Dịch não tủy

Dịch não tủy là một dịch ngoại bào trong suốt, không màu, được tìm thấy bên trong mô màng não bao quanh não và tủy sống của động vật có xương sống, cũng như trong các não thất.

Dịch não tủy chủ yếu được sản xuất bởi các tế bào biểu mô trong đám rối mạch mạc  trong các não thất của não, và được hấp thu tại các hạt màng nhện . Ở người, tại một thời điểm có khoảng 125 mL dịch não tủy, và khoảng 500 mL được tạo ra mỗi ngày. Dịch não tủy có tác dụng như một bộ giảm xóc, một lớp đệm, có chức năng bảo vệ não bộ bên trong hộp sọ theo cơ chế cơ học và miễn dịch . Dịch não tủy cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tự điều hòa lưu lượng máu não.

Dịch não tủy nằm trong khoang dưới nhện (giữa màng nhện và màng mềm) cũng như hệ thống não thất bao quanh và bên trong não và tủy sống. Chất dịch này lấp đầy các não thất của não, các bể dưới nhện (cistern) và các rãnh cuộn não (sulcus), cũng như ống trung tâm của tủy sống. Ngoài ra còn có một kết nối từ khoang dưới màng nhện đến mê đạo xương của tai trong thông qua ống ngoại dịch, nơi ngoại dịch liên tục với dịch não tủy. Các tế bào biểu mô của đám rối màng mạch có nhiều tiên mao trên bề mặt đỉnh của chúng, chúng rung động để đẩy dịch não tủy đi qua các não thất.

Chọc dịch não tủy (chọc dò tủy sống) là thủ thuật được sử dụng để lấy dịch não tủy. Thủ thuật này giúp đánh giá áp lực nội sọ, cũng như chỉ ra các bệnh lý như nhiễm trùng não hoặc màng não xung quanh.

Mặc dù được Hippocrates ghi nhận, dịch não tủy đã bị lãng quên trong nhiều thế kỷ. Emanuel Swedenborg mô tả dịch não tủy vào thế kỷ 18.  Năm 1914, Harvey Cushing chứng minh rằng dịch não tủy được tiết ra bởi đám rối mạch mạc.

Cấu trúc

Tuần hoàn dịch não tủy 

Ở người, tại bất kỳ một thời điểm nào cũng có khoảng 125–150 mL dịch não tủy.  Lượng dịch này lưu thông trong hệ thống não thất. Các não thất là một chuỗi các khoang chứa đầy dịch não tủy. Phần lớn dịch não tủy được tạo ra trong hai não thất bên. Từ đây, dịch não tủy đi qua lỗ gian não thất vào não thất ba, sau đó qua cống não đến não thất tư. Từ não thất tư, dịch đi vào khoang dưới nhện qua bốn đường thông gồm ống trung tâm của tủy sống, lỗ giữa và hai lỗ bên.  Dịch não tủy hiện diện trong khoang dưới nhện, bao phủ não và tủy sống, đồng thời kéo dài xuống dưới tận cùng của tủy sống đến xương cùng.    Có một sự thông nối từ khoang dưới nhện đến mê đạo xương của tai trong, khiến dịch não tủy liên tục với ngoại dịch (perilymph) ở 93% số người. 

Dịch não tủy di chuyển theo một hướng duy nhất ra ngoài từ các tâm thất, nhưng theo nhiều hướng trong khoang dưới màng nhện.   Dòng chảy của dịch não tủy có tính chất dao động theo nhịp, được chi phối bởi chu kỳ tim .  Dòng lưu thông của dịch não tủy qua các khoang quanh mạch trong não, bao quanh các động mạch não, được tạo ra nhờ các chuyển động bơm của thành động mạch.

Thành phần 
Dịch não tủy có nguồn gốc từ huyết tương và nhìn chung khá giống huyết tương, ngoại trừ việc dịch não tủy gần như không chứa protein so với huyết tương và có một số mức điện giải khác biệt. Do cơ chế tạo thành của nó, dịch não tủy có nồng độ chloride thấp hơn huyết tương và nồng độ natri cao hơn.  

Dịch não tủy chứa khoảng 0,59% protein huyết tương, tương đương khoảng 15 đến 40 mg/dL, tùy theo vị trí lấy mẫu.  Nói chung, protein hình cầu và albumin có nồng độ thấp hơn trong dịch não tủy ở não thất so với dịch não tủy lấy ra ở thắt lưng hoặc bể não.  Dòng lưu thông liên tục vào hệ tĩnh mạch làm pha loãng nồng độ của các phân tử lớn, không tan trong lipid, xâm nhập vào não và dịch não tủy.  Dịch não tủy bình thường không có hồng cầu và nhiều nhất chỉ chứa ít hơn 5 bạch cầu trên mm 3 , nếu số lượng bạch cầu cao hơn mức này thì được gọi là tăng tế bào trong dịch não tủy và có thể gợi ý tình trạng viêm hoặc nhiễm trùng.

