神经外科学(第2版)
上QQ阅读APP看书,第一时间看更新

第五章 脑脊液与脑脊液循环

脑脊液(cerebrospinal fluid,CSF)是脑室内脉络丛组织分泌的无色透明液体,经过脑室、脑和脊髓蛛网膜下腔内的一系列循环后,通过蛛网膜绒毛或蛛网膜颗粒回流至硬脑膜窦。脑脊液是颅内容物的重要组成部分,约占颅内容积的10%。其不仅对脑和脊髓组织发挥物理屏障和保护的作用,而且还参与调节颅内压力、免疫调节和营养神经的作用。临床医务工作者需全面掌握脑脊液的理化属性、动力学特征及生理作用。

第一节 脑脊液的产生、循环和重吸收

一、脑脊液的产生

约80%的脑脊液由位于侧脑室和四脑室内的脉络丛分泌。正常情况下脉络丛血流的25%过滤成脑脊液。脉络丛是由富于血管的软膜与室管膜上皮组成的脉络组织,向脑室内突出而构成的。其结构主要由三种成分组成:以毛细血管网为中心,周围是源于软膜的结缔组织,脑室面为源于室管膜的脉络丛上皮细胞。毛细血管的内皮细胞有窗孔,这些窗孔被厚约6nm的隔膜封盖,内皮细胞之间并非紧密连接,存在着一定的间隔。脉络丛的上皮细胞富含线粒体和吞饮小泡,细胞侧面基部有突起和内褶、近腔面处相邻细胞之间紧密连接,细胞的腔面有微绒毛。相邻的脉络丛上皮细胞之间的紧密连接具有屏障功能,构成了“血-脑脊液屏障”。这些结构特征决定了离子或分子是主动运输,水是被动运输。它们在一定的压力下产生超微过滤,先经由血管内皮的窗孔和细胞间隙进入脉络丛绒毛下方的结缔组织基质,而后经脉络丛上皮细胞的侧面和底面进入该细胞,再由胞质内的小泡将其送到细胞顶端的微绒毛。脉络丛上皮细胞分泌时,这些微绒毛以水泡样破裂的方式最终将这些物质排入脑室,成为脑脊液。研究发现:微绒毛犹如单向开放的“瓣膜”,当毛细血管内压增高时,可促使水和蛋白质分子进入脑脊液,而脑脊液压力增大时液体不会逆流。在脉络丛部位Na+、K+的转运由Na+-K+-ATP酶调节,通过Na+-K+-ATP酶的作用,Na+进入脑脊液,而K+进入细胞。水的移动是继发于Na+-K+-ATP酶建立的渗透压梯度。生理状态下,在Na+进入脑脊液的同时可伴有HCO3-的同向转运和K+、H+的逆向转运。脉络丛绒毛上皮细胞内CO2在碳酸酐酶的催化下产生H+和HCO3-,H+、HCO3-和Cl-跨膜移动的主要作用是平衡Na+、K+转运所携带的电荷,维持细胞膜上Na+-K+-ATP酶调节的正常生理功能。在缺乏H+和HCO3-的情况下脉络丛上皮细胞主动转运Na+的功能大约降低50%。

除脉络丛外,脑组织细胞间质和室管膜内皮细胞也参与了脑脊液的产生。有学者利用闪烁摄影技术发现脑和脊髓的蛛网膜下隙本身也是脑脊液的重要来源。室管膜的多种细胞皆可向脑室内分泌物质,其中包括生物活性物质和神经递质等。室管膜上皮产生的物质,除经室管膜上皮间隙直达脑室外,还可由长突细胞主动运入脑脊液。另外,在产生脑脊液的同时,脉络丛的毛细血管和室管膜的长突细胞等均又主动地、有选择地从脑脊液中重吸收一些物质。因此,可以说脑脊液的产生是分泌、滤过和选择性吸收等综合作用的结果。

成人脑脊液的总量在不同人、不同生理情况及不同病理情况下皆有不同。一般认为成人脑脊液总量在约140~150ml。其中25%的脑脊液位于脑室内:每个侧脑室约含10~15ml,第三、四脑室共含5~10ml。脑蛛网膜下隙内的脑脊液约25~30ml,约占总量的17%~20%。脊髓蛛网膜下隙内的脑脊液约70~75ml,占50%左右。脑室脉络丛分泌脑脊液的速度为0.3~0.4ml/min,日分泌量约为400~600ml。因为各脑室和蛛网膜下隙的总容量只有140ml或150ml,由此可见脑脊液在事实上是不断更新的。每昼夜更新3~4次,即每6~8小时即更新一次,更新速率约为每分钟0.25%(表5-1-1)。

