Упоминания о цереброспинальной жидкости имеются ещё в античной медицине. В трудах древних греков и римлян уже встречается указание на наличие жидкости в головном мозге. Так, F. Rose пишет о том, что в трактатах Гиппократа (около 460-370 гг. до н. э.) имеются упоминания о наличии жидкости под твердой оболочкой головного мозга. 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.
Аристотель (384-322 гг. дон. э.), также изучавший головной мозг, предположил наличие «защитного барьера» мозга. В настоящее время роль гематоэнцефалического барьера общепризнана. По заключению Н.Н. Merritt, Fremont-Smith, J.B. Ayer, Герофил Александрийский (335-280 гг. дон. э.) впервые дал подробное описание мозговых оболочек. Он также описал сеть кровеносных сосудов на поверхности мозга, пазухи твердой мозговой оболочки и предложил названия dura и pia mater. Сосудистым сплетениям, находящимся внутри мозговых желудочков, Герофил дал название «железа хориоидного сплетения». Вышеупомянутые термины укоренились в анатомии и медицине.
Ringstad, S.A.S. Vatnehol, Р.К. Eide 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 головного 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 названы его именем.
А.П. Фридман указывает на то, что Клавдий Гален (131-201 г.) подробно описал мозговые оболочки и желудочки мозга, однако, как и впоследствии 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 достоверные сведения о самой цереброспинальной жидкости. А. Везалий (1514-1565 г.) вновь подробно описал оболочки мозга, а также сосудистые сплетения в мозговых желудочках у человека. Заслугой Везалия было открытие третьей мозговой оболочки – арахноидальной. Подобно Галену, Везалий также не обнаружил ликвор в желудочках.
J.B. Ayer et al. указывают на то, что Т. 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 сосудистых сплетений III желудочка со сплетениями в других желудочках.
Magendie et al. сообщили о том, что наличие этой спинномозговой жидкости является скорее нормальным, чем патологическим феноменом. Позднее он подтвердил наличие коммуникаций между желудочками головного мозга и арахноидальными пространствами, а также непрерывность этих пространств в головном и спинном мозге. В своей книге «Recherches physiologiques et cliniques sur le liquide c phalo-rachidien ou сerebro-spinal» автор впервые в науке дал точное обозначение «цереброспинальная жидкость», описал строение желудочков мозга, арахноидальных пространств головного и спинного мозга. Он впервые отметил движение ликвора, которое находится в связи с дыханием.
R.S. Tubbs et al., изучая жизнь и научные исследования Н. Luschka, указывают, что немецкий анатом описал паутинную оболочку, а также детально изучил гистологию сосудистых сплетений. Это позволило 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 спинного мозга. Впоследствии этому отверстию было присвоено его имя.
В труде К. Бернара «Лекции по физиологии и патологии нервной системы» 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 физиологической жидкостью. В вышеупомянутой книге К. Бернар писал: «Находимая в желудочках жидкость есть не серозная, это черепноспинная жидкость – продукт вполне физиологический, которому совершенно ошибочно навязывают патологическое происхождение» и «… не следует доверять некоторым 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 изучения ликвора является открытие в Военно-медицинской академии 19 сентября 1897 г. клиники нервных болезней, в которой была впервые оборудована специальная операционная для проведения операций на нервной системе. Следует отметить, что выпускник (1899) Императорской военно-медицинской академии Н.К. Розенберг на 12 лет опередил немецкого исследователя Goldman (1913), известного в литературе по его «классическим» опытам с испытанием проницаемости для красок гематоэнцефалического барьера.
В 2012 г. под руководством датского нейрофизиолога Майкен Недергаард была обнаружена глимфатическая система, открытие которой в корне перевернуло представления о путях резорбции ликвора.
Ввиду сложности и значительного разнообразия строения, особенностей топографии структурных элементов системы ликворообращения, А.П. Фридман 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 большого мозга дифференцировано на три вида полостей, заполненных ликвором, в прижизненном состоянии пребывающим в постоянном движении: систему подпаутинных цистерн, систему ликвороносных каналов и систему подпаутинных ячеек.
К функциональным звеньям системы ликворообращения относятся:
- ликворопродукция, осуществляемая сосудистыми сплетениями;
- ликвороциркуляция, включающая подзвенья: «желудочковая ликвороциркуляция» (циркуляция ликвора в пределах желудочков и водопровода мозга) и «внежелудочковая ликвороциркуляция» (циркуляция ликвора в полостях подпаутинного пространства головного мозга, мозжечка, спинного мозга);
- отток ликвора, который в конечном итоге становится компонентом венозной крови синусов твёрдой мозговой оболочки.
По современным представлениям система ликворообрашения имеет три основных звена: 1 – ликворопродукцию; 2 – ликвороциркуляцию; 3 – ликворорезорбцию.
Между системами ликворообращения и мозгового кровообращения существует тесная взаимосвязь. Артериальная васкуляризация сосудистых сплетений (места ликворопродукции) осуществляется за счёт разветвлений пяти пар артерий, относящихся к каротидной (передние ворсинчатые артерии) и вертебробазилярной (латеральные и медиальные задние ворсинчатые артерии, передние и задние нижние мозжечковые артерии) системам. Резорбция ликвора 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 кровообращения.
Количество ликвора у взрослого человека составляет от 130 до 150 мл: в боковых желудочках – 20-30 мл, в III и IV – 5 мл, краниальном субарахноидальном пространстве – 30 мл, спинальном – 75-90 мл. Основным путем образования ликвора является двойная фильтрация крови: вначале через базальную мембрану с выходом в интерстициальную ткань, потом через хориоидальные клетки в желудочки головного мозга. Формирование состава цереброспинальной жидкости происходит при активном участии структур гематоликворного барьера. 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 четырёхкратное обновление ликвора.
