مایع مغزی-نخاعی: عملکرد، تشکیل و گردش

CEREBROSPINAL FLUID

The CSF is found in the ventricles of the brain and in the subarachnoid space around the brain and spinal cord. It has a volume of about 150 mL. It is a clear, colorless fluid and possesses, in solution, inorganic salts similar to those in the blood plasma. The glucose content is about half that of blood, with only a trace of protein. Only a few cells are present, and these are lymphocytes. The normal lymphocyte count is 0 to 3 cells per cubic millimeter. CSF pressure is kept remarkably constant. In the lateral recumbent position, the pressure, as measured by spinal tap, is about 60 to 150 mm of water. This pressure may be raised by straining, coughing, or compressing the internal jugular veins in the neck (see p. 256). Table 16-1 summarizes CSF physical characteristics and composition.

مایع مغزی نخاعی

مایع ​​مغزی نخاعی در بطن‌های مغز و فضای زیر عنکبوتیه اطراف مغز و نخاع یافت می‌شود. حجم آن حدود ۱۵۰ میلی‌لیتر است. مایعی شفاف و بی‌رنگ است و در حالت محلول، نمک‌های معدنی مشابه با نمک‌های پلاسمای خون دارد. میزان گلوکز آن حدود نصف خون است و تنها مقدار کمی پروتئین دارد. فقط چند سلول وجود دارد و اینها لنفوسیت هستند. تعداد طبیعی لنفوسیت‌ها ۰ تا ۳ سلول در هر میلی‌متر مکعب است. فشار مایع مغزی نخاعی به طور قابل توجهی ثابت نگه داشته می‌شود. در حالت خوابیده به پهلو، فشار، که با ضربه به نخاع اندازه‌گیری می‌شود، حدود ۶۰ تا ۱۵۰ میلی‌متر آب است. این فشار ممکن است با زور زدن، سرفه یا فشردن وریدهای ژوگولار داخلی در گردن افزایش یابد (به صفحه ۲۵۶ مراجعه کنید). جدول ۱۶-۱ خلاصه‌ای از مشخصات فیزیکی و ترکیب مایع مغزی نخاعی را نشان می‌دهد.

Functions

CSF, which bathes the external and internal surfaces of the brain and spinal cord, serves as a cushion between the central nervous system (CNS) and the surrounding bones, thus protecting it against mechanical trauma. Because the density of the brain is only slightly greater than that of the CSF, the CSF provides mechanical buoy- ancy and support for the brain. The close relationship of the fluid to the nervous tissue and the blood enables it to serve as a reservoir and assist in the regulation of the contents of the skull. For example, if the brain volume or the blood volume increases, CSF volume decreases. Because the CSF is an ideal physiologic substrate, it probably plays an active part in the nourishment of the nervous tissue; it almost certainly assists in the removal of products of neuronal metabolism. Secretions of the pineal gland possibly influence the activities of the pituitary gland by circulating through the CSF in the third ventricle (see p. 253).

عملکردها

مایع ​​مغزی نخاعی (CSF) که سطوح خارجی و داخلی مغز و نخاع را در بر می‌گیرد، به عنوان یک بالشتک بین سیستم عصبی مرکزی (CNS) و استخوان‌های اطراف عمل می‌کند و در نتیجه از آن در برابر ضربه مکانیکی محافظت می‌کند. از آنجا که چگالی مغز تنها کمی بیشتر از مایع مغزی نخاعی است، مایع مغزی نخاعی شناوری مکانیکی و پشتیبانی برای مغز فراهم می‌کند. ارتباط نزدیک مایع با بافت عصبی و خون، آن را قادر می‌سازد تا به عنوان یک مخزن عمل کند و به تنظیم محتویات جمجمه کمک کند. به عنوان مثال، اگر حجم مغز یا حجم خون افزایش یابد، حجم مایع مغزی نخاعی کاهش می‌یابد. از آنجا که مایع مغزی نخاعی یک بستر فیزیولوژیکی ایده‌آل است، احتمالاً نقش فعالی در تغذیه بافت عصبی ایفا می‌کند. تقریباً به طور قطع در حذف محصولات متابولیسم عصبی کمک می‌کند. ترشحات غده پینه‌آل احتمالاً با گردش از طریق مایع مغزی نخاعی در بطن سوم، بر فعالیت‌های غده هیپوفیز تأثیر می‌گذارند (به صفحه ۲۵۳ مراجعه کنید).

Table 16-2 summarizes CSF functions.

جدول ۱۶-۲ خلاصه‌ای از عملکردهای CSF را نشان می‌دهد.

