El líquido cefalorraquídeo ( LCR ) es un líquido corporal transparente e incoloro que se encuentra dentro del tejido que rodea el cerebro y la médula espinal de todos los vertebrados .
El LCR es producido por células ependimarias especializadas en el plexo coroideo de los ventrículos del cerebro y absorbido en las granulaciones aracnoideas . En los seres humanos, hay alrededor de 125 ml de LCR en un momento dado, y se generan alrededor de 500 ml cada día. El LCR actúa como un amortiguador, un cojín o un amortiguador, proporcionando protección mecánica e inmunológica básica al cerebro dentro del cráneo . El LCR también cumple una función vital en la autorregulación cerebral del flujo sanguíneo cerebral .
El LCR ocupa el espacio subaracnoideo (entre la aracnoides y la piamadre ) y el sistema ventricular alrededor y dentro del cerebro y la médula espinal. Llena los ventrículos del cerebro, las cisternas y los surcos , así como el canal central de la médula espinal. También existe una conexión desde el espacio subaracnoideo hasta el laberinto óseo del oído interno a través del conducto perilinfático , donde la perilinfa se continúa con el líquido cefalorraquídeo. Las células ependimarias del plexo coroideo tienen múltiples cilios móviles en sus superficies apicales que baten para mover el LCR a través de los ventrículos.
Se puede tomar una muestra de LCR de la zona circundante a la médula espinal mediante una punción lumbar . Esto se puede utilizar para medir la presión intracraneal , así como para indicar enfermedades, incluidas infecciones del cerebro o de las meninges circundantes .
Aunque Hipócrates lo señaló , se olvidó durante siglos, aunque más tarde fue descrito en el siglo XVIII por Emanuel Swedenborg . En 1914, Harvey Cushing demostró que el LCR es secretado por el plexo coroideo.
En los seres humanos, hay alrededor de 125–150 mL de LCR en cualquier momento. [1] Este LCR circula dentro del sistema ventricular del cerebro. Los ventrículos son una serie de cavidades llenas de LCR. La mayor parte del LCR se produce desde dentro de los dos ventrículos laterales . Desde aquí, el LCR pasa a través de los agujeros interventriculares al tercer ventrículo , luego al acueducto cerebral hasta el cuarto ventrículo . Desde el cuarto ventrículo, el líquido pasa al espacio subaracnoideo a través de cuatro aberturas: el canal central de la médula espinal, la abertura media y las dos aberturas laterales . [1] El LCR está presente dentro del espacio subaracnoideo, que cubre el cerebro y la médula espinal, y se extiende por debajo del final de la médula espinal hasta el sacro . [1] [2] Existe una conexión desde el espacio subaracnoideo hasta el laberinto óseo del oído interno , lo que hace que el líquido cefalorraquídeo se continúe con la perilinfa en el 93% de las personas. [3]
El LCR se mueve en una única dirección hacia afuera desde los ventrículos, pero de forma multidireccional en el espacio subaracnoideo. [3] El movimiento del líquido es pulsátil, coincidiendo con las ondas de presión generadas en los vasos sanguíneos por los latidos del corazón. [3] Algunos autores lo cuestionan, planteando que no hay circulación unidireccional del LCR, sino movimientos sistólico-diastólicos bidireccionales de ida y vuelta del LCR cráneo-espinal dependientes del ciclo cardíaco. [4]
El LCR se deriva del plasma sanguíneo y es muy similar a él, excepto que el LCR está casi libre de proteínas en comparación con el plasma y tiene algunos niveles de electrolitos diferentes . Debido a la forma en que se produce, el LCR tiene un nivel de cloruro más bajo que el plasma y un nivel de sodio más alto . [2] [5]
El LCR contiene aproximadamente 0,59 % de proteínas plasmáticas, o aproximadamente entre 15 y 40 mg/dl, según el sitio de muestreo. [6] En general, las proteínas globulares y la albúmina se encuentran en menor concentración en el LCR ventricular en comparación con el líquido lumbar o cisternal. [7] Este flujo continuo hacia el sistema venoso diluye la concentración de moléculas más grandes, insolubles en lípidos, que penetran en el cerebro y el LCR. [8] El LCR normalmente está libre de glóbulos rojos y, como máximo, contiene menos de 5 glóbulos blancos por mm3 ( si el recuento de glóbulos blancos es superior a este, constituye pleocitosis y puede indicar inflamación o infección). [9]
