Bildung und Resorption des Liquors: Ein umfassender Überblick

Der Liquor cerebrospinalis, auch bekannt als Hirnwasser oder Nervenwasser, ist eine klare, farblose Flüssigkeit, die das zentrale Nervensystem (ZNS) umspült und eine entscheidende Rolle für dessen Funktion und Schutz spielt. Er zirkuliert in den Ventrikeln des Gehirns und im Subarachnoidalraum und wird kontinuierlich gebildet und resorbiert. Störungen in diesem Gleichgewicht können zu schwerwiegenden Erkrankungen wie dem Hydrocephalus führen. Dieser Artikel beleuchtet die Bildung, Zirkulation und Resorption des Liquors, die Ursachen und Folgen von Liquorzirkulationsstörungen sowie die diagnostischen und therapeutischen Möglichkeiten.

Einführung in den Liquor cerebrospinalis

Der Liquor cerebrospinalis ist von entscheidender Bedeutung für die Aufrechterhaltung eines gesunden ZNS. Er dient als Stoßdämpfer, transportiert Nährstoffe und entfernt Stoffwechselprodukte. Die Liquordiagnostik ist ein wichtiger Bestandteil bei der Diagnose von Erkrankungen des zentralen Nervensystems (ZNS). Eine Analyse des Liquors hilft, infektiöse, autoimmune, neoplastische und neurodegenerative Erkrankungen zu erkennen.

Anatomie der Liquorräume

Das ZNS ist durch Knochen (Schädel und Wirbelsäule) geschützt. Zwischen den Knochen und dem ZNS liegen mehrere Epithelschichten:

• Dura mater: Eine zweischichtige Membran, die direkt am Periost anliegt.
• Arachnoidea: Eine Membran, die sich unmittelbar an die Dura mater anschließt.
• Pia mater: Eine einschichtige Membran, die direkt die neuronalen Strukturen des Gehirns bedeckt.

Der Liquor befindet sich im Subarachnoidalraum zwischen der Pia mater und der Arachnoidea und hat direkten Kontakt zu den neuronalen Zellen des Gehirns.

Bildung des Liquors

Der Liquor wird hauptsächlich (zu 50-80 %) im Plexus choroideus gebildet, einer speziellen Struktur aus Gefäßen und Epithelien in den Ventrikeln des Gehirns. Der Plexus choroideus findet sich in den Temporalhörnern der Seitenventrikel, am Boden des Corpus der Seitenventrikel, im Bereich des Foramen Monroi, im Dach des dritten Ventrikels und in der Medulla des vierten Ventrikels. Die restlichen 20 % des Liquors stammen wahrscheinlich aus den Zellzwischenräumen und dem perivaskulären Gewebe des ZNS. Täglich werden ca. 500 ml Liquor sezerniert. Bei einem intrakraniellen Volumen von etwa 150 ml ergibt sich eine Umsatzrate von etwa 3,5.

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Die Blut-Hirn-Schranke

Die mikroanatomische Struktur des Gefäßsystems und der perivaskulären Umgebung im Plexus choroideus und in anderen Bereichen des ZNS führt zu einer selektiven Transportfunktion von Substanzen in den Liquor und die neuronalen Gewebestrukturen. Diese wird allgemein als Schrankenfunktion bezeichnet (Blut-Hirn-Schranke, Blut-Liquor-Schranke, Liquor-Hirn-Schranke).

Zirkulation des Liquors

Der Liquor zirkuliert von den Ventrikeln durch das Foramen Magendie und die Foramina Luschkae in den Subarachnoidalraum, der das Gehirn und das Rückenmark umgibt.

Resorption des Liquors

Der Liquor wird hauptsächlich über die Arachnoidalzotten (Pacchioni-Granulationen) in den Sinus sagittalis superior und in die Diploevenen des Schädels resorbiert. Zusätzlich erfolgt die Resorption über die Perineuralscheiden der Hirn- und Spinalnerven, über das Ependym und die Kapillaren der weichen Hirnhäute.

Hydrocephalus: Störungen der Liquor Zirkulation und Resorption

Der Hydrocephalus ist ein pathologischer Zustand, der durch eine Zunahme des Liquors in einem erweiterten Ventrikelsystem gekennzeichnet ist. Es handelt sich um das Resultat angeborener oder erworbener Faktoren, die den normalen Liquorabfluss behindern. Daraus resultiert ein erhöhter Druck innerhalb des Schädels (intrakranieller Druck).

