FISIOLOGI CAIRAN SEREBROSPINAL

1. Anatomi dan Histologi Plexus Choroideus

Susunan saraf pusat berkembang dari tabung neural. Di medula spinalis, ruang

ini menetap hanya dalam bentuk saluran sempit (kanalis sentralis). Tetapi pada otak,

ruang ini melebar membentuk empat ventrikel, yaitu dua dari ventrikel lateralis pada

hemisfer serebri, ventrikel III di ensefalon, dan ventrikel IV pada pons dan medula

oblongata. Foramen interventrikularis Monro menghubungkan ventrikel lateralis

dengan ventrikel III, aquaduktus Sylvii menghubungkan ventrikel III dengan

ventrikel IV. Ventrikel tersebut bagian dalamnya dilapisi ependim sehingga terpisah

dari jaringan otak.1

Dalam ventrikel IV tela koroidea membentuk atap. Tiap kornu lateral atap

tersebut mempunyai lubang, yaitu foramen Luschka dan juga lubang ketiga terdapat

lebih caudal pada garis tengah, yaitu foramen Magendie. Pada daerah tertentu dari

tiap ventrikeliol, arteriol-arteriol, dan kapiler-kapiler membentuk berkas-berkas

pembuluh darah yang menonjol ke dalam lumen ventrikel yang disebut pleksus

choroideus.1,2

Plexus choroideus adalah satu-satunya tempat yang memproduksi cairan

serebrospinal dan epitel ependim dikhususkan ditempat ini. Sel-selnya berbentuk

kubis dan mengandung sejumlah mitokondria. Plexus choroideus menempati pada

semua ventrikel di intrakranial, serta dalam pemeriksaan mikroskop elektron tampak

mikrovili ireguler yang panjang pada permukaan ventrikel dan plasmalema bagian

basal mempunyai banyak lipatan ke dalam. Kompleks lateral menutup ruang antar sel

ke arah lumen. Pengamatan ini sesuai dengan fakta bahwa fungsi sel-sel di tempat ini

adalah untuk memindahkan cairan dari darah ke dalam ventrikel.1,2

1

Gambar 1. Anatomi plexus choroideus2

2. Fisiologi Cairan Serebrispinal

a. Pembentukan Cairan Serebrospinal

Cairan serebrospinal dibentuk dengan kecepatan sekitar 500 milimeter

per hari, yaitu sebanyak tiga sampai empat kali volume total cairan diseluruh

system cairan serebrospinal. Kira-kira dua pertiga atau lebih cairan ini berasal

dari sekresi pleksus koroideus di keempat ventrikel, terutama di kedua

ventrikel lateral. Sejumlah kecil cairan tambahan disekresikan oleh

permukaan ependim ventrikel dan membrane arakhnoid, dan sebagian kecil

berasal dari otak itu sendiri melalui ruang perivaskuler yang mengelilingi

pembuluh darah yang masuk ke dalam otak.3

Pada orang dewasa, produksi total CSS yang normal adalah sekitar 21

ml/jam (500 ml/hari), volume CSS total hanya sekitar 150 ml. CSS mengalir

dari ventrikel lateralis melalui voramen intraventrikular (foramen Monroe) ke

ventrikel ke tiga, lalu melewati cerebral aquaductus (aquaductus sylvii) ke

ventrikel ke empat dan melalui appertura medialis (foramen Magendi) dan

aperture lateral (foramen Luschka) menuju ke system cerebromedular

(sisterna magna). Dari sisterna cerebelomedular, CSS memasuki ruang

2

subarachnoid, bersisrkulasi disekitar otak dan medulla spinalis sebelum

diabsorbsi pada granulasi arachnoid yang terdapat pada hemisfer serebri.3

Gambar 2. Panah menunjukan aliran cairan serebrospinal dari pleksus koroideus dalam