Table 16-1 Cerebrospinal Fluid Physical Characteristics and Composition

جدول۱۶-۱مشخصات فیزیکی و ترکیب مایع مغزی نخاعی

Table 16-2 Cerebrospinal Fluid Functions

جدول ۱۶-۲ وظایف مایع مغزی نخاعی

Formation

CSF is formed mainly in the choroid plexuses of the lateral, third, and fourth ventricles; some originates from the ependymal cells lining the ventricles and from the brain substance through the perivascular spaces.

تشکیل

مایع ​​مغزی نخاعی (CSF) عمدتاً در شبکه‌های کوروئید بطن‌های جانبی، سوم و چهارم تشکیل می‌شود؛ مقداری از آن از سلول‌های اپاندیمی پوشاننده بطن‌ها و از ماده مغزی از طریق فضاهای اطراف عروقی منشأ می‌گیرد.

The choroid plexuses have a much-folded surface, and each fold consists of a core of vascular connective tissue covered with cuboidal epithelium of the ependyma (Fig. 16-16). Electron-microscopic examination of the epithelial cells shows that their free surfaces are covered with microvilli. The blood of the capillaries is separated from the ventricular lumen by endothelium, a basement membrane, and the surface epithelium. The epithelial cells are fenestrated and permeable to large molecules.

شبکه های مشیمیه دارای سطحی بسیار چین خورده هستند و هر چین از یک هسته بافت همبند عروقی پوشیده شده با اپیتلیوم مکعبی اپاندیم تشکیل شده است (شکل 16-16). بررسی میکروسکوپ الکترونی سلول های اپیتلیال نشان می دهد که سطوح آزاد آنها با میکروویلی پوشیده شده است. خون مویرگ ها توسط اندوتلیوم، غشای پایه و اپیتلیوم سطحی از لومن بطن جدا می شود. سلول های اپیتلیال دارای منافذ و نفوذپذیری نسبت به مولکول های بزرگ هستند.

The choroid plexuses actively secrete CSF and this creates a small pressure gradient. At the same time, they actively transport nervous system metabolites from the CSF into the blood. Active transport also explains why concentrations of potassium, calcium, magnesium, bicarbonate, and glucose are lower in CSF than in blood plasma.

شبکه‌های کوروئید به طور فعال مایع مغزی نخاعی (CSF) ترشح می‌کنند و این باعث ایجاد گرادیان فشار کمی می‌شود. در عین حال، آنها به طور فعال متابولیت‌های سیستم عصبی را از CSF به خون منتقل می‌کنند. انتقال فعال همچنین توضیح می‌دهد که چرا غلظت پتاسیم، کلسیم، منیزیم، بی‌کربنات و گلوکز در CSF کمتر از پلاسمای خون است.

The CSF is produced continuously at a rate of about 0.5 mL/min and with a total volume of about 150 mL; this corresponds to a turnover time of about 5 hours.

مایع مغزی نخاعی (CSF) به طور مداوم با سرعت حدود 0.5 میلی‌لیتر در دقیقه و با حجم کل حدود 150 میلی‌لیتر تولید می‌شود؛ این معادل زمان گردش حدود 5 ساعت است.

Importantly, CSF production is not pressure regulated (as in the case of blood pressure) and it continues to be produced even if the reabsorption mechanisms are obstructed.

نکته مهم این است که تولید CSF تحت تأثیر فشار نیست (مانند فشار خون) و حتی اگر مکانیسم‌های بازجذب مسدود شده باشند، همچنان تولید می‌شود.

Figure 16-16 Microscopic structure of the choroid plexus showing the path taken by fluids in the formation of cerebrospinal fluid.

شکل ۱۶-۱۶ ساختار میکروسکوپی شبکه کوروئید که مسیر طی شده توسط مایعات را در تشکیل مایع مغزی نخاعی نشان می‌دهد.

Circulation

The circulation begins with its secretion from the choroid plexuses in the ventricles (and a small amount from the brain surface). The fluid passes from the lateral ventricles into the third ventricle through the interventricular foramina (Fig. 16-17; also see Fig. 16-1). It then passes into the fourth ventricle through the narrow cerebral aqueduct. The circulation is aided by the arterial pulsations of the choroid plexuses and by the cilia on the ependymal cells lining the ventricles.

گردش خون

گردش خون با ترشح آن از شبکه‌های مشیمیه در بطن‌ها (و مقدار کمی از سطح مغز) آغاز می‌شود. مایع از بطن‌های جانبی از طریق سوراخ‌های بین بطنی به بطن سوم وارد می‌شود (شکل 16-17؛ همچنین به شکل 16-1 مراجعه کنید). سپس از طریق مجرای باریک مغزی به بطن چهارم وارد می‌شود. گردش خون توسط ضربان‌های شریانی شبکه‌های مشیمیه و مژک‌های روی سلول‌های اپاندیمی پوشاننده بطن‌ها تسهیل می‌شود.

