Нарушения ликворогенеза и ликвординамики

Спинномозговая жидкость (СМЖ) представляет собой биологическую жидкость, содержащуюся в анатомических пространствах, образованных в онтогенезе примитивной невральной трубки (система желудочков мозга и спинномозговой канал) и в субарахноидальном пространстве (пространство в мягкой мозговой оболочке).

Две вышеупомянутые анатомические зоны, получившие название ликворных пространств, сообщаются между собой на уровне IV желудочка. Таким образом, создается единая система, которая обеспечивает циркуляцию ликвора в виде потока, направленного из желудочковой системы мозга в субарахноидальное пространство. На этом уровне ворсинки паутинной оболочки мозга, расположенной вблизи венозных синусов твердой оболочки, обеспечивают резорбцию СМЖ.

В ЦНС существуют два морфо-функциональных барьера ликворных пространств. Имея некоторые специфические особенности, СМЖ отделена от плазмы крови морфо-функциональной системой, названной гематоликворным барьером, который препятствует проникновению в ликворные пространства макромолекулярных веществ, являясь, таким образом, реальным препятствием на пути их диффузии, обеспечивая при этом в полном объеме диффузию воды. Морфологический субстрат гематоликворного барьера представлен эпителием сосудистых сплетений, наружным менингобластным слоем паутинной оболочки, эпителием ворсинок паутинной оболочки и эндотелием сосудов, которые пронизывают подпаутинное пространство.

На уровне ЦНС связь между ликворным и интерстициальным пространством, образующим единую систему, осуществляется через гематоэнцефалический барьер. Ликворная система мозга и внеклеточное пространство ЦНС формируют целостную систему, разделенную от внутрисосудистого русла гематоликворным и гематоэнцефалическим барьерами.

В течение долгого времени СМЖ считалась физиологическим раствором, плазматическим диализантом, играющим лишь роль сохранения формы, позиции и механической защиты головного мозга. В настоящее время была установлена комплексная роль СМЖ в создании периневральной биохимической среды, необходимой для осуществления деятельности ЦНС. В медицинской практике исследование СМЖ играет важную роль в диагностике и лечении болезней ЦНС. Необходимо отметить, что ликворная система мозга играет определенную роль в становлении и поддержании уровня внутричерепного давления, являясь одновременно одним из главных путей введения лекарственных средств.

СМЖ образуется в количестве примерно 500 мл в день, из которых две трети секретируются сосудистыми сплетениями IV-го желудочка и паутинной оболочки, а меньшая часть образуется церебральным веществом периваскулярных пространств, окружающих внутримозговые кровеносные сосуды. Таким образом, сосудистые сплетения мозга играют центральную роль в выработке СМЖ. В том случае, когда сосудистые сплетения разрушены анатомически (удалены) или функционально, выработка СМЖ осуществляется нервной тканью. (СМЖ нервно-тканевого происхождения имеет практически идентичный состав со СМЖ сосудистого происхождения).

Спиномозговая жидкость, секретируемая III и боковыми желудочками перетекает через Сильвиев водопровод в полость IV желудочка, откуда через три малых отверстия попадет в большую цистерну (большое пространство, заполненное жидкостью, которое расположено позади продолговатого мозга, под мозжечком), а затем в субарахноидальное пространство, окружающее мозг. Из субарахноидального пространства ликвор реабсорбируется ворсинками паутинной оболочки, выступающими в полость верхнего сагитального и других венозных синусов, откуда попадает в венозную систему мозга.

СМЖ подвержена непрерывному процессу обновления, составляющему 0,2-0,37 % от общего объема за минуту, таким образом, весь объем жидкости полностью обновляется за 6-12 часов.

Выделяют два типа циркуляции СМЖ:

a) продольная циркуляция соответствует движению ликвора в направлении от уровня сосудистых сплетений, места секреции СМЖ, к ворсинкам паутинной оболочки - основному месту резорбции,

б) поперечная циркуляция (трансэпендимальная и трансспинальная), через которую имеет место постоянный обмен между ликворным и межклеточным пространствами нервной ткани.

