Hirnhäute und Liquor: Schichten, Kammern und Austauschwege

Drei Häute umgeben das zentrale Nervensystem

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Von außen nach innen folgen Dura mater, Arachnoidea und Pia mater. Die Dura bildet eine kräftige kollagene Hülle. Die Arachnoidea liegt darunter und besitzt eine äußere Barrierezone sowie feine Trabekel zum inneren Gewebe. Die Pia liegt der Oberfläche von Gehirn und Rückenmark eng an. Arachnoidea und Pia werden gemeinsam als Leptomeningen bezeichnet. [28] [31]

Auf der Großhirnoberfläche folgt die Pia jeder Windung und zieht in die Furchen hinein. Die Arachnoidea überspannt viele dieser Einsenkungen. Dazwischen liegt der Subarachnoidalraum mit Liquor und den dünnen verbindenden Trabekeln. Wo die Form von Gehirn und Hülle weiter auseinandertritt, entstehen größere Erweiterungen dieses Raums, die Zisternen. [28] [39]

Größere oberflächliche Hirnarterien verlaufen im Subarachnoidalraum, bevor Äste in das Gewebe eintreten. Die Flüssigkeit liegt somit in einer anatomisch gegliederten Umgebung aus Membranen, Gefäßen und Verbindungen. Der blutgefüllte Gefäßinnenraum und der Liquorraum bleiben über die Gefäßwand voneinander getrennt. Die Abbildung zeigt diese Nachbarschaft am Beispiel zweier Windungen und einer Furche. [28] [43]

Die kraniale Dura bildet Falten und venöse Räume

Im Schädel besitzt die Dura eine äußere periostale und eine innere meningeale Schicht. Sie liegen großteils eng zusammen und sind an der Innenseite des Schädelknochens befestigt. An bestimmten Orten entstehen zwischen duralen Anteilen die venösen Sinus. Diese endothelbegrenzten Räume führen Blut aus Hirnvenen und weiteren Zuflüssen zu den größeren venösen Abflusswegen. [7] [29] [31]

Durale Falten gliedern den Schädelraum. Die Falx cerebri zieht zwischen die Großhirnhemisphären. Das Tentorium cerebelli bildet eine zeltartige Grenze zwischen Kleinhirn und darüberliegenden hinteren Großhirnanteilen. Seine Inzisur lässt den Übergang des Hirnstamms zu höher gelegenen Regionen zu. Form und Befestigung dieser Falten schaffen wichtige räumliche Nachbarschaften für Gewebe und Gefäße. [29] [31] [39]

Die normale kraniale Dura liegt dem Knochen an, und die Arachnoidea liegt ihrer Innenseite eng gegenüber. Epidurale und subdurale Räume werden hier als potenzielle Spalträume betrachtet. Bei einer Blutansammlung können solche Grenzflächen auseinanderweichen. Der Subarachnoidalraum ist dagegen ein regulär vorhandener Flüssigkeitsraum. Die Schichtlage erklärt die anatomischen Namen epidural, subdural und subarachnoidal. [29]

Im Wirbelkanal liegen die Hüllen anders zum Knochen

Die drei Häute setzen sich über das große Hinterhauptsloch zum Rückenmark fort. Die spinale Dura bildet einen eigenen Sack innerhalb des Wirbelkanals. Zwischen ihr und der knöchernen beziehungsweise ligamentären Umgebung liegt ein realer Epiduralraum mit Fettgewebe und venösen Gefäßen. Die enge kraniale Knochen-Dura-Beziehung geht damit in eine andere räumliche Anordnung über. [2] [30]

Die Pia folgt der Rückenmarksoberfläche. Seitliche piale Fortsätze, die Ligamenta denticulata, verbinden die Region mit der duralen Hülle und helfen bei der Befestigung. Der Conus medullaris liegt beim Erwachsenen oberhalb des unteren Endes des duralen Sacks. Unter ihm befindet sich die lumbale Zisterne mit Liquor und den absteigenden Wurzeln der Cauda equina. [2] [30]

