Циркуляция и резорбция ликвора: история изучения и современное представление

Полный текст

Упоминания о цереброспинальной жидкости имеются ещё в античной медицине. В трудах древ- них греков и римлян уже встречается указание на наличие жидкости в головном мозге. Так, F. Rose [22] пишет о том, что в трактатах Гиппократа (около 460-370 гг. до н. э.) имеются упоминания о наличии жидкости под твердой оболочкой головного моз- га. Кроме того, Гиппократ дал описание твёрдой оболочки головного мозга, при этом предположил наличие и циркуляцию жидкости в головном мозге (он писал, что головной мозг «подобно железам, выделяет влагу»). А.П. Фридман указывает на то, что Гиппократ также считал, что выделяемая мозгом жидкость играет важную роль при болезнях нервной системы [7]. Аристотель (384-322 гг. до н. э.), также изучавший головной мозг, предположил наличие «защитного барьера» мозга. В настоящее время роль гематоэн- цефалического барьера общепризнана [3]. По за- ключению H.H. Merritt, F. Fremont-Smith, J.B. Ayer [19], Герофил Александрийский (335-280 гг. до н. э.) впер- вые дал подробное описание мозговых оболочек. Он также описал сеть кровеносных сосудов на поверх- ности мозга, пазухи твердой мозговой оболочки и предложил названия dura и pia mater. Сосудистым сплетениям, находящимся внутри мозговых желу- дочков, Герофил дал название «железа хориоидного сплетения». Вышеупомянутые термины укоренились в анатомии и медицине. G. Ringstad, S.A.S. Vatnehol, P.K. Eide [21] отмечают, что Анаксагор (5 век до н. э.), исследуя головной мозг, впервые обратил внимание и дал описание боковых желудочков. Эразистрат (3 в. до н. э.) также описывал боковые желудочки го- ловного мозга. Ему принадлежит важное открытие - описание отверстия, которое связывает боковые желудочки с третьим желудочком головного мозга. Впоследствии, через 2000 лет после Эразистрата, эти отверстия были вновь «открыты» Monroi и на- званы его именем. А.П. Фридман [7] указывает на то, что Клавдий Гален (131-201 г.) подробно описал мозговые оболочки и желудочки мозга, однако, как и впо- следствии Андрей Везалий, Гален не обнаружил жидкости в желудочках головного мозга. Вероятно, при работе с трупным материалом она вытекала из полостей мозга и поэтому исчезала из поля зрения исследователя. В память заслуг Галена его именем анатомы назвали большую вену головного мозга и субокципитальную ликворную цистерну на границе головного и спинного мозга. Юлиан Орибазий (IV в.) после Галена вновь описал два боковых желудочка головного мозга и обратил внимание на сосудистые сплетения. В эпоху Возрождения появились более достовер- ные сведения о самой цереброспинальной жидкости. А. Везалий (1514-1565 г.) вновь подробно описал ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ 2 (62) - 2018 215 Обзоры оболочки мозга, а также сосудистые сплетения в моз- говых желудочках у человека. Заслугой Везалия было открытие третьей мозговой оболочки - арахноидаль- ной. Подобно Галену, Везалий также не обнаружил ликвор в желудочках [4]. J.B. Ayer et al. [8] указывают на то, что T. Willis (1621-1675 г.) в своём труде «Cerebri anatome» описал сосудистые сплетения и шишковидную железу, а также описал арахноидальные ворсинки. R. Humphrey (1653-1708 гг.) в своей монографии «Анатомия мозга, включающая его механику и физиологию» (1695 г.) писал об идентичности со- судистых сплетений III желудочка со сплетениями в других желудочках. F. Magendie et al. [18] сообщили о том, что нали- чие этой спинномозговой жидкости является скорее нормальным, чем патологическим феноменом. Позд- нее он подтвердил наличие коммуникаций между желудочками головного мозга и арахноидальными пространствами, а также непрерывность этих про- странств в головном и спинном мозге. В своей книге «Recherches physiologiques et cliniques sur le liquide céphalo-rachidien ou cérébro-spinal» автор впервые в науке дал точное обозначение «цереброспинальная жидкость», описал строение желудочков мозга, арах- ноидальных пространств головного и спинного мозга. Он впервые отметил движение ликвора, которое на- ходится в связи с дыханием. R.S. Tubbs et al. [24], изучая жизнь и научные ис- следования H. Luschka, указывают, что немецкий анатом описал паутинную оболочку, а также детально изучил гистологию сосудистых сплетений. Это по- зволило ему считать данное образование железой, которая продуцирует жидкость мозга. Он впервые изучил иннервацию твердой оболочки головного мозга и описал наличие отверстия между четвёртым желудочком и подпаутинным пространством спин- ного мозга. Впоследствии этому отверстию было присвоено его имя. В труде К. Бернара «Лекции по физиологии и патологии нервной системы» [2] отдельная глава посвящена цереброспинальной жидкости, в ней автор часто ссылается на труды своего учителя