Compartimenti Fluidi del SNC (Fisiologia 103)

I Compartimenti Fluidi del Sistema Nervoso Centrale

• Il sistema nervoso centrale (SNC) ha due compartimenti fluidi principali
• Fluido Extracellulare Cerebrale: Rappresenta la maggior parte del volume. Gli scambi intra ed extracellulari avvengono attraverso processi passivi e metabolici.
• Fluido Cerebrospinale (Liquor): Presente nei ventricoli, nella cisterna magna e nello spazio subaracnoideo spinale. È in comunicazione con il fluido extracellulare attraverso il canale centrale e gli spazi subaracnoidei, scambiandosi tramite diffusione.

Scambi tra Compartimenti Fluidi e Barriere

• Ependima: Rivestimento delle cavità ventricolari che facilita gli scambi tra il liquor e il tessuto nervoso (fenestrato in alcune aree).
• Origine: Entrambi i fluidi derivano dal sangue arterioso cerebrale.
• Ritorno: Il fluido extracellulare torna al torrente venoso, mentre il liquor viene riassorbito nelle vene attraverso le proiezioni della membrana aracnoidea.
• Barriera Emato-Encefalica: I capillari cerebrali formano una barriera che regola gli scambi tra sangue e fluido extracellulare.
• Barriera Emato-Liquorale: Gli epiteli dei plessi corioidei e l'epitelio sottostante formano una barriera che regola la produzione di liquor.

Funzioni dei Compartimenti Fluidi

• Omeostasi Elettrolitica e Nutritiva: Forniscono elettroliti e nutrienti al cervello.
• Protezione: Fungono da barriera contro sostanze tossiche e neuroattive, proteggendo il cervello sia dall'esterno che dall'interno.
• Ritenzione dei Neurotrasmettitori: Aiutano a trattenere i neurotrasmettitori nel cervello.

Circolazione del Liquido Cerebrospinale

• Produzione: Avviene nei plessi corioidei dei ventricoli cerebrali (ventricoli laterali, terzo ventricolo, quarto ventricolo).
• Flusso: Il liquor passa dai ventricoli laterali al terzo, al quarto ventricolo, poi nello spazio subaracnoideo.
• Circolazione: Il liquor circola lungo il SNC, fino alla cauda equina.
• Riassorbimento: Avviene nelle granulazioni aracnoidee, che lo restituiscono al torrente venoso.

Organizzazione delle Meningi

• Dura Madre: Membrana esterna e resistente.
• Leptomeningi (Aracnoide e Pia Madre): Membrane interne separate dallo spazio subaracnoideo, contenente liquor e vasi sanguigni.
• Spazi Perivascolari: La pia madre segue i vasi cerebrali creando uno spazio perivascolare, che agisce come un sistema linfatico nell'encefalo.

Variazioni del Volume dei Liquidi con l'Età

• Il volume dei ventricoli e degli spazi subaracnoidei aumenta con l'età, a scapito della materia bianca e grigia.

Visualizzazione degli Spazi Subaracnoidei

• Tecniche di imaging come TAC con traccianti radiopatici possono visualizzare gli spazi subaracnoidei.

Ulteriori Funzioni del Liquido Cerebrospinale

• Riduzione del Peso Effettivo del Cervello: Il liquor riduce il peso effettivo del cervello.
• Protezione Meccanica: Il liquor attenua gli effetti delle accelerazioni e dei traumi.

Importanza Clinica del Liquido Cerebrospinale

• Interruzioni durante interventi chirurgici possono causare dolore poiché il cervello non è più sostenuto dal liquor.
• Traumi cranici possono amplificare gli effetti di accelerazioni e onde pressorie.

Produzione del Liquido Cerebrospinale (Liquor)

• Avviene principalmente nei plessi corioidei.

Caratteristiche dei Plessi Corioidei

• Elevata vascolarizzazione (circa 10 volte superiore al tessuto cerebrale medio).
• Ependima specializzato (villi ricchi di villi, a differenza delle altre cellule ependimali).
• Struttura istologica: capillari sotto epitelio.
• Presenza di giunzioni serrate e cellule ciliate per favorire il flusso del liquor.

Volume e Rinnovo del Liquor

• Produzione: Circa mezzo litro al giorno.
• Volume totale: Circa 140 mL.
• Rinnovo: Completamento tra 3 e 4 volte al giorno.

Flusso del Liquor

• Il liquor viene prodotto nei ventricoli laterali e segue un percorso ben definito attraverso forami di Monro, l'acquedotto di Silvio, forami di Luschka e Magendie, raggiungendo gli spazi subaracnoidei, poi i seni venosi.

Prelievo del Liquor

• Prelievo del liquor effettuato tramite puntura lombare.