Механизмы продольной циркуляции СМЖ многочисленны: сила давления новообразованной жидкости, активирование ворсинок сосудистого и эпендимального эпителия, пульсация сосудистых сплетений и всех артерий базальных цистерн, градиент давления между ликворными пространствами и венозными синусами твердой оболочки мозга.

Резорбция СМЖ происходит постоянно, находясь в динамическом равновесии с активным процессом ее секреции. Ворсинки паутинной оболочки представляют собой основное место резорбции СМЖ. Резорбция регулируется разницей гидростатического давления СМЖ, находящейся в подпаутинном пространстве и венозной крови синусов твердой оболочки и разницей онкотического давления венозной крови и СМЖ.

Давление СМЖ, в условиях отсутствия сил гравитации, составляет примерно 80-200мм водного столба. Объем секреции ликвора зависит от гидростатических факторов (положение тела, относительно ограниченный объем массы мозга в замкнутом пространстве черепной коробки и спинномозгового канала), а также гидродинамических факторов, из которых самым важным является внутричерепное венозное давление, которое регулирует ритм резорбции СМЖ ворсинками паутинной оболочки.

Давление СМЖ почти полностью регулируется скоростью ее резорбции, так как скорость образования СМЖ постоянна и, поэтому, лишь в редких случаях может представлять собой фактор контроля давления. С другой стороны, ворсинки функционируют как «клапаны», способствующие продвижению СМЖ лишь в одном направлении – из синусов в венозную кровь. При нормальном состоянии, деятельность «клапанов» способствует току СМЖ лишь в том случае, когда ее давление на 1,5 мм рт. ст. выше давления крови в синусах.

При некоторых болезнях головного мозга, ворсинки не функционируют по причине их обструкции более крупными частицами либо белковыми плазматическими белками, находящимися при этом в избытке в СМЖ, что способствует значительному повышению давления ликвора.

Состав СМЖ, в общих чертах, схож с таковым плазмы крови, однако в ней могут быть идентифицированны и вещества специфичные лишь для ликвора – это продукты метаболической активности рейронов, распада нейромедиаторов и др.

Стоит отметить и тот факт, что в СМЖ отсутствуют некоторые вещества, присутствующие в плазме крови (фибриноген, протромбин, желчные пигменты, некоторые липиды, эстрогенны и андрогенны, инсулин, соматотропин и т.д.); их присутствие в СМЖ имеет патологический характер.

СМЖ, в сравнении с плазмой крови, является относительно гиперосмолярной средой.

Отсутствие в СМЖ эритроцитов и пониженная концентрация белков придает её кислотно-щелочному равновесию некоторые особенности:

- pH 7,3 (менее щелочная среда по сравнению с плазмой крови; молочная кислота и бикарбонаты являются определяющими);

- поддержание pH практически не зависит от буферных систем крови; емкость буферных систем в СМЖ, определяемой бикарбонатной системой, снижена; влияние карбоангидразы и активность натриевых насосов на уровне сосудистых сплетений обеспечивают постоянное обновление бикарбонатов в СМЖ.

Будучи очень разбавленным раствором, содержащим электролиты и неэлектролиты в концентрации примерно 1%, СМЖ не содержит крупных молекул (верхняя граница молекулярной массы не превышает 200 000 дальтон).

Вода составляет 99% от массы СМЖ; твердые вещества находятся в ионизированной форме и имеют плазменное происхождение. В большинстве случаев концентрация веществ в СМЖ меньше, чем в крови, исключение составляя натрий, хлор, магний, лактат, аскорбиновая и фолиевая кислоты.