Alrededor de la quinta semana de desarrollo , el embrión es un disco de tres capas , cubierto de ectodermo , mesodermo y endodermo . Una formación similar a un tubo se desarrolla en la línea media, llamada notocorda . La notocorda libera moléculas extracelulares que afectan la transformación del ectodermo suprayacente en tejido nervioso. [10] El tubo neural , que se forma a partir del ectodermo, contiene LCR antes del desarrollo de los plexos coroideos. [3] Los neuroporos abiertos del tubo neural se cierran después del primer mes de desarrollo y la presión del LCR aumenta gradualmente. [3]
A medida que el cerebro se desarrolla , hacia la cuarta semana de desarrollo embriológico se han formado tres hinchazones dentro del embrión alrededor del canal, cerca de donde se desarrollará la cabeza. Estas hinchazones representan diferentes componentes del sistema nervioso central : el prosencéfalo (cerebro anterior), el mesencéfalo (mesencéfalo) y el rombencéfalo (rombencéfalo). [10] Los espacios subaracnoideos son evidentes por primera vez alrededor del día 32 de desarrollo cerca del rombencéfalo; la circulación es visible a partir del día 41. [3] En este momento, se puede ver el primer plexo coroideo, que se encuentra en el cuarto ventrículo, aunque aún no se conoce el momento en el que secretan por primera vez LCR. [3]
El prosencéfalo en desarrollo rodea el cordón neural. A medida que el prosencéfalo se desarrolla, el cordón neural que se encuentra dentro de él se convierte en un ventrículo, que finalmente forma los ventrículos laterales. A lo largo de la superficie interna de ambos ventrículos, la pared ventricular permanece delgada y se desarrolla un plexo coroideo , que produce y libera LCR. [10] El LCR llena rápidamente el canal neural. [10] Las vellosidades aracnoideas se forman alrededor de la semana 35 de desarrollo, y las granulaciones aracnoideas se observan alrededor de la semana 39, y continúan desarrollándose hasta los 18 meses de edad. [3]
El órgano subcomisural secreta SCO-spondina , que forma la fibra de Reissner dentro del LCR y ayuda al movimiento a través del acueducto cerebral. Está presente en la vida intrauterina temprana, pero desaparece durante el desarrollo temprano. [3]
El LCR cumple varias funciones:
El cerebro produce aproximadamente 500 ml de líquido cefalorraquídeo por día a un ritmo de unos 20 ml por hora. [17] Este líquido transcelular se reabsorbe constantemente, de modo que solo hay entre 125 y 150 ml presentes en un momento dado. [1]
El volumen de LCR es mayor en ml por kg de peso corporal en niños en comparación con los adultos. Los bebés tienen un volumen de LCR de 4 ml/kg, los niños tienen un volumen de LCR de 3 ml/kg y los adultos tienen un volumen de LCR de 1,5 a 2 ml/kg. Un volumen alto de LCR es la razón por la que se necesita una dosis mayor de anestésico local, en ml/kg, en los bebés. [18] Además, el mayor volumen de LCR puede ser una de las razones por las que los niños tienen tasas más bajas de cefalea pospunción dural. [19]
La mayor parte (aproximadamente entre dos tercios y el 80 %) del LCR se produce en el plexo coroideo . [1] [2] El plexo coroideo es una red de vasos sanguíneos presente en secciones de los cuatro ventrículos del cerebro. Está presente en todo el sistema ventricular, excepto en el acueducto cerebral y en los cuernos frontal y occipital de los ventrículos laterales . [20] El LCR se produce principalmente en los ventrículos laterales . [17] El LCR también se produce en la capa única de células ependimarias en forma de columna que recubren los ventrículos; en el revestimiento que rodea el espacio subaracnoideo ; y en una pequeña cantidad directamente de los pequeños espacios que rodean los vasos sanguíneos alrededor del cerebro. [2]
