Einführung
Der Liquor cerebrospinalis, auch als Hirnwasser oder Zerebrospinalflüssigkeit bezeichnet, ist eine klare, farblose Flüssigkeit, die das Gehirn und das Rückenmark umgibt. Er füllt die Hirnventrikel und den Subarachnoidalraum aus und spielt eine entscheidende Rolle für den Schutz, die Ernährung und die Entsorgung von Stoffwechselprodukten des zentralen Nervensystems (ZNS). Störungen der Liquor cerebrospinalis-Zirkulation können zu einer Vielzahl von neurologischen Erkrankungen führen.
Zusammensetzung und Produktion des Liquor cerebrospinalis
Der Liquor cerebrospinalis wird hauptsächlich in den Plexus choroidei der Hirnventrikel produziert. Diese spezialisierten Epithelzellen filtern das Blutplasma und sezernieren eine modifizierte Flüssigkeit, die sich in ihrer Zusammensetzung vom Plasma unterscheidet.
Die Zusammensetzung des Liquor cerebrospinalis ist streng reguliert und umfasst:
- Wasser (ca. 99%)
- Elektrolyte (Natrium, Kalium, Chlorid, Kalzium, Magnesium)
- Glukose
- Proteine (in geringerer Konzentration als im Plasma)
- Immunoglobuline
- Wenige Lymphozyten
Funktionen des Liquor cerebrospinalis
Der Liquor cerebrospinalis erfüllt mehrere wichtige Funktionen:
- Schutz: Er wirkt als Stoßdämpfer und schützt das Gehirn und das Rückenmark vor mechanischen Traumata.
- Transport: Er transportiert Nährstoffe und Hormone zu den Nervenzellen und entfernt Stoffwechselabfallprodukte.
- Homöostase: Er trägt zur Aufrechterhaltung eines stabilen chemischen Milieus im ZNS bei.
- Druckausgleich: Er reguliert den intrakraniellen Druck und gleicht Druckschwankungen aus.
Liquordiagnostik
Die Analyse des Liquor cerebrospinalis ist ein wichtiges diagnostisches Instrument zur Erkennung von Erkrankungen des Nervensystems. Für Untersuchungszwecke wird Liquor (Nervenflüssigkeit, Liquor cerebrospinalis) durch Punktion der Liquorräume gewonnen. Weniger häufig ist die Subokzipitalpunktion (auch Zisternenpunktion genannt: Punktion der Cisterna cerebello-medullaris) und die Ventrikelpunktion (Punktion der Hirnventrikel). Die Liquorgewinnung erfolgt in der Regel durch eine Lumbalpunktion, bei der eine Nadel zwischen den Lendenwirbeln in den Subarachnoidalraum eingeführt wird.
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Indikationen für eine Liquordiagnostik
Eine Liquordiagnostik kann bei einer Vielzahl von neurologischen Erkrankungen indiziert sein, darunter:
- Entzündungen des Nervensystems (Infektionen oder Autoimmunerkrankungen)
- Neoplasien des Nervensystems (Meningeosis carcinomatosa)
- unklare Bewusstseinsstörungen
- neurodegenerative Erkrankungen
- ältere Blutungen (V.a.)
Unabhängig von der Fragestellung erfordert die z.T. Entnahme.
Durchführung der Lumbalpunktion und Probenentnahme
Für das Sammeln der Liquorproben sollten ausschließlich Polypropylen-Röhrchen verwendet werden. Bei diesem Material werden Adhäsionseffekten zwischen Innenwand und Liquorbestandteilen weitgehend verhindert. Adhäsive Materialien wie Polystyrol oder Glas würden die Messergebnisse verfälschen. PP-Röhrchen kann man leicht erkennen, da diese meist leicht milchig sind. Es empfiehlt sich immer eine Entnahme in 3 Röhrchen. Diese können dann ohne Gefahr der Kontamination auf die verschiedenen analytischen Disziplinen verteilt werden. So sind automatisch auch die Vorgaben einer 3-Gläser-Probe bei blutigem Liquor erfüllt. Eine Nummerierung der Röhrchen ist in jedem Fall erforderlich. Für die Bestimmung der Demenzmarker ist ein extra Röhrchen erforderlich. Siehe auch »LADR informiert 342 Demenzmarker: Liquor-Proben korrekt gewinnen und transportieren. Sollte für diagnostische Zwecke (z.B. Reiber-Schema, Erregerspezifische Antikörper-Indizes, oligoklonalen Banden) ebenfalls Serum benötigt werden, ist unbedingt auf eine zeitgleiche Entnahme beider Materialen geachtet werden (maximale Toleranz 1 Stunde).