Пути циркуляции обусловлены местом продукции цереброспинальной жидкости, строением ликвороносных путей и местом резорбции ликвора. Образуясь в сосудистых сплетениях боковых желудочков, ликвор через отверстия Монро поступает в III желудочек, смешивается 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 системы в субарахноидальное пространство головного мозга, где последовательно проходит через системы цистерн, сообщающихся друг с другом, ликвороносных каналов и субарахноидальных ячей. Часть ликвора попадает в субарахноидальное пространство спинного мозга.
Поступательное движение ликвора в субарахноидальном пространстве головного мозга осуществляется по ликвороносным каналам. Исследования М.А. Барона, Н.А. Майоровой показали, что субарахноидальное пространство мозга представляет собой систему ликвороносных каналов, являющихся главными путями циркуляции ликвора, и субарахноидальных ячей. Эти микрополости сообщаются друг с другом через отверстия в стенках каналов и ячей. В своём атласе «Функциональная стереоморфология мозговых оболочек» авторы наглядно изобразили строение лептоменингса.
Пути оттока ликвора за пределы субарахноидального пространства изучаются до сих пор, при этом взгляды различных исследователей различаются. Преобладающим является мнение, что резорбция ликвора из субарахноидального пространства головного мозга осуществляется преимущественно через пахионовы грануляции.
А.П. Фридман отмечает, что пахионовы грануляции, или арахноидальные ворсинки, впервые описал Т. Willis в 1662 г. Но A. Pacchioni в 1705 г. описал эти образования более подробно и назвал их железами, которые представляют собой разрастание паутинной оболочки около крупных пазух твердой оболочки и вен головного мозга. Наибольшее количество грануляций имеется в теменной части верхнего сагиттального синуса, меньшее количество – в поперечном синусе, единичные грануляции – в синусном стоке, а в затылочном синусе они практически отсутствуют.
Ворсинка (пахионова 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 кровеносные капилляры твердой оболочки спинного мозга. Резорбция ликвора частично происходит также в паренхиме мозга (преимущественно в перивентрикулярной области), в венах сосудистых сплетений и периневральных щелях.
Основы возможности оттока ликвора были уже даны в классических исследованиях Швальбе: немецкий учёный Густав Швальбе в эксперименте на кроликах в 1869 г. вводил берлинскую лазурь в субарахноидальное пространство и получил окрашивание лимфатических сосудов слизистой оболочки полости носа, а также шейных лимфатических узлов.
Позднее A. Key и G. Retzius проводили похожие эксперименты на трупах животных и человека: инъецировали тушь в субарахноидальное пространство, а затем выявляли её в пахионовых грануляциях и венозных синусах.
На сегодняшний день наиболее современной представляется теория о существовании глимфатической системы, функцией которой является отток ликвора и элиминация продуктов обмена центральной нервной системы.
Согласно данной теории, одним из путей транспорта цереброспинальной жидкости являются периваскулярные пространства головного мозга, также известные как пространства Робина – Вирхова. 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 сосуд, проникая из субарахноидального пространства в вещество головного мозга, вовлекает за собой паутинную и мягкую мозговую оболочки, между которыми и располагается spatia perivascularia.
Периваскулярное пространство сообщается с паренхимой мозга через аквапорины AQP4, через которые непосредственно происходит транспорт жидкости. Под действием силы пульсовой волны ликвор поступает из периартериальных пространств в паренхиму мозга. С продуктами жизнедеятельности нейронов (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 «глимфатическая система.
Величина резорбции ликвора зависит от его продукции, давления в ликворной системе и других факторов. Она претерпевает существенные изменения в условиях патологии нервной системы.
Yildiz et al. опубликовали результаты подробного 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 установлено, что скорость ликвора изменяется во время различных физиологических процессов, а именно незначительно увеличивается во время систолы желудочков, при форсированном дыхании (дыхание в обычном режиме не сказывается на скорости резорбции 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., R. Blasberg, D. Johnson, J. Fenstermacher измерили скорость резорбции ликвора у обезьян до введения крови в субарахноидальное пространство, затем разделили животных на 2 группы: в первой группе (6 наблюдений) вводили негепаринизированную кровь, во второй группе (4 наблюдения) вводили гепаринизированную 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 показателями 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 негепаринизированой крови привело к таким же показателям, как и в первой группе.
Также F. Gao et al. поднимался вопрос о влиянии тромбина на развитие гидроцефалии после попадания крови в субарахноидальное пространство. Было установлено, что попадание тромбина в ликвор способствует снижению резорбционной способности оболочек мозга и, как следствие, развитию гидроцефалии в результате взаимодействия его с тромбиновым рецетором PAR-1.
В другой работе этих авторов освещается влияние компонентов крови (железа и тромбина) на скорость резорбции ликвора. Эта работа еще раз обосновывает утверждение о тормозном влиянии тромбина на резорбцию ликвора, а также доказывает, что сходным эффектом обладает и ферритин, выделяющийся при распаде эритроцитов после кровоизлияния.
Таким образом, имеющиеся на сегодняшний день литературные данные свидетельствуют о весьма сложном устройстве системы ликвороциркуляции, наиболее дискутабельным звеном которой является ликворорезорбция. Ряд исследователей сообщают о снижении скорости резорбции цереброспинальной жидкости при попадании крови в ликвор. Следовательно, после нейрохирургических вмешательств 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 экспериментального характера опубликованных исследований данная гипотеза нуждается в дальнейших проверках и подтверждении, что обусловливает актуальность дальнейших экспериментальных и клинических исследований.
С.Н. Вальчук, Д.Е. Алексеев, Г. В. Гаврилов, А.В. Станишевский, Д.В. Свистов
2018 г.