Meningen, Liquorräume und Blut-Hirn-Schranke

Dem Gehirn und Rückenmark liegen außen die drei Hirnhäute Dura mater, Arachnoidea mater und Pia mater auf. Diese bindegewebigen Schichten befestigen, schützen und versorgen das ZNS und halten es in seiner Form. Die drei Hirnhäute sind zum Teil miteinander verwachsen oder durch Hohlräume voneinander getrennt. Der Subarachnoidalraum zwischen Arachnoidea mater und Pia mater ist mit Liquor gefüllt. Zu diagnostischen (und therapeutischen) Zwecken kann dieser im Lumbalbereich punktiert werden. Der Liquor wird von den Plexus choroidei des inneren Liquorraumes gebildet und ungefähr dreimal am Tag komplett ausgetauscht; seine Resorption erfolgt in den Pacchioni-Granulationen und an den Spinalwurzeln. Die Hauptaufgabe des Liquors besteht darin, das Gehirn vor Erschütterungen und anderen mechanischen Krafteinwirkungen zu schützen.

Das Gehirn hat des Weiteren eine besondere Schutzbarriere: die Blut-Hirn-Schranke (BHS). Sie verhindert, dass schädliche Substanzen aus dem Blut ins Hirngewebe übertreten. Nährstoffe können die BHS hingegen passieren und so eine ausreichende Versorgung des Gehirns sicherstellen.

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Gehirn und Rückenmark werden von Häuten umgeben, die auch Meningen genannt werden. Diese Häute befestigen, schützen und versorgen das ZNS und halten es in seiner Form. Man unterscheidet harte und weiche Hirn- und Rückenmarkshäute. Sie haben zwar einen ähnlichen Aufbau, jedoch einige verschiedene Eigenschaften.

Übersicht der Hirnhäute

Harte Hirn-/Rückenmarkshaut (Pachymeninx, Dura mater encephali/spinalis)

• Stratum periostale: Äußeres Durablatt
  • Liegt dem Schädelknochen bzw. der Spinalkanalwand eng an und kann auch mit ihnen verwachsen sein
  • Besteht aus straffem, faserreichen Bindegewebe
• Stratum meningeale: Inneres Durablatt
  • Liegt der Arachnoidea mater an
  • Besteht ebenfalls aus straffem, faserreichen Bindegewebe
  • Durasepten: Duplikatur des inneren Durablattes
    • Falx cerebri: Verläuft zwischen den Großhirnhälften
    • Falx cerebelli: Verläuft zwischen den Kleinhirnhälften
    • Tentorium cerebelli: Verläuft zwischen Groß- und Kleinhirn

Weiche Hirn-/bzw. Rückenmarkshäute (Leptomeninx)

• Arachnoidea mater (Arachnoidea, Spinngewebshaut)
  • Liegt der Dura mater innen an
  • Besteht aus lockerem Bindegewebe und ist fast durchsichtig
  • Hat durch feine Bindegewebsausziehungen (Trabeculae arachnoideae) ein spinnwebartiges Aussehen
• Pia mater
  • Liegt der Oberfläche des ZNS - der Membrana gliae limitans superficialis - fest auf
  • Bedeckt auch alle Sulci und Fissuren
  • Virchow-Robin-Räume: Die Pia mater umgibt streckenweise auch die Gefäße, die ins ZNS eintreten, wodurch trichterförmige Hohlräume entstehen

Innervation der Meningen

Man geht davon aus, dass das Gehirn selbst nicht sensorisch innerviert wird, die Verletzung der Meningen wird hingegen als sehr schmerzhaft empfunden.

• Meningen des Gehirns
  • N. trigeminus: Frontale und parietale Anteile der Meningen
  • N. vagus und N. glossopharyngeus: Okzipitale Anteile der Meningen
• Meningen des Rückenmarks
  • Rr. meningei der Spinalnerven

Blutversorgung der Meningen

Die Blutversorgung der Meningen erfolgt hauptsächlich über die A. meningea media, einen Ast der A. maxillaris.

• A. meningea media aus A. maxillaris: Versorgung des Großteils der Meningen und die Schädelkalotte
• R. meningeus der A. ethmoidalis anterior: Versorgung der vorderen Schädelgrube
• A. meningea posterior aus A. pharyngea ascendens und Äste aus A. occipitalis und A. vertebralis: Versorgung der hinteren Schädelgrube

Zwischenräume der Hirnhäute in Rückenmark und Gehirn

Zwischen Pia und Arachnoidea mater liegt der liquorgefüllte Subarachnoidalraum. Beim Rückenmark ist die Arachnoidea mater mit dem Stratum meningeale der Dura mater verwachsen, beim Gehirn liegen die beiden einander nur an, können jedoch bspw. durch eine Blutung auseinander geschoben werden - es bildet sich dann ein Subduralraum. Umgekehrt sind beim Gehirn beide Schichten der Dura fest verwachsen, beim Rückenmark liegt dazwischen der Epiduralraum.