Beurteilung des Liquors
Die Beurteilung des Liquors umfasst verschiedene Aspekte:
- Makroskopische Beurteilung: Beurteilung von Farbe, Klarheit und Viskosität. Blutiger Liquor: Bei fleischwasserfarbenem oder blutigem Liquor sollte eine Entnahme in 3 Röhrchen (nummeriert in der Reihenfolge der Abnahme) erfolgen. Nimmt die Intensität ab, spricht dies für eine artifizielle Blutbeimengung. Bei gleichbleibender Intensität kommt differentialdiagnostisch eine SAB infrage.
- Zytologische Untersuchung: Bestimmung der Zellzahl und Zelldifferenzierung.
- Chemische Analyse: Bestimmung von Glukose, Laktat, Proteinen, Elektrolyten und anderen Substanzen.
- Immunologische Untersuchungen: Bestimmung von Antikörpern und anderen Immunfaktoren.
- Mikrobiologische Untersuchung: Nachweis von Bakterien, Viren oder Pilzen.
Transport und Lagerung der Liquorproben
Der Liquor sollte sofort nach der Entnahme in das Labor gesendet werden. Für zytologische Untersuchungen müssen Transportzeiten < 2 Stunden eingehalten werden. Ist eine Zwischenlagerung unvermeidbar, muss der Liquor für klinisch-chemische und virologische Untersuchungen im Kühlschrank - für bakteriologische Untersuchungen bei 37 °C - aufbewahrt werden.
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Transport Die Zellanalytik (Zellzahl und -differenzierung) sollte innerhalb von 1-2 Stunden erfolgen. Im zellfreien Überstand sind Glucose und Laktat sind 4 °C bis zu 1 Tag stabil. Für die Proteinanalytik aus dem zellfreien Überstand kann der Liquor bei 4 °C für 1 Woche aufbewahrt werden. Nach Ablauf dieser Zeit ist eine ausreichende Stabilität der meisten Analyten nicht mehr gewährleistet. Falls ausschließlich Demenzmarker bestimmt werden sollen, ist bei einer längeren Transportdauer (> 1 Tag) ein Einfrieren der Liquorprobe wünschenswert. Für die Bestimmung von Immunglobulinen darf die Liquorprobe nicht eingefroren werden. Für die bakteriologische Diagnostik: siehe unten Mikrobiologische Diagnostik Für die mikrobiologische Diagnostik sollte eine Liquor-Probe telefonisch im Labor angekündigt werden. Ein möglichst zeitnahes Aufbringen der Probe auf Kulturplatten ist unerlässlich, um auch empfindliche Erreger nachweisen zu können. Für eine bakteriologische Untersuchung sollte der Liquor nicht gekühlt werden. Für einen direkten bakteriologischen Erregernachweis (bei Meningitis, Hirn- oder Rückenmarksabszess) sollte unter streng aseptischen Bedingungen ein Extra-Röhrchen entnommen werden. Dieses sollte bis zur Anlage der bakteriologischen Kulturen verschlossen bleiben. Bei längerem Transport sollte ein Teil der Liquorprobe in eine Blutkulturflasche gegeben werden. Ein weiterer Teil sollte nativ verschickt werden. Objektträgerausstriche können luftgetrocknet eingeschickt werden.
Liquor bei Normaldruckhydrozephalus (iNPH)
Eine wichtige Anwendung der Liquordiagnostik ist die Abklärung des idiopathischen Normaldruckhydrozephalus (iNPH). Die momentan besterklärende pathophysiologische Hypothese zum iNPH geht davon aus, dass der Erkrankung eine über die erniedrigte Compliance bedingte Pulsatilitätsstörung von Blut und Liquor mit assoziierter Beeinträchtigung des zerebralen Blutflusses zugrunde liegt.