Минеральные вещества составляют большую часть веществ, растворенных в СМЖ, в то время как органические вещества занимают незначительную часть (глюкоза – 0,50 г/л, общий белок – 0,15-0,5 г %, жирные кислоты – 1-5 мг %, нейтральные жиры – 0,40 мг %, мочевина – 10-40 мг %, общие жиры – 1,25 мг %, креатинин – 1,2 мг %).

Клеточный состав СМЖ, представлен шестью основными типами клеток: лимфоцитами, моноцитами, гранулоцитами, обеспечивающими иммунную защиту ликворной системы и ЦНС, клетками анатомических структур, ограничивающих жидкостные пространства, клетками, случайно занесенными в СМЖ (клетки кожи, адипоциты, хрящевые клетки, клетки костного мозга или нервной ткани, опухолевыми клетками).

СМЖ выполняет следующие функции:

- биомеханическую роль (поддержание вместе с мозговыми структурами анатомической формы и консистенции, характерной для ЦНС, защита нервной системы от патогенного влияния физических воздействий; антигравитационная роль ликворного пространства, в котором находится ЦНС, что способствует снижению нежелательного эффекта ускорения;

- биодинамическая роль (СМЖ является средой, в которой происходят обменные процессы в мягких мозговых оболочках, эпендиме и в сосудистых сплетениях);

- «лимфатическая» роль – свойство собирать и выделять избыток межтканевой жидкости из ЦНС;

- роль «канала» СМЖ – свойство удалять метаболиты (аминокислоты, молочная кислота, катаболиты серотонина, дофамина, фармакологические вещества и т.д.);

- роль поддержания гомеостаза среды, обеспечивающего нормальную деятельность ЦНС;

- роль транспорта некоторых гормональных молекул (TRF, LRF) от места их синтеза в нервной системе к эффекторным клеткам.

Патологическое значение имеет присутствие в СМЖ бластных форм лейкоцитов, плазмоцитов, большого числа нейрофильных или эозинофильных гранулоцитов, макрофагов-липофагов, лейкофагов, а также опухолевых клеток. Присутствие активных мононуклеаров или эритроцитов не всегда имеет патологическое значение, будучи артефактами, сопутствующими люмбальной пункции. Ятрогенное происхождение имеют присутствующие в СМЖ клетки кожи, адипоциты, хрящевые клетки, клетки костного мозга или нервной ткани.

Факторы, приводящие к нарушениям динамики и состава СМЖ, многочисленны:

· воспалительные заболевания ЦНС и мозговых оболочек (эпендимит, менингиты, энцефалиты);

· черепно-мозговые травмы (включая постоперационные);

· внутримозговые кровоизлияния (субарахноидальные);

· врожденные аномалии (атрезия Сильвиева водопровода, отверстий Magendie и Luschka и т.д.);

· внутричерепные экспансивные процессы.

Гидроцефалия представляет собой аномальное скопление СМЖ в анатомических пространствах мозга, проявляющееся специфическими симптомами.

Патогенез гидроцефалии включает в себя следующие механизмы:

· гиперсекреция СМЖ;

· нарушение резорбции СМЖ;

· расстройства циркуляции СМЖ.

Частой причиной гидроцефалии служит перекрытие Сильвиего водопровода в случае его атрезии у детей перед рождением или в связи с образованием опухоли головного мозга. По мере секреции СМЖ сосудистыми сплетениями боковых желудочков мозга, происходит увеличение их обьема, что может вызвать сдавление нервной ткани. У новорожденных повышение внутричерепного давления вызывает увеличение головы в размерах из-за неполного закрытия родничков.

Другой причиной гидроцефалии является субарахноидальное кровоизлияние, которое способствует появлению реактивного пахименингита и блокады периферических путей циркуляции СМЖ.

Черепно-мозговые травмы вызывают стойкую и прогрессирующую гидроцефалию (в этом случае степень диллятации желудочков мозга коррелирует с продолжительностью комы, а также с выраженностью психических и неврологических расстройств).

