Lichidul cefalorahidian (LCR) reprezintă un lichid clar, transparent care circulă prin sistemul nervos central. Ipoteza că lichidul cefalorahidian ar fi o simplă soluție salină fiziologică a fost infirmată în secolul XX, când William Mestrezat a descris corect, în 1912, compoziția chimică a lichidului cefalorahidian.

            Acest lichid, pe lângă componenta celulară, prezintă o compoziție moleculară complexă. Majoritatea moleculelor din LCR își au originea în plasma sanguină și din activitatea metabolică desfășurată la nivelul SNC. Totuși, prezența anumitor substanțe din plasma sanguină (fibrinogen, protrombina, pigmenți biliari, majoritatea lipidelor, hormoni estrogeni și androgeni, insulină etc), care nu se regăsesc în mod obișnuit în lichidul cefalorahian, trebuie interpretată în context patologic. Din punct de vedere microbiologic, lichidul cefalorahidian este aseptic. 99% din compoziția LCR o constituie apa.

 

Bariere morfologice și funcționale ale spațiilor lichidiene

La adult, volumul mediu total de lichid cefalorahidian este în jur de 140 ml, din care 20-30 ml (cca 15%) în sistemul ventricular și 50-100 ml în spațiul subarahnoidian. La sugar, cantitatea de lichid cerebrospinal este de 40-60 ml, iar la vârsta de 5 ani, depășește 100 ml.

            Intensitatea schimburilor lichidiene la nivel cerebral este dependentă de integritatea structurală și funcțională a barierei hemato-encefalice. Această barieră cuprinde 3 compartimente:

- bariera hemato-lichidiană (sânge-lichid) alcătuită din epiteliul ciliat al prexurilor coroide; deși deține 1/5000 din suprafața barierei hemato-encefalice, prezintă rolul principal în elaborarea lichidului cefalorahidian. Plexurile coroide prezintă un coeficient de filtrare a apei de 4 ori mai eficient decât în restul creierului, datorită porilor de la nivelul endoteliului capilar, cu un diametru de 110-120 Å și vezicule de pinocitoză de 250 Å;

- bariera encefalo-lichidiană(lichid-creier) reprezentată de pia mater;

- bariera hemato-encefalică (sânge-creier) situată în membrana pioglială cu întreaga rețea capilară a substanței nervoase și a foițelor de înveliș.

            Din punct de vedere funcțional bariera hemato-encefalică asigură o protecție biochimică lichidului cefalorahidian și creierului. Compușii normali ai sângelui, substanțele toxice sau medicamentoase ca și unii agenți bacterieni posedă praguri diferite de permeabilitate. Astfel, acizii organici sunt împiedicați să traverseze bariera, proteinele sanguine trec într-o cantitate mică, iar clorura de sodiu trece integral. Salicilatul de sodiu, alcoolul, bromul, hidrazida, sulfamidele și altele traversează ușor bariera hematoencefalică pe când iodul, penicilina, streptomicina traversează greu.

Așadar, această barieră, pe de o parte servește la menținerea unei homeostaze constante la nivelul creierului, pe de altă parte produce dificultăți la administrarea unor medicamente. Bariera poate fi modificată în condiții patologice ca anoxie, inflamație sau dilacerația cerebrală și tumori cerebrale.

Formarea LCR

Elaborarea lichidului cefalorahidian are loc printr-un proces de ultrafiltrare la nivelul plexurilor coroide ale ventriculilor cerebrali.

            Lichidul cefalorahidian este în proportie de 60-70% un rezultat al activității secretoare ale plexurilor coroide, și în proporție de 30-40% apare prin difuzie liberă din țesutul nervos.

            Plexurile coroide reprezintă structuri anatomice bogat vascularizate, cu un debit sanguin mare de cca 3 ml/gram țesut/min. Plexurile elaborează 0,17-0,23 ml LCR/minut/gram de țesut.