Schuhmann, Martin (Prof.) Ziel dieser Arbeit war, bei Patienten mit idiopathischem Normaldruckhydrocephalus (iNPH), die als potentielle „Responder“ einer Therapie mit einem ventrickulo-peritonealen Shunt angesehen werden, mit Hilfe invasiver Methoden (computerisierte nächtliche Hirndruckanalyse und lumbale Infusionsstudie) nachzuweisen, dass eine erniedrigte intrakranielle Compliance vorliegt. Die 2. Hypothese der Arbeit war, daß eine dreitägige Lumbaldrainage, die zu einer klinischen Verbesserung des Patienten führt, mit einer Zunahme der intrakraniellen Compliance und Verbesserung der Reservekapazität einhergeht. Dies würde unsere Auffassung stärken, dass der wesentliche Effekt der Shunttherapie über die Verbesserung der Compliance vermittelt wird. Beide Hypothesen konnten in der Arbeit bestätigt werden. Zusammenfassend konnte die Arbeit nachweisen, dass bei Patienten mit vermutetem iNPH eine erniedrigte cranio-spinale Compliance assoziiert ist mit einem guten Ansprechen auf eine dreitägige Liquorprobedrainage und nachfolgend einer Shunttherapie , und, dass die dabei bewirkte Entfernung vom Nervenwasser zu einer Erhöhung der intrakraniellen Compliance führt. Daraus folgt, dass die Kombination einer computerisierten Analyse des intrakraniellen Druckes und der cerebrospinal Liquordynamik (lumbale Infusionsstudie) eine aufwändige aber präzise pathophysiologisch orientierte Methode der Diagnose von jenen Normaldruckhydrocephalus Patienten ist, bei denen eine klinischen Verbesserung nach Shunt Implatantion zu erwarten ist. In Bezug auf die Korrelation des klinischen Scores (Kiefer Scale und der darauf basierenden NPH Recovery Rate) fanden wir keine überzeugende Korrelation zum Ausmaß der Besserung und dem Ausmaß der Veränderung der compliance assoziierten Messwerte. Neben der kleinen Patientenanzahl ist dies wahrscheinlich darin begründet, dass der Kiefer Scale unscharfe und subjektive Einschätzungen von Patient und Arzt beinhaltet.
Liquorfluss und Dynamik
Das Hirnwasser (Liquor cerebrospinalis) kommt im gesamten zentralen Nervensystem vor und wird von speziellen Epithelzellen in den Hirnkammern produziert. Es schützt Gehirn und Rückenmark vor mechanischen Einwirkungen und dient u. a. Erkrankungen wie z. B. Hydrozephalus können zu einer Liquorzirkulationsstörung und somit zu einer geänderten Flussdynamik des Hirnwassers führen. Cerebrospinal fluid (CSF) flows within the entire central nervous system and is produced by specialized epithelial cells inside the brain ventricles. It protects the brain and spinal cord from mechanical influences and serves, among other things, the metabolism of central nerve cells. Diseases such as a hydrocephalus can disturb CSF circulation and thus alter the flow dynamic of CSF. The mechanisms behind the flow dynamics, however, are not yet fully understood. In this study flow dynamics of CSF during a respiration protocol was measured quantitatively using real-time phase-contrast MRI in 20 healthy human volunteers along the entire spinal canal without the need for electrocardiogram synchronization. During forced inspiration a continuous upward CSF movement is observed in all positions along the spinal canal from the lumbar region towards the brain. The results reveal a watershed-like pattern of CSF flow dynamics during respiration, dividing the flow behavior at the level of the heart. Mit der forcierten Inspiration fließt das Hirnwasser von der Lumbalregion entlang des gesamten Spinalkanals nach kranial. Während der begleitenden forcierten Exspiration erfolgt der Fluss des Hirnwassers unterhalb des Herzens nach kaudal. Oberhalb des Herzens ist der Fluss gering und in der Richtung variabel. Es ergibt sich der Eindruck einer Wasserscheide mit Scheitelpunkt in Herzhöhe.
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