El LCR se produce en el plexo coroideo en dos pasos. En primer lugar, una forma filtrada de plasma se mueve desde los capilares fenestrados en el plexo coroideo hacia un espacio intersticial, [1] con un movimiento guiado por una diferencia de presión entre la sangre en los capilares y el líquido intersticial. [3] Luego, este líquido debe pasar a través de las células epiteliales que recubren el plexo coroideo hacia los ventrículos, un proceso activo que requiere el transporte de sodio , potasio y cloruro que atrae agua hacia el LCR mediante la creación de presión osmótica . [3] A diferencia de la sangre que pasa de los capilares al plexo coroideo, las células epiteliales que recubren el plexo coroideo contienen uniones estrechas entre las células, que actúan para evitar que la mayoría de las sustancias fluyan libremente hacia el LCR. [21] Los cilios en las superficies apicales de las células ependimarias laten para ayudar a transportar el LCR. [22]
El agua y el dióxido de carbono del líquido intersticial se difunden hacia las células epiteliales. Dentro de estas células, la anhidrasa carbónica convierte las sustancias en iones de bicarbonato e hidrógeno . Estos se intercambian por sodio y cloruro en la superficie celular que da al intersticio. [3] Luego, el sodio, el cloruro, el bicarbonato y el potasio se secretan activamente en el lumen ventricular. [2] [3] Esto crea presión osmótica y atrae agua hacia el LCR, [2] facilitado por las acuaporinas . [3] El LCR contiene muchos menos aniones proteicos que el plasma sanguíneo. La proteína en la sangre se compone principalmente de aniones donde cada anión tiene muchas cargas negativas. [23] Como resultado, para mantener la electroneutralidad, el plasma sanguíneo tiene una concentración mucho menor de aniones cloruro que de cationes sodio. El LCR contiene una concentración similar de iones sodio al plasma sanguíneo, pero menos cationes proteicos y, por lo tanto, un desequilibrio menor entre el sodio y el cloruro, lo que resulta en una mayor concentración de iones cloruro que el plasma. Esto crea una diferencia de presión osmótica con el plasma. El LCR tiene menos potasio, calcio, glucosa y proteínas. [5] Los plexos coroideos también secretan factores de crecimiento, yodo , [24] vitaminas B 1 , B 12 , C , folato , beta-2 microglobulina , vasopresina arginina y óxido nítrico en el LCR. [3] Un cotransportador Na-K-Cl y una ATPasa Na/K que se encuentran en la superficie del endotelio coroideo parecen desempeñar un papel en la regulación de la secreción y composición del LCR. [3] [1] Se ha planteado la hipótesis de que el LCR no es producido principalmente por el plexo coroideo, sino que se produce permanentemente dentro de todo el sistema del LCR, como consecuencia de la filtración de agua a través de las paredes capilares hacia el líquido intersticial del tejido cerebral circundante, regulado por AQP-4 . [4]
Existen variaciones circadianas en la secreción del LCR, cuyos mecanismos no se comprenden del todo, pero que podrían estar relacionados con diferencias en la activación del sistema nervioso autónomo a lo largo del día. [3]
El plexo coroideo del ventrículo lateral produce LCR a partir de la sangre arterial proporcionada por la arteria coroidea anterior . [25] En el cuarto ventrículo, el LCR se produce a partir de la sangre arterial de la arteria cerebelosa anteroinferior (ángulo pontocerebeloso y parte adyacente del receso lateral), la arteria cerebelosa posteroinferior (techo y abertura media) y la arteria cerebelosa superior . [26]
El LCR regresa al sistema vascular ingresando a los senos venosos durales a través de granulaciones aracnoideas . [2] Estas son evaginaciones de la aracnoides hacia los senos venosos alrededor del cerebro, con válvulas para asegurar un drenaje unidireccional. [2] Esto ocurre debido a una diferencia de presión entre la aracnoides y los senos venosos. [3] También se ha visto que el LCR drena hacia los vasos linfáticos , [27] particularmente aquellos que rodean la nariz a través del drenaje a lo largo del nervio olfativo a través de la lámina cribiforme . La vía y la extensión actualmente no se conocen, [1] pero puede involucrar el flujo de LCR a lo largo de algunos nervios craneales y ser más prominente en el neonato . [3] El LCR se renueva a un ritmo de tres a cuatro veces al día. [2] También se ha visto que el LCR se reabsorbe a través de las vainas de los nervios craneales y espinales , y a través del epéndimo. [3]