ventrikel lateral ke vili arakhnoidalis yang menjorok ke dalam sinus duramater4

b. Absorbsi Cairan Serebrospinal Melalui Vili Arakhnoid

Absorbsi CSS melibatkan translokasi cairan dari granulasi arachnoid

ke dalam sinus venosus otak. Vili arakhnoidalis, secara mikroskopis adalah

penonjolan seperti jari dari membrane arakhnoid ke dalam dinding sinus

venosus. Kumpulan besar vili-vili ini biasanya ditemukan bersama-sama, dan

membentuk suatu struktur makroskopis yang disebut granulasi arakhnoidalis

yang terlihat menonjol ke dalam sinus. Dengan menggunakan mikroskop

electron, terlihat bahwa vili ditutupi oleh sel endotel yang memiliki jalur

vesicular yang langsung menembus badan sel. Jalur tersebut cukup besar

untuk memungkinkan aliran relatif bebas dari cairan serebrospinal, molekul

protein terlarut dan bahkan partikel-partikel sebesar eritrosit dan leukosit ke

3

dalam darah vena. Sebagian kecil diabsorpsi di nerve root sleves dan limfatik

meningen. Walaupun mekanismenya belum jelas diketahui, absorpsi CSS ini

tampaknya berbanding lurus terhadaptekanan intracranial (TIK) dan

berbanding terbalik dengan tekanan vena serebral (cerebral venous pressure =

CVP), karena otak dan medulla spinalis sedikit disuplai oleh system limfatik,

absorpsi melalui CSS merupakanmekanisme utama mengembalikan protein

perivaskuler dan interstitial ke dalam aliran darah.3

c. Fisio-Kimia Cairan Serebrospinal

Rata-rata cairan serebrospinal yang diproduksi pleksus koroideus yaitu

sekitar 0,3-0,6 ml/menit. Pembentukan ini disekresi oleh sel epitel secara aktif

dengan pompa maupun transpor. Mekanisme ini berjalan di bawah pengaruh

neuroendokrin dan hormonal. Produksi harian pada dewasa yaitu 500-600 m.5

Aliran cairan serebrospinal bersifat pulsatif, pulsasinya bergantung

pada tekanan arteri pada pleksus. Alirannya bermulai dari ventrikel lateral

kemudian ke ventrikel ke-3 melalui foramen Monro, menuju ke ventrikel ke-4

melalui akuaduktus silvii dan keluar melalui foramen Magendi dan foramen

Luschka ke sisterna magna.3,5

Cairan serebrospinal disekresi secara aktif bukan melalui ultrafiltasi

sederhana. Ion-ion dan molekul terlibat sebagai karier transpor melalui sawar

darah-cairan serebrospinal, membuat konsentrasi cairan serebrospinal lebih

rendah dari protein dalam plasma K, dan urea, dan lebih tinggi dari Cl dan

Mg.5

d. Pengaturan Tekanan Cairan Serebrospinal oleh Vili Araknoidalis

Tekanan normal pada sistem cairan serebrospinal ketika seseorang

berbaring pada posisi horizontal, rata-rata 130 mm H2O pada orang sehat.3

Kecepatan normal pembentukan cairan serebrospinal hampir bersifat

konstan, sehingga perubahan pembentukan cairan jarang menjadi faktor

penentu pengaturan tekanan. Sebaliknya, vili arakhnoidalis berfungsi seperti

4

katup yang memungkinkan cairan serebrospinal dan isinya mengalir kedalam

darah dalam sinus venosus dan tidak memungkinkan aliran sebaliknya. Pada

keadaan normal, kerja katup vili tersebut memungkinkan cairan serebrospinal

mulai mengalir ke dalam darah ketika tekanan cairan serebrospinal sekitar 1,5

mm Hg lebih besar dari tekanan darah dalam sinus venosus. Kemudian, jika

tekanan cairan serebrospinal masih meningkat terus, katup akan terbuka lebih

lebar, sehingga dalam keadaan normal, tekanan cairan serebrospinal tidak

pernah meningkat lebih dari beberapa mm Hg dibandingkan tekanan dalam

sinus venosus serebri.3

Sebaliknya, dalam keadaan sakit, vili tersebut kadang-kadang menjadi

tersumbat oleh partikel-partikel besar, fibrosis, atau kelebihan sel darah yang

bocor ke dalam cairan serebrospinal pada penyakit otak. Sumbatan seperti ini

dapat menyebabkan tingginya tekanan cairan serebrospinal.3

e. Sawar darah-Cairan Serebrospinal

Konsentrasi beberapa unsur pada cairan serebrospinal tidak sama

dengan konsentrasi unsur cairan cairan ekstrasel di tempat lain dalam tubuh.

