脑脊液和它的生理

脑脊液和它的生理CerebrospinalfluidanditsphysiologyPPT模板下载：行业PPT模板：节日PPT模板：素材下载：背景图片：图表下载：优秀PPT下载：教程：教程：教程：资料下载：课件下载：范文下载：试卷下载：教案下载：解放军第九四医院神经外科熊鹏举1.脑脊髓液（CSF）脑脊髓液（CSF）是一种透明，无色的液体，充满大脑的脑室、颅内和脊髓蛛网膜下腔。除了为大脑提供流体的机械支持之外，它还在维持神经元代谢活动中发挥重要作用。2.CSF的生成脑脊液主要由脉络丛产生，像叶子一样突入脑室的腔中。脉络丛的总质量仅为2g，但它们产生大量的CSF，每天分泌400-600毫升。来自脉络膜以外的细胞外液和大脑毛细血管仅分泌产生少量的CSF。2.CSF的生成脉络丛的功能单位是一簇的有孔毛细血管网，它被单层的上皮细胞延续形成的室管膜所包绕。压力梯度将水和溶质沿压力梯度穿过毛细血管的开孔，从血液中到达上皮细胞。然而，CSF不仅仅是一种超滤液，而是通过自主神经系统和多巴胺，5-羟色胺和加压素等配体来严格控制地、通过上皮细胞的溶质的主动转运。相邻的上皮细胞通过紧密连接相互连接，以防止分子通过细胞间隙进入CSF。3.脑脊液循环CSF充满脑室和蛛网膜下腔。通常为150-250毫升，约25％在脑室内，75％在蛛网膜下腔。分泌到侧脑室的脑脊液通过室间孔到第三脑室，通过大脑导水管进入第四脑室。并经第四脑室的外侧孔和正中孔流入枕大池。在此处，路径分开，CSF可以在头部的头侧流入颅内蛛网膜下腔或尾侧流入脊髓蛛网膜下腔中循环。3.脑脊液循环少量的CSF流入脊髓的中央孔（图1）。CSF的流动是单向的，但是随着心脏和呼吸周期而产生搏动。循环图示标本示意图染色标本脑室侧脑室室间孔第三脑室中脑水管第四脑室正中孔外侧孔蛛网膜下腔CT断层片侧脑室循环图三层后部层三层上部层3D图脑脊液取样4.CSF再吸收脑脊液由蛛网膜颗粒重新吸收到静脉流出系统。这些是通过硬脑膜辐射状深入到静脉窦或硬膜外静脉丛的内腔中的小的，内皮衬里的蛛网膜结节。跨蛛网膜颗粒的小压力梯度是脑脊液引流所必须的，且再吸收率随着ICP的增加而增加。如果静脉压超过CSF压力，则不会出现反向流动，血液不能进入蛛网膜下腔。另外的蛛网膜下腔吸收途径，CSF可以流经颅神经鞘和脊髓神经鞘，筛板和脑动脉外膜排入淋巴系统。在病理性静脉压升高时，可能通过第三个单独的途径排出CSF。5.CSF的功能大脑浸泡在CSF中几乎是悬浮的，尽管它不会漂浮，但有效地将大脑的重量降低到大约50g。这会最大限度地减少剪切力以保护大脑免受加速伤和钝伤的影响。5.CSF的功能CSF的高流转所需的能量消耗表明CSF除了其机械性能之外还具有重要的代谢作用。营养底物如葡萄糖和氨基酸等通常直接通过血脑屏障（BBB）直接进入血液，但一些微量营养素如叶酸和维生素C无法弥散通过BBB。这些底物从血液转运到脑脊液中，然后扩散到间质，再被脑细胞吸收。CSF也是许多激素的重要运输介质。例如，甲状腺激素不能自由地穿过BBB而是转运到CSF中。其他激素如胰岛素样生长因子-2（IGF2）直接在脉络丛中合成并分泌到CSF中。5.CSF的功能大脑中没有淋巴系统，CSF循环使得间质液和蛋白质回流至（血液）循环中。CSF也渗入实质中，并将废物通过细胞间隙冲洗到体循环中。在衰老的过程中，CSF周转减少可能与大脑中代谢产物的积累有关。在脑损伤或感染中，白细胞穿过脉络丛并在脑脊液中积聚。6.CSF的组成所述CSF是通过血脑屏障中分离出来的血浆。这样就可以维持二者之间组成的显著差异（表1）。CSF中的蛋白质含量是非常低的，这限制了它的酸碱缓冲能力。