            Formarea LCR are loc în 2 etape succesive. În prima etapă, are loc difuziunea simplă care presupune ultrafiltrarea plasmei în lichid extracelular  care se realizează prin pereții capilarelor fenestrate, lichidul traversând apoi membrana bazolaterală a celulelor epiteliale coroidale. În a 2-a etapă are loc secreția activă, fluidul fiind secretat în ventriculi, de celulele epiteliale coroidale. Formarea lichidului cerebrospinal depinde în principal de ionii de sodiu transportați activ prin celulele epiteliale ale plexurilor coroidiene. Datorită încărcăturii electrice diferite, ionii de sodiu atrag după ei ioni de clor în cantități însemnate. Atât ionii de sodiu cât și de clor determină creșterea osmolarității lichidului cefalorahidian, producându-se, mai departe, osmoza apei prin membrane și realizându-se astfel secreția de lichid.

Elaborarea sa depinde, așadar, de intensitatea fenomenelor de ultrafiltrare a plasmei și de transport activ al ionilor de sodiu la nivelul celulele epiteliale ale plexurilor.

Circulația LCR

Sensul circulației LCR. este determinat de forța gravitației, de procesul continuu de secreție și resorbție, de presiunea din vene și de mișcările capului și corpului.

Circulația longitudinală

Lichidul cefalorahidian parcurge o traiectorie descendentă sau o circulație longitudinală, astfel: începând din ventriculii laterali trece prin orificiul Monro și se unește cu lichidul produs la nivelul ventriculului III; apoi, coboară la nivelul ventriculului al IV-lea prin apeductul lui Sylvius. Din ventriculul IV, fluidul cefalorahidian ajunge prin foramenul Magendie, în spațiul subarahnoidian corespunzător cisternei magna, și prin aperturile laterale (foramenul Luschka) în spațiul subarahnoidian corespunzător unghiului cerebelopontin.

De la cisterna magna, LCR. parcurge 3 direcții:

1.Craniană- astfel, de la baza creierului, lichidul cefalorahidian circulă ascendent, peste convexitățile emisferice până la vilozitățile arahnoidiene din pereții sinusului sagital superior.

2.Anterioară- ventral LCR. circulă de la cisterna prepontină la cisterna interpedunculară și cisterna chiasmatică, și parcurge suprafața emisferică, mai exact zonele frontale, temporale și parietale, ajungând la sinusurile venoase; iar dorso-medial, prin cisterna venei Galen și cisterna ambiens către spațiul subarahnoidian al zonei occipitale a emisferelor cerebrale. Faptul că cisterna ambiens conține un plex venos bogat, reprezintă un factor determinant în răspândirea meningitelor.

3.Caudală- LCR. coboară, totodată, în spațiul subarahnoidian spinal. Regiunea inferioară a măduvei spinării cuprinde, de la nivelul verterbrei lombare secundare până la fundul de sac arahnoidian, o mare cisternă cu LCR., unde se acumulează toate produsele patologice, reprezentând un loc de elecție a puncției lombare.

            Mecanismele care intervin în circulația longitudinală sunt reprezentate de următoarele:

-forța compresivă a lichidului cefalorahidian nou format; chiar dacă presiunea din ventriculi variază, secreția de LCR este constantă;

-pulsațiile plexurilor coroide și pulsațiile marilor artere din cisternele subarahnoidiene;

-gradientul de presiune dintre spațiile lichidiene și sinusurile venoase creează la nivelul vililor arahnoidieni o presiune negativă care determină creștrea forței de aspirație asupra LCR; viteza mare a sângelui din sinusul venos acționează asupra LCR ca o pompă aspiratoare.

Presiunea LCR

            Presiunea lichidului cefalorahidian este dependentă de raportul dintre formarea și resorbția sa, la omul sănătos fiind de 100-200 mm H2O în decubit. Factorii care modifică presiunea LCR sunt reprezentați de: ortostatism, modificarea poziției capului, compresia venelor jugulare, compresia abdominală, tuse, strănut, vomă, plâns, respirație forțată. Vilozitățile arahnoidiene acționează ca niște valve, ce direcționează întoarcerea LCR în sângele venos, cu o presiune doar de câțiva mm Hg, superioară presiunii venoase. În cazul alterării funcției acestor vilozități, are loc o creștere a presiunii LCR.

 

Circulația transversală

            Constituie un schimb permanent de substanțe între spațiile lichidiene și spațiul extracelular al sistemului nervos.

 

 Resorbția LCR.