Eine ärztliche Liquorentnahme nutzt diese tiefer gelegene Flüssigkeitsregion unterhalb des gewöhnlichen Rückenmarksendes. Der untersuchte Liquor kann Informationen über Entzündung und weitere Vorgänge im ZNS liefern. Die anatomische Grundlage ist der Unterschied zwischen endendem Rückenmark und weiterlaufenden Nervenwurzeln im Liquorsack. Medizinische Planung und Durchführung berücksichtigen die individuelle Situation und die übrigen Befunde. [7] [30]

Die Hirnkammern bilden eine verbundene innere Raumfolge

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In jeder Großhirnhemisphäre liegt ein Seitenventrikel. Seine Form folgt der räumlichen Entwicklung des Großhirns und erstreckt sich mit mehreren Anteilen durch die Hemisphäre. Zur mittigen dritten Hirnkammer besteht auf jeder Seite eine eigene Verbindung, das Foramen interventriculare. Die beiden Seitenventrikel münden somit über zwei getrennte Öffnungen in denselben dritten Ventrikel. [7] [19] [20]

Der dritte Ventrikel liegt zwischen den rechten und linken Anteilen des Zwischenhirns. Nach hinten geht er in den schmalen Aquädukt des Mittelhirns über. Dieser führt zum vierten Ventrikel, dessen Boden von der dorsalen Fläche von Pons und oberer Medulla gebildet wird. Hinter ihm liegen Kleinhirn und zugehörige Dachstrukturen. Diese Lage erklärt die Form der sichtbaren Flüssigkeitsbucht im medianen Gehirnschnitt. [7] [20]

Aus dem vierten Ventrikel führen eine mittlere Öffnung und zwei seitliche Öffnungen in den Subarachnoidalraum. Die mittlere Apertur wird auch Foramen Magendie, die seitlichen werden Foramina Luschka genannt. Von diesen Verbindungen aus sind äußere Liquorräume um Gehirn und Rückenmark erreichbar. Nach kaudal setzt sich der innere Raum außerdem in den schmalen Zentralkanal fort. [7] [20]

Eine Engstelle in dieser Raumfolge kann den Austausch verändern und vorgelagerte Kammern erweitern. Für die räumliche Einordnung wird deshalb die Lage der Blockierung mit den davor und danach liegenden Räumen verglichen. Besonders Aquädukt und interventrikuläre Verbindungen sind dabei wichtige Orientierungspunkte. Die sichtbare Kammergröße wird im medizinischen Kontext gemeinsam mit Gewebe, Ursache und Druckverhältnissen bewertet. [7] [19]

Der Plexus choroideus ist ein spezialisiertes sekretorisches Gewebe

Plexus choroidei ragen als gefaltete Gewebestrukturen in Seitenventrikel, dritten und vierten Ventrikel. Ihr inneres Stroma enthält zahlreiche Kapillaren; darüber liegt eine zusammenhängende Schicht kubischer Epithelzellen. Deren apikale Seite trägt Mikrovilli und grenzt an den Liquor. Die basale Seite liegt über einer Basalmembran an der gefäßreichen Gewebeunterlage. [18] [32] [43]

Kapillaren des Plexus besitzen Fenster und damit andere Austauscheigenschaften als die meisten Hirnkapillaren. Die kontrollierte Blut-Liquor-Grenze liegt hier wesentlich an den Kontakten zwischen benachbarten Epithelzellen. Stoffe müssen deshalb nach dem Austritt in die Plexusunterlage noch eine spezialisierte epitheliale Grenzfläche überwinden, bevor sie den Ventrikelliquor erreichen. Die räumliche Folge lautet Blut, Stroma, Epithel und Liquor. [32] [43]

Membranproteine bewegen Ionen und weitere Stoffe über die Epithelzellen. Mit diesen Transportvorgängen ist die Sekretion von Flüssigkeit verbunden. Der Plexus bildet einen großen Anteil des neu entstehenden Liquors und gestaltet dessen Zusammensetzung mit. Aktive Sekretion, laufender Austausch von Wassermolekülen und Bewegung einer größeren Flüssigkeitsmenge beschreiben dabei verschiedene Prozesse, die bei Messungen auseinandergehalten werden. [18] [43] [45]

