Schutz des zentralen Nervensystems

Schutz und Versorgung des zentralen Nervensystems

Gehirn und Rückenmark "schwimmen" im Liquor cerebrospinalis (Liquor, Hirnwasser). Durch Auftriebskräfte kommt es zu einer etwa 97%igen Gewichtsreduktion, d.h. von ca. 1400 g auf rund 45 g in situ. Des Weiteren werden durch die Umhüllung mit Flüssigkeit mechanische Kräfte abgefangen. Insbesondere in extremen Situationen, wie das Aufschlagen des Kopfes oder das Erleben extremer Beschleunigungen, würde der Mensch ansonsten nicht überleben.

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Beim Aufprallen auf harte Oberflächen schützt zunächst die knöcherne Umhüllung. Wäre diese der einzige Schutz, würden jedoch alle mechanischen Kräfte im Wesentlichen direkt auf das Gehirn übertragen. Die lamellenartige Schichtung der Hirnhäute fängt in diesem Falle der einwirkenden Kräfte ab. Da die Schichten relativ dünn sind, werden die Kräfte leicht weitergegeben und verteilen sich so über eine große Fläche.

Auch der Liquor nimmt die Energie einwirkender Kräfte auf und verteilt sie nach dem Prinzip der Weiterleitung von Kräften in geschlossenen Rohrsystemen, jedoch kommt ihm noch eine andere Funktion zu: Das im Liquor "schwimmende" ZNS hat durch seine Flüssigkeitsumgebung ein gewisses Maß an Bewegungsfreiheit. So werden Lageveränderungen des Gehirns bis 1 mm prinzipiell selbst bei sehr großen einwirkenden Kräften toleriert.

Neben dem mechanischen Schutz bildet das Liquorsystem ein geschlossenes System, das dem Transport von Stoffen dient. Vom restlichen Organismus ist es durch die Blut-Hirn-Schranke bzw. im Bereich der zirkumventrikulären Organe durch die Blut-Liquor-Schranke abgegrenzt.

Blut-Hirn-Schranke und Blut-Liquor-Schranke sind keine Synonyme, es handelt sich um völlig unterschiedliche Systeme!

Biochemische Regulation

Das Ependym kleidet die Hirnventrikel aus und besitzt in seiner Zellmembran einen spezifischen Besatz von Transportern und Kanälen sowie verschiedene intrazellulärer Enzyme. Dieser unterscheidet sich von allen anderen Zellen im ZNS. Zu den entsprechenden Transporter zählen unter anderem solche für verschiedene organische Verbindungen, Glukose, Glutamat und viele andere mehr.

Ependymzellen sind unter anderem an der Entfernung überschüssiger Neurotransmitter sowie der Pufferung verschiedener Ionen beteiligt und tragen zur Homöostase des gesamten ZNS bei. Da dieses durch die beiden Hirnschrankensysteme im Wesentlichen vom restlichen Organismus abgeschottet ist, üben die Ependymzellen als Bestandteil des Ventrikel- und Liquorsystems eine lokale endokrine Funktion aus, die auf das ZNS beschränkt ist.

Die Funktionalität des Liquorsystems steht in engem Zusammenhang mit dem Bau der Hirnhäute: Gefäße der Pia mater bilden Konvolute, die sich in die Ventrikel vorschieben, wo sie Auffaltungen bilden (Plexus choroideus). Der Plexus choroideus bildet wiederum Liquor, der in den Subarachnoidalraum einmündet.

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