Formen des Hydrocephalus

Man unterscheidet zwei Hauptformen des Hydrocephalus:

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• Obstruktiver Hydrocephalus: Hier kann das Hirnwasser aufgrund einer Blockade nicht über seinen normalen Weg ablaufen. Ursachen sind Tumoren, Zysten oder Verengungen der Liquorwege.
• Malresorptiver Hydrocephalus: Hier entsteht der Hydrocephalus durch eine Verödung der natürlichen Resorptionsstellen des Liquors, häufig verursacht durch Blutungen oder Infektionen.

Ein Hydrocephalus e vacuo entsteht durch Parenchymverlust bei hirnatrophischen Prozessen.

Ursachen eines Hydrocephalus

Ein Hydrocephalus kann angeboren sein (z. B. durch Entwicklungsstörungen wie Spina bifida, Chiari-Malformation oder Dandy-Walker-Syndrom) oder erworben (z. B. durch Hirnblutungen, Infektionen, Tumoren oder Verletzungen). Risikofaktoren sind Frühgeburtlichkeit, Blutungen im Gehirn und Infektionen während der Schwangerschaft.

Ein nichtkommunizierender Hydrozephalus entsteht durch Blockade der Liquorwege zumeist im Bereich der Ventrikel unter Einbeziehung des Foramen Magendie und der Foramina Luschkae des 4. Ventrikels sowie im Bereich des Aquädukts. Tumoren, oft im Aquäduktbereich und in der hinteren Schädelgrube, aber auch im 3. Ventrikel, sind häufig Ursache eines okklusiven Hydrozephalus. Ein Okklusiv-Hydrozephalus wird auch vergleichsweise oft verursacht durch nichttumoröse Stenosen des Aquädukts. Dandy-Walker-Missbildung und Chiari-Malformationen können den Liquorabfluss aus dem 4. Ventrikel blockieren und sind seltenere Ursachen eines Okklusiv-Hydrozephalus. Die Aufweitung betrifft jeweils nur die Ventrikel, die vor dem Zirkulationshindernis liegen: So sind beispielsweise bei der Aquäduktstenose nur die Seitenventrikel und der 3.

Der kommunizierende Hydrozephalus ist Folge einer nicht ausreichenden Liquorresorption, verursacht durch posthämorrhagische, posttraumatische und postinfektiöse Verklebungen im Bereich der Paccioni-Granulationen.

Symptome eines Hydrocephalus

Die Symptome eines Hydrocephalus variieren je nach Alter des Patienten und der Geschwindigkeit der Entwicklung des Hydrocephalus.

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Säuglinge:

• Abnorm vergrößerter Kopfumfang
• Gespannte und vorgewölbte Fontanelle
• Auffällige Augenstellung (Sonnenuntergangsphänomen)
• Schreiphasen, Trinkschwäche, Entwicklungsstörung
• Vorgewölbte Stirn

Kinder und Erwachsene:

• Kopfschmerzen, Erbrechen (oft nüchtern)
• Bewusstseinsstörungen
• Sehstörungen
• Epileptische Anfälle
• Hirndrucksymptome

Hakim-Trias (typisch bei Normaldruckhydrocephalus):

• Gangunsicherheiten (kleinschrittig, breitbasig, "wie auf Watte")
• Demenz und Wesensveränderungen (Vergesslichkeit, Verlangsamung, verstärkter Reizbarkeit)
• Blasen- und Stuhlinkontinenz

Weitere Symptome:

• Parkinsonsymptomatik
• Augenmotilitätsstörungen (Schielen, Sonnenuntergangsphänomen, Gesichtsfeldausfälle), Sehschärfenminderung bis zur Erblindung
• Probleme der Auge-Hand-Koordination mit Feinmotorikstörungen
• Schwindel, Leistungsknick, Konzentrationsstörungen
• Entwicklung von Lernschwäche bei Kindern
• Änderungen der Persönlichkeit, Verhaltensauffälligkeiten (Unruhe, Unlust, Ungeduld), Lärmüberempfindlichkeit
• Atmungs-, Sprach- und Schluckbeschwerden
• Endokrinologische (Stoffwechsel-) Störungen, frühzeitige Pubertät vor dem 8. Lebensjahr

Diagnostik des Hydrocephalus

Bei klinischen Zeichen eines Hydrozephalus ist eine bildgebende Diagnostik zwingend erforderlich. Sowohl in der Computertomografie (CT) als auch in der Magnetresonanztomografie (MRT) lassen sich die erweiterten Ventrikel gut nachweisen.