La composición y la tasa de generación de LCR están influenciadas por las hormonas y el contenido y la presión de la sangre y el LCR. [3] Por ejemplo, cuando la presión del LCR es más alta, hay menos diferencia de presión entre la sangre capilar en los plexos coroideos y el LCR, lo que disminuye la velocidad a la que los fluidos se mueven hacia el plexo coroideo y la generación de LCR. [3] El sistema nervioso autónomo influye en la secreción de LCR del plexo coroideo, con la activación del sistema nervioso simpático disminuyendo la secreción y el sistema nervioso parasimpático aumentándola. [3] Los cambios en el pH de la sangre pueden afectar la actividad de la anhidrasa carbónica , y algunos medicamentos (como la furosemida , que actúa sobre el cotransportador Na-K-Cl ) tienen el potencial de afectar los canales de membrana. [3]
La presión del LCR , medida mediante punción lumbar , es de 10 a 18 cmH2O ( 8 a 15 mmHg o 1,1 a 2 kPa ) con el paciente acostado de lado y de 20 a 30 cmH2O ( 16 a 24 mmHg o 2,1 a 3,2 kPa) con el paciente sentado. [28] En los recién nacidos, la presión del LCR varía de 8 a 10 cmH2O ( 4,4 a 7,3 mmHg o 0,78 a 0,98 kPa). La mayoría de las variaciones se deben a la tos o a la compresión interna de las venas yugulares del cuello. Cuando el paciente está acostado, la presión del LCR estimada mediante punción lumbar es similar a la presión intracraneal .
La hidrocefalia es una acumulación anormal de LCR en los ventrículos del cerebro. [29] La hidrocefalia puede ocurrir debido a la obstrucción del paso del LCR, como por una infección, lesión, masa o anomalía congénita . [29] [30] También puede ocurrir hidrocefalia sin obstrucción asociada con una presión normal del LCR . [29] Los síntomas pueden incluir problemas con la marcha y la coordinación , incontinencia urinaria , náuseas y vómitos y deterioro progresivo de la cognición . [30] En los bebés, la hidrocefalia puede causar agrandamiento de la cabeza, ya que los huesos del cráneo aún no se han fusionado, convulsiones, irritabilidad y somnolencia. [30] Una tomografía computarizada o una resonancia magnética pueden revelar agrandamiento de uno o ambos ventrículos laterales, o masas o lesiones causales, [29] [30] y se puede utilizar una punción lumbar para demostrar y en algunas circunstancias aliviar la presión intracraneal alta. [31] La hidrocefalia generalmente se trata mediante la inserción de una derivación , como una derivación ventriculoperitoneal , que desvía el líquido a otra parte del cuerpo. [29] [30]
La hipertensión intracraneal idiopática es una afección de causa desconocida que se caracteriza por un aumento de la presión del LCR. Se asocia con dolores de cabeza, visión doble , dificultades para ver y un disco óptico hinchado . [29] Puede ocurrir en asociación con el uso de vitamina A y antibióticos de tetraciclina , o sin ninguna causa identificable, particularmente en mujeres obesas jóvenes. [29] El tratamiento puede incluir el cese de cualquier causa conocida, un inhibidor de la anhidrasa carbónica como la acetazolamida , drenaje repetido a través de punción lumbar o la inserción de una derivación como una derivación ventriculoperitoneal. [29]
El LCR puede filtrarse de la duramadre como resultado de diferentes causas, como un traumatismo físico o una punción lumbar, o sin causa conocida , cuando se denomina fuga espontánea de líquido cefalorraquídeo . [32] Generalmente se asocia con hipotensión intracraneal : baja presión del LCR. [31] Puede causar dolores de cabeza, que empeoran al estar de pie, moverse y toser, [31] ya que la baja presión del LCR hace que el cerebro se "hunda" hacia abajo y ejerza presión sobre sus estructuras inferiores. [31] Si se identifica una fuga, una prueba de beta-2 transferrina del líquido que se filtra, cuando es positiva, es altamente específica y sensible para la detección de fugas de LCR. [32] Las imágenes médicas, como las tomografías computarizadas y las resonancias magnéticas, se pueden utilizar para investigar una presunta fuga de LCR cuando no se encuentra una fuga obvia pero se identifica una baja presión del LCR. [33] La cafeína , administrada por vía oral o intravenosa , a menudo ofrece alivio sintomático. [33] El tratamiento de una fuga identificada puede incluir la inyección de sangre de una persona en el espacio epidural (un parche sanguíneo epidural ), cirugía de columna o pegamento de fibrina . [33]
