Integrazione degli spazi subaracnoidei e linfatici: è tempo di abbracciare un nuovo concetto di assorbimento del liquido cerebrospinale?

Lena Koh, Andrei Zakharov and Miles Johnston Neuroscience Program, Department of Laboratory Medicine and Pathobiology, Sunnybrook and Women’s College Health Sciences Centre, University of Toronto, Canada. Cerebrospinal Fluid Research 2005, 2: 6doi: 10.1186/1743-8454-2-6 www.cerebrospinalfluidresearch.com/content/2/1/6

Abstract

Nella maggior parte dei tessuti ed organi, la circolazione linfatica è responsabile della rimozione delle proteine interstiziali e dei fluidi, ma il parenchima del cervello e del midollo spinale è privo di vasi linfatici. D’altro canto, la letteratura è ricca di evidenze qualitative e quantitative a favore di un’azione del linfatico nell’assorbimento del liquido cerebrospinale (CSF). I dati sperimentali sembrano autorizzare un riesame delle dinamiche del CSF, e portano a considerare un nuovo fondamento concettuale sul quale basare la nostra comprensione dei disordini del sistema del CSF. L’obiettivo di questo articolo è la revisione degli studi chiave che concernono il ruolo del sistema linfatico nel riassorbimento del CSF.

Review

Evidenze delle connessioni tra CSF cranico e sistema linfatico

La teoria classica considera che le proiezioni della membrana aracnoidea nei seni venosi cranici rappresentino le sedi principali di drenaggio del CSF e che l’arresto dell’assorbimento attraverso questi siti porti ai disordini del circuito del CSF. Tuttavia, questa visione viene sempre più contestata [1,4].

Se si esclude uno studio nel quale Prineas [5] riporta la comparsa di vasi linfatici in prossimità del parenchima cerebrale in individui con disordini neurologici, è oggi accettato che non esistano vasi linfatici nel cervello e nel midollo spinale [6]. Tuttavia la letteratura è piena di studi che indicano una relazione fisiologica tra il CSF e i compartimenti linfatici extracranici.

Abbiamo appreso di un legame tra CSF e linfa attraverso studi condotti più di 100 anni fa. Schwalbe dimostrò una connessione tra gli spazi subaracnoidei e il sistema linfatico cervicale in cani e conigli mediante l’utilizzo di blu Berlino [7]. Un esperimento simile praticato su cani rivelò il tracciante del CSF nei linfonodi sub-mascellari e cervicali [8]. Dopo questi primi studi, numerosi lavori diedero solidità all’idea di un collegamento tra CSF e linfa (Tabella 1).

In generale, questi studi indicavano che vari traccianti iniettati nel CSF o nel cervello transitavano poi nei vasi linfatici all’esterno del cranio e in alcuni linfonodi della testa e del collo. La lamina cribrosa appariva avere un ruolo centrale in questo drenaggio. I vari traccianti sembravano spostarsi dagli spazi subaracnoidei attraverso i fori della lamina cribrosa ai nervi olfattivi (fila olfactoria). Il tracciante è stato poi osservato nei vasi linfatici della sotto-mucosa dell’epitelio olfattorio e respiratorio. Come si vede nella Tabella 1, l’associazione tra CSF e linfa è stata verificata in topi, ratti, conigli, gatti, cavie, maiali, pecore, cani, scimmie e umani. Sembra perciò certo che l’assorbimento di CSF per via nasale sia una caratteristica tipica dei mammiferi.

Tabella 1 (vedi articolo originale)
Sommario di importanti esperimenti che mostrano un collegamento tra CSF e sistema linfatico.