• Computertomografie (CT): Zeigt ein plumpes erweitertes Hirnkammersystem, frontal (vorn) betonte Dichteminderung in Ventrikelnähe ("Druckkappen"), verstrichene Hirnfurchen.
• Magnetresonanztomografie (MRT): Zeigt mögliche Ursachen wie Tumoren, Septierungen, Zysten, Verengungen oder Verschlüsse. Das MRT bietet ergänzende Informationen mit sagittaler Ausdünnung des Corpus callosum, Darstellung der Durchgängigkeit des Aquädukts zur Abgrenzung eines kompensierten obstruktiven Hydrozephalus und koronar der Hippocampusgröße zur Abgrenzung gegen die Alzheimer-Demenz.
• Ultraschall: Bei Kindern durch die Fontanellen oder dünnen Schädelknochen gut möglich, günstig, da keine Belastung mit Röntgenstrahlen, Aussagen zur Ventrikelweite und Verlaufskontrollen sehr gut möglich, Ursachen des Hydrocephalus können dargestellt werden.
• Hirndruckmessung: Messung des Drucks im Hirn durch Sonden.
• TAP-Test (Liquorablasstest): Über eine Lumbalpunktion (Entnahme von 30-50 ml Nervenwasser aus dem Wirbelkanal) wird der Patient anschließend beobachtet, um die Reaktion auf die Liquorentnahme zu beurteilen.

Therapie des Hydrocephalus

Unbehandelt führt der Hydrocephalus zu schweren Funktionsdefiziten infolge der irreversiblen Nervenzellschädigung. Die Behandlung zielt darauf ab, den Liquorabfluss wiederherzustellen und den intrakraniellen Druck zu senken.

Prinzipiell gibt es zwei Möglichkeiten der operativen Therapie:

• Endoskopische Ventrikulostomie (ETV): Hier wird der Boden des III. Ventrikels mit Hilfe eines Endoskopes und eines Katheters eröffnet, um einen Umgehungskreislauf für den Liquor innerhalb des Ventrikelsystems zu schaffen. Die postoperativen MRT-Bilder zeigen eine frei durchgängige Ventrikulostomie und eine rückläufige Weite der Hirnkammern.
• Implantation eines Shunt-Systems: Ein Shunt besteht aus einem Katheter (Schlauch), der ins Hirnkammersystem eingeführt wird. Verbunden ist dieser Katheter mit einem Ventil, das den Liquorabfluss reguliert. Es folgt dann ein weiterer Katheter, der im Bauchraum unter dem Peritoneum (Bauchfell) oder im rechten Herzvorhof endet und das Hirnwasser ableitet. Die Menge des abzuführenden Wassers wird über ein Ventil gesteuert. Heutzutage werden hydrostatische Ventile bevorzugt, die die höhere Drainage in stehender Position verhindern. Bei Säuglingen kommen kleinere nicht verstellbare Ventile zur Anwendung (PädiGAV). Eine Wartung des Shunts ist nicht erforderlich, lediglich bei klinischen Symptomen bedarf es der Überprüfung der Funktionsfähigkeit.

Die Wahl der Behandlungsmethode hängt von der Ursache und Art des Hydrocephalus ab.

Normaldruckhydrozephalus (NPH)

Einer besonderen Betrachtung bedarf der Normaldruckhydrozephalus (NPH). Der Begriff wurde von Adams und Hakim geprägt, da diese trotz erweiterter Ventrikel bei einer diagnostischen Lumbalpunktion lediglich einen normalen Eröffnungsdruck gemessen hatten. Wird allerdings eine intrakranielle Druckmessung durchgeführt, lassen sich bei dieser Erkrankung im Rahmen sog. B-Wellen intermittierende Liquordruckerhöhungen nachweisen.

Es muss der sekundäre vom idiopathischen NPH abgegrenzt werden. Ein sekundärer NPH ist meist die chronifizierte Form eines malresorptiven Hydrozephalus nach Blutung, Infektion oder Trauma, seltener die chronifizierte Form eines okklusiven Hydrozephalus bei Aquäduktstenose.