Este realizată în funcție de forțele fizico-chimice (presiunea oncotică și hidrostatică). Când gradientul de presiune hidrostatică dintre LCR  subarahnoidian și sângele din sinusul venos depășește 20-30 mm apă, vilii arahnoidieni devin permeabili pentru fluidul cefalorahidian. Presiunea oncotică dintre sângele venos și LCR. este echivalentă cu 20-30 mm Hg.

Lichidul cerebrospinal este trecut printr-un proces de filtrare la nivelul vilozităților arahnoidiene în sinusurile venoase. Celulele endoteliale care acoperă acești vili prezintă pori mari, care permit trecerea relativ liberă a lichidului cefalorahidian, a proteinelor și altor molecule în

sângele venos. Resorbția constituienților fluidului cefalorahidian se realizează în următoarea ordine: apă, electroliți, proteine. La adult, volumul mediu de resorbție este de 0,3 ml LCR/minut.

Compoziția LCR

1. Componenta biochimică a LCR.

            Spre deosebire de plasma sanguină, concentrația de proteine din lichidul cefalorahidian este mică, deoarece meningele este puțin permeabil pentru substanțele cu greutate moleculară mare. Dintre proteine, predomină albuminele. Lipoproteinele și glicoproteinele, însă, se găsesc în cantitate redusă. În meningite, ϒ-globulinele din lichidul cefalorahidian cresc în număr.

            Compoziția lichidului lombar diferă într-o anumită măsură de cel ventricular. Conținutul de glucoză este mai mare în lichidul ventricular decât cel lombar. De asemenea, glicorahia LCR-ului urmează fluctuațiile glicemiei sângelui.

Cantitatea de proteine este mai mare în lichidul lombar. În funcție de vârstă proteinorahia variază.

 

Variațiile proteinorahiei în raport cu vârsta

Nou-născut- 80 mg/dL

0-2 ani- 18 mg/dL

5-20 ani- 24 mg/dL

21-50 ani- 26,5 mg/dL

51-70 ani-25,5 mg/dL

Concentrația de cloruri este mai mare în lichidul cefalorahidian față de plasma sanguină. Creșterea conținutului de clor peste valorile normale în lichidul cefalorahidian este de natură patologică( de exemplu, meningita tuberculoasă).

            Concentrația calciului, bicarbonaților și a ionilor de H⁺ este aceeași ca în plasmă. Magneziul are o concentrație dublă față de cea din plasmă, iar concentrația de potasiu și sodiu este aproximativ aceeași.

 

Comparație între compoziția chimică a lichidului cefalorahidian și a plasmei

Proteine- 7000-8000 mg/100 mL în plasmă; 20-30 mg/100 mL în lichidul cefalorahidan

Uree- 16-35 mg/100 mL în plasmă; 10-40 mg/100 mL în LCR

Glucoză- 68-96 mg/100 mL în plasmă; 50-80 mg/100 mL în LCR

Sodiu- 318-342 mg/ 100 mL în plasmă; 350 mg/100 mL în LCR

Potasiu-15-20 mg/100 mL în plasmă; 8 mg/100 mL în LCR

Calciu- 10-11 mg/100 mL în plasmă; mg/100 mL în LCR

Cloruri (sub formă de Cl¯)- 360-378 mg/100 mL în plasmă; 347-455 mg/ 100 mL în LCR

Bicarbonat(vol. CO2/100 ml)-  50-75 mg/100 mL în plasmă;  50-75 mg/100 mL în LCR

Fosfați anorganici- 2-5 mg/100 mL în plasmă; 1-2 mg/100 mL în LCR

 

2. Constante fizice și fizico-chimice

Densitatea lichidului cefalorahidian este cuprinsă între 1,005-1,009 (lombar) și 1,002-1,004 (ventricular).

Punctul crioscopic este egal cu cel al plasmei sanguine, fiind Δ =-0,565˚.

Tensiunea superficială este 72,0 dyne la 20˚.

pH-ul este cuprins între 7,35 și 7,70. Creșterea cu 0,05 unități a ph-ului L.C.R.-ului este succedată de intensificarea de 4 ori a ventilației pulmonare (I.Haulică, 1966).

Indicele refractometric este 1, 33516.