Liquor (auch Nerven- oder Hirnwasser genannt) ist eine klare Flüssigkeit, die Gehirn und Rückenmark umgibt.

Steckbrief Liquor

• Funktion
  • Schutzfunktion: Liquor im Subarachnoidalraum schützt das ZNS vor mechanischen Krafteinwirkungen
  • Abtransport von Abfallprodukten, Konstanthaltung des chemischen Milieus
  • Gewichtsreduktion des Gehirns
  • Versorgung des ZNS mit Ionen und Vitaminen (z.B. Vitamin C und Folsäure) ^[1]
• Volumen: 100–160 mL
• Zusammensetzung : Klare, farblose Flüssigkeit mit geringem Zellgehalt
  • Zellzahl: <4/μL
  • Lactat: 1,2–2,1 mmol/L
  • Proteine (hauptsächlich Albumin): 15–45 mg/dL
  • Glucose: 40–75 mg/dL

Unter den gelösten Stoffen haben die Proteine, wie z.B. Albumin den größten Quotient aus Konzentration im Blutplasma und Konzentration im Liquor cerebrospinalis (er beträgt etwa 100:1)!

Liquorzirkulation

• Äußerer Liquorraum und innerer Liquorraum fassen zusammen ein Volumen von 100–160 mL Liquor cerebrospinalis
• Der Liquor wird am Tag etwa dreimal (alle 6–8 h) komplett ausgetauscht

Liquorbildung

Der Liquor wird von den Plexus choroidei gebildet, die im inneren Liquorraum liegen.

• Plexus choroideus: Geflecht aus gefäßreichem Gewebe im inneren Liquorraum, das aus Blutplasma Liquor herstellt
  • Bestandteile
    • Tela choroidea: Bindegewebsgerüst der Plexus, entsteht aus einer Duplikatur der Pia mater
    • Ependymzellen: Überziehen die Tela choroidea
  • Vorkommen: Teile der Seitenventrikel (Pars centralis und Unterhorn), III. Ventrikel, IV. Ventrikel

Im Vorderhorn und Hinterhorn der Seitenventrikel gibt es keine Plexus choroidei!

Liquorresorption

Die Liquorresorption findet zum Teil bereits über die Granulationes arachnoidales im Subarachnoidalraum des Gehirns statt, der größte Teil wird jedoch erst im Bereich des Rückenmarks über Aussackungen im Bereich der Spinalnerven resorbiert.

• Granulationes arachnoidales (Pacchioni-Granulationen)
  • Gefäßfreie Ausstülpungen der Arachnoidea im Sinus sagittalis superior
  • Können bis zu den Diploevenen (Venae diploicae) im Schädeldach reichen und sind dort als Foveolae granulares zu sehen
• Aussackungen des Subarachnoidalraums um die Spinalwurzeln
  • Resorption durch den venösen Plexus der Wirbelsäule und Lymphbahnen
  • Hauptabflussweg des Liquors

Es werden der äußere und innere Liquorraum unterschieden, in denen der Liquor zirkuliert. Beide Räume sind über den vierten Ventrikel miteinander verbunden. Die Bildung des Liquors erfolgt im inneren Liquorraum, während die Resorption im äußeren Liquorraum stattfindet.

Äußerer Liquorraum

• Subarachnoidalraum (Spatium subarachnoideum): Umgeben von den weichen Hirnhäuten (Arachnoidea und Pia mater)
  • Zisternen: Erweiterungen des Subarachnoidalraums
    • Cisterna lumbalis
      • Liquorentnahmeort für Liquorpunktionen bei Erwachsenen
      • Liegt kaudal des Conus medullaris auf Höhe von LWK 3–5
    • Cisterna cerebellomedullaris
      • Liquorentnahmeort für Liquorpunktionen in pädiatrischen Sonderfällen
      • Liegt dorsal der Medulla oblongata im Hirnstamm

Innerer Liquorraum

Der innere Liquorraum setzt sich aus den vier Hirnventrikeln (zwei Seitenventrikel, dritter Ventrikel und vierter Ventrikel), dem Aquaeductus mesencephali und dem Zentralkanal (Canalis centralis) des Rückenmarks zusammen. Der innere Liquorraum wird von besonderen Gliazellen des ZNS - den sog. Ependymzellen - ausgekleidet. Diese Zellen fungieren als Trennschicht zwischen Liquor und Hirngewebe, sind jedoch für die meisten Moleküle durchlässig, sodass auch Liquor frei ins Hirngewebe diffundieren kann. An ihren Spitzen besitzen die Ependymzellen bewegliche Zellfortsätze, sog. Kinozilien, die den Liquor transportieren. Der innere Liquorraum steht mit dem äußeren Liquorraum - dem Subarachnoidalraum- nur über den vierten Ventrikel im Kontakt .