Verschiedene Grenzflächen regulieren verschiedene Übergänge

Die Blut-Hirn-Schranke liegt vor allem an den spezialisierten Endothelien der Hirnmikrogefäße. Sie kontrolliert den Übergang zwischen Gefäßblut und dem Zwischenraum des Nervengewebes. Die Blut-Liquor-Barriere des Plexus liegt dagegen an einem Epithel. Beide besitzen dichte Zellkontakte und Transportproteine, stehen aber an unterschiedlichen Orten des Stoffwegs und erfüllen dort ihre jeweiligen Austauschaufgaben. [13] [43]

Das gewöhnliche Ependym kleidet die Ventrikelwand aus und grenzt unmittelbar an Nervengewebe. Seine Organisation ermöglicht Austausch zwischen Liquor und dem benachbarten Extrazellulärraum. Auch an der äußeren Gehirnoberfläche bestehen Verbindungen zwischen den Flüssigkeitskompartimenten. Die dicht regulierten Blutgrenzen und die innerhalb des ZNS liegenden Austauschflächen ergeben zusammen die Organisation des flüssigen Gewebemilieus. [32] [45]

Abfluss und Austausch nutzen mehrere räumliche Zugänge

Arachnoidalzotten und größere Arachnoidalgranulationen liegen an duralen Sinus und benachbarten Regionen. Sie werden im klassischen Liquormodell als Verbindung zum venösen Abfluss beschrieben. Daneben werden Wege entlang von Nerven, Gefäßen und duralen Kompartimenten untersucht. Die heutige Betrachtung verfolgt deshalb mehrere mögliche Ausgänge aus dem Liquor- und Geweberaum sowie die Bedingungen, unter denen sie Flüssigkeit und gelöste Stoffe weiterleiten. [7] [28] [32]

Meningeale Lymphgefäße ergänzen diese räumliche Karte. Originaluntersuchungen an Mäusen zeigten Gefäße entlang duraler Sinus mit lymphatischen Markern und der Aufnahme von Tracern aus dem Liquorraum. Eine spätere Untersuchung wies entsprechende durale Gefäße bei Menschen und Krallenaffen mit Bildgebung und Gewebeanalysen nach. Gefäßnachweis, Flussmessung und die Zuordnung eines bestimmten Abflussanteils sind dabei unterschiedliche Forschungsfragen. [22] [23]

Die Flüssigkeitsbewegung ist mit Herzschlag, Atmung und Druckschwankungen gekoppelt. Im weitgehend starren erwachsenen Schädel können Änderungen des Blut- oder Gewebevolumens Verschiebungen von Liquor auslösen. Der spinale Liquorraum ist in diese Dynamik einbezogen. Schutz, Stoffaustausch und Volumenanpassung stehen dadurch in einem gemeinsamen Zusammenhang, der an mehreren Grenzflächen gleichzeitig organisiert wird. [32] [43]

Die Schutzräume gehören zur gesamten ZNS-Organisation

Die Gehirnübersicht ordnet die Kammern zwischen Rinde, Zwischenhirn, Hirnstamm und Kleinhirn ein. Die Rückenmarksseite zeigt Segmentierung und Wurzelverläufe innerhalb der spinalen Umgebung. Gliazellen ergänzen Ependym, Astrozyten und die Gefäßnachbarschaft. Zusammen werden die Flüssigkeitsräume als Teil eines lebenden Gewebe- und Versorgungssystems nachvollziehbar. [2] [7] [13] [32]

Diese Zusammenhänge vertiefen

• Das Gehirn: Räume, Strukturen und verbundene Netzwerke
• Das Rückenmark: Segmente, Bahnen und lokale Netzwerke
• Gliazellen: Milieu, Myelin und die Versorgung des Nervengewebes