Тончайшая оболочка головного и спинного мозга — pia mater.
Pia mater
Пя́ материя (pia mater) – тончайшая оболочка мозга и спинного мозга. Обеспечивает питание, участвует в системе очистки мозга (глимфатическая система). Менингит – воспаление.
Delicate innermost layer of the meninges, the membranes surrounding the brain and spinal cord
Пиа-матер (произносится как /ˈpaɪ.ə ˈmeɪtər/ или /ˈpiː.ə ˈmɑːtər/), часто называемая просто пиа, является нежным внутренним слоем мозговых оболочек, мембраны, окружающие головной и спинной мозг. Пиа-матер в переводе с средневековой латыни означает «нежная мать». Пиа-матер обеспечивает прохождение кровеносных сосудов и питание мозга. Периваскулярное пространство между кровеносными сосудами и пиа-матер предположительно является частью псевдолимфатической системы мозга (глимфатической системы). Раздражение и воспаление пиа-матер приводит к развитию менингита.
Pia mater ('/p//aɪ//.//ə// /'/m//eɪ//t//ər/ or '/p//iː//ə// /'/m//ɑː//t//ər/), often referred to as simply the pia, is the delicate innermost layer of the meninges, the membranes surrounding the brain and spinal cord. Pia mater is medieval Latin meaning "tender mother". The pia mater allows blood vessels to pass through and nourish the brain. The perivascular space between blood vessels and pia mater is proposed to be part of a pseudolymphatic system for the brain (glymphatic system). When the pia mater becomes irritated and inflamed the result is meningitis.
Структура
Пиа-матер – тонкая, полупрозрачная, сетчатая мозговая оболочка, покрывающая почти всю поверхность мозга. Она отсутствует только в естественных отверстиях между желудочками мозга, срединном и боковых отверстиях. Пиа-матер плотно прилегает к поверхности мозга и слабо соединена с паутинной оболочкой. Благодаря этой связи слои часто называют пиа-арахноидальной оболочкой или лептоменингами. Субарахноидальное пространство существует между паутинной и пиа-матер оболочками, в которое хориоидное сплетение выделяет и поддерживает спинномозговую жидкость (СМЖ). В субарахноидальном пространстве содержатся трабекулы – волокнистые нити, соединяющие и стабилизирующие оба слоя, обеспечивая защиту и перемещение белков, электролитов, ионов и глюкозы, содержащихся в СМЖ. Тонкая мембрана состоит из волокнистой соединительной ткани, покрытой снаружи слоем плоских клеток, непроницаемых для жидкости. Сеть кровеносных сосудов достигает мозга и спинного мозга, проходя сквозь пиа-матер. Эти капилляры обеспечивают питание мозга. Эта сосудистая мембрана поддерживается ареолярной тканью, покрытой мезотелиальными клетками из тонких нитей соединительной ткани, называемых трабекулами паутинной оболочки. В периваскулярных пространствах пиа-матер начинается как мезотелиальный слой на внешней поверхности, но затем клетки постепенно исчезают, замещаясь элементами нейроглии. Несмотря на в основном схожее строение, пиа-матер покрывает нервную ткань спинного мозга и проникает в борозды коры головного мозга. Её часто разделяют на две категории: пиа-матер головного мозга (pia mater encephali) и пиа-матер спинного мозга (pia mater spinalis).
Pia mater is the thin, translucent, mesh like meningeal envelope, spanning nearly the entire surface of the brain. It is absent only at the natural openings between the ventricles, the median aperture, and the lateral aperture. The pia firmly adheres to the surface of the brain and loosely connects to the arachnoid layer. Because of this continuum, the layers are often referred to as the pia arachnoid or leptomeninges. A subarachnoid space exists between the arachnoid layer and the pia, into which the choroid plexus releases and maintains the cerebrospinal fluid (CSF). The subarachnoid space contains trabeculae, or fibrous filaments, that connect and bring stability to the two layers, allowing for the appropriate protection from and movement of the proteins, electrolytes, ions, and glucose contained within the CSF. The thin membrane is composed of fibrous connective tissue, which is covered by a sheet of flat cells impermeable to fluid on its outer surface. A network of blood vessels travels to the brain and spinal cord by interlacing through the pia membrane. These capillaries are responsible for nourishing the brain. This vascular membrane is held together by areolar tissue covered by mesothelial cells from the delicate strands of connective tissue called the arachnoid trabeculae. In the perivascular spaces, the pia mater begins as mesothelial lining on the outer surface, but the cells then fade to be replaced by neuroglia elements. Although the pia mater is primarily structurally similar throughout, it spans both the spinal cord's neural tissue and runs down the fissures of the cerebral cortex in the brain. It is often broken down into two categories, the cranial pia mater (pia mater encephali) and the spinal pia mater (pia mater spinalis).