From the fourth ventricle, CSF passes slowly through the median aperture and the lateral foramina of the lateral recesses of the fourth ventricle and enters the subarachnoid space. It then moves through the cerebellomedullary cistern and pontine cisterns and flows superiorly through the tentorial notch of the tentorium cerebelli to reach the inferior surface of the cerebrum. It then moves superiorly over the lateral aspect of each cerebral hemisphere, assisted by the pulsations of the cerebral arteries. Some moves inferiorly in the subarachnoid space around the spinal cord and cauda equina. Here, it reaches a dead end and its further circulation relies on the pulsations of the spinal arteries and the movements of the vertebral column, respiration, coughing, and the changing of the positions of the body.

از بطن چهارم، مایع مغزی نخاعی (CSF) به آرامی از طریق روزنه میانی و سوراخ‌های جانبی فرورفتگی‌های جانبی بطن چهارم عبور کرده و وارد فضای زیر عنکبوتیه می‌شود. سپس از طریق مخزن مخچه-مغزی و مخازن پل مغزی حرکت می‌کند و از طریق بریدگی چادرینه چادرینه مخچه به سمت بالا جریان می‌یابد تا به سطح تحتانی مخ برسد. سپس با کمک ضربان‌های شریان‌های مغزی، به سمت بالا روی سطح جانبی هر نیمکره مغزی حرکت می‌کند. مقداری از آن در فضای زیر عنکبوتیه در اطراف نخاع و دم اسب به سمت پایین حرکت می‌کند. در اینجا، به یک بن‌بست می‌رسد و گردش بیشتر آن به ضربان‌های شریان‌های نخاعی و حرکات ستون فقرات، تنفس، سرفه و تغییر وضعیت بدن بستگی دارد.

CSF not only bathes the ependymal and pial surfaces of the brain and spinal cord but also penetrates the nervous tissue along the blood vessels.

مایع مغزی نخاعی نه تنها سطوح اپاندیمی و پیال مغز و نخاع را شستشو می‌دهد، بلکه در امتداد رگ‌های خونی به بافت عصبی نیز نفوذ می‌کند.

Figure 16-17 Circulation of the cerebrospinal fluid. The dashed line indicates the course taken by fluid within the cavities of the central nervous system.

شکل ۱۶-۱۷ گردش مایع مغزی نخاعی. خط چین مسیر طی شده توسط مایع را در حفره‌های سیستم عصبی مرکزی نشان می‌دهد.

Absorption

The main sites for CSF absorption are the arachnoid villi that project into the dural venous sinuses, especially the superior sagittal sinus (Fig. 16-18). The arachnoid villi tend to be grouped together to form elevations known as arachnoid granulations. Structurally, each arachnoid villus is a diverticulum of the subarachnoid space that pierces the dura mater. The arachnoid diverticulum is capped by a thin cellular layer, which, in turn, is covered by the endothelium of the venous sinus. The arachnoid granulations increase in number and size with age and tend to become calcified with advanced age.

جذب

محل‌های اصلی جذب CSF، پرزهای عنکبوتیه هستند که به سینوس‌های وریدی سخت‌شامه، به‌ویژه سینوس ساژیتال فوقانی (شکل ۱۶-۱۸) برجسته می‌شوند. پرزهای عنکبوتیه تمایل دارند به هم بپیوندند و برآمدگی‌هایی به نام گرانولاسیون‌های عنکبوتیه تشکیل دهند. از نظر ساختاری، هر پرز عنکبوتیه یک دیورتیکول از فضای زیر عنکبوتیه است که سخت‌شامه را سوراخ می‌کند. دیورتیکول عنکبوتیه توسط یک لایه سلولی نازک پوشانده شده است که به نوبه خود توسط اندوتلیوم سینوس وریدی پوشیده شده است. گرانولاسیون‌های عنکبوتیه با افزایش سن از نظر تعداد و اندازه افزایش می‌یابند و با افزایش سن تمایل به کلسیفیه شدن دارند.

CSF absorption into the venous sinuses occurs when CSF pressure exceeds the venous pressure in the sinus. Electron-microscopic studies of the arachnoid villi indicate that fine tubules lined with endothelium permit a direct flow of fluid from the subarachnoid space into the lumen of the venous sinuses. Should the venous pressure rise and exceed CSF pressure, compression of the tips of the villi closes the tubules and prevents the reflux of blood into the subarachnoid space. The arachnoid villi thus serve as valves.