F. Magendie, вместе с которым проводил работы по получению и изучению ликвора с использованием лабораторных животных. Однако в медицинской литературе XIX века все еще имелись сомнения в том, что ликвор является нормальной физиоло- гической жидкостью. В вышеупомянутой книге К. Бернар писал: «Находимая в желудочках жидкость есть не серозная, это черепноспинная жидкость - продукт вполне физиологический, которому со- вершенно ошибочно навязывают патологическое происхождение» и «… не следует доверять неко- торым анатомическим атласам, на которых весьма многие, даже новейшие, показывают позвоночный канал, наполненный спинным мозгом. Это неверно, ибо позвоночный столб отделяется от стенок канала довольно значительным пространством, тем более значительным, что часть позвоночного столба рассматривается как обладающая более обширными движениями». Важным событием в отечественной школе изуче- ния ликвора является открытие в Военно-медицин- ской академии 19 сентября 1897 г. клиники нервных болезней, в которой была впервые оборудована спе- циальная операционная для проведения операций на нервной системе. Следует отметить, что выпускник (1899) Императорской военно-медицинской акаде- мии Н.К. Розенберг на 12 лет опередил немецкого исследователя Goldman (1913), известного в лите- ратуре по его «классическим» опытам с испытанием проницаемости для красок гематоэнцефалического барьера. В 2012 г. под руководством датского нейро- физиолога Майкен Недергаард была обнаружена глимфатическая система, открытие которой в корне перевернуло представления о путях резорбции лик- вора [9, 10]. Ввиду сложности и значительного разнообразия строения, особенностей топографии структурных элементов системы ликворообращения, А.П. Фридман [7] предлагал разделять их на три вида структур: срединные, глубинные и поверхностные. Срединные структуры включают в свой состав III и IV желудочки с их сосудистыми сплетениями, водопровод мозга; глубинные - боковые желудочки и их сосудистые сплетения; поверхностные - оболочки мозга (мягкая, паутинная, твёрдая) и межоболочечные пространства (подпаутинное, субдуральное, эпидуральное). Подпаутинное пространство полушарий большо- го мозга дифференцировано на три вида полостей, заполненных ликвором, в прижизненном состоянии пребывающим в постоянном движении: систему под- паутинных цистерн, систему ликвороносных каналов и систему подпаутинных ячеек [25]. К функциональным звеньям системы ликворо- обращения относятся: 1) ликворопродукция, осу- ществляемая сосудистыми сплетениями; 2) ликворо- циркуляция, включающая подзвенья: «желудочковая ликвороциркуляция» (циркуляция ликвора в пределах желудочков и водопровода мозга) и «внежелудоч- ковая ликвороциркуляция» (циркуляция ликвора в полостях подпаутинного пространства головного мозга, мозжечка, спинного мозга); 3) отток ликвора, который в конечном итоге становится компонентом венозной крови синусов твёрдой мозговой обо- лочки. По современным представлениям система ликворообрашения имеет три основных звена: 1 - ликворопродукцию; 2 - ликвороциркуляцию; 3 - ликворорезорбцию [7]. Между системами ликворообращения и мозгового кровообращения существует тесная взаимосвязь [16]. Артериальная васкуляризация сосудистых сплете- ний (места ликворопродукции) осуществляется за счёт разветвлений пяти пар артерий, относящихся к каротидной (передние ворсинчатые артерии) и вер- тебробазилярной (латеральные и медиальные задние ворсинчатые артерии, передние и задние нижние мозжечковые артерии) системам. Резорбция ликвора 216 2 (62) - 2018 ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ Обзоры осуществляется преимущественно в бассейн синусов твёрдой оболочки мозга, откуда через систему вен цереброспинальная жидкость в составе венозной крови достигает правого предсердия. Таким образом, прослеживается взаимосвязь и взаимозависимость системы ликворообращения с системой кровообра- щения [12]. Количество ликвора у взрослого человека со- ставляет от 130 до 150 мл: в боковых желудочках - 20-30 мл, в III и IV - 5 мл, краниальном субарах- ноидальном пространстве - 30 мл, спинальном - 75-90 мл. Основным путем образования ликвора является двойная фильтрация крови: вначале через базальную мембрану с выходом в интерстициаль- ную ткань, потом через хориоидальные клетки в желудочки головного мозга. Формирование соста- ва цереброспинальной жидкости происходит при активном участии структур гематоликворного ба- рьера. У человека в сутки продуцируется около 500 мл цереброспинальной жидкости, то есть скорость ликворобращения составляет 0,36 мл в мин. Таким образом, за сутки происходит полное четырёхкрат- ное обновление ликвора [16]. Пути циркуляции обусловлены местом продукции цереброспинальной жидкости, строением ликворо- носных путей и местом резорбции