Черепная плоскость
Участок пиа-матер, окружающий мозг, известен как краниальная пиа-матер. Она прикреплена к мозгу отростками астроцитов – глиальных клеток, отвечающих за множество функций, включая поддержание внеклеточного пространства. Краниальная пиа-матер соединяется с эпендимой, выстилающей желудочки головного мозга, образуя хороидные сплетения, которые производят спинномозговую жидкость. Вместе с другими оболочками мозга функция пиа-матер заключается в защите центральной нервной системы, удерживая спинномозговую жидкость, которая амортизирует мозг и спинной мозг. Мембрана в этой области значительно толще, чем краниальная пиа-матер, из-за двухслойного строения пиа-мембраны. Внешний слой, состоящий преимущественно из соединительной ткани, отвечает за эту толщину. Между двумя слоями расположены пространства, обменивающиеся информацией с субарахноидальным пространством, а также содержащие кровеносные сосуды. В месте, где пиа-матер достигает конуса медуллариса, или медуллярного конуса, в конце спинного мозга, мембрана продолжается в виде тонкого нитевидного образования, называемого нитью терминальной или терминальным филумом, расположенным в поясничной цистерне. Эта нить в конечном итоге сливается с твердой мозговой оболочкой и тянется до копчика. Затем она срастается с периостом – мембраной, покрывающей поверхность всех костей, и формирует копчиковую связку. Там она называется центральной связкой и участвует в движениях туловища. Спинномозговая жидкость, пиа-матер и другие слои мозговых оболочек работают вместе как защитный механизм для мозга, при этом спинномозговая жидкость часто рассматривается как четвертый слой мозговых оболочек.
The section of the pia mater enveloping the brain is known as the cranial pia mater. It is anchored to the brain by the processes of astrocytes, which are glial cells responsible for many functions, including maintenance of the extracellular space. The cranial pia mater joins with the ependyma, which lines the cerebral ventricles to form choroid plexuses that produce cerebrospinal fluid. Together with the other meningeal layers, the function of the pia mater is to protect the central nervous system by containing the cerebrospinal fluid, which cushions the brain and spine. The membrane in this area is much thicker than the cranial pia mater, due to the two layer composition of the pia membrane. The outer layer, which is made up of mostly connective tissue, is responsible for this thickness. Between the two layers are spaces which exchange information with the subarachnoid cavity as well as blood vessels. At the point where the pia mater reaches the conus medullaris or medullary cone at the end of the spinal cord, the membrane extends as a thin filament called the filum terminale or terminal filum, contained within the lumbar cistern. This filament eventually blends with the dura mater and extends as far as the coccyx, or tailbone. It then fuses with the periosteum, a membrane found at the surface of all bones, and forms the coccygeal ligament. There it is called the central ligament and assists with movements of the trunk of the body. The CSF, pia mater, and other layers of the meninges work together as a protection device for the brain, with the CSF often referred to as the fourth layer of the meninges.
Производство и обращение КПК
Мозгово-спинномозговая жидкость циркулирует по желудочкам, цистернам и субарахноидальному пространству головного и спинного мозга. Около 150 мл спинномозговой жидкости находится в постоянном движении, непрерывно обновляясь благодаря ежедневному производству около 500 мл жидкости. Спинномозговая жидкость в основном секретируется сосудистым сплетением; однако, примерно треть спинномозговой жидкости секретируется оболочкой pia mater и другими эпендимальными поверхностями желудочков (тонкой эпителиальной мембраной, выстилающей мозг и центральный канал), а также паутинными оболочками. Спинномозговая жидкость движется от желудочков и мозжечка через три отверстия в мозге, поступая в большие полушария и завершая свой цикл в венозной крови через такие структуры, как паутинные грануляции. Оболочка pia mater покрывает все неровности поверхности мозга, за исключением отверстий, чтобы обеспечить непрерывность циркуляции спинномозговой жидкости.
