Perivaskulärer Raum - Perivascular space
| Perivaskulärer Raum | |
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 Ein perivaskulärer Raum, wie er im CT zu sehen ist
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| Anatomische Begriffe der Neuroanatomie |
Ein perivaskulärer Raum , auch Virchow-Robin-Raum genannt , ist ein flüssigkeitsgefüllter Raum, der bestimmte Blutgefäße in mehreren Organen, einschließlich des Gehirns, umgibt und möglicherweise eine immunologische Funktion hat, aber im weiteren Sinne eine dispersive Rolle für neurale und aus Blut stammende Botenstoffe . Die Pia mater des Gehirns wird von der Gehirnoberfläche auf die Oberfläche der Blutgefäße im Subarachnoidalraum reflektiert . Im Gehirn sind perivaskuläre Manschetten Regionen der Leukozytenaggregation in den perivaskulären Räumen, die normalerweise bei Patienten mit viraler Enzephalitis gefunden werden .
Die Abmessungen der perivaskulären Räume variieren je nach Art des Blutgefäßes. Im Gehirn, wo die meisten Kapillaren einen nicht wahrnehmbaren perivaskulären Raum haben , zeichnen sich ausgewählte Strukturen des Gehirns, wie die zirkumventrikulären Organe , durch große perivaskuläre Räume aus, die hochpermeable Kapillaren umgeben, wie durch Mikroskopie beobachtet wird . Die mittlere Eminenz , eine Hirnstruktur an der Basis des Hypothalamus , enthält Kapillaren mit weiten perivaskulären Räumen.
Beim Menschen sind perivaskuläre Räume, die Arterien und Venen umgeben, auf MRT-Bildern normalerweise als Dilatationsbereiche zu sehen . Während viele normale Gehirne einige erweiterte Räume aufweisen, kann eine Zunahme dieser Räume mit dem Auftreten mehrerer neurodegenerativer Erkrankungen korrelieren , was die Räume zu einem Forschungsgegenstand macht.
Struktur
Perivaskuläre Räume sind Lücken, die interstitielle Flüssigkeit enthalten , die sich zwischen Blutgefäßen und ihrem Wirtsorgan, wie dem Gehirn, erstrecken, die sie durchdringen und als extravaskuläre Kanäle dienen, durch die gelöste Stoffe passieren können. Wie die Blutgefäße, um die sie sich bilden, befinden sich perivaskuläre Räume sowohl im Subarachnoidalraum des Gehirns als auch im Subpialraum .
Perivaskuläre Räume, die Arterien in der Großhirnrinde und den Basalganglien umgeben, sind vom subpialen Raum durch eine bzw. zwei Schichten von Leptomeningen sowie durch die Pia mater getrennt . Durch die leptomeningeale Zellschicht sind die zum Subarachnoidalraum gehörenden perivaskulären Räume mit denen des Subpialraums verbunden. Die direkte Kommunikation zwischen den perivaskulären Räumen des Subarachnoidalraum und dem subpialen Raum zum Gehirn Arterien einzigartig, da keine Schichten leptomeningealen das Gehirn umgeben Venen . Die Verwendung des Rasterelektronenmikroskops hat festgestellt, dass die Räume, die die Blutgefäße im Subarachnoidalraum umgeben, wegen des Vorhandenseins von Pia mater-Zellen, die durch Desmosomen verbunden sind, nicht mit dem Subarachnoidalraum zusammenhängen .
Perivaskuläre Räume, insbesondere um die gefensterten Kapillaren herum , finden sich in vielen Organen wie Thymus , Leber , Nieren , Milz , Knochen und Zirbeldrüse . Besonders im Gehirn zirkumventrikulären Organe - Subfornikalorgans , Bereich Postremabereich und Eminentia mediana - große perivaskulären Räume vorhanden sind , um Kapillaren mit Fenstern versehen, was darauf hinweist , dass die Räume eine dispersive Rolle für Gehirn- oder dienen Blut übertragene Boten.