表5-1-1 正常脑脊液的产生、体积和压力

影响脑脊液产生的因素很多,已知的有神经、内分泌、营养、年龄、体液出入量、体温、疾病和药物等。但与脑室、蛛网膜下隙内的压力以及体循环系统的血压似无大的关系。以往的研究证实:在脑室内压显著增高以前,脑脊液的生成与脑室内压无关。当颅内压异常升高导致脑灌注压下降时,随着脉络丛的毛细血管血流量的减少,脑脊液的生成也相应减少。机体温度的改变也能影响脑脊液的产生,动物实验发现:猫在麻醉状态下,在31~41℃间体温每升高或降低1℃,脑脊液的生成速率将相应升高或降低11%。在某些原因造成急性血浆高渗状态时脑脊液的产生减少,反之可造成脑脊液的产生增加。此外,由于交感和副交感神经纤维在脉络丛血管及脉络膜上皮中分布广泛,当颈交感神经节受到刺激时,脑脊液的产生显著减少,而刺激副交感神经时脑脊液的产生显著增加,但脉络丛的血流量并不受影响。

二、脑脊液的循环

正常脑脊液循环的大体途径为:由侧脑室脉络丛分泌至侧脑室内的脑脊液,经室间孔流入第三脑室,在此汇集了第三脑室脉络丛产生的脑脊液,经中脑水管流至第四脑室,第四脑室脉络丛也向室腔内分泌脑脊液,各室脉络丛产生的脑脊液除少量进入脊髓中央管以外,大部分经第四脑室正中孔和外侧孔流入小脑延髓池。脑脊液一旦进入小脑延髓池,既可向下流入椎管的蛛网膜下腔,也可向上经小脑幕切迹流向颅顶部的蛛网膜下腔,扩展到整个蛛网膜下隙(图5-1-1),最终通过蛛网膜绒毛或蛛网膜颗粒回流至硬脑膜窦。不难看出,所谓脑脊液循环,不是在脑室和蛛网膜下隙范围内周而复始的循环,而是一个半封闭的动态系统,它来自循环系统,最后又回归循环系统。其有特定的产生部位和独特的循环部位或路线,该循环系统与其功能密不可分。

图5-1-1

A.脑脊液循环示意图;B.蛛网膜绒毛进入脑静脉窦示意图

脑脊液的流体静力末压约为0.294~0.588kPa。在此压力下,脑脊液不流动。高于此压力后,脑脊液的流量和脑脊液与硬脑膜窦静脉间的压力差成正比,压力差越大流量越大。一般情况下,脑室内的脑脊液为1.47kPa的流体静力压驱动,进入蛛网膜下隙。在正常情况下,蛛网膜下隙内的脑脊液也为此静力压推动,经蛛网膜绒毛或颗粒进入硬脑膜窦。除此之外,脑脊液在蛛网膜下隙内的运动还与呼吸、心血管的搏动、体位、脑脊液的比重、弥散等因素有一定的关系。例如注入小脑延髓池或终池内的一些麻醉药或其他检查用药,可随脑脊液弥散到蛛网膜下隙各处,乃至脑室。上矢状窦的海绵状间隙系统对脑脊液回流亦有调节作用。

脑脊液流体静力压,即通常所谓的脑脊液压或颅内压,是一项重要的生理学指标。正常人脑脊液的压力与检测的部位,及被测者的体位有关。侧卧位时,成人腰部脊液的压力是100~150mmH2O(0.98~1.47kPa),小脑延髓池为80~140mmH2O(0.79~1.37kPa),侧脑室为70~120mmH2O(0.69~1.18kPa)。端坐位时,腰部的脑脊液压力为250~300mmH2O(2.45~2.94kPa),侧脑室压力仅为0~40mmH2O(0~0.40kPa)。脑脊液流体静力压(颅内压)取决于脑脊液的生成和吸收量。脑脊液的生成和吸收处于动态平衡状态,故脑室和蛛网膜下隙内的压力通常是恒定的。但脑脊液的生成、回流和吸收受到诸如分泌和吸收、脉搏、血压、体温、药物以及某些疾病的影响。生成和吸收任何一方的改变,均可影响脑脊液的静力压。例如循环回路受阻,则脑脊液压力升高。因此,检测脑脊液的压力、性状等对某些疾病的诊断亦具有一定的参考意义。

三、脑脊液的重吸收

脑脊液主要经由上矢状窦及横窦两侧的蛛网膜颗粒引流回归颈静脉。但也有研究发现除了脑、脊神经鞘的淋巴间隙也可吸收脑脊液外,颅内其他部位也可以重吸收脑脊液。其中,颅底部的蛛网膜颗粒或蛛网膜绒毛可将脑脊液导入颅底部的硬脑膜窦、软脑膜和蛛网膜内的毛细血管以及脊神经根附近“墨水套囊”处的蛛网膜绒毛或蛛网膜颗粒大约可吸收20%的脑脊液。