El LCR se puede analizar para el diagnóstico de una variedad de enfermedades neurológicas , generalmente obtenidas mediante un procedimiento llamado punción lumbar. [34] La punción lumbar se lleva a cabo en condiciones estériles insertando una aguja en el espacio subaracnoideo, generalmente entre la tercera y la cuarta vértebra lumbar . El LCR se extrae a través de la aguja y se analiza. [32] Aproximadamente un tercio de las personas experimentan dolor de cabeza después de la punción lumbar, [32] y es común el dolor o malestar en el sitio de entrada de la aguja. Las complicaciones más raras pueden incluir hematomas, meningitis o fuga continua de LCR posterior a la punción lumbar. [1]
Las pruebas a menudo incluyen observar el color del líquido, medir la presión del LCR y contar e identificar glóbulos blancos y rojos dentro del líquido; medir los niveles de proteína y glucosa; y cultivar el líquido. [32] [34] La presencia de glóbulos rojos y xantocromía puede indicar hemorragia subaracnoidea ; mientras que las infecciones del sistema nervioso central , como la meningitis , pueden estar indicadas por niveles elevados de glóbulos blancos. [34] Un cultivo de LCR puede revelar el microorganismo que ha causado la infección, [32] o se puede utilizar PCR para identificar una causa viral. [34] Las investigaciones del tipo total y la naturaleza de las proteínas revelan un punto de enfermedades específicas, incluyendo esclerosis múltiple , síndromes paraneoplásicos , lupus eritematoso sistémico , neurosarcoidosis , angeítis cerebral ; [1] y se pueden probar anticuerpos específicos como la acuaporina-4 para ayudar en el diagnóstico de enfermedades autoinmunes . [1] Una punción lumbar que drena LCR también puede utilizarse como parte del tratamiento de algunas afecciones, incluida la hipertensión intracraneal idiopática y la hidrocefalia de presión normal . [1]
También se puede realizar una punción lumbar para medir la presión intracraneal , que puede estar aumentada en ciertos tipos de hidrocefalia . Sin embargo, nunca se debe realizar una punción lumbar si se sospecha un aumento de la presión intracraneal debido a ciertas situaciones, como un tumor, porque puede provocar una hernia cerebral fatal . [32]
Algunos anestésicos y quimioterapias se inyectan intratecalmente en el espacio subaracnoideo, donde se propagan por el LCR, lo que significa que las sustancias que no pueden atravesar la barrera hematoencefálica aún pueden estar activas en todo el sistema nervioso central. [35] [36] La baricidad se refiere a la densidad de una sustancia en comparación con la densidad del líquido cefalorraquídeo humano y se utiliza en la anestesia regional para determinar la forma en que un fármaco en particular se propagará en el espacio intratecal . [35]
La licorféresis es el proceso de filtración del LCR para eliminar los patógenos endógenos o exógenos. Puede lograrse mediante dispositivos totalmente implantables o extracorpóreos, aunque la técnica sigue siendo experimental en la actualidad. [37]
