Sel glia yang teraktivasi menghasilkan mediator seperti bradikinin, serotonin, histamin, komplemen, asam arakidonat, nitrit oksida, dan leukotrien. Akibatnya, terjadi peningkatan permeabilitas sehingga protein dan cairan masuk ke dalam rongga ekstraseluler. Edema otak vasogenik biasanya terjadi pada kondisi tumor dan infeksi otak.[2,4,6]

Edema Otak Sitotoksik atau Seluler atau Ionik

Edema otak sitotoksik disebabkan oleh kondisi hipoksia atau iskemia. Berkurangnya aliran darah ke otak mengakibatkan kerusakan pada pompa ion yang bertugas untuk menjaga keseimbangan elektrolit kompartemen intraseluler dan ekstraseluler. Pompa ion yang bersifat dependen ATP menjadi tidak dapat berfungsi. Kerusakan pompa Na-K-ATPase menyebabkan penumpukan ion natrium di dalam intrasel karena kegagalannya dalam mengeluarkan ion natrium. Kondisi ini nantinya akan menarik cairan ke dalam sel untuk menjaga kondisi isoosmotik.

Selain itu, kondisi hipoksia dan iskemia juga menyebabkan akumulasi glutamat pada celah sinaps sehingga terjadi aktivitas neuronal berlebihan dari NMDA. Aktivasi reseptor NMDA menyebabkan influks ion kalsium ke dalam intrasel. Pompa ion yang bertugas menjaga konsentrasi ion kalsium lebih tinggi di ekstrasel gagal menjalankan tugasnya karena tidak terdapat ATP. Akumulasi ion kalsium di intrasel menyebabkan pembengkakan mitokondria dan terganggunya produksi ATP lebih lanjut.[2,4]

Penyebab tersering dari edema otak sitotoksik adalah stroke iskemik. Selain itu, ensefalopati hepatik dan sindrom Reye juga dapat menyebabkan edema otak sitotoksik.[2,6]

Edema Otak Interstitial

Edema otak interstitial biasanya terjadi pada pasien dengan hidrosefalus. Peningkatan tekanan intraventrikuler pada kondisi hidrosefalus menyebabkan kerusakan lapisan ependim sehingga terjadi perpindahan cairan serebrospinalis menuju rongga ekstraseluler yaitu interstitial otak. Kondisi lain yang dapat menyebabkan perpindahan cairan transependimal adalah meningitis, perdarahan subarakhnoid, dan gangguan aliran serebrospinalis akibat efek massa.[2,4]

Edema Otak Osmotik

Edema otak osmotik disebabkan adanya ketidakseimbangan osmolaritas antara serum plasma dan parenkim otak. Penurunan osmolaritas serum atau peningkatan osmolaritas jaringan otak menyebabkan adanya perbedaan gradien sehingga terjadi aliran cairan menuju parenkim otak. Pada kondisi ini, tidak terjadi kerusakan pada BBB maupun membran sel. Kondisi yang dapat menyebabkan mekanisme ini adalah syndrome of inappropriate antidiuretic hormone (SIADH) serta ketoasidosis diabetik.[2,4]

Doktrin Monro-Kellie menyatakan bahwa volume total dari rongga intrakranial adalah tetap karena dikelilingi oleh tulang tengkorak yang keras dan tidak elastis. Hal ini mencakup volume otak, darah, dan cairan serebrospinal. Peningkatan volume salah satu komponen menyebabkan penurunan volume komponen lainnya untuk mencapai volume intrakranial yang konstan.

Edema otak, terlepas dari mekanisme kejadiannya, mengakibatkan terjadinya peningkatan volume otak sehingga dapat terjadi penurunan perfusi darah dan volume cairan serebrospinalis sebagai mekanisme kompensasi. Selain itu, peningkatan volume otak juga dapat menyebabkan peningkatan tekanan intrakranial.[4,7,8]