因此，与血浆相比，pCO2很小变化就会引起CSF更大的pH变化。7.CSF的压力CSF的压力定义为水平位置的ICP，是分泌，吸收和阻力之间动态作用的结果。正常的CSF压力为10-15mmHg，并伴随心脏和呼吸周期的脉动。压力也因静脉压，脑活动和姿势而异。CSF压力也可以在病理上高或低。MonroeKellie假说称颅内的内容物（脑，脑脊液和颅内血容量）的容积总和是不变的。如果一个容积的增加不能通过其他一个或两个容积的减少来补偿，那么ICP将会上升。脑脊液约占颅内容积的10％，因此对ICP具有重要影响。7.CSF的压力CSF压力的持续增加可能会超过补偿机制，发生脑积水（表2）。如果CSF压升高，但（脑脊液）进入蛛网膜下腔保持不变（原文：remainspatent），则会发生交通性脑积水。脑室外排系统发生阻塞可引起阻塞性脑积水。发现BBB20世纪初发现，给动物静脉注射苯丙胺后，此药可以分布到全身的组织器官，唯独脑组织没有它的踪迹。注射台盼蓝（锥虫蓝）涂料以后，全身组织都着色，而脑和脊髓则不着色。以后陆续发现很多药物和染料注入动物体后，都有类似的分布情况。这些事实都启示人们想到有保护脑组织的“屏障”存在。向鸡胚注入谷氨酸后，发现谷氨酸能迅速进入鸡胚的脑组织，但在成年鸡脑中则很难进入。初生儿脑毛细血管的通透性远较成年人为高，得重症黄疸后，胆汁色素很快透入中枢神经系统，并破坏基底神经节形成核黄疸。而在成人黄疸患者的中枢神经系统则不受胆汁色素的污染。以上事实说明血脑屏障结构功能的完善，是随动物个体发育的完善而形成的。血脑屏障（BloodBrainBarrier,BBB）血脑屏障（BloodBrainBarrier,BBB）由脑毛细血管内皮细胞（BMECs）、基底膜和胶质细胞轴突构成。其中起主要作用的是BMECs，它的功能形态特征包括：胞浆厚度一致，少“窗”，几乎没有胞饮泡，细胞间紧密连接，具有抗电性，细胞内含有丰富的酶系统及大量线粒体，但缺乏收缩蛋白，从而构筑起BBB的机械性屏障和酶屏障。血脑屏障是血-脑、血-脑脊液和脑脊液-脑三种屏障的总称。结构特征与其他组织器官的毛细血管相比，脑毛细血管及其邻近地区在结构上确有一些明显的特点：脑毛细血管缺少一般毛细血管所具有的孔，或者这些孔既少且小。内皮细胞彼此重叠覆盖，而且连接紧密，能有效地阻止大分子物质从内皮细胞连接处通过。内皮细胞还被一层连续不断的基膜包围着。基膜之外更有许多星形胶质细胞的血管周足（终足）把脑毛细血管约85%的表面包围起来。这就形成了脑毛细血管的多层膜性结构，构成了脑组织的防护性屏障。在病理情况下，如血管性脑水肿时，内皮细胞间的紧密粘合处开放，由于内皮细胞肿胀重叠部分消失，很多大分子物质可随血浆滤液渗出毛细血管，这会破坏脑组织内环境的稳定，造成严重后果。正常功能但是三种成分在完成正常功能时哪个起主要作用则有不同观点。日本药理学家中井健五认为：“屏障中起主要作用的是星形胶质细胞，内皮细胞在一定程度上也起重要作用”。按显微结构来看，脑毛细血管周足包围血管面积不过85%左右，还有相当大裸露部分可供有害物质的渗出，显然这种说法是有缺陷的。屏障部位根据电子显微镜和酶标记法的研究结果证明，脑毛细血管内皮细胞可能是屏障起主要作用的关键部位。①用分子量较小的辣根过氧化酶（一种蛋白质，分子量约40000，分子直径约500～600纳米）或其片段作为通透毛细血管壁的标记物，小分子量的辣根过氧化酶片段可以很快通过肌肉的毛细血管进入肌肉组织，但在脑毛细血管的这种酶片段则被阻于血管内而不能进入脑组织。这种屏障作用中，基底膜和血管周足膜只起辅助作用。②脑毛细血管内皮细胞的胞饮作用微弱。因此，血管内皮细胞与脑组织间的物质交换也少。