Perivaskuläre Räume können bei gesunden Menschen auf einen Durchmesser von fünf Millimetern vergrößert sein und bedeuten keine Krankheit. Vergrößert können sie die Funktion der Hirnregionen, in die sie projizieren, stören. Dilatation kann auf einer oder beiden Seiten des Gehirns auftreten.
Dilatierte perivaskuläre Räume werden in drei Typen eingeteilt:
- Typ 1 befinden sich an den in die Basalganglien hineinragenden Lentikulostriatarterien
- Typ 2 befinden sich in der Kortikalis und folgen dem Verlauf der medullären Arterien
- Typ 3 befindet sich im Mittelhirn
Perivaskuläre Räume befinden sich am häufigsten in den Basalganglien und in der weißen Substanz des Großhirns und entlang des Sehnervs . Die ideale Methode zur Darstellung perivaskulärer Räume ist die T2-gewichtete MRT . Die MR-Bilder anderer neurologischer Störungen können denen der erweiterten Räume ähnlich sein. Diese Störungen sind:
- zystische Neoplasien
- lakunäre Infarkte
- zystische periventrikuläre Leukomalazie
- Kryptokokkose
- Multiple Sklerose
- Mucopolysaccharidosen
- Neurozystizerkose
- Arachnoidalzysten
- neuroepitheliale Zysten
Perivaskuläre Räume werden in einer MRT durch mehrere Schlüsselmerkmale unterschieden. Die Räume erscheinen als ausgeprägte runde oder ovale Einheiten mit einer Signalintensität, die der von Liquor im Subarachnoidalraum visuell entspricht . Darüber hinaus hat ein perivaskulärer Raum keinen Masseneffekt und befindet sich entlang des Blutgefäßes, um das er sich bildet.
Funktion
Eine der grundlegendsten Aufgaben des perivaskulären Raums ist die Regulierung der Flüssigkeitsbewegung im Zentralnervensystem und seiner Drainage. Die Räume leiten schließlich Flüssigkeit von neuronalen Zellkörpern zu den zervikalen Lymphknoten ab . Insbesondere legt die „Gezeitenhypothese“ nahe, dass die Herzkontraktion Druckwellen erzeugt und aufrechterhält, um den Fluss zum und vom Subarachnoidalraum und dem perivaskulären Raum zu modulieren. Als eine Art Schwamm sind sie für die Signalübertragung und die Aufrechterhaltung der extrazellulären Flüssigkeit unerlässlich .
Eine weitere Funktion ist die als integraler Bestandteil der Blut-Hirn-Schranke (BBB). Während die BHS oft als Tight Junctions zwischen den Endothelzellen beschrieben wird, ist dies eine zu starke Vereinfachung, die die komplizierte Rolle vernachlässigt, die perivaskuläre Räume bei der Trennung des venösen Blutes vom Parenchym des Gehirns spielen. Oft dringen Zelltrümmer und Fremdpartikel, die für die BHS undurchlässig sind, durch die Endothelzellen, nur um in den perivaskulären Räumen phagozytiert zu werden. Dies gilt für viele T- und B-Zellen sowie für Monozyten , was diesem kleinen flüssigkeitsgefüllten Raum eine wichtige immunologische Rolle verleiht .
