確立するために不可欠です。

脳血管不全の原因

主要：

• アテローム性動脈硬化症;
• 動脈性高血圧。

追加：

• 慢性循環不全の兆候を伴う心臓病。
• 心拍リズムの乱れ;
• 血管異常、遺伝性血管症;
• 静脈病変;
• 血管の圧迫;
• 動脈性低血圧;
• 脳アミロイドーシス;
• 糖尿病;
• 血管炎;
• 血液疾患。

脳血管不全の病態

上記の疾患および病態は、慢性脳低灌流、すなわち脳への主要な代謝基質（酸素およびグルコース）の血流による長期的な供給不足を引き起こします。慢性脳循環不全患者では、脳機能障害が緩やかに進行するにつれて、病理学的プロセスは主に小脳動脈レベルで進行します（脳細小血管症）。小動脈の広範な損傷は、主に白質の両側性びまん性虚血性障害と、脳深部における多発性ラクナ梗塞を引き起こします。これにより、正常な脳機能が損なわれ、非特異的な臨床症状である脳症が発症します。

十分な脳機能には、高いレベルの血液供給が必要です。体重の2.0～2.5%を占める脳は、体内を循環する血液の20%を消費します。脳半球の平均脳血流は100 g/分あたり50 mlですが、灰白質では白質の3～4倍高く、脳の前部では相対的な生理的過灌流も見られます。加齢とともに脳血流は減少し、前頭葉の過灌流は消失します。これが慢性脳循環不全の発症と増加の一因となります。安静時の脳の酸素消費量は100 g/分あたり4 mlで、これは体内に入る酸素全体の20%に相当します。グルコース消費量は100 g/分あたり30 μmolです。

脳の血管系には、3 つの構造的および機能的レベルがあります。

• 頭部の主な動脈である頸動脈と椎骨動脈は、脳に血液を運び、脳の血流量を調節します。
• 脳のさまざまな領域に血液を分配する脳の浅動脈と穿通動脈。
• 代謝プロセスを提供する微小循環血管。

アテローム性動脈硬化症では、主に頭部の主要動脈と脳表の動脈に変化が生じます。動脈性高血圧症では、脳深部に栄養を供給する脳内穿孔動脈が主に影響を受けます。いずれの疾患においても、時間の経過とともに、病変は動脈系の末端部に広がり、微小循環床の血管の二次的な再編成が起こります。慢性脳循環不全の臨床症状は、病変が主に微小循環床レベルおよび細い穿孔動脈に局在している場合に、血管脳症を反映して現れます。この点で、慢性脳循環不全の発症とその進行を防ぐための対策は、基礎疾患を適切に治療することです。

脳血流は、灌流圧（全身動脈圧とくも膜下腔レベルにおける静脈圧の差）と脳血管抵抗に依存します。通常、自己調節機構により、動脈圧が60～160mmHgの範囲で変動しても、脳血流は安定しています。脳血管が損傷した場合（血管壁の反応性亢進を伴う脂肪性血管症）、脳血流は全身血行動態への依存度が高まります。

長期の動脈性高血圧症では、収縮期血圧の上限値の変動が観察され、この値では脳血流が安定し、自己調節障害は長期間発生しません。脳への十分な灌流は血管抵抗の上昇によって維持されますが、これは心臓への負荷の増加につながります。脳内の小血管に著しい変化が生じ、動脈性高血圧症の特徴であるラクナ状態が形成されるまでは、十分な脳血流が維持できると考えられています。したがって、動脈性高血圧症を適時に治療することで、血管や脳における不可逆的な変化の発生を予防したり、その重症度を軽減したりできる一定の猶予期間が存在します。慢性脳循環不全が動脈性高血圧症のみに起因する場合、「高血圧性脳症」という用語の使用は正当化されます。重度の高血圧危機では必ず自己調節機能が破綻し、急性高血圧性脳症が発症し、そのたびに慢性脳循環不全の症状が悪化します。

アテローム性動脈硬化性血管病変には一定の順序があることが知られています。まず大動脈に局在し、次に心臓の冠状動脈、脳の血管、そして最後に四肢へと広がります。脳のアテローム性動脈硬化性血管病変は、通常、多発性で、頸動脈と椎骨動脈の頭蓋内外の部位、そしてウィリス動脈輪とその枝を形成する動脈に局在します。

多くの研究により、血行動態的に有意な狭窄は、頭部の主要動脈の内腔が70～75%狭くなることで発生することが示されています。しかし、脳血流は狭窄の重症度だけでなく、側副循環の状態、つまり脳血管の血管径変化能力にも左右されます。脳の血行動態予備能が十分に備わっているため、臨床症状を示さない無症候性狭窄も存在します。しかし、血行動態的に有意でない狭窄であっても、慢性脳循環不全はほぼ確実に発症します。脳血管におけるアテローム性動脈硬化のプロセスは、プラークの形態における局所的な変化だけでなく、狭窄または閉塞部位の遠位部における動脈の血行動態的再構築によっても特徴付けられます。

プラークの構造も非常に重要です。いわゆる不安定プラークは、動脈塞栓症や急性脳血管障害（最も多くは一過性脳虚血発作型）の発症につながります。このようなプラークへの出血は、プラーク容積の急速な増加を伴い、狭窄の程度が増悪し、慢性脳血管不全の徴候が悪化します。