La administración de fármacos en el LCR se refiere a una serie de métodos diseñados para administrar agentes terapéuticos directamente en el LCR, evitando la BHE para lograr concentraciones más altas del fármaco en el SNC. Esta técnica es particularmente beneficiosa para el tratamiento de trastornos neurológicos como tumores cerebrales, infecciones y enfermedades neurodegenerativas. La inyección intratecal, en la que los fármacos se inyectan directamente en el LCR a través de la región lumbar, y la inyección intracerebroventricular, dirigida a los ventrículos del cerebro, son enfoques comunes. Estos métodos garantizan que los fármacos puedan llegar al SNC de forma más eficaz que la administración sistémica, lo que potencialmente mejora los resultados terapéuticos y reduce los efectos secundarios sistémicos. Los avances en este campo están impulsados por la investigación en curso sobre nuevos sistemas de administración y formulaciones de fármacos, lo que mejora la precisión y la eficacia de los tratamientos. La pseudoadministración intratecal se refiere a un método particular de administración de fármacos en el que el agente terapéutico se introduce en un reservorio conectado al espacio intratecal, en lugar de liberarse en el LCR y distribuirse por todo el SNC. En este enfoque, el fármaco interactúa con su objetivo dentro del reservorio, lo que permite cambiar la composición del LCR sin liberación sistémica. Este método puede ser ventajoso para maximizar la eficacia y minimizar los efectos secundarios sistémicos. [38]
Se han leído varios comentarios de médicos antiguos que hacen referencia al LCR. Hipócrates habló de "agua" que rodeaba el cerebro cuando describió la hidrocefalia congénita , y Galeno se refirió al "líquido excrementicio" en los ventrículos del cerebro, que creía que se purgaba hacia la nariz. Pero durante unos 16 siglos de estudios anatómicos continuos, el LCR permaneció sin mencionarse en la literatura. Esto se debe quizás a la técnica de autopsia predominante, que implicaba cortar la cabeza, eliminando así la evidencia de LCR antes de examinar el cerebro. [39]
El redescubrimiento moderno del LCR se atribuye a Emanuel Swedenborg . En un manuscrito escrito entre 1741 y 1744, inédito durante su vida, Swedenborg se refería al LCR como "linfa espirituosa" secretada desde el techo del cuarto ventrículo hasta el bulbo raquídeo y la médula espinal. Este manuscrito fue finalmente publicado en traducción en 1887. [39]
Albrecht von Haller , un médico y fisiólogo suizo, señaló en su libro de 1747 sobre fisiología que el "agua" del cerebro se secretaba en los ventrículos y se absorbía en las venas, y cuando se secretaba en exceso, podía provocar hidrocefalia. [39] François Magendie estudió las propiedades del LCR mediante vivisección. Descubrió el foramen Magendie, la abertura en el techo del cuarto ventrículo, pero creyó erróneamente que el LCR era secretado por la piamadre . [39]
Thomas Willis (conocido como el descubridor del círculo de Willis ) señaló el hecho de que la consistencia del LCR se altera en la meningitis. [39] En 1869, Gustav Schwalbe propuso que el drenaje del LCR podría ocurrir a través de los vasos linfáticos. [1]
En 1891, W. Essex Wynter comenzó a tratar la meningitis tuberculosa mediante la extracción de LCR del espacio subaracnoideo, y Heinrich Quincke comenzó a popularizar la punción lumbar, que defendía tanto con fines diagnósticos como terapéuticos. [39] En 1912, el neurólogo William Mestrezat dio la primera descripción precisa de la composición química del LCR. [39] En 1914, Harvey W. Cushing publicó evidencia concluyente de que el LCR es secretado por el plexo coroideo . [39]
Durante la filogénesis , el LCR está presente dentro del neuroeje antes de circular. [3] El LCR de los peces Teleostei , que no tienen un espacio subaracnoideo, está contenido dentro de los ventrículos de sus cerebros. [3] En los mamíferos, donde hay un espacio subaracnoideo, el LCR está presente en él. [3] La absorción de LCR se observa en amniotas y especies más complejas, y a medida que las especies se vuelven progresivamente más complejas, el sistema de absorción se vuelve progresivamente más mejorado y el papel de las venas epidurales espinales en la absorción juega un papel cada vez más pequeño. [3]
La cantidad de líquido cefalorraquídeo varía según el tamaño y la especie. [40] En los seres humanos y otros mamíferos , el líquido cefalorraquídeo se renueva a un ritmo de 3 a 5 veces al día. [40] Los problemas con la circulación del LCR, que conducen a hidrocefalia, pueden ocurrir en otros animales así como en los seres humanos. [40]