Auch bei der Immunregulation spielen perivaskuläre Räume eine wichtige Rolle; sie enthalten nicht nur interstitielle und cerebrospinale Flüssigkeit, sondern haben auch einen konstanten Fluss von Makrophagen , der durch blutübertragene mononukleäre Zellen reguliert wird, aber die Basalmembran der Glia limitans nicht passiert . In ähnlicher Weise enthalten perivaskuläre Räume als Teil ihrer Rolle bei der Signalübertragung vasoaktive Neuropeptide (VNs), die neben der Regulierung des Blutdrucks und der Herzfrequenz eine wesentliche Rolle bei der Kontrolle von Mikroglia spielen . VNs dienen der Entzündungsprävention, indem sie das Enzym Adenylatcyclase aktivieren, das dann cAMP produziert . Die Produktion von cAMP unterstützt die Modulation autoreaktiver T-Zellen durch regulatorische T-Zellen. . Der perivaskuläre Raum ist ein anfälliger Raum für VN-Kompromisse, und wenn ihre Funktion in diesem Raum eingeschränkt ist, wird die Immunantwort beeinträchtigt und das Potenzial für einen Abbau steigt. Wenn eine Entzündung durch T-Zellen beginnt, beginnen Astrozyten aufgrund ihres CD95-Rezeptors eine Apoptose zu durchlaufen , um die Glia Limitans zu öffnen und T-Zellen in das Parenchym des Gehirns zu lassen. Da dieser Prozess durch die perivaskulären Makrophagen unterstützt wird, neigen diese dazu, sich während einer Neuroinflammation anzusammeln und eine Dilatation der Räume zu verursachen.
Klinische Bedeutung
Die klinische Bedeutung der perivaskulären Räume ergibt sich vor allem aus ihrer Dilatationstendenz. Es wird angenommen, dass die Bedeutung der Dilatation eher auf Veränderungen der Form als auf der Größe beruht. Vergrößerte Räume wurden am häufigsten in den Basalganglien beobachtet , insbesondere in den Lentikulostriat-Arterien . Sie wurden auch entlang der A. mesencephalothalamicus paramediale und der Substantia nigra im Mesencephalon , der Hirnregion unterhalb der Insula , dem Nucleus dentatus im Kleinhirn und dem Corpus callosum sowie der direkt darüber liegenden Hirnregion, dem Gyrus cinguli, beobachtet . Bei der klinischen Anwendung der MRT wurde in mehreren Studien gezeigt, dass perivaskuläre Raumdilatation und lakunäre Schlaganfälle die am häufigsten beobachteten histologischen Korrelate von Signalstörungen sind.
Seneszenz
Die Dilatation ist am häufigsten und eng mit dem Altern verbunden. Es hat sich gezeigt, dass die Dilatation der perivaskulären Räume am besten mit dem Alter korreliert, selbst wenn begleitende Faktoren wie Bluthochdruck , Demenz und Läsionen der weißen Substanz berücksichtigt werden. Bei älteren Menschen wurde eine solche Dilatation mit vielen Symptomen und Zuständen korreliert, die häufig die Arterienwände betreffen, einschließlich vaskulärer Hypertonie, Arteriosklerose , verminderter kognitiver Kapazität, Demenz und niedrigem postmortalem Hirngewicht. Neben der Dilatation bei älteren Menschen kann auch eine Dilatation bei jungen, gesunden Personen beobachtet werden. Dieses Auftreten ist selten und es wurde in solchen Fällen kein Zusammenhang mit einer eingeschränkten kognitiven Funktion oder Anomalien der weißen Substanz beobachtet. Wenn im Corpus callosum dilatierte VRS beobachtet werden, ist im Allgemeinen kein neurologisches Defizit verbunden. Sie werden in dieser Region oft als zystische Läsionen mit cerebrospinalisartiger Flüssigkeit beobachtet.
