Der Plexus choroideus, ein hochvaskularisiertes Gewebe in den Hirnventrikeln, spielt eine entscheidende Rolle bei der Produktion von Liquor cerebrospinalis (Hirnwasser). Um seine Funktion und die Zusammensetzung des Blutes, das ihn versorgt, besser zu verstehen, ist eine detaillierte Analyse unerlässlich.
Einführung in den Plexus choroideus
Der Plexus choroideus ist ein spezialisiertes Gewebe, das in den Ventrikeln des Gehirns gefunden wird. Er besteht aus Ependymzellen, Blutgefäßen und Bindegewebe. Eine seiner Hauptaufgaben ist die Produktion von Liquor cerebrospinalis, einer klaren, farblosen Flüssigkeit, die das Gehirn und das Rückenmark umgibt und schützt. Der Plexus choroideus ist nicht im gesamten inneren Liquorraum vorhanden, sondern nur in einigen ausgedehnten Hohlräumen im Inneren des Gehirns, den sogenannten Ventrikeln. Im Dach der Ventrikel drei und vier wölbt er sich zudem in den Subarachnoidalraum vor.
Anatomie und Aufbau des Plexus choroideus
Der Plexus choroideus besteht aus zwei Hauptschichten:
- Tela choroidea: Diese Schicht besteht aus pialem Bindegewebe, Kollagenfasern und vielen fenestrierten Kapillaren.
- Plexusepithel: Diese Schicht besteht aus spezialisierten Ependymzellen, einer Basalmembran und Mikrovilli.
Blutversorgung des Plexus choroideus
Die Blutversorgung des Gehirns erfolgt aus zwei Hauptquellen: den Aa. carotides internae und dem vertebrobasilären System.
- A. carotis interna: Sie entspringt aus der A. und verläuft intrakraniell zum Gehirn. Sie teilt sich in die A. cerebri media (Endast) und A.
- A. vertebralis: Sie entspringt aus der A. und gibt die A. spinalis anterior ab. Im Bereich der Pons vereinigen sich beide Aa. vertebrales zur A. basilaris, die sich in die A. cerebri posterior und die Kleinhirnarterien (Aa. cerebelli) gabelt.
Die Äste dieser Arterien versorgen den Plexus choroideus mit Blut.
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Zusammensetzung des Blutes im Plexus choroideus
Das Blut, das den Plexus choroideus erreicht, unterscheidet sich in seiner Zusammensetzung nicht wesentlich von dem Blut in anderen Teilen des Körpers. Es enthält:
- Blutplasma: Der flüssige Bestandteil des Blutes, der Wasser, Elektrolyte, Nährstoffe, Hormone und Proteine enthält.
- Blutzellen: Rote Blutkörperchen (Erythrozyten), weiße Blutkörperchen (Leukozyten) und Blutplättchen (Thrombozyten).
Allerdings ist die Durchlässigkeit der Kapillaren im Plexus choroideus aufgrund der fenestrierten Endothelzellen erhöht, was den Austausch von Substanzen zwischen Blut und Gewebe erleichtert.
Die Blut-Liquor-Schranke
Die Blut-Liquor-Schranke (BLS) ist eine selektive Barriere, die die Zusammensetzung des Liquors kontrolliert und das empfindliche innere Milieu des Gehirns und Rückenmarks schützt. Sie wird hauptsächlich durch die Epithelzellen des Plexus choroideus gebildet, die durch Tight Junctions miteinander verbunden sind. Diese Tight Junctions verhindern den unkontrollierten Durchtritt von Substanzen aus dem Blut in den Liquor.
Die BLS lässt lipophile niedermolekulare Stoffe sowie Gase passieren, während die Permeabilität für hydrophile Stoffe stark eingeschränkt ist. Um den Bedarf an Glukose, Aminosäuren und Nukleosiden zu decken bzw. Stoffwechselendprodukte zu eliminieren, sind Transporter im Einsatz.
Funktion des Plexus choroideus und des Liquors
Der Plexus choroideus erfüllt mehrere wichtige Funktionen:
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- Produktion von Liquor cerebrospinalis: Die Ependymzellen des Plexus choroideus filtern Blutplasma und sezernieren Liquor in die Ventrikel. Der Liquor dient als Stoßdämpfer für Gehirn und Rückenmark, versorgt das Gehirn mit Nährstoffen und transportiert Stoffwechselabfallprodukte ab.
- Regulation der Liquor-Zusammensetzung: Der Plexus choroideus reguliert kontinuierlich die Zusammensetzung des Liquors, indem er unerwünschte Substanzen aktiv aus dem Liquor entfernt.