ликвора. Образуясь в сосудистых сплетениях боковых желудочков, ликвор через отверстия Монро поступает в III желудочек, сме- шивается с ликвором, вырабатываемым сосудистым сплетением III желудочка, через водопровод мозга попадает в IV желудочек, смешивается с ликвором, продуцируемым сосудистыми сплетениями данного желудочка. В желудочковую систему возможна также диффузия жидкости из вещества головного мозга через эпендиму. Через парные латеральные апертуры IV желудочка ликвор попадает из желудочковой си- стемы в субарахноидальное пространство головного мозга, где последовательно проходит через системы цистерн, сообщающихся друг с другом, ликворонос- ных каналов и субарахноидальных ячей. Часть ликвора попадает в субарахноидальное пространство спинного мозга [16]. Поступательное движение ликвора в субарахно- идальном пространстве головного мозга осущест- вляется по ликвороносным каналам. Исследования М.А. Барона, Н.А. Майоровой [1] показали, что субарахноидальное пространство мозга пред- ставляет собой систему ликвороносных каналов, являющихся главными путями циркуляции ликвора, и субарахноидальных ячей. Эти микрополости со- общаются друг с другом через отверстия в стенках каналов и ячей. В своём атласе «Функциональная стереоморфология мозговых оболочек» авторы наглядно изобразили строение лептоменингса (рис. 1). Пути оттока ликвора за пределы субарахноидаль- ного пространства изучаются до сих пор, при этом взгляды различных исследователей различаются. Пре- обладающим является мнение, что резорбция ликвора из субарахноидального пространства головного мозга осуществляется преимущественно через пахионовы грануляции [19]. А.П. Фридман [7] отмечает, что пахионовы гра- нуляции, или арахноидальные ворсинки, впервые описал T. Willis в 1662 г. Но А. Pacchioni в 1705 г. опи- сал эти образования более подробно и назвал их железами, которые представляют собой разрастание паутинной оболочки около крупных пазух твердой оболочки и вен головного мозга. Наибольшее количе- ство грануляций имеется в теменной части верхнего Рис. 1. Схема строения лептоменингса полушарий головного мозга: 1 - ликвороносные каналы; 2 - мозговые артерии; 3 - стабилизирующие конструкции мозговых артерий; 4 - субарахноидальные ячеи; 5 - вены; 6 - сосудистая (мягкая) оболочка; 7 - паутинная оболочка; 8 - паутинная оболочка выделительного канала; 9 - кора головного мозга (репринт с атласа М.А. Барон, Н.А. Майорова, 1982) ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ 2 (62) - 2018 217 Обзоры сагиттального синуса, меньшее количество - в по- перечном синусе, единичные грануляции - в синус- ном стоке, а в затылочном синусе они практически отсутствуют в затылочном синусе. Ворсинка (пахио- нова грануляция) не выпячивает стенки синуса, а прободает твердую мозговую оболочку и вступает в непосредственное соприкосновение с эндотелием венозного синуса. Поверхность ворсинки покрыта мезотелиальными клетками, которые на вершине пахионовой грануляции расположены в несколько рядов. Резорбция ликвора может осуществляться и в области субарахноидального пространства спинного мозга через его паутинную оболочку и кровенос- ные капилляры твердой оболочки спинного мозга. Резорбция ликвора частично происходит также в паренхиме мозга (преимущественно в перивентри- кулярной области), в венах сосудистых сплетений и периневральных щелях [12]. Основы возможности оттока ликвора были уже даны в классических исследованиях Швальбе: не- мецкий учёный Густав Швальбе в эксперименте на кроликах в 1869 г. вводил берлинскую лазурь в субарахноидальное пространство и получил окра- шивание лимфатических сосудов слизистой обо- лочки полости носа, а также шейных лимфатических узлов [23]. Позднее A. Key и G. Retzius [15] проводили по- хожие эксперименты на трупах животных и человека: инъецировали тушь в субарахноидальное простран- ство, а затем выявляли её в пахионовых грануляциях и венозных синусах. На сегодняшний день наиболее современной представляется теория о существовании глимфати- ческой системы, функцией которой является отток ликвора и элиминация продуктов обмена центральной нервной системы [10]. Согласно данной теории, одним из путей транс- порта цереброспинальной жидкости являются периваскулярные пространства головного мозга, также известные как пространства Робина - Вирхо- ва [20]. Они представляют собой небольшие (около 100-200 мкм), заполненные ликвором, каналы вдоль внутримозговых кровеносных сосудов. Одни авторы считают, что пространство располагается между стенкой сосуда и нервной тканью; другие - что со- суд, проникая из субарахноидального пространства в вещество головного мозга, вовлекает за собой паутинную и мягкую мозговую оболочки, между которыми и располагается spatia perivascularia [5]. Периваскулярное пространство сообщается