动物经电离辐射后其胞饮泡增多，血脑屏障的通透性也有所提高。镜下染色图血脑屏障的临床意义①BBB允许葡萄糖、必须氨基酸、H2O以及CO2等小分子物质自由通过，以适应脑代谢需要。②BBB可阻碍分子量大于200的水溶性、解离型物质通过，包括大多数化疗药和生物制剂，对维持脑内环境的稳定起着极其重要的作用。③BBB尚存在外排系统，如ATP依赖性的药物外排泵P-糖蛋白（P-gp）和多药耐药相关蛋白（MRP），可限制脂溶性药物在脑内分布。血脑屏障的临床意义④在颅内炎症状态下BBB通透性增加，某些药物可通过BBB，如抗生素进入CNS治疗颅内感染。⑤甘露醇不能透过完整BBB是临床上使用甘露醇提高血浆渗透压脱脑内水分，降低颅内压的原理。当由于创伤、炎症和缺血缺氧时，BBB遭到破坏，此时甘露醇进入脑间质内，增加了脑细胞外液的渗透压，反而加重脑水肿。⑥BBB通透性具有可调节性，某些药物或制剂可一过性开放BBB，如组胺、甘露醇、缓激肽、Ca2+通道拮抗剂等，在脑肿瘤化疗中具有重要意义。决定因素1：物质的脂溶性血中溶质必须通过脑毛细血管的内皮细胞才能到脑组织，而内皮细胞膜是以类脂为基架的双分子层的膜结构，具有亲脂性，脂溶性物质容易通过。因此血中溶质的脂溶性高低决定其通过屏障的难易和快慢。脂溶性越高的溶质通过屏障进入脑组织的速度也越快。根据这一规律可将某些中枢神经系统药物加以改造，使之更容易进入脑组织以便更快发挥药物的效果。例如，巴比妥是一种中枢麻醉药但其亲脂性弱，故进入脑组织很慢，但如改造成苯巴比妥，由于具有较强的亲脂性，故能更容易通过血脑屏障进入脑组织，很快发挥其催眠麻醉效应。又如吗啡改造成二乙酰吗啡就比较容易通过亲脂性内皮细胞膜到达脑组织更快发挥其镇痛作用。类胡萝卜素是一种脂溶性的色素，但是类胡萝卜素家族中只有虾青素是唯一能通过血脑屏障的物质。决定因素2：物质的亲水性不论带正电荷或负电荷的溶质，溶于水时即与水分子的氧原子形成氢键，溶质所带电荷越多形成氢键的能力越强，水溶性也越强，通过血脑屏障的能力也越差。但是水本身和葡萄糖等溶质因分子量很小，可通过内皮细胞和星形胶质细胞的连接部入脑。肾上腺素和去甲肾上腺素由于水溶性强而且羟基多，很难通过屏障入脑。氨基酸能通过血脑屏障，但胺则很难。决定因素3：与血浆蛋白的结合程度血浆中许多化合物是与血浆蛋白结合的。小分子化合物如激素，与血浆蛋白质结合后就不容易透过血脑屏障，因此无从发挥其生理效应；必须待其游离以后才能通过屏障发挥其效应。例如甲状腺素，在血浆中有99%以上与血浆蛋白结合，游离的不到1%；脑脊液中甲状腺素含量较低，但与血浆中游离的甲状腺素含量相近，故仍能满足生理的需要。游离的甲状腺素很容易进入脑组织间液。任何能阻止甲状腺素与血浆蛋白结合的药物，都可以增加血浆中游离的甲状腺素，增加通过屏障的剂量。决定因素4：载体运转系统脑毛细血管内皮细胞有多种载体蛋白，能将血中物质运出内皮细胞。载体蛋白有较高的选择性，一对一的，例如葡萄糖是脑组织代谢的主要能源，本来通过血脑屏障较慢，但借葡萄糖载体可以很快通过血脑屏障及时满足脑代谢需要。已经肯定的载体有：己糖载体、中性氨基酸载体、碱性氨基酸载体和短链的单羧基酸载体，它们都有利于合适转运物质顺利通过血脑屏障。病理变化中枢神经系统疾病常引起血脑屏障结构和功能的剧烈变化。如前已提及的新生儿核黄疸和血管性脑水肿，使脑毛细血管内皮细胞间紧密连接开放，屏障的通透性显著提高以致血浆白蛋白（分子量为69000）这样的大分子物质都可通过屏障。严重脑损伤导致血脑屏障的严重破坏，使血清蛋白也可通过屏障进入脑组织。随损伤的修复，大分子物入脑首先停止。完全恢复后小分子物交换加快现象也会消失，此时血脑屏障功能已经正常。电离辐射、激光和超声波都可使血脑