Natura delle connessioni anatomiche tra CSF e sistema linfatico

I parametri cellulari associati alla fisiologica “accoppiata” CSF – compartimenti linfatici extracranici avrebbero senza dubbio un ruolo influente nel determinare come il CSF viene assorbito e, per deduzione, anche nel costituire potenziali bersagli patologici per ostruzioni e interferenze con il riassorbimento del CSF. La questione di base è se il CSF confluisce prima in un compartimento interstiziale interposto (l’interstizio sottomucoso associato all’epitelio olfattivo e respiratorio) o se c’è qualche forma di connessione diretta tra il CSF e le strutture linfatiche nasali. Gli studi in grassetto contenuti nella Tabella 1 supportano entrambe queste ipotesi.

Jackson e colleghi hanno postulato due possibili meccanismi di assorbimento nei vasi linfatici (9). Il primo è il modello “a guaina aperta” nel quale le cellule della guaina perineurale scompaiono distalmente alla lamina cribrosa, permettendo al CSF di dissiparsi nello spazio interstiziale dove viene assorbito dai vasi linfatici iniziali della sottomucosa olfattiva e respiratoria. Il modello “a guaina chiusa” raffigura lo spazio perineurale a cul di sacco. In questo caso, i vasi linfatici si possono fondere con le cellule perineurali e in qualche modo hanno accesso diretto al CFS, che scorre lungo il nervo olfattivo. Comunque, dati più recenti suggeriscono una terza possibilità.

Nei topi, il CFS può spostarsi direttamente dallo spazio subaracnoideo ai linfatici della mucosa che emerge a livello della lamina cribrosa. Questo concetto è supportato da studi recenti con Microfil, composto iniettabile di gomma al silicone. Quando il Microfil è stato iniettato nello spazio subaracnoideo di topi, cavie, conigli, pecore, maiali, scimmie e uomini, è entrato in una rete linfatica estensiva adiacente alla superficie extracranica della lamina cribrosa (3, 10-12). I linfatici riempiti con il Microfil erano numerosi specialmente attorno ai nervi olfattivi vicino al punto di uscita dalla lamina cribrosa (Fig 1-C). Il Microfil è stato anche osservato nei vasi linfatici afferenti che entrano nei linfonodi retrofaringei (Fig.1D

Figura 1 (vedi articolo originale)
Relazioni anatomiche tra fluido cerebro-spinale e vasi linfatici

A – Illustrazione della lamina cribrosa e dei vasi linfatici nei topi. In questo esempio del Microfil giallo è stato iniettato nella cisterna magna. Un’estesa rete di vasi linfatici pieni di Microfil giallo può essere osservata nella sottomucosa olfattiva. Frecce nere = lamina cribrosa; OB = bulbo olfattivo.
B – Vasi linfatici riempiti con Microfil giallo (iniettato nella cisterna magna) nei turbinati etmoidali di maiali.
C – Vasi linfatici riempiti con Microfil giallo (iniettato nella cisterna magna) nei turbinati etmoidali di pecora. Vasi sanguigni (in rosso) possono essere visti sparsi nella rete linfatica.
D – Vasi linfatici riempiti con Microfil giallo (iniettato nella cisterna magna) convergono in una serie di linfonodi. In questo esempio si possono osservare vasi linfatici pre-linfonodali convergere su un linfonodo retrofaringeo di pecora.
E – Quando il colore Evans blu viene iniettato nello spazio subaracnoideo spinale di pecora, entra nei tessuti epidurali attorno al midollo spinale.
F – Si osservano vasi linfatici riempiti con il colore Evans blu (iniettato nello spazio subaracnoideo spinale) che drenano nei linfonodi intercostali di pecora.

L’esame istologico negli studi con Microfil nella pecora ha mostrato che i vasi linfatici si fondono nella guaina dei nervi olfattivi all’interno della sotto-mucosa prossimale alla lamina cribrosa (12). Dopo esame accurato, i vasi linfatici riempiti di Microfil sono sembrati formare un collare attorno ai nervi olfattivi in prossimità della porzione extracranica della lamina cribrosa.(Fig2)

Figura 2 (vedi articolo originale)
Connessioni anatomiche tra il nervo olfattivo e i vasi linfatici extracranici