Гидроцефалия инфекционного или воспалительного происхождения возникает при реактивном или фиброзно-адгезивном арахноидите, обусловливающем блокаду базальных цистерн и отверстий IV желудочка. Клинические проявления и их выраженность зависят от локализации инфекционного процесса по отношению к ликворным пространствам (наиболее выраженные изменения возникают, когда воспаление затрагивает ткани, отграничивающие жидкостные пространства – эпендиму и мягкую оболочку головного мозга), от природы патогенного агента, от реактивности организма, от степени вовлечения гематоэнцефалического и гематоликворного барьеров.

Гидроцефалия может развиваться в результате церебральных атрофических процессов различного происхождения (постреанимационная нцефалопатия, церебральный артериит, энцефалит, болезнь Alzheimer, хорея Huntington и др.).

Основным патогенетическим фактором обструктивной гидроцефалии является дисбаланс между секрецией и абсорбцией СМЖ, сопровождающийся увеличением объема желудочковой системы мозга. Этот дисбаланс способствует повышению внутричерепного давления, уровень которого будет расти в прямой зависимости от продолжительности и места расположения обструкции. В основе внутренней обструктивной гидроцефалии лежит препятствие на пути циркуляции СМЖ, а наружная обструктивная гидроцефалия обусловлена нарушением резорбции СМЖ.

Существенную роль в развитии гидроцефалии играет повышение давления СМЖ (давление является фактором резорбции СМЖ, обеспечивающим градиент давления между СМЖ и венозной системой).

Давление СМЖ существенно изменяется в процессе развития экспансивных внутричерепных неопухолевых процессов (гематомы, мозговые сосудистые мальформации, абсцессы и т.д.), а также внемозговых заболеваний.

Тромбоз, стеноз и атрезия венозных синусов ведут к закупорке грануляций паутинной оболочки, нарушают резорбцию СМЖ, повышают венозное и внутричерепное давление, приводя к гидроцефалии.

Отек головного мозга является наиболее тяжелым следствием нарушений циркуляции крови и СМЖ в головном мозге.

Отек головного мозга представляет собой аномальное скопление жидкости на уровне паренхимы головного мозга и считается универсальной неспецифической реакцией мозга на воздействие патогенных факторов. Поскольку мозг находится в черепной коробке - твердом и ригидном образовании - скопление отечной жидкости приводит к сдавлению кровеносных сосудов, снижению перфузии и повреждению тканей мозга.

Наиболее частой причиной отека мозга является увеличение капиллярного давления, либо повреждение капиллярной стенки. Непосредственной причиной повышения капиллярного давления является быстрое нарастание давления в мозговых артериях в сочетании с несостоятельностью механизмов ауторегуляции кровотока в условиях системной гипертензии.

Контузия (ушиб) головного мозга служит основной причиной отека мозга, при котором травматизация мозговой ткани и капилляров играет роль патогенетического фактора, обусловливающего выход жидкости из капилляров в поврежденную ткань.

В зависимости от патогенетических механизмов, различают следующие виды отека головного мозга:

· вазогенный (опухоль, воспаление, ишемия головного мозга) – основным патогенетическим фактором в данном случае является изменение проницаемости сосудистой стенки, что ведет к повреждению гематоэнцефалического барьера;

· цитотоксический (аноксия, асфиксия, гиперкапния, синдром Reye), основным патогенетическим фактором является повреждение паренхимы мозга (нейронов и глиальной ткани), что является следствием нарушений клеточного метаболизма и, в первую очередь, недостаточности Na⁺-K⁺ насоса с межклеточным накопле-нием ионов натрия и воды;

· интерстициальный (гидроцефалический) – является результатом избыточного накопления натрия и воды в перивентрикулярном белом веществе путем трансэпендимального выхода СМЖ;

· гидростатический – развивается при высоком артериальном давле-нии, вследствие повышения давления в капиллярах головного мозга, что приводит к выходу жидкости из сосудов в межклеточное пространство;

· гипоосмотический – развивается при «водной интоксикации» (гипоосмолярная гипергирдатация), которая обусловливает возрастание осмотического градиента между интерстицием и сосудами, выход воды из сосудов в межклеточное пространство через неповрежденный гематоэнцефалический барьер.

