Навчальний посібник для студентів вищих медичних навчальних закладів

Підтримка певної концентрації рН у біологічній рідині має велике значення для нормального перебігу фізіологічних процесів в організмі. У здорових людей рН ЦСР нижче, ніж артеріальної крові, рСО₂ трохи вище, а концентрація бікарбонатів у них майже однакова.

Зміни рН в лікворі відбиваються на альвеолярній вентиляції, мозковому кровообігу та свідомості. За нормальних умов рН і НСО₃^- у вентрикулярному, цистернальному і люмбальному лікворі однакові, тоді як рСО₂ поволі зростає і в люмбальному лікворі стає найвищим. Необхідно підкреслити, що вентрикулярний ліквор значно раніше відображає зміни в кислотно-лужному стані крові, ніж люмбальний.

рН ліквору залишається постійним також при змінах рН крові. Це пояснюється: а) рН ліквору підтримується за допомогою активного транспорту водневих іонів і бікарбонатів через ГЕБ. При метаболічному ацидозі перш за все знижується рН плазми, що викликає посилення легеневої вентиляції і зменшення pСО₂. У результаті цього pСО₂ ліквору також повинно було б зменшитися і викликати підвищення рН. рН ЦСР може нормалізуватися, якщо НСО₃^- активно транспортується у ліквор; б) бікарбонати секретуються в лікворі при постійній концентрації.

ГЕБ вільно пропускає СО₂, але він відносно непроникний для Н⁺ і бікарбонатів. У той самий час як при респіраторному алкалозі й ацидозі у відповідь на зміни показників кислотно-лужного стану крові відбувається швидка паралельна зміна рН ліквору, то при метаболічному ацидозі й алкалозі виникає парадоксальна рН-реакція. Це пояснюється тим, що ацидоз веде до гіпервентиляції з втратою СО₂ не тільки з крові, але і з ЦСР. У той самий час бікарбонатна лікворна концентрація зберігається і це обумовлює парадоксальну реакцію.

Метаболічний ацидоз найчастіше зустрічається в результаті уремії, діабетичного кетоацидозу або алкогольної інтоксикації (особливо метанолової). рН крові знижується до достатньо низьких значень (7,15-7,05), проте рН ліквору майже нормальний або злегка знижений. Метаболічний алкалоз спостерігається в результаті захворювань печінки, тривалого блювання, приймання лугів. рН крові нормальне або злегка збільшене (до 7,58), тоді як ліквору – спочатку парадоксально знижене (до 7,27), потім підвищене.

Респіраторний ацидоз, що обумовлений легеневою недостатністю, викликає зменшення рН крові внаслідок збільшення СО₂, тоді як рН ліквору зменшується незначно. Респіраторний алкалоз виникає в результаті ЧМТ, отруєнь, захворювань печінки. При цьому рН крові збільшений (до 7,65), тоді як рН ліквору може залишатися незміненим.

Первинні ацидози ліквору – з'являються при різних захворюваннях нервової системи, особливо часто при тяжких мозкових крововиливах, ЧМТ, ІМ, гнійних менінгітах, епілептичному статусі, мозкових метастазах. Для цих захворювань характерне те, що зміни в показниках кислотно-лужного стану в ЦСР можуть не супроводжуватися зміною даних показників у крові. При цьому велике значення має лактатна концентрація в лікворі і мозку. Гіпервентиляція, що часто спостерігається у цих хворих є результатом лікворного ацидозу.

Концентрація лактатів в лікворі збільшується в багато разів, як показник інтенсивності гліколізу в мозку, а вміст глюкози зменшується. Мозкова гіпоксія зі збільшенням концентрації лактату і пірувату в ЦСР викликає у частини хворих гіпервентиляційний алкалоз у крові. Як правило, у хворих із мозковими крововиливами при зниженому рН ліквору – вища смертність, ніж у хворих із нормальним значенням рН.

Таким чином, дослідження показників кислотно-лужного стану ЦСР має значення не тільки при встановленні первинного ацидозу, але й вторинного алкалозу і ацидозу. Зміни рН ліквору показові для терапевтичного підходу і прогнозу захворювання.