脑脊液吸收机制目前较主流的观点是蛛网颗粒上的微绒毛的单向“瓣膜”作用。即脑脊液的压力大于硬脑膜窦内的静脉压时,“瓣膜”开启,脑脊液流入静脉窦;当静脉窦内的静脉压大于脑脊液压力时,此“瓣膜”关闭,静脉血不会逆流入脑脊液。但脑脊液的重吸收机制也许不会如此简单。电镜观察羊的蛛网膜颗粒发现,蛛网膜下隙和上矢状窦之间确实有衬着内皮细胞的细管,这些细管有瓣膜作用。也有证据说,此处有许多大小不等的孔,大分子物质可以通过。但也有相反的报道:蛛网膜颗粒为一层无孔的上皮细胞所覆盖,并不存在管道,脑脊液中的物质不能直接通过,蛋白质和其他大分子物质是通过白细胞的吞噬作用运走的。

第二节 脑脊液的成分

正常脑脊液为无色透明水样溶液,其比重为1.004~1.007,pH值为7.319,略偏于碱性,渗透压大致与血浆平衡,其化学成分与脑的细胞外液接近。

脑脊液中含有微量的蛋白质。在人体生长发育的不同时期,脑脊液中蛋白质的含量略有不同,胚胎时期由于脉络丛组织和脑细胞的蛋白质合成的较多、脑室系统内的脑脊液流速较慢、血-脑脊液屏障的发育尚未成熟,脑脊液中蛋白质含量最高。出生后脑脊液中蛋白质含量随着年龄的增长而下降。此外,在脑脊液循环过程中不同部位脑脊液的蛋白质含量也略有不同。通常,脊髓蛛网膜下腔(腰大池)的脑脊液中约含蛋白0.15~0.45g/L,颅内脑池(枕大池)的脑脊液中蛋白质含量为0.1~0.25g/L,脑室内(侧脑室)的脑脊液蛋白质含量为0.1~0.15g/L。脑脊液的蛋白质中大部分为清蛋白,球蛋白很少,其仅占蛋白总量的16%(2.4~4.8mg/100ml)。在某些病理情况下,例如:颅内或椎管内肿瘤、中枢神经系统炎症时,脑脊液中的蛋白质总量将明显升高,球蛋白的比例也可以增高。

脑脊液中含有少量的葡萄糖,其浓度较血浆中低,生理状态下脑脊液中的葡萄糖浓度为2.8~4.2mmol/L,脑脊液中葡萄糖的含量与血浆中葡萄糖的含量呈正相关,通常约为血糖的1/3~1/2。当中枢神经系统出现化脓性炎症等病变时脑脊液中葡萄糖的含量可明显降低。

生理状态时脑脊液中的细胞成分很少,每微升约有1~3个,主要为单核细胞和淋巴细胞。以往文献报道脑脊液中偶尔还有极少量神经胶质细胞、类组织细胞和与脑脊液接触的神经元、神经纤维等。

脑脊液中还含有一些重要的离子成分,如:K+、Na+、Cl-、HCO3-、Mg2+、Ca2+。以往认为脑脊液中的离子成分与血浆的超滤液相似,近年来的研究结果表明:脑脊液既不同于血浆,也不同于血浆的超滤液。通过比较发现脑脊液中二氧化碳分压(PaCO2)为6.398kPa,明显高于血浆中的4.799kPa,脑脊液的pH为7.319略低于血浆,而渗透压为314mmol/L略高于血浆,此外脑脊液中H+、Ca2+、K+的含量低于血浆,而Na+、Mg2+、Cl-、HCO3-、乳酸(Lact)含量则高于血浆。脑脊液中还有氨基酸、尿素、维生素、酶、环-磷酸腺苷(cAMP)和微量重金属等(表5-2-1)。

表5-2-1 脑脊液与血浆成分比较

第三节 脑脊液的功能

生理情况下,脑脊液肩负多种生理功能。脑脊液作为脑和脊髓的液体垫,可缓冲震动、分散压力,发挥物理保护作用。此外,脑脊液可以为浸泡的脑和脊髓提供稳定的内环境,提供营养供给并清除代谢产物。近年来,脑-脑脊液神经体液通路学说的提出,为脑脊液的生理功能研究开辟了新的方向。