Патогенез травматического отека включает множество компонентов, как сосудистых, доминирующих в первой фазе, так и цитотоксических, формирующихся на более поздних этапах.

Повышенное внутричерепное давление– представляет собой симптомокомплекс, развивающийся вследствие увеличения объема внутричерепного содержимого выше пределов толерантности черепной коробки. Внутричерепная гипертензия (ВЧГ) – это анатомо-физиологическое неравновесие между внутричерепным содержимым и ограничительными способностями черепной коробки.

Внутричерепное содержимое включает в себя паренхиму головного мозга, СМЖ, кровь. Равновесие между этими тремя компонентами, с одной стороны, а также между ними и вместилищем (череп и твердая мозговая оболочка), с другой стороны, формирует внутричерепное давление, величина которого у взрослых составляет примерно 80-150 мм водного столба. В патологических условиях образуется порочный круг – нарушение внутричерепного равновесия приводит к синдрому внутричерепной гипертензии, которая, в свою очередь, нарушает это равновесие. Чаще всего внутричерепная гипертензия обусловлена развитием внутричерепных экспансивных процессов, особенно опухолей головного мозга, а также многочисленными вне- или внутричерепными повреждениями, которые могут вызвать увеличение объема мозга (псевдоопухолевый церебральный синдром, доброкачественная внутричерепная гипертензия).

Краниостеноз также может спровоцировать развитие внутричерепной гипертензии в связи с ограничением обьема полости черепа, препятствуюшим нормальному развитию структур мозга.

Патогенетические механизмы синдрома ВЧГ включают: степень внутричерепного экспансивного процесса, нарушения в циркуляции спинномозговой жидкости, нарушения мозгового кровообращения и отек головного мозга.

Объем экспансивного внутричерепного процесса оказывает влияние как путем сдавления и смещения вещества головного мозга, так и постепенным снижением компенсаторной способности черепной коробки. В итоге объем внутричерепного экспансивного процесса определяет развитие ВЧГ, а момент появления этого синдрома зависит от ряда особенностей, таких, как локализация экспансивного процесса, его развитие, локализация по отношению к путям циркуляции ликвора и венозным путям (блок СМЖ, также как и венозный стаз, быстро приводит к развитию интенсивной ВЧГ).

Нарушения циркуляции спинномозговой жидкости развиваются чаще всего в результате полной или частичной обструкции путей ее оттока. Это приводит к расширению желудочков (обструктивная гидроцефалия), которое создает необходимые механические условия для повышения внутричерепного давления. Другие факторы, оказывающие влияние на циркуляцию ликвора (гиперсекреция СМЖ, недостаточность ее резорбции с развитием блока цистерн, повторные кровоизлияния в оболочки головного мозга), тем не менее, играют незначительную роль в развитии синдрома внутричерепной гипертензии.

Изменения перфузии мозга могут быть вызваны:

· системной артериальной гипертензией (гипертонический криз может спровоцировать увеличение кровенаполнения мозга, вызывая пассивную артерио-капиллярную вазодиллятацию;

· гиперкапнией, которая, независимо от происхождения, вызывает интенсивную активную диллятацию сосудов головного мозга;

· выраженной венозной обструкцией, которая приводит к стазу и пассивной вазодиллятации.

Сосудистые факторы, в целом, ответственны за формирование и поддержание порочного круга, который прогрессивно усугубляет ВЧГ.

Синдром ВЧГ проявляется комплексом симптомов, которые, в зависимости от значимости, делятся на главные и второстепенные. Принято считать, что синдром ВЧГ представлен тремя симптомами: головная боль, рвота, отек сосочка зрительного нерва.