頭部の主要動脈が侵されると、脳血流は全身の血行動態に大きく依存するようになります。このような患者は特に動脈性低血圧に敏感であり、灌流圧の低下や脳虚血性疾患の増加につながる可能性があります。

近年、慢性脳循環不全には2つの主要な病態型が考えられています。これらは形態学的徴候、すなわち損傷の性質と主な局在に基づいています。両側性のびまん性白質損傷を伴う場合、白質脳症型、または皮質下ビスワンガー型の脳血管不全型と区別されます。2つ目は、複数のラクナ病巣が存在するラクナ型です。しかし、実際には、これらの混合型がしばしば見られます。びまん性白質損傷を背景に、複数の小さな梗塞や嚢胞が認められ、その発症には虚血に加えて、脳高血圧発作の反復が重要な役割を果たすことがあります。高血圧性血管脳症では、前頭葉と頭頂葉の白質、被殻、橋、視床、尾状核にラクナが存在します。

ラクナ型は、ほとんどの場合、小血管の直接閉塞によって引き起こされます。びまん性白質障害の病態形成において、主な役割を担うのは、全身血行動態の低下、すなわち動脈性低血圧の反復です。血圧低下の原因としては、降圧療法の不十分さ、例えば発作性不整脈における心拍出量の低下などが挙げられます。持続性咳嗽、外科的介入、自律神経系機能不全による起立性低血圧も重要です。この場合、わずかな血圧低下でも、隣接する血液供給の末端領域で虚血を引き起こす可能性があります。これらの領域は、梗塞の発生時でさえ臨床的に「無症状」であることが多く、多発性梗塞状態の形成につながります。

慢性脳循環不全の主な病因である慢性低灌流状態では、代償機構が疲弊し、脳へのエネルギー供給が不足し、まず機能障害を、そして不可逆的な形態学的損傷へとつながります。慢性脳低灌流は、脳血流の低下、血中酸素およびグルコース含有量の減少（エネルギー飢餓）、酸化ストレス、グルコース代謝の嫌気性解糖への移行、乳酸アシドーシス、高浸透圧、毛細血管うっ滞、血栓形成傾向、細胞膜の脱分極、神経毒の合成を開始するミクログリアの活性化を特徴とし、これらが他の病態生理学的プロセスとともに細胞死へとつながります。脳細小血管症の患者では、皮質領域の顆粒状萎縮がしばしば認められます。

脳の深部への主な損傷を伴う多巣性の病的状態は、皮質と皮質下構造間の接続の破壊と、いわゆる切断症候群の形成につながります。

脳血流の減少は必然的に低酸素症と関連し、エネルギー不足と酸化ストレスの発生につながります。これは普遍的な病理学的プロセスであり、脳虚血における細胞損傷の主なメカニズムの一つです。酸化ストレスの発生は、酸素不足と酸素過剰のどちらの状況でも起こり得ます。虚血は抗酸化システムに悪影響を及ぼし、酸素利用の病理学的経路、すなわち細胞傷害性（生体エネルギー性）低酸素症の発生に伴う活性型酸素の形成を引き起こします。放出されたフリーラジカルは、細胞膜の損傷やミトコンドリア機能不全を引き起こします。

急性型と慢性型の虚血性脳血管障害は、互いに変化し合うことがあります。虚血性脳卒中は、通常、既に変化した背景を背景に発症します。患者は、先行する脳血管病変（主に動脈硬化性または高血圧性血管性脳症）によって引き起こされた形態機能的、組織化学的、免疫学的変化を示し、その徴候は脳卒中後期に著しく増強します。急性虚血病変は、一連の反応の連鎖反応を引き起こします。これらの反応の一部は急性期に消失しますが、一部は無期限に持続し、新たな病態の出現に寄与し、慢性脳血管不全の徴候の増強につながります。

脳卒中後の病態生理学的プロセスは、血液脳関門のさらなる損傷、微小循環障害、免疫反応性の変化、抗酸化防御システムの枯渇、内皮機能不全の進行、血管壁の抗凝固予備能の枯渇、二次的な代謝障害、および代償機構の破綻として現れる。脳の損傷領域では嚢胞性および嚢胞性グリア細胞性変化が起こり、形態学的に損傷を受けていない組織から分離される。しかし、超微細構造レベルでは、脳卒中急性期にアポトーシス様反応を起こした細胞が壊死細胞の周囲に残存する可能性がある。これらすべてが、脳卒中前に発症する慢性脳虚血の悪化につながる。脳血管不全の進行は、再発性脳卒中や、認知症に至る血管性認知障害の発症リスク因子となる。

脳卒中後の期間は、心血管病変の増加と、脳だけでなく全身の血行動態の障害を特徴とします。

虚血性脳卒中の残存期には、血管壁の抗凝集能の低下が観察され、血栓形成、動脈硬化の重症度の増加、脳への血液供給不足の進行につながります。このプロセスは高齢患者において特に重要です。この年齢層では、過去の脳卒中の有無にかかわらず、血液凝固系の活性化、抗凝固機構の機能不全、血液レオロジー特性の悪化、全身および局所の血行動態の障害が認められます。神経系、呼吸器系、心血管系の老化は、脳循環の自己調節機能の破綻、および脳低酸素症の発生または悪化につながり、これが自己調節機構のさらなる損傷に寄与します。

しかし、脳血流の改善、低酸素状態の解消、代謝の最適化は、機能障害の重症度を軽減し、脳組織の温存に役立ちます。この点において、慢性脳循環不全の早期診断と適切な治療は非常に重要です。

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