с парен- химой мозга через аквапорины AQP4, через которые непосредственно происходит транспорт жидкости. Под действием силы пульсовой волны ликвор посту- пает из периартериальных пространств в паренхиму мозга [17]. С продуктами жизнедеятельности ней- ронов (бета-амилоида, тау-белка, глиофиламентов и пр.) цереброспинальная жидкость поступает в перивенозные пространства либо непосредственно в вены (о существовании перивенозных пространств Робина-Вирхова ученые спорят). Данный ликворный путь элиминации продуктов метаболизма мозга был описан группой исследователей из Рочестерского университета в 2012 г. и получил название «глимфа- тическая система (рис. 2). Величина резорбции ликвора зависит от его про- дукции, давления в ликворной системе и других фак- торов. Она претерпевает существенные изменения в условиях патологии нервной системы [12]. S. Yildiz et al. [26] опубликовали результаты под- робного изучения зависимости скорости движения ликвора от работы систем дыхания и кровообращения, в частности от пульсации сердца, дыхания и кашля. В результате проделанного ими опыта было уста- новлено, что скорость ликвора изменяется во время различных физиологических процессов, а именно незначительно увеличивается во время систолы же- лудочков, при форсированном дыхании (дыхание в обычном режиме не сказывается на скорости резорб- Рис. 2. Схема глимфатической системы (репринт с Tarasoff-Conway J.M. et al., 2015) 218 2 (62) - 2018 ВЕСТНИК РОССИЙСКОЙ ВОЕННО-МЕДИЦИНСКОЙ АКАДЕМИИ Обзоры ции ликвора) и увеличивается в 3 раза от исходного значения при кашле. Очевидно, что любая операция на головном мозге сопровождается нарушением целостности сосудов, сопровождающимся кровоизлиянием в подоболочечные пространства. Вопрос влияния кровоизлияния на скорость резорбции ликвора освещен в работе R. Blasberg et al. [11]. R. Blasberg, D. Johnson, J. Fenstermacher измерили скорость резорбции ликвора у обезьян до введения крови в субарахноидальное пространство, затем разде- лили животных на 2 группы: в первой группе (6 на- блюдений) вводили негепаринизированную кровь, во второй группе (4 наблюдения) вводили гепари- низированную кровь. После субарахноидального введения крови повторно проверялась резорбция ликвора через 30 мин, 6 и 12 недель. В первой группе обезьян резорбция ликвора снизилась в 3 раза по истечении 30 минут и в 1,5 раза через 12 недель в сравнении с изначальными показателя- ми резорбции. Во второй группе по истечении 30 мин резорбция снизилась в 2 раза, а уже через 6 недель нормализовалась до изначального уровня. Повторное введение этой группе негепаринизиро- ваной крови привело к таким же показателям, как и в первой группе. Также F. Gao et al. [13] поднимался вопрос о вли- янии тромбина на развитие гидроцефалии после по- падания крови в субарахноидальное пространство. Было установлено, что попадание тромбина в ликвор способствует снижению резорбционной способности оболочек мозга и, как следствие, развитию гидроце- фалии в результате взаимодействия его с тромбино- вым рецетором PAR-1. В другой работе этих авторов освещается влияние компонентов крови (железа и тромбина) на скорость резорбции ликвора. Эта работа еще раз обосновы- вает утверждение о тормозном влиянии тромбина на резорбцию ликвора, а также доказывает, что сходным эффектом обладает и ферритин, выделяющийся при распаде эритроцитов после кровоизлияния [14]. Таким образом, имеющиеся на сегодняшний день литературные данные свидетельствуют о весьма сложном устройстве системы ликвороциркуляции, наиболее дискутабельным звеном которой является ликворорезорбция. Ряд исследователей [11, 13, 14] сообщают о снижении скорости резорбции церебро- спинальной жидкости при попадании крови в ликвор. Следовательно, после нейрохирургических вме- шательств можно прогнозировать гипорезорбцию цереброспинальной жидкости, что в свою очередь может повышать ликворное давление, увеличивать риск возникновения послеоперационной ликвореи, способствовать развитию гидроцефалии. Однако ввиду малого количества и лишь эксперименталь- ного характера опубликованных исследований дан- ная гипотеза нуждается в дальнейших проверках и подтверждении, что обусловливает актуальность дальнейших экспериментальных и клинических ис- следований.

Об авторах

С Н Вальчук

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова

Email: svetsvetavalchuk@mail.ru
Санкт-Петербург

Д Е Алексеев

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова

Санкт-Петербург

Г В Гаврилов

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова

Санкт-Петербург

А В Станишевский

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова

Санкт-Петербург

Д В Свистов

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова

Санкт-Петербург

Список литературы

Дополнительные файлы