一、支持和保护功能

脑和脊髓的结构脆弱,几乎不能承受任何挤压。整个中枢神经系统完全处在蛛网膜下隙中,由脑脊液所形成的液体垫包裹,并且蛛网膜小梁的存在,保证了该层液体垫的恒定厚度。脑组织和脑脊液的比重分别为1.040和1.007。空气中重约1500g的脑组织,浸泡在脑脊液中只相当于50g。这50g重量所产生的压力也由大脑镰、小脑幕等的种种分隔和脑脊液液体垫的传递,均匀分布在脑和脊髓的被膜上。如果脑底部面积以200cm2计算,每平方米受到的压力﹤0.25g,故脑脊液对于抵抗脑本身的重力压迫,维持脑各部分的正常功能具有重要意义。当头部或脊椎受到外力冲击时,由于脑脊液的缓冲作用而有效地减少脑和脊髓的震荡或移位,外界通过颅骨和椎管局部施于脑和脊髓上的力在未达到脑和脊髓之前已被缓冲和分解。故脑脊液对于脑和脊髓发挥着重要的支持和保护作用。

二、维持内环境的稳定

正常情况下,人体内中枢神经系统以外的组织中,组织液不断生成,又不断被重吸收,保持动态平衡,故血量和组织液量能维持相对稳定。如果这种动态平衡遭到破坏,发生组织液生成过多或重吸收减少,组织间隙中就有过多的液体潴留,形成组织水肿。而在中枢神经系统中,脑脊液生成的多少、吸收的快慢,在生理条件下皆可与颅内血容量保持某种平衡,使颅内压始终保持在相当恒定的水平上,甚至在病理条件下,也有相当大的代偿能力。例如切除部分脑组织后,颅内空出来的容积可被增加的脑脊液所填补,以维持颅内压的恒定。脑脊液与中枢神经系统的关系十分密切,脑脊液与神经细胞外液的细胞和化学成分较为接近。脑脊液的这些生理功能与外周系统中的组织液十分相似,可以说中枢神经系统中脑脊液扮演着“组织液”的角色。

三、参与神经系统的营养和代谢

脑脊液在中枢神经系统中,发挥着淋巴液的功能,为神经组织提供营养和代谢支持。在脑脊液的循环路径上,脑脊液不断地与邻近脑组织的细胞外液进行交换,不但脑细胞外液的成分可以进入脑脊液,脑脊液中的成分也可反向进入脑细胞外液,从而影响脑组织的活动。有研究证实:脑脊液中Ca2+、K+、Mg2+浓度的改变将影响血压、血管反射、呼吸节律、胃肠运动、肌张力调节和情绪稳定性等生理活动。

四、参与神经内分泌转运

脑脊液在中枢和外周内分泌功能中发挥重要作用。近年来研究发现:脑脊液中存在大量的神经递质、神经激素或神经介质。进一步针对接触脑脊液的神经纤维和神经元的研究又发现脑脊液参与了中枢神经系统的信息交流。因此,在传统的中枢、周围神经系统线性神经通路之外,又提出了由脑脊液中介的神经体液通路。这一通路的结构基础是接触脑脊液的神经元、室管膜及脑-脑脊液屏障的选择性,其往返调节的机制是突触释放和非突触释放。参与调节的物质有神经递质、内分泌激素和其他介质。它们的调节范围广泛,不仅可以实施局部整合(如下丘脑和垂体)也可以实施远距离调整(如睡眠因子)。

第四节 脑脊液检验的临床应用

通常情况下脑脊液具有脑组织保护、调节颅内压力、参与神经系统的营养和代谢等多种生理功能。当中枢神经系统发生疾病时,对脑脊液压力、成分的检测将有助于疾病的临床诊断。脑脊液的压力及动力学检测将在本书其他章节论述,本章节主要对脑脊液的化验检查进行讨论。应该注意的是:任何脑脊液化验检查的分析都应该紧密结合患者的临床实际,正常的化验检查结果并不能完全除外中枢神经系统疾病。

一、脑脊液的外观

正常脑脊液无色透明,若脑脊液浑浊(可呈米汤样或脓样)或呈色(红色、黄色或绿色)则提示为病理性脑脊液。浑浊脑脊液离体后静置1~2小时可见凝结物沉淀于管底,多见于化脓性脑膜炎。脑脊液静置12~24小时后出现薄膜样物,提示含有大量纤维蛋白,见于结核性脑膜炎。脑脊液呈红色或粉红色,提示含有血性液,可为穿刺损伤或病理性出血所致。穿刺损伤时流出的脑脊液红色先浓后淡,离心沉淀后上层液体澄清无色;病理性出血时流出的脑脊液均匀一致,离心沉淀后上层液体呈淡红色或黄色。黄色脑脊液常见于颅内出血吸收晚期或神经系统肿瘤导致脑脊液滞留。椎管内肿物导致脑脊液循环不畅、蛋白含量显著增高时脑脊液不但“黄变”且离体后可自行凝固,称为Froin综合征。此外,黄色脑脊液还可见于全身黄疸的患者。绿色脑脊液可见于铜绿假单胞菌、脑炎链球菌、甲型链球菌引起的脑膜炎。