Composizione del Liquor

• Aspetto: Incolore; lattescente.
• Proteine: Presenti in bassa concentrazione (25 mg/100g).
• Glucosio e Potassio: Minori rispetto al plasma.
• Sodio: Maggiore rispetto al plasma (trasporto attivo).

Meccanismi di Trasporto del Sodio nel Liquor

• Pompa Sodio-Potassio
• Scambio ioni e Anidrasi Carbonica (coinvolta nel trasporto di sodio e cloro)

Costanti di Ingresso e Trasporto Attivo

• Velocità di ingresso proporzionale alla concentrazione plasmatica.

Trasporto Attivo e Osmosi

• Filtrazione e trasporto attivo di sodio, cloro e HCO3- nel compartimento ventricolare.
• Giunzioni serrate
• Trasportatori: Pompa sodio-potassio e cotrasportatore NKCC
• Antiporto Sodio-Protone: Trasporto attivo tramite antiporto con H+
• Osmosi: la concentrazione di sodio e cloro attira acqua.

Liposolubilità e Diffusione

• La liposolubilità influenza il flusso di sostanze nel liquor.

Vie di Eliminazione del Liquor

• Il liquor viene eliminato tramite le granulazioni aracnoidee nei seni venosi.

Idrocefalo

• Accumulo di liquor nei ventricoli (con conseguenze cliniche - pressione endocranica, crisi epilettiche, coma).
• Trattamento: catetere ventricolare, valvola regolabile, scarico del liquor.

Idrocefalo: Accumulo di Liquido Cerebrospinale

• Effetti dell'idrocefalo: Dilatazione ventricolare, compressione tessuto cerebrale, sintomi neurologici.
• Valutazione pressione endocranica: Nervo Ottico, Papilla da Stasi, Compressione vascolare

La Barriera Ematoencefalica (BEE)

• Protezione del tessuto cerebrale mantenendo l'ambiente cerebrale stabile.
• Barriera selettiva che regola gli scambi tra sangue e fluido extracellulare cerebrale.
• Diversi meccanismi di trasporto (difusione passiva, trasporto mediato da carrier, transitosi) attraverso la BEE.

Scoperte Chiave sulla Barriera Ematoencefalica

• Ehrlich, Goldmann: studi sulle proprietà della BEE.

Punti di Mancanza della Barriera Ematoencefalica

• Aree specifiche (epifisi, ipofisi posteriore, eminenza mediana, organo vascolare della lamina terminale, organo subfornicale, area postrema).

Sviluppo Embriologico della Barriera Ematoencefalica

• Tempi di sviluppo diversi a seconda della specie.
• Evoluzione della BEE nei diversi stadi di sviluppo.

Microcircolo Cerebrale

• Rete capillare (volume, superficie)
• Velocità di perfusione (inferiore ai plessi corioidei)
• Scambi ossigeni

Istologia della Barriera Ematoencefalica

• Struttura cellulare (neuroni, cellule gliali, endotelio, etc.).

Organizzazione del Capillare

• I capillari cerebrali sono unici per le loro caratteristiche strutturali (cellule endoteliali, giunzioni serrate, periciti).

Sostanze che interagiscono con la BEE

• Sostanze che indeboliscono o migliorano la funzione della barriera (es. derivati del complemento, fattori della coagulazione, ossigeno reattivo, e sostanze come adrenomedulina).

Permeabilità e Resistenza dei Capillari

• Misurazione della Resistenza (Ohm x cm2)
• Resistenza dei capillari arteriosi (1-3 Ohm x cm2)
• Apertura delle giunzioni

Apertura Temporanea della BEE

• Soluzione iperosmotica (es. glucosio) per aprire temporaneamente la BEE, aumentando la permeabilità.

Vettori Virali e Carrier Liposolubili

• Vettori virali (Trojian Horse) e carrier liposolubili per facilitare il passaggio di sostanze attraverso la BEE.

Meccanismi di Trasporto attraverso la BE

• Diffusione passiva (sostanze liposolubili)
• Trasporto Mediato (Proteine di Trasporto, Transitosi).

Diffusione Passiva

• Sostanze Coinvolte: Altamente liposolubili, piccole, neutre.
• Legge di Fick, correlata a gradiente di concentrazione, liposolubilità, ecc.
• Esempio: Diffusione Cardio-respiratoria (ossigeno e CO2)

Trasporti Mediati da Carrier

• Non proporzionalità: Fluido aumenta prima delle proteine; sature
• Trasportatori attivi, esempio: pompa sodio-potassio e scambi cloro-bicarbonato.
• Trasportatori di Glucosio (GLUT1) e Amminoacidi (Sistemi L, A, ASC)

Funzione Metabolica della BEE

• La BEE può metabolizzare diverse sostanze (ad esempio, la dopamina).