Symptome der Dilatation
Extreme Dilatation wurde mit mehreren spezifischen klinischen Symptomen in Verbindung gebracht. Bei schwerer Dilatation nur in einer Hemisphäre sind unter anderem ein unspezifischer Ohnmachtsanfall, Bluthochdruck , Lagerungsschwindel , Kopfschmerzen, frühe Erinnerungsstörungen und hemifaziale Tics berichtet. Zu den Symptomen, die mit einer schweren bilateralen Dilatation verbunden sind, gehören Ohrenschmerzen (von denen berichtet wurde, dass sie von selbst abgeklungen sind), Demenz und Krampfanfälle. Diese Daten wurden aus Fallstudien von Personen mit schwerer VRS-Dilatation zusammengestellt. Angesichts der in solchen Fällen auftretenden anatomischen Anomalie wurden diese Ergebnisse insofern als überraschend angesehen, als die Symptome relativ mild waren. In den meisten Fällen gibt es tatsächlich keinen Masseneffekt, der mit einer gewissen VRS-Dilatation verbunden ist. Eine Ausnahme von der Milde der mit der VRS-Dilatation verbundenen klinischen Symptome ist eine extreme Dilatation im unteren Mesencephalon an der Verbindung zwischen der Substantia nigra und dem Hirnstiel . In solchen Fällen wurde bei den meisten Patienten ein leichter bis mittelschwerer obstruktiver Hydrozephalus berichtet. Die damit verbundenen Symptome reichten von Kopfschmerzen bis hin zu schwerwiegenderen Symptomen als die gerade bei Dilatation der Großhirnhemisphären diskutierten. Andere allgemeine Symptome im Zusammenhang mit VRS-Dilatation sind Kopfschmerzen, Schwindel, Gedächtnisstörungen, Konzentrationsschwäche, Demenz, visuelle Veränderungen, okulomotorische Anomalien, Zittern, Krampfanfälle, Gliedmaßenschwäche und Ataxie .
Assoziierte Störungen
Die Dilatation ist ein typisches Merkmal mehrerer Krankheiten und Störungen. Dazu gehören Erkrankungen durch Stoffwechsel- und Erbkrankheiten wie Mannosidose , Myotone Dystrophie , Lowe-Syndrom und Coffin-Lowry-Syndrom . Dilatation ist auch ein häufiges Merkmal von Erkrankungen oder Störungen vaskulärer Pathologien, einschließlich CADASIL (zerebrale autosomal-dominante Arteriopathie mit subkortikalen Infarkten und Leukenzephalopathie), hereditäre infantile Hemiparese, retinale arterioläre Tortuosität und Leukenzephalopathie, Migräne und vaskuläre Demenz. Eine dritte Gruppe von Erkrankungen, die typischerweise mit einer VRS-Dilatation verbunden sind, sind neuroektodermale Syndrome. Dazu gehören polyzystische Gehirne, die mit ektodermaler Dysplasie , frontonasaler Dysplasie und Joubert-Syndrom assoziiert sind . Es gibt eine vierte verschiedene Gruppe von Erkrankungen, die typischerweise mit einer Dilatation verbunden sind, zu denen Autismus bei Kindern, Megalenzephalopathie, sekundäre Parkinson-Krankheit , neu aufgetretene Multiple Sklerose und chronischer Alkoholismus gehören . Da die Dilatation mit mehreren Erkrankungen assoziiert sein kann, aber auch bei gesunden Patienten beobachtet werden kann, ist es bei der Beurteilung des VRS immer wichtig, das Gewebe um die Dilatation per MRT zu untersuchen und den gesamten klinischen Kontext zu berücksichtigen.
Aktuelle Forschung
Ursachen von dilatiertem VRS
Ein Großteil der aktuellen Forschung zu Virchow-Robin-Räumen bezieht sich auf ihre bekannte Tendenz zur Dilatation. Derzeit wird geforscht, um die genaue Ursache der Dilatation in diesen perivaskulären Räumen zu bestimmen. Gegenwärtige Theorien umfassen mechanisches Trauma, das aus der Pulsation der Liquor cerebrospinalis resultiert , eine Verlängerung ektaktischer durchdringender Blutgefäße und eine abnormale Gefäßpermeabilität, die zu einer erhöhten Flüssigkeitsexsudation führt. Weitere Forschungen haben eine Schrumpfung oder Atrophie des umgebenden Hirngewebes, eine perivaskuläre Demyelinisierung , eine Windung der Arterien mit zunehmendem Alter, eine veränderte Durchlässigkeit der Arterienwand und eine Blockierung der Lymphdrainagewege impliziert. Darüber hinaus wurden eine unzureichende Flüssigkeitsdrainage und eine Verletzung des ischämischen perivaskulären Gewebes, die zu einem Ex-Vakuum-Effekt führt, als mögliche Ursachen für dilatiertes VRS vorgeschlagen.