جذب CSF به داخل سینوس‌های وریدی زمانی رخ می‌دهد که فشار CSF از فشار وریدی در سینوس بیشتر شود. مطالعات میکروسکوپ الکترونی از پرزهای عنکبوتیه نشان می‌دهد که لوله‌های ظریف پوشیده شده با اندوتلیوم، جریان مستقیم مایع را از فضای زیر عنکبوتیه به داخل مجرای سینوس‌های وریدی امکان‌پذیر می‌کنند. در صورت افزایش فشار وریدی و تجاوز از فشار CSF، فشرده شدن نوک پرزها، لوله‌ها را می‌بندد و از رفلاکس خون به فضای زیر عنکبوتیه جلوگیری می‌کند. بنابراین پرزهای عنکبوتیه به عنوان دریچه عمل می‌کنند.

Some CSF probably is absorbed directly into the veins in the subarachnoid space and some possibly escapes through the perineural lymph vessels of the cranial and spinal nerves.

احتمالاً مقداری از مایع مغزی نخاعی (CSF) مستقیماً به داخل وریدهای فضای زیر عنکبوتیه جذب می‌شود و مقداری نیز احتمالاً از طریق عروق لنفاوی اطراف اعصاب جمجمه‌ای و نخاعی خارج می‌شود.

Because CSF production from the choroid plexuses is constant, the rate of CSF absorption through the arach- noid villi controls CSF pressure.

از آنجا که تولید CSF از شبکه های کوروئید ثابت است، میزان جذب CSF از طریق پرزهای عنکبوتیه، فشار CSF را کنترل می کند.

Figure 16-18 A: Coronal section of the superior sagittal sinus showing an arachnoid granulation. B: Magnified view of an arachnoid granulation showing the path taken by the cerebrospinal fluid into the venous system.

شکل ۱۶-۱۸ الف: برش کرونال سینوس ساژیتال فوقانی که یک گرانولاسیون آراکنوئید را نشان می‌دهد. ب: نمای بزرگنمایی شده از یک گرانولاسیون آراکنوئید که مسیر طی شده توسط مایع مغزی نخاعی به سیستم وریدی را نشان می‌دهد.

Subarachnoid Space Extensions

A sleeve of the subarachnoid space extends around the optic nerve to the back of the eyeball (Fig. 16-19). Here, the arachnoid mater and pia mater fuse with the sclera. The central artery and vein of the retina cross this extension of the subarachnoid space to enter the optic nerve, and they may be compressed in patients with raised CSF pressure.

امتداد فضای زیر عنکبوتیه

یک غلاف از فضای زیر عنکبوتیه در اطراف عصب بینایی تا پشت کره چشم امتداد می‌یابد (شکل‌های ۱۶-۱۹). در اینجا، ماده عنکبوتیه و نرم شامه با صلبیه ادغام می‌شوند. شریان و ورید مرکزی شبکیه از این امتداد فضای زیر عنکبوتیه عبور می‌کنند تا وارد عصب بینایی شوند و ممکن است در بیمارانی که فشار مایع مغزی نخاعی (CSF) آنها افزایش یافته است، فشرده شوند.

Small extensions of the subarachnoid space also occur around the other cranial and spinal nerves. Here, some communication may occur between the subarachnoid space and the perineural lymph vessels.

امتدادهای کوچکی از فضای زیر عنکبوتیه نیز در اطراف سایر اعصاب جمجمه‌ای و نخاعی وجود دارد. در اینجا، ممکن است ارتباطی بین فضای زیر عنکبوتیه و عروق لنفاوی اطراف عصبی وجود داشته باشد.

The subarachnoid space also extends around the arteries and veins of the brain and spinal cord at points where they penetrate the nervous tissue (see Fig. 16-15). The pia mater, however, quickly fuses with the outer coat of the blood vessel below the surface of the brain and spinal cord, thus closing off the subarachnoid space.

فضای زیر عنکبوتیه همچنین در اطراف شریان‌ها و وریدهای مغز و نخاع در نقاطی که به بافت عصبی نفوذ می‌کنند، امتداد می‌یابد (شکل 16-15 را ببینید). با این حال، نرم‌شامه به سرعت با پوشش بیرونی رگ خونی در زیر سطح مغز و نخاع ادغام می‌شود و بنابراین فضای زیر عنکبوتیه را می‌بندد.

Figure 16-19 Course taken by cerebrospinal fluid around the optic nerve (A), the roots of a spinal nerve (B), and the trigeminal nerve (C).

شکل ۱۶-۱۹ مسیر طی شده توسط مایع مغزی نخاعی در اطراف عصب بینایی (A)، ریشه‌های عصب نخاعی (B) و عصب سه قلو (C).