За нормальних умов концентрація електролітів у лікворі постійна і мало залежить від змін у крові. Електролітний гомеостаз ЦСР разом із гомеостазом крові бере участь у підтримці ізоіонії (сталість іонного складу), ізоосмії (сталість осмотичної концентрації рідин) та ізогідрії (постійність об'єму рідин).

У лікворі виявлені електроліти, які встановлені і в плазмі крові. Виявлено 15 елементів (бор, магній, алюміній, натрій, кремній, фосфор, сіра, хлор, калій, кальцій, залізо, мідь, цинк, бром, рубідій) і сліди 6 елементів (олово, йод, хром, марганець, стронцій, барій).

Основні катіони, аніони і осмотичний тиск ЦСР близькі до тих самих показників плазми крові. Іонна концентрація ліквору залишається досить постійною на відміну від плазми. Іони надходять із плазми в ліквор шляхом активного транспорту і пасивної пенетрації. Переміщення Nа⁺, K⁺, Сl^- і Са²⁺ відбувається в одному напрямку (з крові в ліквор) за відсутності електрохімічного потенційного градієнта. Концентрація K⁺ і Сl^- у ЦСР подібна до концентрації цих елементів в ультрафільтраті плазми, Nа⁺ і Mg²⁺ – більш висока, Са²⁺ – нижча.

Активне транспортування Nа⁺ головним чином через хоріоїдальні сплетення за участю Nа⁺-насоса є важливим показником для встановлення кислотно-лужного стану ліквору. Гіпер- і гіпонатріємії викликають відповідні зміни в ЦСР. Швидкість ліквороутворення визначається швидкістю перенесення Nа⁺ через хоріоїдальні сплетення і доставки натрію і води шляхом транскапілярного обміну з мозком при екстрахоріоїдальному ліквороутворенні.

Збільшення концентрації натрію виявляється при тяжких ниркових, ендокринних захворюваннях, систематичних помилках у дієті. У хворих на епілепсію після нападу можна виявити підвищені значення натрію. При субарахноїдальному крововиливі підвищення осмотичного тиску супроводжується збільшенням кількості натрію.

Калій. Концентрація його в лікворі нижча, ніж у сироватці. Нормальні значення – у середньому 2,6-2,9 ммоль/л. Різниця між значеннями калію у жінок, чоловіків і дітей незначна. Вміст калію в ЦСР залишається незмінним при гіпер- і гіпокаліємії, плеоцитозі і гіперпротеїнрахії. Навіть якщо створюються умови для збільшення концентрації калію в лікворі (еритроцитоліз, деструкція паренхіми мозку), рівень його мало коливається. Це свідчить про те, що існує ефективний механізм усунення даного елемента з ліквору.

У хворих із гіпоглікорахією зустрічається зниження рівня калію, оскільки при підвищеному гліколізі необхідна його участь. Кількість калію значно підвищена при атеросклерозі, геморагії, уремічному енцефаліті і після епілептичних нападів. Незначне зменшення його спостерігається при пухлинах.

Особливо характерне значне збільшення рівня калію в цистернальному лікворі безпосередньо перед і після смерті. Вміст його може досягти 40 ммоль/л у результаті звільнення калію з мозкової тканини. Перенесення К⁺ проводиться шляхом активного транспорту через хоріоїдальні сплетення за участю
Nа/K-АТФ-ази. Переміщення калію з ЦСР і екстрацелюлярної мозкової рідини в кров відбувається за активної участі ендотеліоцитів мозкових капілярів.

Кальцій. Уміст його в лікворі майже в 2 рази менший, ніж у сироватці. Концентрація в нормі знаходиться в межах 1-1,5 ммоль/л. Рівень не залежить від статі та віку. На концентрацію Са²⁺ кількість клітин і вміст глюкози в ЦСР не впливають. При значній гіперпротеїнрахії рівень кальцію нормальний або злегка підвищений. Великі відмінності в концентрації в крові слабо змінюють його вміст у лікворі. Кальцій переноситься шляхом активного транспорту з переносниками, а невелика частина його – шляхом простої дифузії. У всіх частинах лікворної системи кальцій знаходиться в майже однаковій концентрації на відміну від калію.