Seitenventrikel (Ventriculus lateralis primus + secundus; I. + II. Ventrikel)

• Lage: Liegen gebogen in den Hemisphären des Telencephalon
• Anteile
  • Cornu frontale (Vorderhorn)
  • Pars centralis
  • Cornu occipitale (Hinterhorn)
  • Cornu temporale (Unterhorn)
• Plexus choroideus
  • Lage: In der Pars centralis und im Unterhorn
  • Befestigung: An der Taenia choroidea, die mediokaudal in der Pars centralis des Seitenventrikels liegt
• Septum pellucidum: Trennwand zwischen den vorderen Seitenventrikeln
• Verbindung zu anderen Ventrikeln
  • Foramen interventriculare (Foramen Monroi, Monro-Foramen): Verbindet die Seitenventrikel mit dem III. Ventrikel

Dritter Ventrikel

• Lage: Vertikal im Diencephalon zwischen den beiden Thalamushemisphären
• Begrenzung des III. Ventrikels
  • Boden
    • Hypothalamus
    • Chiasma opticum
  • Dach: Tela choroidea
    • Enthält den Plexus choroideus
  • Lateral: Thalamus
  • Rostral
    • Lamina terminalis
    • Commissura anterior
  • Kaudal: Epiphyse
• Ausbuchtungen
  • Recessus infundibuli: Auf Höhe des Hypophysenstiels
  • Recessus supraopticus: Über dem Chiasma opticum
  • Recessus suprapinealis: Oberhalb der Epiphyse
  • Recessus pinealis: Auf Höhe der Epiphyse
• Verbindung zu anderen Ventrikeln
  • Foramen interventriculare: Verbindet den III. Ventrikel mit den Seitenventrikeln
  • Aquaeductus mesencephali (cerebri): Verbindung zum vierten Ventrikel

Vierter Ventrikel

• Lage: Dorsal von Pons und Medulla oblongata des Hirnstamms im Rhombencephalon
• Begrenzung des IV. Ventrikels
  • Dorsal und Lateral: Kleinhirn
  • Kranial: Velum medullare superius
  • Kaudal: Velum medullare inferius
  • Ventral (Boden): Fossa rhomboidea (Rautengrube)
    • Von den Kleinhirnstielen, Pons und Medulla oblongata begrenzt
    • Sulcus medianus: Teilt die Rautengrube in eine linke und rechte Hälfte
    • Eminentia medialis: Längsverlaufender Wulst, der beidseits lateral des Sulcus medianus liegt
    • Sulcus limitans: Lateral der Eminentia medialis gelegene Längsfurche
    • Area vestibularis
      • Lateral des Sulcus limitans gelegener Bereich der Rautengrube
      • An dieser Stelle ist die Rautengrube am breitesten
• Plexus choroideus: Liegt in der Hinterwand
• Verbindung zu anderen Ventrikeln/äußerem Liquorraum
  • Kranial: Verbindung zum dritten Ventrikel über Aquaeductus mesencephali (cerebri)
  • Lateral
    • Recessus lateralis ventriculi quarti: Ausziehung des vierten Ventrikels nach lateral
    • Aperturae laterales ventriculi quarti (Foramina Luschkae): Öffnung an der lateralsten Stelle des Recessus, die Verbindung zum äußeren Liquorraum schafft
  • Dorsal: Verbindung zum äußeren Liquorraum über Apertura mediana ventriculi quarti (Foramen Magendii)

Der vierte Ventrikel ist als einziger Ventrikel mit dem äußeren Liquorraum verbunden!

Liquorfluss

Antriebskräfte für den Liquorfluss sind der Sekretionsdruck der Plexus choroidei und die Ependymzellen, deren Kinozilien den Liquor bewegen.

1. I. und II. Ventrikel: Liquor fließt durch die Foramina interventricularia in den III. Ventrikel
2. III. Ventrikel: Liquor fließt durch den Aqueductus mesencephali in den IV. Ventrikel
3. IV. Ventrikel: Hier wird der Liquor des inneren Liquorraumes gesammelt
4. Aperturae laterales und Apertura mediana: Durch die Öffnungen im IV. Ventrikel fließt der Liquor aus dem inneren in den äußeren Liquorraum
5. Subarachnoidalraum: Weitere Zirkulation in den Zisternen des Subarachnoidalraums

Die Blut-Hirn-Schranke (BHS) ist eine wichtige physiologische Schutzbarriere für das Gehirn und verhindert, dass schädliche Substanzen aus dem Blut ins Hirngewebe übertreten. Die Größe und die Ionenladung einer Substanz sind entscheidend dafür, ob sie die BHS passieren kann. Gleichzeitig ist die BHS für wichtige Nährstoffe wie Glucose durchlässig und stellt so die ausreichende Versorgung des Gehirns sicher.