Nello schema (A) i vasi linfatici sono connessi direttamente con lo spazio del CSF:

• In A1, i vasi linfatici formano un collare attorno alla radice emergente del nervo olfattivo con l’endotelio linfatico fuso alla guaina perineurale del nervo e con il periostio o la dura associati alla lamina cribrosa. In effetti questo collare linfatico fornisce “un sigillo” che garantisce che entri poco CSF o che non entri nell’interstizio della sottomucosa.
• In A2, i linfatici si uniscono con la lamina cribrosa e il nervo come sopra, ma in questa figura un collare di CSF segue il nervo ad una certa distanza nella sottomucosa. Questo collare di CSF è delimitato dal vaso linfatico. Come nello scenario raffigurato in A1, al CSF non è permesso di entrare nell’interstizio.

In (B), i vasi linfatici non sono connessi direttamente con il nervo olfattivo o con la lamina cribrosa, ma sono sparsi nella sottomucosa olfattiva. In questa proposta, il CSF viene veicolato primariamente nell’interstizio della sottomucosa da dove viene assorbito nei vasi linfatici a cul di sacco.

(C) Utilizzo di Microfil in vasi linfatici adiacenti alla lamina cribrosa. Questa sezione istologica è stata colorata con ematoxilina ed eosina. In questo esempio, il Microfil giallo è stato infuso nello spazio del CSF (appare nero-marrone nella sezione) e il Microfil blu è stato iniettato nella circolazione arteriosa. I vasi linfatici gonfi, contenenti Microfil, sono specialmente prominenti nell’area che circonda le radici del nervo olfattivo dove questo emerge dalla lamina cribrosa (frecce rosse). Vasi linfatici sono, inoltre, osservati, fusi al nervo olfattivo ad una discreta distanza dalla lamina cribrosa (frecce gialle). Non è stato osservato Microfil libero nell’intestizio della sottomucosa. Per quanto riguarda la relazione tra il CSF craniale e la linfa, gli esempi come questo sembrano supportare lo schema illustrato in A. BV – vasi sanguigni.

Alcuni studi hanno riportato l’esistenza di una guaina perineurale costituita da cellule piatte intorno al nervo olfattivo (13 ). Più recentemente sono state identificate cellule di rivestimento olfattive. Nei mammiferi sembrano essere responsabili della rigenerazione degli assoni olfattivi non mielinizzati durante la vita (14) e sono state osservate lungo i nervi dalla mucosa olfattiva ai bulbi olfattivi (15). Se questa è la natura dello strato cellulare esterno, è evidente che le cellule linfatiche endoteliali si fondono in questo tessuto (12).

Dal punto di vista teorico una connessione diretta tra il CSF e la linfa sembrerebbe aver senso. Si potrebbe pensare che le fuoriuscite di CSF possano essere un evento normale se il CSF venisse veicolato abitudinariamente nell’interstizio della sottomucosa nasale, in quanto il fluido sarebbe separato dagli spazi aerei da solo uno strato di epitelio respiratorio e olfattivo. La necessità di un drenaggio efficace del CSF nelle varie condizioni di variazione di pressione intracranica e il bisogno di proteggere il cervello dalle infezioni aeree sembra essere soddisfatta meglio da un sistema di assorbimento del CSF che limita l’accesso del CSF a vie di drenaggio linfatico ben definite piuttosto che permetterne una dispersione casuale attraverso gli spazi extracellulari della sottomucosa olfattiva e respiratoria.

Altre connessioni CSF – linfa

La più importante via linfatica di assorbimento del CSF è senza dubbio la via olfattiva che conduce ai vasi linfatici cervicali, ma ci sono altri nervi che possono condurre il CSF fuori dal cranio. Sebbene la maggior parte delle prove supporti che i nervi olfattivi forniscano le connessioni tra linfa e CSF, traccianti iniettati nel sistema CSF sembrano uscire dal cranio lungo quasi tutti i nervi cranici inclusi trigemino, acustico (6), ipoglosso e nervi vaghi (11).