Концентрація кальцію в лікворі незначно підвищується при гнійних менінгітах, туберкульозному менінгіті, деяких травмах ЦНС. Рівень кальцію залишається майже без змін при епілепсії, РС, нейросифілісі і навіть після смерті.

Гіпохлоррахія зустрічається перш за все у хворих із різними видами менінгітів. Особливо вона виражена у хворих на туберкульозний менінгіт. Гіпохлоррахія зустрічається також при компресійних синдромах із сильною гіперпротеїнрахією. При мозкових пухлинах вона може бути значно вираженою. Гіперхлоррахія зустрічається рідко і головним чином у хворих із нирковою недостатністю, серцевою декомпенсацією, при енцефалітах, епілепсії. При ГПМК спостерігається нормохлоррахія або дуже легка гіпохлоррахія. Субарахноїдальний крововилив у перші 24 години дає легку гіперхлоррахію, а потім – гіпохлоррахію.

Уміст фосфору у вентрикулярному лікворі нижче, ніж у субокципітальному та люмбальному. Існує позитивна кореляція між рівнем фосфору і вмістом загального білка. Основним способом перенесення фосфору є активний транспорт, але паралельно з ним діє і пасивна дифузія.

Спостерігаються випадки значного коливання фосфору сироватки, що не позначаються на рівнях його в ЦСР. Зменшення концентрації фосфору в лікворі майже не зустрічається. Підвищення його спостерігається при гострих запальних процесах. Висока концентрація виявляється при туберкульозному менінгіті (1,5 ммоль/л). У хворих на епілепсію рівень фосфору в межах норми, але після нападів різко збільшений. Незначне підвищення даного елемента спостерігається у хворих із пухлинами, нейросифілісом, поліневритом, РС і БАС.

Магній. Нормальні значення його в лікворі вищі, ніж у сироватці крові – майже на 30 % і змінюються в межах від 1,05 до 1,7 ммоль/л. Установлено, що близько третини магнію сироватки зв'язано з білками і, виходячи з цього, концентрація магнію в ЦСР і різниця концентрацій ліквору і сироватки ще більше. Підтримка високих концентрацій магнію в лікворі свідчить про велике значення цього елемента і його участь в активному транспорті. Тільки що утворена ЦСР багатша на магній, ніж люмбальна.

Існує помірна кореляція між умістом магнію і загальним білком у лікворі і значна – між рівнями магнію і кальцію. Гомеостазний механізм магнію діє дуже добре, оскільки 5-6-кратне збільшення рівня магнію в сироватці супроводжується незначним підвищенням його концентрації в лікворі. Зменшення концентрації його спостерігається при менінгітах, особливо гнійних, при яких уміст магнію досягає рівня сироваткового. Гіпомагнірахія зустрічається при деяких пухлинах ЦНС, енцефаліті, нейросифілісі, алкоголізмі, цирозах, енцефалопатії.

Зазвичай механізми зміни електролітів у лікворі такі: а) дифузія іонів із інтрацелюлярного простору мозку в ЦСР; б) зміни в ГЕБ і механізмах, що контролюють пересування іонів; в) дефіцит або надлишок іонів; г) зміни рН, рСО₂, метаболізму глюкози й ін. При оцінці рівня електролітів ліквору завжди необхідно враховувати кислотно-лужний стан.

Деякі вітаміни, що виявляються в плазмі і мозку (наприклад, ретинол, рибофлавін, ергокальциферол, токоферолу ацетат), у ЦСР відсутні. Причиною цього є їх нерозчинність у водному середовищі.

Вивчення нейротрансмітерів викликає особливий інтерес, оскільки вони відображають метаболізм мозку. Безперечне їх значення при появі і розвитку гіпертонії, психозів, паркінсонізмі, епілепсії, ком різної етіології й багатьох інших захворювань.