Beberapa molekul besar tidak dapat masuk ke dalam cairan serebrospinal

karena harus melewati sawar darah-cairan serebrospinal.3

Gambar 3. Sawar darah-cairan serebrospinal5

5

Sawar juga terdapat pada pleksus koroideus, membran kapiler

jaringan, dan seluruh daerah parenkim otak kecuali di beberapa bagian

hipotalamus, kelenjar pineal, dan area postrema, tempat zat berdifusi dengan

mudah ke dalam jaringan. Difusi yang mudah dalam daerah ini berifat penting

karena daerah-daerah tersebut memiliki reseptor sensorik yang bereaksi

terhadap perubahan yang speisifik yang terjadi dalam cairan tubuh, seperti

perubahan osmolalitas dan konsentrasi glukosa, dan perubahan resptor untuk

hormon peptida yang mengatur rasa haus, seperti angiotensin II.3

Pada umumnya sawar darah-cairan serebrospinal sangat permeabel

terhadap air, karbondioksida, oksigen, dan sebgaian besar zat larut lipid, seprti

alkohol dan zat anestesi. Sedikit permeabel terhadap elektrolit, seperti Na, Cl,

dan K. Dan hampir tidak permeabel terhadap protein plasma dan banyak

molekul organik berukuran besar yang tidak larut lipid. Oleh karena itu,

adanya sawar darah-cairan serebropinal obat-obatan seperti antibodi protein

dan obat-obat yang tidak larut lipid sering kali tidak dapat mencapai

konsentrasi ynag efktif dalam cairan serebrospinal atau parenkim otak.3

Penyebab rendahnya permeabilitas sawar darah-cairan serebrospinal

adalah cara se-se endotel kapiler darah otak tersebut berhubungan satu sama

lain. Hubungan ini disebut taut kedap (tigh-juncton – gambar 3), yaitu

membran sel endotel yang berdekatan bersatu dengan erat satu sama lain yang

tidak mempunyai celah pori-pori yang lebar di antara sel-sel tersebut.3

Prosedur yang biasa dilakukan untuk mengukur tekanan cairan

serebrospinal sangat sederhana dengan cara sebagai berikut, pertama, orang

berbaring horizontal pada sisi tubuhnya, sehingga tekanan cairan di medula

spinalis sama dengan tekanan dalam ruang tengkorak. Sebuah jarum spinal

kemudian dimasukkan ke dalam kanalis spinalis lumbal di bawah ujung

terendah medulla spinalis, dan jarum tersebut dihubungkan dengan sebuah

pipa kaca vertical yang terbuka ke atas. Cairan spinal tersebut dibiarkan

masuk ke pipa kaca setinggi mungkin. Jika cairan ini naik sampai setinggi 136

6

mm di atas tingkat jarum tersebut, tekanan dianggap sebesar 136 mm H2O

atau bila dibagi dengan 13,6 yang merupakan berat jenis air raksa, akan

sebesar kira-kira 10 mm Hg.3

f. Fungsi Cairan Serebrospinal

Fungsi utama cairan serebrospinal adalah untuk melindungi otak

dalam ruangnya yang padat. Otak dan cairan serebrospinal memiliki gaya

berat jenis yang kurang lebih sama (hanya berbeda sekitar 4%), sehingga otak

melayang dalam cairan ini. Selain itu, fungsi lainnya dijelaskan sebagai

berikut:3,6

Menyediakan keseimbangan dalam sistem saraf. Unsur-unsur pokok pada

CSS berada dalam keseimbangan dengan cairan otak ektraseluler, jadi

mempertahankan lingkungan luar yang konstan terhadap sel-sel dalam

sistem saraf.

Membuat otak dikelilingi oleh cairan, mengurangi berat otak dalam

tengkorak dan menyediakan bantalan mekanik, melindungi otak dari

trauma yang mengenai tulang tengkorak.

Mengalirkan bahan-bahan yang tidak diperlukan otak, seperti CO2, asam

laktat, dan ion hidrogen. Hal ini penting karena otak hanya memiliki sedikit

sistem limfatik. Dan untuk memindahkan produk seperti darah, bakteri,

materi purulen, dan nekrotiklainnya yang akan diirigasi dan dikeluarkan

melalui villi arakhnoid.

