Update zur Liquorforschung und Drainage des Gehirns (Teil 1): Produktion und Absorption des LCS



Torsten Liem

Anhand von Tierversuchen erworbene Erkenntnisse zum Liquor cerebrospinalis (LCS) sind auf die Dynamiken im Menschen nicht immer übertragbar und deshalb in ihren Aussagen ggf. zu relativieren. Im Menschen beträgt der LCS 140 ml und die intrazelluläre Flüssigkeit in den extrazellulären Räumen im ZNS 280 ml [1]. Außer der Produktion in den Plexus choroideus entstammt ein Teil des LCS möglicherweise auch von der intrazellulären Flüssigkeit [2].

Eine Übersichtsarbeit von Miyajima und Arai (2015) kommt zu dem Schluss, dass neben Arachnoidalzotten und Granulationes auch andere Strukturen und Regionen an der Absorption des LCS beteiligt zu sein scheinen [3]. So zeigen laut Miyajima und Arai diverse Studien, dass die Absorption des LCS in den Kapillaren des Parenchyms, in den Wänden der Ventrikel oder auch in das lymphatische System stattfindet. Letzteres drainiert mittels nasaler Lymphe, duraler Lymphe und mit Lymphgefäßen, die mit Hirnnerven- und Spinalnervenwurzeln assoziiert sind, in regionale Lymphknoten [4, 6, 7, 8, 9].

Während in Wirbeltieren mindestens 50% des LCS in die Lymphe drainieren [7], ist der Anteil beim Menschen unbekannt [6]. Es wurden kürzlich in Mäusen (nicht am Menschen) funktionelle Lymphgefäße der Dura bilateral entlang des Sinus sagittalis superior lokalisiert, die durch die Lamina cribrosa in die nasale Mukosa drainieren [4, 9].

Es ist nicht belegt, ob durale Lymphgefäße Flüssigkeiten, gelöste Stoffe und Zellen aus dem Hirnparenchym im Menschen drainieren. Laut Engelhardt (2016) ist es wahrscheinlich, dass durale Lymphgefäße für die Drainage des LCS mitverantwortlich sind [10]. Ein Transport von T Zellen und antigenpräsentierenden Zellen (APZ) aus dem LCS in die tiefen zervikalen Lymphknoten ist belegt [11, 12, 13, 14, 15]. Zudem beschreiben einige Studien auch den spinalen subarachnoidalen Raum als Produktions- und Absorptionsort des LCS. Neuere Studien heben die enge Beziehung von LCS und interstitieller Flüssigkeit hervor (s.u.). Eine Weiterleitung der APZ mittels IF ist aufgrund der engen intramuralen perivaskulären Drainagewege allerdings unwahrscheinlich.

Statt zirkulierender Bewegungen des LCS wurde im Gegensatz beobachtet, dass der LCS in großem Ausmaß in den paravaskulären Kapillaren absorbiert wird. Die Diffusion steht jedoch hierbei maßgeblich in Abhängigkeit von der Molekulargröße der Stoffe. So können kleinere Moleküle wie Wasser im Gegensatz zu den Makromolekülen das Parenchym des Gehirns ungehindert passieren [3].

LCS und IF fließen jeweils auf unterschiedlichen Wegen zu den Lymphknoten ab (Abb. 1). Im Menschen gelangt LCS über Arachnoidalzotten in die Sinus venosi. Die lymphatische Drainage des LCS erfolgt über nasale und durale Lymphgefäße und entlang kranialer und spinaler Nervenwurzeln (in der Abbildung lila hervorgehoben). Kanäle, die aus dem Subarachnoidalraum durch die Lamina cribrosa führen, ermöglichen den Durchtritt von LCS (lila Linie), T-Zellen und antigenpräsentierender Zellen in die nasalen Lymphgefäße und Halslymphknoten. LCS aus dem lumbalen Subarachnoidalraum fließt in lumbale Lymphknoten ab. IF aus dem Hirnparenchym fließt entlang der Basalmembranen der zerebralen Gefäßwände (grüne Pfeile) zu den Halslymphknoten, die direkt unter der Schädelbasis, entlang der Arteria carotis interna lokalisiert sind. Antigenpräsentierende Zellen dringen aber nicht durch diesen schmalen perivaskulären Spalt. Austausch zwischen LCS und IF (siehe glymphatisches System) findet beim Durchtritt des LCS an der Gehirnoberfläche entlang penetrierender Arterien statt [10].

 

 

Abb. 1: Drainagewege des Liquor cerebrospinalis (LCS) und der interstitiellen Flüssigkeit (IF) zu den Halslymphknoten. APZ antigenpräsentierende Zellen, AZ Arachnoidalzotten (Adaptiert nach Engelmann et al. 2016)].


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