二、蛋白检查

脑脊液的蛋白质检测包括定性检查、定量检查、蛋白分类测定、血清与脑脊液蛋白比例测定。其中,定性检查、定量检查、蛋白分类测定在临床上已经普遍被采用,而tau蛋白、β2-微球蛋白、14-3-3脑蛋白、铁蛋白、髓鞘碱蛋白等一些特殊蛋白测定在中枢神经系统疾病诊断中的应用也已越来越受重视。随着人们对疾病认识的深入和新技术的应用,一些特异性好、灵敏度高的测定指标将会不断被临床采用。

(一)蛋白定性

又称潘迪试验(Pandy test),用于检测脑脊液中的球蛋白。正常情况下脑脊液含微量球蛋白,因此潘迪试验呈阴性。阳性结果提示脑脊液内球蛋白增高,可见于各种脑膜炎、脑炎、脊髓神经炎及颅内出血。此外,腰椎穿刺损伤性出血时潘迪试验也可呈阳性反应。

(二)蛋白定量

正常脑脊液的蛋白含量随着脑脊液采集部位的不同而略有差异,脊髓蛛网膜下腔(腰大池)的脑脊液中约含蛋白0.15~0.45g/L,颅内脑池(枕大池)的脑脊液中蛋白含量为0.1~0.25g/L,脑室内(侧脑室)的脑脊液蛋白质含量为0.1~0.15g/L。与潘迪试验一样蛋白增高见于各种神经系统炎症、肿瘤等。血性脑脊液的蛋白含量可因红细胞的影响而增高,为除去红细胞对脑脊液蛋白含量的影响,临床上可按700/μl红细胞可提高0.01g/L蛋白含量来粗略推算:血性脑脊液的蛋白含量减去因红细胞而提高的蛋白量即为脑脊液原有蛋白质含量。

(三)脑脊液与血清清蛋白比例

生理状态下由于血-脑屏障(BBB)及血-脑脊液屏障的存在,血中蛋白质难以直接进入脑脊液,正常人脑脊液蛋白含量较低且较为恒定。而当中枢神经系统疾病导致上述屏障损害时,血中的蛋白质可以通过损害的屏障进入脑脊液,使脑脊液与血清清蛋白比例发生变化。由于清蛋白在血中和脑脊液中比例最高而易于检测,且清蛋白较为稳定不易受到其他因素的影响,因此可以通过观测脑脊液与血清清蛋白比例(脑脊液/血清白蛋白)来反映血-脑屏障的损害。以往的研究显示年龄在6个月以上的正常人脑脊液/血清清蛋白比值﹤8×10-3(新生儿﹤25×10-3,1个月幼儿﹤15×10-3),在中枢神经系统炎症、脑肿瘤、颅脑创伤等病理状态下,脑脊液/血清清蛋白比值随着血-脑屏障损害程度的增加而增高,血-脑屏障轻度损害时脑脊液/血清清蛋白比值为(8~10)×10-3,中度损害时为(10~30)×10-3,重度损害时为﹥30×10-3

(四)特殊蛋白质检测

1.tau蛋白

tau蛋白存在于正常脑组织的神经元轴突中,参与微管交联。脑脊液中的tau蛋白可能来自死亡或退化变性的神经细胞。近年来欧美、日本已经利用脑脊液中的tau蛋白测定来诊断中枢神经系统疾病,特别是针对早老性痴呆(Alzheimer’s)症。在早老性痴呆症早期tau蛋白即可比对照组(﹤160ng/L)升高3~5倍。

2.β2-微球蛋白(β2-MG)

作为组织相容性抗原的一部分,β2-MG存在于所有的有核细胞表面。分子量11800D。β2-MG在脑脊液中的升高是急性淋巴细胞性白血病或淋巴瘤累及中枢神经系统的一个敏感指标,并且其水平与相应临床症状的出现与消失高度相关。以往的研究显示:脑脊液中β2-MG水平超过血清中β2-MG水平时中枢神经系统受累的可能性更大。β2-MG升高还可见于原发性和转移性的恶性肿瘤,而良性肿瘤的β2-MG水平正常。