Assoziation von dilatativem VRS und anderen Krankheiten
Neuere und laufende Forschungen haben Assoziationen zwischen einem vergrößerten VRS und mehreren Erkrankungen gefunden.
Demenz
Zu einem bestimmten Zeitpunkt wurden erweiterte Virchow-Robin-Räume bei Autopsien von Menschen mit Demenz so häufig festgestellt , dass man glaubte, dass sie die Krankheit verursachten. Derzeit werden jedoch zusätzliche Forschungen durchgeführt, um einen direkten Zusammenhang zwischen der Dilatation von VRS und Demenz zu bestätigen oder zu widerlegen.
Die Analyse von VRS kann eine Demenz, die durch eine arteriosklerotische mikrovaskuläre Erkrankung verursacht wird, von einer Demenz, die durch eine neurodegenerative Erkrankung verursacht wird , unterscheiden. Eine Studie aus dem Jahr 2005 hat gezeigt, dass eine erhebliche Menge an VRS in der Substantia innominata , dem Nucleus lentiformis und dem Nucleus caudatus der Basalganglien eine Demenz aufgrund einer arteriosklerotischen mikrovaskulären Erkrankung, insbesondere einer ischämischen vaskulären Demenz, im Gegensatz zu einer Demenz aufgrund einer neurodegenerativen Erkrankung implizieren kann. insbesondere Alzheimer-Krankheit und frontotemporale Demenz . Somit kann die VRS-Dilatation möglicherweise verwendet werden, um zwischen der Diagnose vaskulärer Demenz und degenerativer Demenz zu unterscheiden.
Alzheimer-Krankheit
Einige Studien haben die räumliche Verteilung und Prävalenz von VRS bei Menschen mit Alzheimer-Krankheit im Vergleich zu Menschen ohne die Krankheit untersucht. Forscher haben herausgefunden, dass VRS zwar mit dem natürlichen Altern korreliert zu sein scheint, die MR-Bildgebung jedoch eine größere Prävalenz von VRS bei Alzheimer-Patienten zeigt.
Die zerebrale Amyloid-Angiopathie (CAA) , ein Blutgefäßversagen, das häufig mit der Alzheimer-Krankheit in Verbindung gebracht wird, nutzt dilatiertes VRS, um Entzündungen auf das Parenchym zu übertragen. Da die VRS oft eine zusätzliche Membran in der grauen Substanz aufweisen, wird die ischämische CAA-Reaktion häufig in der weißen Substanz beobachtet.
Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass die Struktur von VRS in der Großhirnrinde zur Entwicklung der Alzheimer-Krankheit beitragen kann. Im Gegensatz zu VRS der Basalganglien sind VRS in der Großhirnrinde nur von einer Schicht Leptomeningen umgeben. Daher kann VRS in der Großhirnrinde β-Amyloid in die interstitielle Flüssigkeit weniger effektiv ableiten als VRS in den Basalganglien. Die weniger wirksame Drainage kann zur Entwicklung der β-Amyloid-Plaques führen, die die Alzheimer-Krankheit charakterisieren. Zur Unterstützung dieser Hypothese haben Studien eine höhere Häufigkeit von β-Amyloid-Plaques in der Großhirnrinde als in den Basalganglien von Alzheimer-Patienten festgestellt.
Schlaganfall
Da erweiterte perivaskuläre Räume so eng mit zerebrovaskulären Erkrankungen korreliert sind , gibt es viele aktuelle Forschungen zu ihrer Verwendung als diagnostisches Werkzeug. In einer kürzlich durchgeführten Studie mit 31 Probanden wurde eine abnormale Dilatation zusammen mit einer unregelmäßigen Liquorpulsation mit den Probanden mit drei oder mehr Risikofaktoren für Schlaganfälle korreliert . Daher sind perivaskuläre Räume ein möglicher neuer Biomarker für hämorrhagische Schlaganfälle .