L’iniezione di tracciante nello spazio subaracnoideo esita nella comparsa del tracciante stesso nel nervo ottico. (11, 16-18). Nonostante l’occhio non sembri contenere vasi linfatici, uno studio ha rilevato edema dell’occhio nei gatti in seguito a resezione dei vasi e linfonodi cervicali (19). Hasuo e colleghi hanno ipotizzato un drenaggio del CSF dallo spazio sub-aracnoideo del nervo ottico attraverso le granulazioni aracnoidee nel tessuto connettivo orbitale, dalle quali si crede che i vasi linfatici trasferiscano il fluido ai linfonodi cervicali (20).

Una possibile sede di assorbimento linfatico del CSF che è stata generalmente ignorata è la dura stessa. Nei ratti, vasi linfatici esistono attorno alle pareti del seno sagittale, nelle aree di confluenza dei seni in prossimità delle cellule mesoteliali degli spazi sub-durali e presso i vasi del tessuto durale (21).

C’è comunque almeno una obiezione teorica ad un possibile ruolo dei vasi linfatici durali nel drenaggio del CSF. L’architettura cellulare e la presenza di giunzioni strette tra le cellule aracnoidee contribuiscono alla barriera tra sangue-cervello/CSF (22). Senza questa funzione di barriera, i fluidi e i soluti travasati dai capillari durali permeabili potrebbero diffondere l’interstizio durale e avere accesso possibile al CSF. Comunque perchè avvenga un qualunque assorbimento di CSF nella dura, presumibilmente il CSF dovrebbe passare attraverso la supposta barriera realizzata dalla membrana aracnoidea per poter entrare nei tessuti durali.

I vasi linfatici sembrano anche giocare un ruolo nell’assorbimento spinale del CSF. L’inchiostro di India infuso nei ventricoli o nella cisterna magna di conigli è stato trovato attorno alle radici emergenti dei nervi spinali. Il tracciante è passato dagli spazi sub-aracnoidei chiusi ai linfonodi e vasi linfatici della regione cervicale e lombosacrale (23).

Diversamente da ciò che accade per i nervi olfattivi non ci sono evidenze di connessioni dirette tra linfa e CSF spinale. E’ chiaro che il CSF dai compartimenti sub-aracnoidei spinali deve prima passare nei tessuti epidurali da dove l’assorbimento è realizzato dai vasi linfatici a cul di sacco. (Figs. 1E, F)

Da una serie di punti di vista, il drenaggio del CSF dagli spazi sub-aracnoidei spinali gioca un ruolo nell’assorbimento volumetrico totale di CSF. Studi effettuati su pecore hanno dimostrato che la proporzione relativa di assorbimento di CSF tramite il compartimento spinale rappresenta approssimativamente il 25% del totale del drenaggio del CSF (24).

Evidenze quantitative dell’assorbimento volumetrico del CFS nei vasi linfatici cervicali

E’ difficile quantificare il riassorbimento volumetrico di CSF da parte dei vasi linfatici a causa della complessità dei sistemi anatomici coinvolti. Alcuni studiosi hanno trovato semplicemente tracciante di CSF nei linfonodi come espressione della funzione linfatica. Ad esempio, il gruppo di studio di Marmarou ha misurato un ritrovato molto basso di tracciante nei linfonodi cervicali, retrofaringei, parotidei e mandibolari nei gatti 8 ore dopo l’infusione di albumina nel cervello (26). Un approccio più appropriato è raccogliere la linfa dai vasi linfatici cervicali. Ad esempio, Boulton e allievi hanno raccolto linfa dai vasi linfatici cervicali di pecora dopo la somministrazione di tracciante radioattivo nella cisterna magna e hanno trovato che la quantità di tracciante nella linfa era misurabile 1 ora dopo l’iniezione (la quantità di assorbimento linfatico di CSF ha raggiunto il suo picco di 1,86ml/hr, 3 ore dopo l’iniezione).