3.14-3-3脑蛋白

正常人脑组织中存在着大量的14-3-3脑蛋白,而在血浆中14-3-3脑蛋白并不存在。近年来,随着人类对克-雅病(Creutzfeldt-Jakob disease,CJD)——海绵体状脑病(疯牛病)的研究,发现:正常人脑脊液中14-3-3脑蛋白检测呈阴性反应,而在克-雅病患者脑脊液中14-3-3脑蛋白测定的敏感性达96%,特异性为88%。Zerr I(1998)在一项前瞻性对照研究中证实:脑脊液中14-3-3脑蛋白检测对于克-雅病的阳性预计值为94.7%,阴性预计值为92.4%。

4.铁蛋白(FP)

正常人脑脊液中铁蛋白的含量极低,一般为2~10ng/ml。脑脊液中铁蛋白的升高见于绝大多数炎症性病变和转移性肿瘤,而非炎症性中枢神经系统病变和非转移性颅内肿瘤时脑脊液中铁蛋白的含量较低。因此,脑脊液中的铁蛋白测定是中枢神经系统肿瘤和炎症性病变鉴别诊断的灵敏指标,但它的特异性较差。

5.甲胎蛋白(AFP)

为一种糖蛋白分子,在卵黄囊中合成。正常人脑脊液中甲胎蛋白为阴性,当脑脊液中甲胎蛋白升高时提示中枢神经系统内存在着分化较差的胚胎性肿瘤,如原发或转移性绒毛膜癌、来源于原始生殖细胞的肿瘤、畸胎瘤。同时脑脊液中甲胎蛋白的水平可作为监测病情、评价疗效、判断肿瘤复发的重要手段。

6.髓鞘碱蛋白(myelin basic protein,MBP)

髓鞘碱蛋白含有较多的碱性氨基酸,等电点高达10.6,特异的存在于中枢神经系统髓鞘少突胶质细胞的胞浆内,约占髓鞘总蛋白的30%。正常人髓鞘结构稳定,极少有髓鞘碱蛋白进入脑脊液,放射免疫法测定的脑脊液髓鞘碱蛋白正常值为﹤5μg/L,血清中不含该蛋白。由于髓鞘外层没有胶质细胞包裹,直接与其他细胞或细胞间隙接触,当髓鞘受损伤,如中枢神经系统创伤、脱髓鞘疾病、感染或肿瘤时,髓鞘碱蛋白向脑脊液中释放,如同时伴有血-脑屏障的破坏,髓鞘碱蛋白可出现于血清中,其释放程度与髓鞘破坏的程度成正比,因此有报道认为髓鞘碱蛋白是反映中枢神经系统、尤其是白质损伤程度和判定疾病预后的良好指标。

三、糖含量

临床脑脊液的糖含量检测常包括葡萄糖定性和定量测定。定性常采用五管实验,正常脑脊液五管定性实验为阳性,若出现阴性则提示糖含量降低。定量测定更为准确。正常脑脊液葡萄糖浓度为2.8~4.2mmol/L。当中枢神经系统出现感染或脑膜癌等恶性颅内肿瘤时,脑脊液中葡萄糖的含量则降低。值得注意的是脑脊液中葡萄糖的含量与血浆中葡萄糖的含量呈正相关,通常约为血糖的1/3~1/2,因此糖尿病患者或静脉注射葡萄糖时脑脊液中葡萄糖的含量也会相应增高,临床分析时对此应予以注意。

四、氯化物含量

细菌或真菌引起中枢神经系统感染时,病原菌可将葡萄糖分解成乳酸,导致脑脊液中的氯化物含量降低。正常脑脊液中氯化物的含量为197.5~214.4mmol/L。应引起注意的是脑脊液中氯化物的含量与血液中氯化物的含量呈正相关,肾上腺皮质功能不全、长期呕吐的患者也会出现脑脊液中氯化物的含量降低。此外,当某些因素导致血氨升高时,脑脊液中氯化物的含量也将相应降低。

五、显微镜检查

(一)白细胞计数

正常儿童和成人脑脊液中白细胞数为(0~10)×106/L,婴儿脑脊液中白细胞数为(0~20)×106/L(表5-4-1)。白细胞轻度增高[(11~30)×106/L]见于病毒性脑炎、颅内出血、颅内大型肿瘤;中度增高[(31~200)×106/L]常见于结核性脑膜炎、脊髓灰质炎;高度增加(﹥200×106/L)多见于中枢神经系统化脓性炎症,如化脓性脑膜炎、脑脓肿破溃。