Histologischer Aufbau

Die Blut-Hirn-Schranke hat, vom Blut zum Gehirn hin betrachtet, folgende Bestandteile:

• Kapillarendothel
  • Von Tight Junctions zwischen den Endothelzellen der Hirngefäße gebildet
  • Eigentliche Diffusionsbarriere der BHS
• Basalmembran: Proteinschicht, die die Endothelschicht des Gefäßes vollständig umhüllt
• Perizyten
  • Sind nicht direkt an der Schrankenfunktion der BHS beteiligt, beeinflussen aber die Durchlässigkeit der Endothelien und den Gefäßtonus
  • Besonderheit im Gehirn: Fähigkeit zur Phagozytose
• Astrozytenfortsätze
  • Sind nicht direkt an der Schrankenfunktion der BHS beteiligt, beeinflussen aber die Durchlässigkeit der Endothelien durch das Ausschütten von Botenstoffen

Funktion

• Barriere: Die Blut-Hirn-Schranke ist für viele schädliche Stoffe und Medikamente nicht durchlässig
  • Dabei gilt: Je lipophiler und kleiner ein Molekül ist, desto wahrscheinlicher kann es die Blut-Hirn-Schranke überwinden
  • Spezifische Transporter und Kanäle regulieren die Aufnahme bzw. Abgabe vieler Stoffe
• Versorgung des Gehirns mit Glucose
• Aufrechterhaltung der Homöostase
• Abführung von Stoffwechselabbauprodukten

Zirkumventrikuläre Organe

Für manche Bereiche im Gehirn ist für den Stoffaustausch eine direkte Verbindung zur Blutbahn notwendig, weshalb hier die Blut-Hirn-Schranke meist entweder durchlässiger oder gar nicht vorhanden ist. Dies betrifft in erster Linie Areale in der Nähe des dritten Ventrikels und vierten Ventrikels (sog. zirkumventrikuläre Organe).

• Area postrema
• Neurohypophyse
• Epiphyse
• Plexus choroidei
• Eminentia mediana
• Organum subfornicale
• Organum vasculosum laminae terminalis
• Subkommissuralorgan

Schrankenstörung
Der Begriff „Schrankenstörung“ bezeichnet einen Zustand, in dem die Blut-Hirn-Schranke für gewisse Substanzen gar nicht oder vermehrt durchlässig ist. Ursachen dafür können ein Schädelhirntrauma oder andere Verletzungen sowie Vergiftungen, Entzündungen oder Raumforderungen sein.

Meningen

Nenne die verschiedenen das Gehirn umgebenden Häute! Welche dazwischenliegenden Räume können unterschieden werden?

Was versteht man unter einer Subduralblutung, was ist deren häufigste Ursache und wie äußert sie sich klinisch?

Was versteht man unter einer Epiduralblutung und wie entsteht sie?

Liquorsystem

Was versteht man unter dem äußeren Liquorraum?

Welcher wesentliche Unterschied besteht in der Zusammensetzung von Liquor und Blutplasma beim Gesunden?

Was versteht man unter dem inneren Liquorraum?

Wo wird der Liquor gebildet?

Was versteht man unter der Fossa rhomboidea?

Wo kann eine ärztliche Entnahme von Liquor erfolgen?

Blut-Hirn-Schranke

Nenne die Bestandteile der Blut-Hirn-Schranke!

Eine Sammlung von allgemeineren und offeneren Fragen zu den verschiedenen prüfungsrelevanten Themen findest du im Kapitel Beispielfragen aus dem mündlichen Physikum.

In Kooperation mit Meditricks bieten wir durchdachte Merkhilfen an, mit denen du dir relevante Fakten optimal einprägen kannst. Dabei handelt es sich um animierte Videos und Erkundungsbilder, die auf AMBOSS abgestimmt oder ergänzend sind. Die Inhalte liegen meist in Lang- und Kurzfassung vor, enthalten Basis- sowie Expertenwissen und teilweise auch ein Quiz sowie eine Kurzwiederholung. Eine Übersicht aller Inhalte findest du im Kapitel „Meditricks“. Meditricks gibt es in unterschiedlichen Paketen – für genauere Informationen empfehlen wir einen Besuch im Shop.

Liquorsystem

Liquorsystem – Teil 1: Aufbau und Funktion

Liquorsystem – Teil 2: Topografie

Hirnhäute und intrakranielle Blutungen

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