Cerebrospinal fluid is circulated through the ventricles, cisterns, and subarachnoid space within the brain and spinal cord. About 150 mL of CSF is always in circulation, constantly being recycled through the daily production of nearly 500 mL of fluid. The CSF is primarily secreted by the choroid plexus; however, about one third of the CSF is secreted by pia mater and the other ventricular ependymal surfaces (the thin epithelial membrane lining the brain and central canal) and arachnoidal membranes. The CSF travels from the ventricles and cerebellum through three foramina in the brain, emptying into the cerebrum, and ending its cycle in the venous blood via structures like the arachnoid granulations. The pia spans every surface crevice of the brain other than the foramina to allow the circulation of CSF to continue.
Периваскулярные пространства
Пиа-матер обеспечивает формирование периваскулярных пространств, выполняющих функцию лимфатической системы мозга. Кровеносные сосуды, проникающие в мозг, сначала проходят по поверхности, а затем углубляются внутрь к мозговой ткани. Это направление движения приводит к тому, что слой пиа-матер увлекается внутрь и свободно прилегает к сосудам, формируя пространство – периваскулярное пространство – между пиа-матер и каждым кровеносным сосудом. Это критически важно, поскольку мозг не имеет настоящей лимфатической системы. В остальном теле небольшое количество белка может просачиваться из паренхимальных капилляров через лимфатическую систему. В мозге этот белок попадает в интерстициальное пространство. Белковые компоненты могут выходить через высокопроницаемую пиа-матер и поступать в субарахноидальное пространство, чтобы затем перемещаться в спинномозговую жидкость (СМЖ) и в конечном итоге попадать в мозговые вены. Пиа-матер создает эти периваскулярные пространства, обеспечивая прохождение определенных веществ, таких как жидкости, белки и даже посторонние частицы, например, погибшие лейкоциты, из кровотока в СМЖ и, по сути, в мозг. Функция пиа-матер становится более понятной, если рассматривать эти обычные процессы. Это свойство особенно заметно при травмах головы. При ударе головы о другой объект мозг защищен от повреждения черепом благодаря схожей плотности этих двух сред, что предотвращает пробивание мозга в череп, а его движение замедляется и останавливается за счет вязкости жидкости. Разница в проницаемости между пиа-матер и гематоэнцефалическим барьером означает, что многие лекарственные препараты, попадающие в кровоток, не могут проникнуть в мозг и должны вводиться непосредственно в спинномозговую жидкость.
Pia mater allows for the formation of perivascular spaces that help serve as the brain's lymphatic system. Blood vessels that penetrate the brain first pass across the surface and then go inwards toward the brain. This direction of flow leads to a layer of the pia mater being carried inwards and loosely adhering to the vessels, leading to the production of a space, namely a perivascular space, between the pia mater and each blood vessel. This is critical because the brain lacks a true lymphatic system. In the remainder of the body, small amounts of protein are able to leak from the parenchymal capillaries through the lymphatic system. In the brain, this ends up in the interstitial space. The protein portions are able to leave through the very permeable pia mater and enter the subarachnoid space in order to flow in the cerebrospinal fluid (CSF), eventually ending up in the cerebral veins. The pia mater serves to create these perivascular spaces to allow passage of certain material, such as fluids, proteins, and even extraneous particulate matter such as dead white blood cells from the blood stream to the CSF, and essentially the brain. The function of the pia mater is more simply visualized through these ordinary occurrences. This last property is evident in cases of head injury. When the head comes into contact with another object, the brain is protected from the skull due to the similarity in density between these two fluids so that the brain does not simply smash through into the skull, but rather its movement is slowed and stopped by the viscous ability of this fluid. The contrast in permeability between the pia mater and the blood–brain barrier means that many drugs that enter the blood stream cannot enter the brain, but instead must be administered into the cerebrospinal fluid.
Сенсорные
Вентральные корневые афференты – это немиелинизированные сенсорные аксоны, расположенные в пределах оболочки pia mater. Эти афференты вентрального корешка передают сенсорную информацию от оболочки pia mater и обеспечивают передачу болевых сигналов при грыжах межпозвоночных дисков и других повреждениях спинного мозга.
Ventral root afferents are unmyelinated sensory axons located within the pia mater. These ventral root afferents relay sensory information from the pia mater and allow for the transmission of pain from disc herniation and other spinal injury.
