Ο ισχαιμικός καταρράκτης είναι μια σειρά γεγονότων που συμβαίνουν σε κυτταρικό επίπεδο στον εγκέφαλο όταν διακόπτεται η παροχή οξυγόνου. Ξεκινά μέσα σε δευτερόλεπτα μετά από ένα ισχαιμικό επεισόδιο όπως ένα εγκεφαλικό επεισόδιο που εμποδίζει τη ροή του αίματος σε μια περιοχή του εγκεφάλου και μπορεί να συνεχιστεί ακόμα και μετά την αποκατάσταση της φυσιολογικής ροής του αίματος. Επειδή ο καταρράκτης περιλαμβάνει μια σειρά γεγονότων που λαμβάνουν χώρα με μια συγκεκριμένη σειρά, οι ερευνητές έχουν θεωρήσει ότι θα μπορούσαν να γίνουν παρεμβάσεις κατά τη διάρκεια ενός ισχαιμικού συμβάντος για να σταματήσει ο καταρράκτης και να περιοριστεί η βλάβη στους νευρώνες στον εγκέφαλο.
Όταν διακόπτεται η παροχή οξυγόνου, τα κύτταρα δεν μπορούν να παράγουν ATP για ενέργεια και μεταβαίνουν σε μια αναερόβια μέθοδο μεταβολισμού. Αυτό προκαλεί μια σειρά από γεγονότα καθώς τα κυτταρικά επίπεδα ασβεστίου αυξάνονται, το κύτταρο απελευθερώνει αμινοξέα για να τα διορθώσει, τα επίπεδα ασβεστίου συνεχίζουν να κορυφώνονται, το κυτταρικό τοίχωμα καταρρέει και τα οργανίδια στο κύτταρο αρχίζουν να πεθαίνουν. Αυτό προκαλεί το ίδιο το κύτταρο να πεθάνει και όταν συμβαίνει, απελευθερώνει τοξίνες στη γύρω περιοχή, καταστρέφοντας τα γειτονικά κύτταρα, συμπεριλαμβανομένων των κυττάρων με επαρκή παροχή οξυγόνου.
Καθώς ο ισχαιμικός καταρράκτης συνεχίζεται και οι νευρώνες πεθαίνουν, ο ασθενής μπορεί να αρχίσει να εμφανίζει νευρολογικά συμπτώματα επειδή ο εγκέφαλος δεν είναι πλέον σε θέση να λειτουργήσει κανονικά. Επιπλέον, μπορεί να αναπτυχθεί πρήξιμο στον εγκέφαλο, ασκώντας πίεση στον εγκέφαλο και δημιουργώντας τη δυνατότητα για περαιτέρω ιατρικές επιπλοκές. Εάν η πίεση δεν εκτονωθεί, η βλάβη μπορεί να εξαπλωθεί σε άλλες περιοχές του εγκεφάλου και ο ισχαιμικός καταρράκτης μπορεί να έχει εκτεταμένες συνέπειες.
Ο ισχαιμικός καταρράκτης ξετυλίγεται όταν οι άνθρωποι έχουν εγκεφαλικά επεισόδια, καρδιακές προσβολές, αναπνευστικές ανακοπές και άλλες επείγουσες ιατρικές καταστάσεις που περιορίζουν την παροχή οξυγόνου στον εγκέφαλο. Οι νευρολόγοι έχουν μελετήσει εκτενώς τη διαδικασία για να μάθουν πώς συμβαίνει και τι εμπλέκεται σε κάθε στάδιο, με στόχο την πιθανή ανάπτυξη θεραπειών για τη διακοπή του καταρράκτη. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η διακοπή της σειράς των χημικών αντιδράσεων που εμπλέκονται θα μπορούσε να εκτροχιάσει τον ισχαιμικό καταρράκτη, περιορίζοντας τη βλάβη στους νευρώνες στον εγκέφαλο και μειώνοντας τον κίνδυνο εγκεφαλικών επεισοδίων και άλλων συμβάντων να έχουν μακροπρόθεσμες συνέπειες.
Μια σημαντική πτυχή του ισχαιμικού καταρράκτη είναι ο κίνδυνος να συνεχίσει να συμβαίνει ακόμη και μετά την αποκατάσταση της παροχής οξυγόνου. Τα νεκρά και πεθαμένα κύτταρα στον εγκέφαλο θα συνεχίσουν να απελευθερώνουν τοξίνες μόλις φτάσουν σε ένα σημείο χωρίς επιστροφή. Οι ασθενείς που εμφανίζουν ισχαιμικά επεισόδια πρέπει να παρακολουθούνται στενά για σημεία επιπλοκών που υποδηλώνουν πρόσθετη εγκεφαλική βλάβη.