- Bildung der Blut-Liquor-Schranke: Die BLS schützt das Gehirn vor schädlichen Substanzen im Blut.
Klinische Bedeutung
Erkrankungen des Plexus choroideus sind selten, können aber erhebliche Auswirkungen haben:
- Zysten am Plexus choroideus: Diese sind meist harmlos und bedürfen keiner Behandlung.
- Tumoren des Plexus choroideus: Plexuspapillome sind gutartige Tumoren, während Plexuskarzinome bösartig sind und die Zirkulation des Liquors behindern können.
- Liquordiagnostik: Der Liquor spielt eine wichtige Rolle in der klinischen Diagnostik neurologischer Erkrankungen. Veränderungen in der Zusammensetzung des Liquors können auf verschiedene Erkrankungen hinweisen, wie z. B. Entzündungen, Blutungen oder Tumoren.
Die Rolle der Blut-Hirn-Schranke (BHS)
Die Blut-Hirn-Schranke (BHS) ist eine weitere wichtige Barriere, die das Gehirn schützt. Sie wird durch die Endothelzellen der Gehirnkapillaren gebildet, die durch Tight Junctions miteinander verbunden sind. Die BHS ist selektiver als die BLS und verhindert den Durchtritt vieler Substanzen aus dem Blut ins Gehirngewebe.
Die BHS besteht aus drei Komponenten:
- Endothelzellen
- Astrozyten
- Perizyten
Im Gegensatz zu anderen Kapillargefäßen schließt das Endothel hermetisch ab, ohne Kapillarspalten oder Fenestrierung. Die Endothelzellen sind von einer Basalmembran umgeben und haben an den Berührungspunkten dichte Verbindungen, Tight Junctions genannt. Diese verhindern den Austausch von Stoffen durch Zellzwischenräume oder durch die Zellen selbst.
Pathologien und ihre Auswirkungen auf die BHS
Verschiedene Erkrankungen können die Funktion der BHS beeinträchtigen:
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- Diabetes mellitus: Die Barrierefunktion der BHS nimmt mit zunehmender Krankheitsdauer ab.
- Krebserkrankungen: Tumoren im Gehirn oder Metastasen können die BHS schädigen.
- Multiple Sklerose: Entzündungsbotenstoffe führen zur Expression von Adhäsionsmolekülen auf den Endothelzellen der BHS, was die Migration von Leukozyten ins Gehirn ermöglicht.
- Neurodegenerative Erkrankungen: Alzheimer-Demenz führt zu Defekten der BHS.
- Infektionen: Bakterien und Viren können die BHS überwinden und Meningitis oder andere neurologische Erkrankungen auslösen.
Therapeutische Strategien zur Überwindung der BHS
Die BHS stellt eine Herausforderung für die Behandlung neurologischer Erkrankungen dar, da sie den Durchtritt vieler Medikamente ins Gehirn verhindert. Es gibt verschiedene Strategien, um diese Barriere zu überwinden:
- Direkte Verabreichung: Intrathekale oder intraventrikuläre Injektion von Medikamenten in den Liquor oder die Hirnventrikel.
- Lipophilisierung: Veränderung des Moleküls, um seine Lipophilie zu erhöhen und die Passage durch die BHS zu erleichtern.
- Nutzung von Transportsystemen: Ausnutzung von Transportern in der BHS, um Medikamente ins Gehirn zu transportieren (z. B. Levodopa bei Morbus Parkinson).
- Rezeptorvermittelte Transzytose: Verwendung von Rezeptoren auf der Zellmembran, um größere Moleküle wie Transferrin oder Insulin durch die BHS zu transportieren.
- Nanopartikel: Verkapselung von Medikamenten in Nanopartikel, die die BHS passieren können.
- Öffnung der BHS: Kurzfristige Öffnung der BHS durch Tenside, hyperosmolare Lösungen oder fokussierten Ultraschall.
Der Liquorfluss und seine Bedeutung
Der Liquor fließt von den Ventrikeln durch das Foramen Magendie und die beiden Foramina Luschkae in die basalen Zisternen. Im Zisternalraum teilt sich der Liquor in einen kortikalen und lumbalen Zweig des Subarachnoidalraums. Durch die Arachnoidalzotten in den Pacchioni-Granulationen wird der Liquor komplett, ohne Filtration („bulk flow“), in das venöse Blut dräniert.
Der Liquorfluss spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung eines stabilen Milieus im Gehirn und bei der Entfernung von Stoffwechselabfallprodukten.
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