Эволюция
Значительное увеличение размера полушария мозга в ходе эволюции стало возможным отчасти благодаря эволюции сосудистой оболочки мозга (pia mater), которая позволяет питательным кровеносным сосудам проникать глубоко в переплетенное мозговое вещество, обеспечивая необходимые питательные вещества в этой большей нервной массе. На протяжении всей истории жизни на Земле нервная система животных продолжала эволюционировать к более компактной и организованной структуре нейронов и других клеток нервной системы. Этот процесс наиболее заметен у позвоночных и особенно у млекопитающих, у которых увеличенный размер мозга обычно конденсируется в меньшем пространстве благодаря наличию борозд или щелей на поверхности полушария, разделенного на извилины, что позволяет увеличить площадь коры головного мозга. Развитие мозговых оболочек и существование четко выраженной оболочки мозга (pia mater) впервые было отмечено у позвоночных и стало все более важной структурой в мозге млекопитающих с большим мозгом.
The significant increase in the size of the cerebral hemisphere through evolution has been made possible in part through the evolution of the vascular pia mater, which allows nutrient blood vessels to penetrate deep into the intertwined cerebral matter, providing the necessary nutrients in this larger neural mass. Throughout the course of life on earth, the nervous system of animals has continued to evolve to a more compact and increased organization of neurons and other nervous system cells. This process is most evident in vertebrates and especially mammals in which the increased size of the brain is generally condensed into a smaller space through the presence of sulci or fissures on the surface of the hemisphere divided into gyri allowing more superficies of the cortical grey matter to exist. The development of the meninges and the existence of a defined pia mater was first noted in the vertebrates, and has been more and more significant membrane in the brains of mammals with larger brains.
Патология
Менингит – это воспаление мягкой и паутинной оболочек мозга. Это часто вызвано бактериями, проникшими в субарахноидальное пространство, но также может быть обусловлено вирусами, грибками, а также неинфекционными причинами, такими как некоторые лекарственные препараты. Считается, что бактериальный менингит вызывается бактериями, попадающими в центральную нервную систему через кровоток. Молекулярные механизмы, необходимые этим патогенам для преодоления менингеальных слоев и гематоэнцефалического барьера, пока недостаточно изучены. Внутри субарахноидального пространства бактерии размножаются и вызывают воспаление, высвобождая токсины, такие как перекись водорода (H2O2). Эти токсины повреждают митохондрии и провоцируют масштабный иммунный ответ. Головная боль и менингизм часто являются признаками воспаления, передаваемыми по волокнам тройничного нерва в мягкой мозговой оболочке. У до половины пациентов, перенесших бактериальный менингит, наблюдаются инвалидизирующие нейропсихологические последствия. Исследование механизмов проникновения бактерий в менингеальные слои – следующий шаг в профилактике прогрессирования менингита. Опухоль, растущая из мозговых оболочек, называется менингиомой. Большинство менингиом развиваются из паутинной оболочки, врастая внутрь и оказывая давление на мягкую мозговую оболочку, а следовательно, на мозг или спинной мозг. Хотя менингиомы составляют 20% первичных опухолей головного мозга и 12% опухолей спинного мозга, 90% из них являются доброкачественными. Менингиомы, как правило, растут медленно, поэтому симптомы могут проявиться спустя годы после образования опухоли. Симптомы часто включают головные боли и судороги, вызванные давлением опухоли на сенсорные рецепторы. Методы лечения этих опухолей включают хирургическое вмешательство и лучевую терапию.
Meningitis is the inflammation of the pia and arachnoid mater. This is often due to bacteria that have entered the subarachnoid space, but can also be caused by viruses, fungi, as well as non infectious causes such as certain drugs. It is believed that bacterial meningitis is caused by bacteria that enter the central nervous system through the blood stream. The molecular tools these pathogens would require to cross the meningeal layers and the blood–brain barrier are not yet well understood. Inside the subarachnoid, bacteria replicate and cause inflammation from released toxins such as hydrogen peroxide (H2O2) These toxins have been found to damage the mitochondria and produce a large scale immune response. Headache and meningismus are often signs of inflammation relayed via trigeminal sensory nerve fibers within the pia mater. Disabling neuropsychological effects are seen in up to half of bacterial meningitis survivors. Research into how bacteria invade and enter the meningeal layers is the next step in prevention of the progression of meningitis. A tumor growing from the meninges is referred to as a meningioma. Most meningiomas grow from the arachnoid mater inward applying pressure on the pia mater and therefore the brain or spinal cord. While meningiomas make up 20% of primary brain tumors and 12% of spinal cord tumors, 90% of these tumors are benign. Meningiomas tend to grow slowly and therefore symptoms may arise years after initial tumor formation. The symptoms often include headaches and seizures due to the force the tumor creates on sensory receptors. The treatments available for these tumors include surgery and radiation.