Die typische klinische Trias sowohl des sekundären als auch des idiopathischen NPH besteht aus Gangstörung, kognitiven Defiziten und Harninkontinenz. Für die Diagnose eines idiopathischen NPH reichen, nachdem eine auslösende Ursache einer Liquorresorptionsstörung ausgeschlossen worden ist, zwei der drei klinischen Kriterien. Hierbei wird die Gangstörung als dominierend angesehen. Die Gangunsicherheit wird im Frühstadium nicht selten unspezifisch mit Schwindel bezeichnet. Im Verlauf zeigt sich dann der typische „frontale Abasie-Astasie-Typ“ mit verkürzter Schrittlänge bei gleichzeitig breitbasigem „magnetischem Gang“ sowie Start- und Schreithemmung beim Umdrehen. Die allgemeine motorische Verlangsamung ist ebenso wie die Gangstörung nicht L-Dopa-responsibel. Wegen einer Komorbidität von geschätzt 10 % sollte ein L-Dopa-Test im Zweifelsfall zur Abgrenzung zum idiopathischen Parkinson-Syndrom erfolgen. Die Harninkontinenz wird analog zur Gangstörung als zentral-apraktische Dysfunktion angesehen. Mit subtilen testpsychologischen Verfahren lässt sich ein kognitives subkortikales Defizit fast immer nachweisen. Im Vordergrund steht eine Störung der Exekutivfunktionen analog zu Frontalhirndemenzen mit Antriebsmangel und affektiver Indifferenz, Verlangsamung psychischer und motorischer Prozesse, gestörter Strategieumstellung, fehlender Störungsreflexion sowie im Wesentlichen fehlenden Gedächtnis- und Aufmerksamkeitsstörungen.

Ein malresorptiver Hydrozephalus kann chronifizieren, d. h. zu einem sekundären NPH werden, wenn sich ein gewisses Gleichgewicht zwischen Liquorproduktion und -resorption etabliert. Dies geschieht zum einen durch vermehrte Liquorresorption entlang der Nervenscheiden und alternativen Resorptionswege, zum anderen durch eine Reduktion der Liquorsekretion aufgrund des initial erhöhten intrakraniellen Druckes. Beim idiopathischen NPH liegt wahrscheinlich eine multifaktorielle Genese vor. Obwohl per Definition kommunizierende Flüssigkeitsräume (Ventrikel und äußere Liquorräume) vorliegen, treten kleine intrazerebrale Druckdifferenzen („transmantle pressure“) auf. Diese führen im Laufe der Jahre zu einer plastischen Auswärtsbewegung des Marklagers. Gefördert wird dieser Vorgang durch Sekundärerkrankungen wie subkortikale arteriosklerotische Enzephalopathie. Somit ist der idiopathische NPH eine Krankheit des höheren Lebensalters.

In der kranialen Computertomografie oder Kernspintomografie lässt sich eine überproportionale Seitenventrikelvergrößerung, insbesondere auch eine Ballonierung der Vorderhörner und Ausrundung des Temporalhorns, kontrastierend zu einer geringer ausgeprägten kortikalen Rindenzeichnung nachweisen. Fast regelhaft sind periventrikuläre Hypodensitäten vorhanden („capping“), wahrscheinlich in Folge von Liquordiapedese und funktioneller Minderperfusion.

Insbesondere im Frühstadium, bei inkompletter klinischer Trias, bei Dominanz der kognitiven Beeinträchtigung, aber auch bei protrahiertem langjährigem Verlauf und/oder wenn die Bildgebung zusätzlich zur Ventrikelerweiterung eine ausgeprägte kortikale Atrophie mit Erweiterung des Subarachnoidalraums oder multiple vaskuläre Läsionen aufweist, kann die diagnostische Unsicherheit groß sein. Wegen der Einfachheit der Durchführung steht der Liquorablassversuch (Spinal-Tap-Test) im Vordergrund. Wie unter den pathophysiologischen Überlegungen erwähnt, sollte man es sich hier zur Regel machen, den Liquoröffnungsdruck zu messen. Im Rahmen der intermittierend auftretenden B-Wellen ist der Nachweis eines erhöhten Liquordrucks von z. B. 230 mmH2O differenzialdiagnostisch zu verwerten. Im Liegen gelten Werte bis 200 mmH2O als normal. Die Untersuchung des Liquors selbst erlaubt, seltene Differenzialdiagnosen wie eine ursächlich zugrunde liegende Meningitis, eine Meningeosis oder Residuen einer Subarachnoidalblutung und raumfordernde spinale Prozesse mit stark erhöhten Liquorproteinwerten zu erfassen. Darüber hinaus erfasst die Bestimmung von Tau und Beta-Amyloid ggf.