Phát triển 
Vào khoảng tuần thứ năm của quá trình phát triển phôi người, phôi là một đĩa ba lá, được bao phủ bởi ngoại bì, trung bì và nội bì. Một cấu trúc dạng ống phát triển ở đường giữa, được gọi là dây sống. Dây sống giải phóng các phân tử ngoại bào, tác động đến quá trình chuyển đổi lớp ngoại bì nằm phía trên thành mô thần kinh. Ống thần kinh, được hình thành từ ngoại bì, chứa dịch não tủy trước khi đám rối mạch mạc phát triển. Các lỗ thần kinh của ống thần kinh sẽ đóng lại sau tháng đầu tiên, và áp lực dịch não tủy tăng dần.

Đến tuần thứ tư của quá trình phát triển phôi, não đã bắt đầu hình thành. Ba chỗ phồng, còn gọi là các túi não nguyên phát (primary brain vesicles), xuất hiện trong phôi quanh ống trung tâm, gần vùng sẽ phát triển thành đầu. Các chỗ phồng này đại diện cho các thành phần khác nhau của hệ thần kinh trung ương gồm não trước, não giữa và não sau. Các khoang dưới nhện được nhận thấy lần đầu vào khoảng ngày thứ 32 của quá trình phát triển, gần vùng não sau; tuần hoàn dịch có thể quan sát được từ ngày thứ 41.  Vào thời điểm này, có thể thấy đám rối mạch mạc đầu tiên ở não thất bốn, mặc dù thời điểm chúng bắt đầu tiết ra dịch não tủy vẫn chưa được xác định.

Não trước đang phát triển bao quanh cấu trúc gọi là "dây thần kinh" (neural cord, khác với dây thần kinh - nerve). Khi não trước phát triển, phần dây thần kinh (neural cord) nằm trong nó trở thành một não thất, cuối cùng hình thành các não thất bên. Dọc theo bề mặt trong của cả hai não thất, thành não thất vẫn mỏng. Đám rối mạch mạc phát triển, có chức năng sản xuất và bài xuất dịch não tủy. Dịch não tủy nhanh chóng lấp đầy ống thần kinh. Các nhung mao màng nhện được hình thành vào khoảng tuần thứ 35 của quá trình phát triển, còn các hạt màng nhện được ghi nhận vào khoảng tuần thứ 39 và tiếp tục phát triển cho đến 18 tháng tuổi.

Cơ quan dưới mép (Subcommissural organ) tiết ra SCO-spondin, chất này tạo thành sợi Reissner trong dịch não tủy, giúp hỗ trợ sự di chuyển của dịch não tủy qua cống não. Cấu trúc này hiện diện trong giai đoạn sớm nhưng biến mất trong giai đoạn phát triển.

Sinh lý học

Chức năng 
Dịch não tủy có nhiều chức năng:

 Tạo lực nổi: Khối lượng thực tế của não người là khoảng 1400–1500 gram, nhưng trọng lượng tịnh của nó khi lơ lửng trong dịch não tủy chỉ tương đương với 25–50 g.    Nhờ đó, não tồn tại trong trạng thái nổi trung tính (neutral buoyancy), giúp duy trì cấu trúc mà không bị ảnh hưởng bởi chính sức nặng của mình. Nếu không có dịch não tủy, sức nặng này có thể làm giảm tưới máu và gây chết tế bào thần kinh ở các vùng thấp hơn của não. 
 Bảo vệ: Dịch não tủy bảo vệ mô não khỏi bị tổn thương khi bị rung lắc hoặc va đập bằng cách  tạo ra một lớp đệm dịch, đóng vai trò như bộ giảm chấn đối với một số dạng chấn thương cơ học.  
 Ngăn ngừa thiếu máu não: Việc giảm lượng dịch não tủy trong không gian giới hạn bên trong hộp sọ góp phần phòng ngừa thiếu máu não. Điều này làm giảm tổng áp lực nội sọ và tạo điều kiện thuận lợi cho tưới máu não.. 
 Điều hòa: Dịch não tủy cho phép điều hòa cân bằng nội môi cđối với sự phân bố các chất giữa các tế bào não   và các yếu tố thần kinh nội tiết. Chỉ cần thay đổi nhỏ cũng có thể gây rối loạn hoặc tổn thương hệ thần kinh. Ví dụ, nồng độ glycine cao làm rối loạn kiểm soát thân nhiệt và huyết áp, và độ pH dịch não tủy cao gây chóng mặt và ngất xỉu . 
 Loại bỏ chất thải: Dịch não tủy cho phép loại bỏ chất thải từ não,  và rất quan trọng trong hệ bạch huyết não .  Các sản phẩm là chất thải chuyển hóa khuếch tán nhanh chóng vào dịch não tủy và được loại bỏ vào máu khi dịch não tủy được hấp thụ.  Khi cơ chế này bị rối loạn, dịch não tủy có thể trở nên độc, như trong bệnh xơ cột bên teo cơ, là thể thường gặp nhất của bệnh neuron vận động.

Sản xuất 
Não sản xuất khoảng 500 mL dịch não tủy mỗi ngày, với tốc độ khoảng 20 mL mỗi giờ.  Dịch liên tục được tái hấp thu, vì vậy tại một thời điểm chỉ có khoảng 125–150 mL hiện diện. 
Thần kinh học
Hệ não thất
Chất lỏng cơ thể