Das CADASIL-Syndrom (zerebrale autosomal-dominante Arteriopathie mit subkortikalen Infarkten und Leukoenzephalopathie-Syndrom) ist eine erbliche Schlaganfallerkrankung aufgrund einer Notch-3 -Genmutation auf Chromosom 19. Studien haben gezeigt, dass im Vergleich zu Familienmitgliedern, denen der betroffene Haplotyp fehlt , der zu der Erkrankung führt, und Bei Personen mit CADASIL wird eine erhöhte Anzahl von erweiterten Räumen beobachtet. Diese perivaskulären Räume sind hauptsächlich im Putamen und der temporalen subkortikalen weißen Substanz lokalisiert und scheinen eher mit dem Alter des Individuums mit dem Zustand als mit der Schwere der Krankheit selbst zu korrelieren.
Laut Framingham Stroke Risk Score besteht bei älteren Menschen ein hohes Schlaganfallrisiko im Zusammenhang mit erweiterten perivaskulären Räumen . Im Gegensatz dazu kamen andere Studien zu dem Schluss, dass die Erweiterung dieser Räume ein normales Phänomen im Alter ohne Assoziation mit Arteriosklerose ist . Dies bleibt daher ein wichtiger Punkt der Forschung auf diesem Gebiet.
Multiple Sklerose
Ähnlich wie die Forschung zu einem möglichen Zusammenhang zwischen perivaskulären Räumen und Alzheimer wurden MRT-Scans von Menschen untersucht, bei denen kürzlich Multiple Sklerose (MS) diagnostiziert wurde. Größere, häufigere Räume wurden bei MS-Patienten beobachtet. Weitere Studien mit ähnlichen Ergebnissen haben nahegelegt, dass die Entzündungszellen, die zu der MS-charakteristischen Demyelinisierung beitragen, auch die perivaskulären Räume angreifen. Studien mit fortgeschrittenen MRT-Techniken werden erforderlich sein, um festzustellen, ob die perivaskulären Räume als potenzieller Marker der Krankheit impliziert werden können.
Autismus
Dilatierte perivaskuläre Räume sind bei älteren Menschen häufig und bei Kindern selten. Studien haben den Zusammenhang zwischen Entwicklungsverzögerung und nicht-syndromalem Autismus und vergrößerten oder erweiterten perivaskulären Räumen festgestellt . Nicht-syndromaler Autismus kategorisiert autistische Patienten, für die es keine bekannte Ursache gibt.
Geschichte
Das Auftreten von perivaskulären Räumen wurde erstmals 1843 von Durant-Fardel festgestellt. Rudolph Virchow hat 1851 erstmals diese mikroskopischen Zwischenräume zwischen der äußeren und inneren/mittleren Lamina der Hirngefäße detailliert beschrieben. Charles-Philippe Robin bestätigte diese Ergebnisse 1859 und beschrieb als erster die perivaskulären Räume als Kanäle, die in der normalen Anatomie existierten. Die Räume wurden Virchow-Robin-Räume genannt und sind auch heute noch als solche bekannt. Die immunologische Bedeutung wurde 1865 von Wilhelm His sen. aufgrund seiner Beobachtungen des Flusses der interstitiellen Flüssigkeit über die Zwischenräume zum Lymphsystem entdeckt.
Viele Jahre nach der ersten Beschreibung der Virchow-Robin-Räume wurde angenommen, dass sie in freier Verbindung mit der Liquor im Subarachnoidalraum stehen . Später wurde mit Hilfe der Elektronenmikroskopie gezeigt, dass die Pia mater als Trennung zwischen den beiden dient. Bei der Anwendung von MRT unterstützten Messungen der Unterschiede der Signalintensität zwischen den perivaskulären Räumen und der Liquor cerebrospinalis diese Ergebnisse. Mit der fortschreitenden Expansion der Forschungstechnologien wuchsen auch die Informationen über ihre Funktion, Anatomie und klinische Bedeutung.