Courtice e Simmonds sono stati tra i primi a quantificare l’assorbimento di CSF tinto nel plasma e nei linfonodi cervicali (18). Essi hanno visto che, in media, il 4,7% della quantità totale di tracciante iniettato nello spazio del CSF è stato trovato nei linfonodi cervicali di gatti durante 3,5-4,5 ore di durata dell’esperimento. Esperimenti simili sono stati fatti su gatti e conigli (6-8 ore di durata), e la quantità di tracciante ritrovata è stata del 13% e 39% rispettivamente (27). Nei primati, è stata osservata una quantità del 30-50% di I125-albumina negli spazi e vasi linfatici dei tessuti extracranici in seguito a infusione continua nei ventricoli laterali (28).

I dati che maggiormente colpiscono sono stati ottenuti tramite studi nei quali la lamina cribrosa di pecore è stata sigillata. In questa procedura la mucosa nasale, i nervi olfattivi e tutti i tessuti molli sulla superficie extra-cranica della lamina cribrosa sono stati raschiati via con un cucchiaio chirurgico e la superficie ossea sigillata mediante cera d’osso o colla tissutale. La pecora è stata testata mediante una infusione a flusso costante o a pressione costante di CSF artificiale negli spazi liquorali prima e dopo che il lato extra-cranico della lamina cribrosa era stato sigillato. La frazione di CSF assorbito si riduceva significativamente mediante questa ostruzione e in modo evidente i dati hanno mostrato che la maggior parte (>80%) dell’assorbimento cranico di CSF avveniva attraverso la lamina cribrosa in animali adulti (29) e neonati (30). Questi dati evidenziano che i vasi linfatici hanno un importante ruolo nell’assorbimento del CSF anche prima della nascita.

Relazione tra pressione intracranica e assorbimento linfatico di CSF

McComb e colleghi hanno notato che un incremento della pressione intracranica (ICP) in conigli e gatti porta ad un maggior livello di tracciante radioattivo del CSF nel nervo ottico, nei bulbi olfattivi, nel tessuto epi-sclerale e nei linfonodi cervicali profondi (17,31).

Hasuo ha osservato che il flusso cervicale della linfa in cani e gatti aumentava 2-5 volte quando la ICP saliva a 30-70 cm H2O (20). Nella pecora, l’andamento delle pressioni e del flusso linfatico cervicale era strettamente correlato alla ICP (32). Silver e colleghi hanno misurato i valori della pressione linfatica e del flusso linfatico cervicale in seguito ad incrementi della ICP (10-70 cm H2O). A 70 cm H2O di ICP, i valori di flusso linfatico cervicale erano 4 volte superiori rispetto alle condizioni di partenza e circa l’80% della linfa contenuta in questi dotti è stata stimata come originante dagli spazi liquorali (33).

Implicazioni relative al blocco dell’assorbimento linfatico di CSF

Edema del cervello, l’aumento dell’ICP, anomalie dell’EEG e alterazioni comportamentali sono state dimostrate a seguito della legatura permanente dei vasi linfatici cervicali di cani (25, 34). Similmente la rimozione dei linfonodi cervicali e la legatura dei vasi linfatici in conigli ha portato a modificazioni cellulari nel cervello inclusa necrosi neuronale e cospicua infiltrazione di fagociti (35). La legatura dei vasi linfatici cervicali porta ad edema cerebrale e ad una aumentata concentrazione di proteine in gatti e conigli (19, 36). Botel e colleghi hanno ostruito i vasi e i linfonodi retrofaringei in gatti tramite coagulazione (37). Questo gruppo ha osservato che la resistenza del flusso di CSF uscente raddoppiava, ma la ICP rimaneva la stessa in rapporto agli animali di controllo.

In studi recenti, la ICP di base si è alzata dopo che la lamina cribrosa è stata ostruita sul versante nasale (37). Le ICP media, diastolica e sistolica sono raddoppiate quando è stato impedito l’assorbimento di CSF attraverso la lamina cribrosa.