Bertindak sebagai saluran untuk transport intraserebral. Hormon-hormon

dari lobus posterior hipofise, hipothalamus, melatonin dari pineal dapat

dikeluarkan ke CSS dan disalurkan ke bagian lain melalui intraserebral.

Mempertahankan tekanan intrakranial. Dengan cara pengurangan CSS

dengan mengalirkannya ke luar rongga tengkorak, baik dengan

mempercepat pengalirannya melalui berbagai foramina, hingga mencapai

7

sinus venosus, atau masuk ke dalam rongga subarakhnoid lumbal yang

mempunyai kemampuan mengembang sekitar 30%.

g. Fenomena Contrecoup

Bila terjadi benturan yang sangat kuat maka akan menyebabkan

kerusakan otak pada sisi yang berlawanan (bukan pada sisi yang terbentur),

fenomena ini disebut sebagai contrecoup. Hal ini dapat terjadi karena, pada

saat terjadi benturan, cairan akan tertahan dan bertumpuk pada sisi yang

terbentur sehingga menyebabkan otak terdorong bersamaan dengan tulang

tengkorang yang menjauh dari otak yang untuk sementara menciptakan ruang

hampa di area yang berlawanan arah dengan benturan akibat sifat inersia otak.

Setelah itu, ketika tulang tengkorang tidak lagi mengalami akselerasi akibat

benturan, maka otak akan membentur ke tulang tengkorak yang berlawanan

arah.3

Daerah yang paling sering mengalami kontusio yaitu permukaan

inferior lobus temporalis dan frontalis, tempat otak menyentuh protuberansia

di basis kranii seperti yang terjadi pada petinju. Jika kontusio terjai pada sisi

yang sama dengan sisi benturan maka disebut dengan cedera coup. Namun

bila terjadi berlawanan arah maka disebut dengan contrecoup.3

a. Keadaan Patologis pada Cairan Serebrospinal

Adanya suatu tumor di otak dapat menyebabkan penurunan reabsorbsi cairan

serebsospinal kembali ke darah sehingga tekanan dapat meningkat hingga mencapai

500 mm H2O (37 mmHg) atau kira-kira empat kali nilai normal. Peningkatan ini

akan berefek pada peningkatan tekanan intrakranial.3

Selain itu perdarahan atau suatu proses infeksi juga dapat meningkatkan

tekanan cairan serebrospinal. Kedua hal ini menyebabkan munculnya sel darah merah

dan/atau sel darah putih secara tiba-tiba yang dapat menyumbat saluran-saluran

absorbsi yang berukuran kecil seperti vili-vili arakhnoidalis.3

8

Pada bayi, dapat pula terjadi peningkatan tekanan cairan serebsopsinal yang

disebut dengan hidrosefalus. Hidrosefalus dibagi menjadi hidrosefalus komunikans

dan hidrosefalus non-komunikans. Hidrosefalus komunikans biasanya disebabkan

oleh sumbatan aliran cairan dalam ruang subarakhnoid di sekitar daerah dasar otak

atau sumbatan vili arakhnoidalis sehingga cairan terkumpul di luar otak dalam jumlah

yang besar dan di ventrikel dalam jumlah sedikit. Hal ini menyebabkan terjadinya

pembengkakan kepala karena tengkoraknya masih lunak dan belum mnenyatu dan

kerusakan otak. Sedangkan hidrosefalus non-komunikans yaitu keadaan di mana

terjadi obstruksi pada aliran keluar serebrospinal dari satu ventrikel atau lebih.3

Gambar 4. Papiledema

Edema otak merupakan komplikasi yang paling serius akibat abnormalitas

cairan otak yang berkaitan erat dengan fungsi sawar darah-cairan serebrospinal. Otak

berada di ruang intrakranial yang padat sehingga bila terjadi akumulasi edema ekstra

menyebabkan kompresi pembuluh darah yang menyebabkan penurunan aliran darah

dan kerusakan jaringan otak yang serius.3

9

Berikut akan dibahas secara khusus tentang hidrosefalus.