Hauptindikation des Liquorablassversuchs ist jedoch die Simulation eines Shunt-Effekts im Vorgriff zur operativen Behandlung. Zielkriterium ist die Besserung der klinischen Symptomatik, insbesondere der Gangstörung, die relativ rasch nach lumbaler Liquorentnahme einsetzen kann. Dies ist messbar in der Anzahl der Schritte, die der Patient vor und nach der Liquorpunktion (LP) braucht, um z. B. eine Gehstrecke von 10 m zurückzulegen. Der Test hat allerdings nur einen positiven prädiktiven Wert, bei fehlender Besserung darf er nicht verwertet werden. Die Sensitivität liegt bei 30-60 %. Um den Punktionseffekt zu erhöhen, kann man hier dickere konventionelle (z. B. 19 G) Punktionsnadeln verwenden. Andere Verfahren wie Liquorinfusionsteste werden wesentlich seltener angewendet. Letzterer setzt auf eine Volumenbelastung des Liquorraums mit paralleler Messung des Volumen-Druck-Zusammenhangs. Es wird entweder der Druck bestimmt, der erforderlich ist, um 1 ml artifiziellen Liquors pro Minute zur Resorption zu zwingen, oder die Menge an Flüssigkeit, die bei vorgegebenem Druck resorbiert wird. Je höher die Rout-Werte sind, umso besser ist das Operationsergebnis. Der Schwellenwert wird bei den älteren NPH-Patienten bei >18 mmHg/ml/min gesehen. Aus Praktikabilitätsgründen werden solche Untersuchungen eher selten durchgeführt, ebenso wie epidurale, intraparenchymatöse oder intraventrikuläre Langzeitdruckmessungen zum Nachweis hoher Anteile von sinusoidalen den Liquordruck reflektierenden B-Wellen mit einer Oszillation von 0,5-2/min.

Die Standardtherapie des NPH besteht in der Implantation eines Shunts zwischen dem Seitenventrikel und der Bauchhöhle (ventrikuloperitonealer Shunt, vorzugsweise bei jüngeren Patienten) oder dem rechten Herzvorhof (ventrikuloatrialer Shunt). Es wird ein Ventil mit dem Ziel des Druckausgleichs zwischen Liquorräumen und Hirnparenchym implantiert. Heutzutage werden hydrostatische Ventile bevorzugt, die die höhere Drainage in stehender Position verhindern. Ein gutes chirurgisches Ergebnis wird insbesondere erwartet, wenn die Gangstörung im Vordergrund steht, die Gangstörung vor kognitiven Defiziten auftritt, wenn eine kurze Vorgeschichte besonders der kognitiven Defizite vorliegt, bei nur geringen kognitiven Defiziten, bei geringen Läsionen des tiefen und periventrikulären Marklagers im MRI und bei einer wesentlichen Besserung nach diagnostischen Liquorentnahmen bzw. kontinuierlicher lumbaler Liquordrainage.

Liquordiagnostik

Die Liquordiagnostik dient vor allem der Diagnose von Erkrankungen, die das zentrale Nervensystem (ZNS) betreffen. Der Liquor wird durch eine Liquorpunktion gewonnen.

Indikationen für eine Liquordiagnostik

• Infektiöse Erkrankungen des zentralen Nervensystems (bakterielle, virale, mykotische, parasitäre Infektionen)
• Autoimmunerkrankungen
• Erkrankungen des Zentralnervensystems mit bzw. ohne Erkrankung des peripheren Nervensystems
• Neoplasien des zentralen Nervensystems
• Neurodegenerative Erkrankungen
• Vaskuläre Erkrankungen
• Liquorzirkulationsstörungen

Bestandteile der Liquordiagnostik

Die Liquordiagnostik umfasst verschiedene Untersuchungen, darunter:

• Zellzahlbestimmung: Leukozyten (normale Werte: Erwachsene < 4 Zellen/µl, Lymphozyten)
• Proteingehaltsbestimmung: Gesamtprotein, Albumin, Immunglobuline (IgG, IgA, IgM)
• Glukosebestimmung
• Laktatbestimmung
• Bestimmung von oligoklonalen Banden: Nachweis von spezifischen Antikörpern im Liquor, die auf eine Entzündung im ZNS hinweisen können.
• Erregerspezifische Antikörper / Antigennachweis: Erregernachweis bzw. Bestätigung (v. a. bei Verdacht auf Infektionen des ZNS)

Interpretation der Liquorbefunde

Die Interpretation der Liquorbefunde erfordert eine sorgfältige Analyse der einzelnen Parameter im Zusammenhang mit den klinischen Symptomen des Patienten. Erhöhte Leukozytenzahlen können auf eine Infektion oder Entzündung hinweisen, während erhöhte Proteinwerte auf eine Schädigung der Blut-Hirn-Schranke hindeuten können. Oligoklonale Banden sind ein typischer Befund bei Multipler Sklerose.

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