表5-4-1 不同年龄脑脊液成分的差别

(二)白细胞分类

当脑脊液中白细胞因各种原因出现病理性增加时,应进行白细胞分类。正常脑脊液中,大多数为淋巴细胞(70%),还有少数单核细胞(30%),极少见到中性粒细胞。中性粒细胞增加多见于化脓性脑膜炎、乙型脑炎及部分早期结核性脑膜炎;淋巴细胞增加常见于结核性脑膜炎、真菌性脑炎、部分脑肿瘤及中枢神经系统病毒感染;嗜酸性粒细胞增加多见于脑囊虫病等颅内寄生虫感染。

(三)红细胞检测

脑脊液中出现红细胞提示中枢神经系统存在损伤出血。应该注意的是:穿刺采样时也可能出现损伤出血,在镜检时这种出血的红细胞形态与自发性蛛网膜下腔出血等其他病理性出血略有不同,前者红细胞形态基本无变化,后者红细胞膜皱缩。但这种观察较为粗略,应结合临床进行判断。

(四)涂片检查

对脑脊液进行离心、沉淀后,取沉淀物进行涂片检查,有时可以发现病原体。再结合临床选择革兰染色、墨汁染色、抗酸染色进行观测,将大大提高病原体的检出率。

(五)肿瘤细胞检测

脑脊液肿瘤细胞检测的阳性率较低,在采样时应注意留取足够的脑脊液标本。在白血病侵犯中枢神经系统出现脑浸润时,脑脊液中可见到白血病细胞;若颅内肿瘤经脑脊液直接播散时脑脊液中可见到相应的肿瘤细胞。

六、细菌和病毒的培养及分离

对临床疑有细菌、真菌感染的病例可以借助细菌培养提高病原体的检出率。培养方法包括:需氧培养和厌氧培养,同时对有菌落生长的脑脊液标本进行药物敏感试验,以指导临床治疗。对临床疑有病毒感染的病例可以借助病毒分离技术查找病原体。近年来人们将聚合酶链式反应(PCR)技术应用于病原体检测,它不但对多种不易培养、分离的细菌和病毒诊断意义较大,同时检测时间大大缩短,灵敏度较高,对临床的指导意义更大。

七、免疫学检查

脑脊液的免疫学检查有助于间接发现特异性的、明确的中枢神经系统病原体,指导临床诊疗。常用的免疫学检查包括囊虫、血吸虫的酶标实验及补体结合试验,梅毒检测的康华反应以及一些病毒的特异性抗原、抗体测定。近年来,对脑脊液中免疫球蛋白IgG的检测已经越来越受到人们的重视。正常人脑脊液中IgG的含量极低,约为3mg/100ml,而IgG的增高见于多发性硬化、脱髓鞘疾病和恶性脑肿瘤,其他中枢神经系统病变导致血脑屏障破坏时脑脊液中IgG也可升高。

八、肿瘤生化标志物测定

脑脊液中已被发现存在着多种肿瘤标志物。这些标志物对中枢神经系统肿瘤的临床诊断具有重要价值,许多标志物的血清或血浆检测已被广泛应用,但在脑脊液中的意义和临床价值常被人们忽略。

(一)癌胚抗原

神经组织中不表达癌胚抗原(CEA),脑脊液中癌胚抗原的水平对于能产生癌胚抗原的肿瘤向中枢神经系统转移的监测是一个非常敏感的指标。有研究观测了204例不同神经系统疾病(包括35例脑肿瘤)患者,共有10例脑脊液中的癌胚抗原升高,这10例均被证实为转移瘤。在怀疑脑转移性癌的病例中,脑脊液细胞学检查常为阴性,但对于能产生癌胚抗原的乳腺癌、结肠癌、胃癌、肺癌等,脑脊液中癌胚抗原的升高对临床诊断肿瘤向中枢神经系统转移具有重要价值。

(二)绒毛膜促性腺激素

人体中绒毛膜促性腺激素(HCG)主要由合胞体滋养层细胞分泌。导致脑脊液中绒毛膜促性腺激素升高的中枢神经系统肿瘤以绒毛膜上皮癌最为明显,然后依次是生殖细胞瘤、胚胎癌及内胚窦瘤。脑脊液中绒毛膜促性腺激素的水平与治疗中肿瘤的增殖活性呈正相关,并且绒毛膜促性腺激素的升高常常早于肿瘤增殖或转移的临床表现和影像学发现。

(三)乳酸脱氢酶

乳酸脱氢酶(LDH)在体内分布广泛,许多疾病都可能导致其升高。乳酸脱氢酶虽然较灵敏,但特异性低。在中枢神经系统中感染、创伤、肿瘤等多种因素均能导致脑脊液中的乳酸脱氢酶升高。为了提高其特异性可对乳酸脱氢酶的同工酶(LD1~5)进行测定。其中,LD5的升高多为颅内感染和转移癌所致,在淋巴瘤和淋巴细胞性白血病时乳酸脱氢酶的同工酶谱为“帐篷”性,即LD3和LD4升高明显,而LD1和LD5相对较低。