Presiunea LCR este cuprinsă între 100-200 mm H2O. Valoarea medie, în poziție orizontală este de 130 mm H2O sau 10 mmHg. LCR este ușor hiperton față de plasma sanguină.

 

3. Componenta celulară

            Numărul de elemente celulare este foarte important în diagnosticul afecțiunilor sistemului nervos. Densitatea celulară normală este cuprinsă între 0-5 /mm³ în L.C.R lombar, 0-3 mm³ în L.C.R. din cisterne, și 0-2/mm³ în cel ventricular. La nou-născut densitatea celulară normală poate depăși 10 elemente/mm³ și să atingă chiar 30/ mm³.  Limfocitele se găsesc în proporție de 70-90 % provenite din leptomeninge, cu participare majoră în procesele imunitare. Tot în lichidul normal există în proporție mai mică monocite (0-10%), și rar celule arahnoepiteliale, ependimare și choroidiene sau  chiar polimorfonucleare neutrofile (sub 1%).

 Componenta celulară în context patologic

            Limfocitul- reprezintă celula cea mai frecvent întâlnită în LCR normal, cu diverse dimensiuni. În meningitele virotice și tuberculoase se găsește predominant. În stări inflamatorii, se caracterizează prin modificări morfologice ale nucleului și neregularități ale conturului celular.

            Monocitul- de origine hematogenă, se găsește la indivizii sănătoși până la 10% din numărul total de celule. În contextul unui proces inflamator din vecinătate (abces cerebral, hematom, chist parazitar, tumoare) densitatea monocitelor crește, indicând participarea histiocitară în procesul patologic. De asemenea, prezintă un mare polimorfim și se poate evidenția în toate etapele de transformare în macrofag.

            Celula ependimară- poate să apară în LCR ventricular normal și se diferențiază dificil de plasmocit, care prezintă în colorația Giemsa caractere de formă și tinctorialitate similare. Este mai frecvent întâlnită în meningitele cu evoluție prelungită.

            Celula plexulară coroidiană- este polimorfă, prezintă un nucleu rotund, fin granulat, de mărime constantă. Poate fi întâlnită rareori în unele eșantioane de LCR ventricular normal, și apare rareori în stări inflamatorii cu evoluție cronică.

            Polimorfonucleare neutrofile- o densitate de peste 1% este patologică. Apariția sa este legată de un proces inflamator acut la nivelul spațiilor lichidiene (meningite și meningo-encefalite acute).

            Granulocitul eozinofil- reprezintă o apariție relativ rară în LCR și este legat de evoluția unui proces parazitar sau alergic la nivelul SNC și meningelor, precum și meningite și meningo-encefalite.

            Plasmocitul- prezența sa este legată de inițierea unui proces activ de apărare imunologică la nivelul spațiilor lichidiene.

            Macrofagul-constituie un histiocit, a cărui apariție este pusă în legătură cu stări inflamatorii la nivelul SNC și meningelor.

 

Rolul fiziologic

            Constă în schimbul de substanțe dintre vasele cerebrale și substanța nervoasă, de protecție biomecanică și biodinamică (eliminarea excesului de lichid interstițial, menținerea homeostaziei creierului).

1. Funcția mecanică. Creierul fiind total imersat în lichidul cerebrospinal, greutatea acestuia se reduce, în consecință, de la 1500 g aproximativ până la 25 g, fapt care împiedică leziunile ce ar fi provocate de greutatea sa reală.
2. Funcție protectivă. L.C.R. protejează creierul de schimbările bruște de presiune și temperatură.
3. Funcția metabolică. Asigură eliminarea moleculelor metabolice provenite din activitatea celulelor SNC, cum ar fi: toxine, acid lactic, substanțe medicamentoase. Menține compoziția corectă a mediului molecular în care se desfășoară activitatea SNC.
4. Rol de realizare și menținere a homeostaziei mediului molecular în care se desfășoară activitatea SNC. LCR prezintă o compoziție similară cu cea a lichidului interstițial din țesutul nervos, cele 2 fluide situându-se în permanente raporturi de interschimb.
5. Rol de transportor al unor molecule cu rol hormonal (TRH, LRH) de la punctul lor de biosinteză către celula țintă.
6. Rol limfatic. Surplusul de lichid interstițial din masa tisulară a SNC este drenat.