In aggiunta, l’ostruzione della lamina cribrosa ha aumentato anche la concentrazione di tracciante radioattivo nel seno sagittale superiore (2).

I disturbi del sistema liquorale sono associati ad un deterioramento dell’assorbimento linfatico di CSF?

Sono molto poche le informazioni a disposizione riguardanti questo argomento, ma ci sono alcune interessati osservazioni che possono avere impatto sulla questione. Le procedure chirurgiche negli uomini che portano ad asportazione dei nervi olfattivi non sembrano essere associate regolarmente a problemi di circolazione di CSF visibili. E’ possibile che il CSF possa essere deviato allo spazio sub-aracnoideo spinale (e da qui, nei vasi linfatici associati ai tessuti spinali epidurali) per compensare l’ostruzione all’assorbimento presso la lamina cribrosa. Ciò nonostante, è degno di nota uno studio, che ha dimostrato che l’8% dei pazienti ha sviluppato idrocefalo nell’immediato periodo post-operatorio di interventi sulla base cranica, e che la metà di questi pazienti ha inoltre manifestato la perdita di CSF (39).

La mancanza di sviluppo dei bulbi olfattivi in uomini (40) e topi (41) è stata inoltre associata ad idrocefalo.

Una correlazione sistema linfatico-CSF sembra avere inoltre implicazioni immunologiche. Per esempio una risposta immunitaria umorale in ratti è stata generata da linfonodi cervicali profondi dopo iniezione di cellule sanguigne di pecora in vari siti intracerebrali (24).

Dopo l’induzione di encefalomielite autoimmune sperimentale in ratti si generava un’importante risposta autoimmune che esitava in lesioni cerebrali (43) . La rimozione di linfonodi cervicali e profondi in seguito ad induzione di encefalomielite autoimmune riduceva significativamente la severità della patologia. Quindi i linfonodi cervicali si comportano come le prime cellule immunitarie che mirano al cervello. Alcuni studiosi hanno ipotizzato che il drenaggio linfatico degli antigeni cerebrali possa contribuire plausibilmente alla patogenesi della malattia di Alzheimer e sclerosi multipla.

Conclusioni

I principi che costituiscono le basi della comprensione dell’assorbimento di CSF non sembrano aver ricevuto valutazioni critiche negli anni recenti. Si conviene che le proiezioni aracnoidee nei seni venosi cranici rappresentino i siti primari per l’assorbimento di CSF e le opinioni attuali sulla patofisiologia del sistema CSF hanno spesso focalizzato l’attenzione su di una eliminazione deficitaria attraverso questi elementi. Comunque questo concetto dovrebbe essere rivisto. La possibilità che il CSF possa drenare nei vasi linfatici extra-cranici in volumi significativi è stata comunemente ignorata sebbene un’associazione tra CSF e linfa sia conosciuta da oltre 100 anni.

Il CSF fluisce principalmente lungo le estensioni del compartimento sub-aracnoideo associato principalmente ai nervi olfattivi, viene veicolato attraverso la lamina cribrosa e assorbito infine dal sistema linfatico nella sottomucosa nasale. È probabilmente giunto il momento opportuno per creare nuovi fondamenti concettuali sui quali basare la nostra comprensione dei parametri CSF. L’attenzione diretta all’assorbimento linfatico del CSF potrebbe rivelare nuovi scorci in relazione alla causa dei disordini del CSF e fornire nuovi obiettivi per l’intervento terapeutico.

Gli autori dichiarano che non hanno conflitti d’interesse.

Contributi degli autori

LK ha la responsabilità primaria di quanto scritto e della revisione. AZ e MJ hanno contribuito alle idee e aiutato nella preparazione del manoscritto. Tutti gli autori hanno letto e approvato il manoscritto finale.

L’articolo è stato liberamente tradotto, rielaborato e sintetizzato a cura del Comitato Scientifico di Osteopatianews.

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