(四)基质金属蛋白酶谱(MMPx)

基质金属蛋白酶谱(MMPx)属于含锌的金属蛋白酶家族成员,是有底物特异性的多种钙离子依赖肽内切酶。现已发现人脑中存在着明胶酶A(MMP2)、明胶酶B(MMP5)、胶原酶(MMP1)和基质溶素(MMP3)等多种基质金属蛋白酶。MMPx是以无活性的形式分泌,其活性取决于激动剂、抑制剂等多种因子的平衡调节。在脑肿瘤时中枢神经系统内的MMPx可以过度产生和激活。一项对66例细胞数﹤5×106/L的脑脊液标本所作的研究显示:所有标本均存在明胶酶A前体,而明胶酶B前体仅见于原发性脑瘤和转移性脑瘤患者的脑脊液中,研究中所有健康组(19例)和非脑瘤患者(8例)均未检出明胶酶B前体。明胶酶A仅见于脑膜癌和伴脑膜扩散的恶性胶质瘤患者。因此认为:脑脊液中的MMPx测定是中枢神经系统肿瘤诊断的一项灵敏指标,它有助于鉴别脑肿瘤(原发性和转移性)与非脑肿瘤患者,此外它还有助于判断颅内肿瘤的脑膜扩散。

(张建宁)

参考文献

1.杨树源,江德华.最新神经内外科手册.天津:天津科学技术出版社,1997

2.杨萍,辛颖.脑脊液和血清白蛋白的比值与神经损伤.脑与神经疾病杂志,2001,9(4):253

3.杨新宇,杨树源,王明璐,等.中枢神经系统肿瘤患者脑脊液、血清髓鞘碱蛋白测定的临床意义.天津医药,1997,25(10):600-602

4.Perez-Figares JM,Jimenez AJ,Rodriguez EM.Subcommissural organ,cerebrospinal fluid circulation,and hydrocephalus.Microsc Res Tech,2001,52(5):591-607

5.Ganzer S,Arlt S,Schoder V,et al.CSF-tau,CSF-Ass1-42,ApoE-genotype and clinical parameters in the diagnosis of Alzheimer’s disease:combination of CSF-tau and MMSE yields highest sensitivity and specificity.J Neural Transm,2003,110(10):1149-1160

6.Zhong J,Dujovny M,Park HK,et al.Advances in ICP monitoring techniques.Neurol Res,2003,25(4):339-350

7.Mitchell A,Brindle N.CSF phosphorylated tau—does it constitute an accurate biological test for Alzheimer’s disease?Int J Geriatr Psychiatry,2003,18(5):407-411

8.Herbowski L.The maze of the cerebrospinal fluid discovery.Anatomy research international,2013,2013:596027

9.Stangel M,Fredrikson S,Meinl E,et al.The utility of cerebrospinal fluid analysis in patients with multiple sclerosis.Nature reviews Neurology,2013,9(5):267-276

10.Silverman CA,Linstrom CJ.How to measure cerebrospinal fluid pressure invasively and noninvasively.Journal of glaucoma,2013,22 Suppl 5:S26-S28

11.Lehtinen MK,Bjornsson CS,Dymecki SM,et al.The choroid plexus and cerebrospinal fluid:emerging roles in development,disease,and therapy.J Neurosci,2013,33(45):17553-17559

12.Leen WG,Wevers RA,Kamsteeg EJ,et al.Cerebrospinal fluid analysis in the workup of GLUT1 deficiency syndrome:a systematic review.JAMA neurology,2013,70(11):1440-1444

13.Lam CH,Hansen EA,Hall WA,et al.Application of transport phenomena analysis technique to cerebrospinal fluid.Journal of neurosurgical sciences,2013,57(4):317-326

14.Jonas JB,Wang N.Cerebrospinal Fluid Pressure and Glaucoma.Journal of ophthalmic&vision research,2013,8(3):257-263

15.Damkier HH,Brown PD,Praetorius J.Cerebrospinal fluid secretion by the choroid plexus.Physiological reviews,2013,93(4):1847-1892

16.Chikly B,Quaghebeur J.Reassessing cerebrospinal fluid(CSF)hydrodynamics:a literature review presenting a novel hypothesis for CSF physiology.Journal of bodywork and movement therapies,2013,17(3):344-354

17.Blennow K,Zetterberg H.The application of cerebrospinal fluid biomarkers in early diagnosis of Alzheimer disease.Med Clin North Am,2013,97(3):369-376