До катехоламінів (КА, біогенні аміни, моноаміни) відносять головним чином норадреналін (НА, норепінефрин), дофамін (ДА), серотонін, а також їх основні метаболіти – 3-метоксі-4-гідроксифенілетиленгліколь (МГФГ), гомованілінова кислота (ГВК) і 5-гідроксііндолоцтова кислота (5-ГІОК). Порівняно висока концентрація даних сполук у мозку (в 1000 разів вища, ніж у ЦСР) і безпосередня секреція деяких із них прямо в ліквор показують, що вони є характерними показниками метаболізму мозку. Вміст біогенних амінів коливається вдень і вночі, у стані спокою і руху, при різній температурі тіла, ВЧТ та ін.

Норадреналін. Це головний адренергічний нейротрансмітер ЦНС. Особливо багата на нього чорна речовина середнього мозку. У мозку НА приблизно в 1000 разів більшe, ніж у лікворі. Референтні його значення в
ЦСР – від 1,7 до 5,1 нмоль/л. НА синтезується інтрацелюлярно і міститься у високій концентрації в синапсах. У лікворі його рівень становить близько 60 % вмісту в плазмі. Це пояснюється його швидким видаленням із ЦСР. ГЕБ досить непроникний для НА.

Лікворний НА є дериватом центральних норадренергічних нейронів, а в крові – периферичних нейронів. Харчування і вік майже не впливають на НА ліквору. Показники НА для вентрикулярного і люмбального ліквору неоднакові. Кількість НА в ЦСР збільшується при БАС та ІМ. Зменшення його зустрічається головним чином при хореї Гентінгтона.

Зниження рівнів ГАМК визначають у хворих на хорею Гентінгтона

До циклічних нуклеотидів відносять циклічні аденозинмонофосфат (цАМФ) і циклічний гуанозинмонофосфат (цГМФ). Мозкова тканина містить великі кількості цАМФ і цГМФ, як і ензими для їх синтезу і руйнування. Якщо в плазмі рівень циклічних нуклеотидів підвищиться в 40 разів вище за норму, вміст їх у лікворі при нормальному функціонуванні ГЕБ може залишитися незмінним. Вважається, що вимірювання цих речовин у ЦСР відображає їх головний метаболізм. Референтні значення цАМФ – 3-40 нмоль/л, а цГМФ – 0,4-9,3 нмоль/л. Вони є антагоністами. На неврональному рівні відповідь цГМФ завжди буде зворотною до відповіді цАМФ. Відсутня виражена кореляція між рівнем циклічних нуклеотидів, білків і клітин ліквору. Відсутні повідомлення про зміни їх залежно від статі та віку.

Циклічні нуклеотиди мають велике значення для росту і трансформації клітин. Аденілциклаза, що утворює цАМФ із АТФ, високо активна в сірій речовині мозку і підкіркових структурах. Дофамінова аденілциклаза в хвостатому ядрі і периферичних синаптичних гангліях широко поширена. ЦНС багата 3,4-фосфодіестеразою, що перетворює циклічні нуклеотиди на нециклічні форми. ГЕБ відносно непроникний для циклічних нуклеотидів.

Збільшення рівня циклічних нуклеотидів, особливо цАМФ, спостерігається при нападах мігрені, епілепсії, ЧМТ. При гіпоксії в результаті зменшення кількості АТФ виявляється низький рівень цАМФ. Збільшення їх вмісту встановлено також при асептичному і бактерійному менінгітах, пухлинах ЦНС, підвищеному ВЧТ.

У хворих на системний червоний вівчак із залученням ЦНС спостерігається значне збільшення кількості циклічних нуклеотидів. Рівень цГМФ у лікворі зростає паралельно збільшенню вмісту лейкоцитів. Припускається, що останні є джерелом цГМФ у ЦСР. цАМФ є інгібітором клітинної проліферації при рості пухлин. Зниження рівня циклічних нуклеотидів спостерігається при БАС. уміст їх у межах норми залишається при паркінсонізмі, невропатіях, міопатії, маніакально-депресивному психозі, шизофренії.

Отже, зміни цАМФ ліквору відбивають внутрішньоклітинні порушення і є чутливим індикатором для діагнозу і прогнозу ряду неврологічних захворювань.