Головная боль – наиболее частый симптом, доминирующий в симптоматологии ВЧГ и имеющий специфические особенности: утреннее обострение боли по причине ночного венозного застоя; усиление ее при кашле, чихании, внезапном изменении положения головы, физических нагрузках; уменьшение после рвоты или применения гипертонических растворов, приводящих к дегидратации паренхимы головного мозга. Головная боль при ВЧГ не является следствием повышения внутричерепного давления, а формируется под воздействием процессов растяжения, сдавления либо смещения внутричерепных образований, восприимчивых к боли (сосудистых, нервных).

Рвота является менее постоянным и более поздним симптомом по сравнению с головной болью и имеет следующие особенности: появляется утром натощак, наступает самопроизвольно, без напряжения, иногда может быть вызвана изменением положения головы. Частота и интенсивность рвоты находится в тесной зависимости от степени повышения внутричерепного давления; имеет тенденцию к обострению во время сна, когда давление СМЖ повышается.

Отек сосочка зрительного нерва является офтальмоскопическим проявлением синдрома ВЧГ и, в основном, встречается при экспансивных внутричерепных процессах. Патогенез отека сосочка объясняется повышением давления ликвора в субарахноидальном пространстве, что воздействует на зрительный нерв и центральную вену сетчатки.

Дополнительные симптомы: психические нарушения, парезы глазодвигательных нервов, вестибулярные расстройства, вегетативные, эндокринные проявления раздражения мозговых оболочек.

Наиболее часто используется классификация клинических форм ВЧГ по этиологическому признаку:

1) ВЧГ вследствие внутричерепных экспансивных процессов – наиболее часто развивается при опухолях головного мозга, абсцессах, туберкуломах, гематомах, паразитозах головного мозга и т.д;

2) ВЧГ при злокачественных глиомах и метастазах; в этом случае ВЧГ характеризуется относительно ранним, возникновением и интенсивностью; при доброкачественных процессах, особенно менингиомах, повышение внутричерепного давления происходит реже;

3) Псевдоопухолевая ВЧГ – представляет собой заболевание головного мозга, развивающееся при отсутствии внутричерепного экспансивного процесса, но характеризующееся повышением внутричерепного давления.

В начальной – компенсированной – фазе формирования синдрома ВЧГ увеличение объема содержимого черепной коробки может быть уменьшено при помощи гемодинамических механизмов (ликвидация внутричерепного венозного застоя).

Вторая фаза синдрома ВЧГ характеризуется превышением компенсаторных возможностей с постепенным переходом в фазу декомпенсации. Благодаря формированию порочного круга (внутричерепной экспансивный процесс – давление на сосуды головного мозга – ишемия головного мозга – аноксия – повышение сосудистой проницаемости – отек головного мозга – увеличение объема головного мозга и т.д.), могут развиться циркуляторные и механические осложнения.

Циркуляторные осложнения при отеке головного мозга ишемической природы развиваются вследствие повышения внутричерепного давления, которое намного превышает давление в сосудах мозга. Отрицательное влияние на мозговое кровообращение проявляется в том случае, когда внутричерепное давление превышает 450 мм. вод.ст. Системное артериальное давление при этом возрастает и способно поддерживать кровообращение мозга на уровне, близком к функциональному. Однако, при превышении этого компенсаторного механизма развивается ишемия головного мозга - осложнение синдрома ВЧГ, приводящее к возникновению в дальнейшем порочного круга.

Механические осложнения представлены грыжами головного мозга. Они возникают в результате неравномерного повышения давления на паренхиму мозга, вследствие развития внутричерепного экспансивного процесса в условиях нерастяжимости твердой мозговой оболочки и черепной коробки. Экспансивный процесс вместе с отеком мозга способствуют увеличению объема паренхимы мозга, вызывающему повышение внутричерепного давления. В этих условиях мозговое вещество стремится заполнить костное или любое другое пространство в твердой оболочке. Образовавшиеся грыжи оказывают давление на нервные структуры, вызывая тяжелые последствия.