HIDROSEFALUS

Hidrosefalus adalah suatu kondisi peningkatan volume CSF dalam ventrikel

yang mengakibatkan pembesaran ventrikel. Tergantung pada mekanisme patogenesis

yang mendasari, hidrosefalus diklasifikasikan sebagai non-komunikans (obstruktif)

dan komunikans.3, 7

Gambar 1. Skematik pembentukan dan aliran CSF7

1. Non-komunikans

Hidrosefalus non-komunikans yaitu keadaan di mana terjadi obstruksi pada

aliran keluar serebrospinal dari satu ventrikel atau lebih. Tergantung pada

daerah obstruksi (foramen Monro, foramen Magendie dan foramen Luschka)

hidrosefalus dapat dibatasi ke salah satu atau kedua lateral ventrikel, untuk

ventrikel lateral dan ketiga (triventricular hidrosefalus) atau dapat

diperpanjang untuk semua empat ventrikel (tetraventricular hidrosefalus).

Kondisi yang paling sering bertanggung jawab untuk hidrosefalus obstruktif

adalah tumor, intra - atau tambahan aksial, khususnya di fossa, infeksi

posterior, aqueduct stenosis dan intraparenchymal haematomas.3,7

10

Gambar 2. Hidrosefalus8

2. Komunikans

Hidrosefalus komunikans biasanya disebabkan oleh sumbatan aliran

cairan dalam ruang subarakhnoid di sekitar daerah dasar otak atau sumbatan

vili arakhnoidalis sehingga cairan terkumpul di luar otak dalam jumlah yang

besar dan di ventrikel dalam jumlah sedikit. Hal ini menyebabkan terjadinya

pembengkakan kepala karena tengkoraknya masih lunak dan belum menyatu.

Kurangnya reabsorbsi dapat terjadi akibat adanya proses inflamasi yang

terjadi di ruang subarakhnoid.3,7

Gambar 3. Kompresi jaringan otak dan pembesaran ventrikel9

11

Hidrosefalus dapat terjadi pada saat lahir (kongenital) atau didapat.

Hidrosefalus kongenital terjadi akibat gangguan pada faktor genetik atau kondisi

lingkungan pada saat bayi masih berada dala kandungan. Penyebab paling sering

yaitu stenosis aquaduktus. Penyebab lainnya yaitu neural tube defect, virus, tumor,

atau perdarahan. Sedangkan hidrosefalus yang didapat akibat trauma atau suatu

proses penyakit.9

Gejala yang dapat ditemukan pada bayi yaitu peningkatan ukuran kepala,

fontanela melebar, vena-vena di kepala menjadi tampak, iritable, sunset sign, High

pitched cry, lebih sering tidur. Sedang gejala yang dapat ditemukan pada anak besar yaitu

nyeri kepala saat bangun tidur, muntah, penglihatan kabur, gangguan berpikir dan

memori, gangguan berjalan, gangguan keseimbangan, kejang, gangguan pergerakan bola

mata, gangguan kontrol urinasi, dan gangguan perkembangan.9

Tatalaksana paling utama yaitu pembedahan dengan membuat shunt –

penempatan suatu tabung feksibel di daerah sistem ventrikel untuk mengalirkan CSF

ke daerah lain dari tubuh yang mudah diserap.9

12

DAFTAR PUSTAKA

1. Gunawijaya A, Kartawiguna E, Arkeman H, editor. Jaringan saraf. Geneser F.

Buku teks histologi. Jilid 1. Jakarta: Binarupa Aksara; 1994. P. 338-40

2. Afifi A K, Bergman RA. Text and atlas functional neuroanatomy. 2nd ed.

McGraw-Hill ; 2005.

3. Guyton AC, Hall JE. Aliran darah serebral, cairan serebrospinal, dan

metabolisme otak. Rachman LY, Hartanto H, Novrianti A, Wulandari N, ed.

Buku ajar fisiologi kedokteran. 11th ed. Jakarta: EGC; 2007. P.802-807.

4. Guyton ebook

5. Johansen CE, Duncan JA, Klinge PM, Brinker T, Stopa EG, Silverberg GD.

Multiplicity of cerebrospinal fluid functions: New challenges in health and

disease. BioMed Cen 2008; 5(10): 3-4.

6. Sherwood L. Fisiologi manusia dari sel ke sistem. 6th ed. Jakarta: EGC; 2011.

p. 155-6.

7. Pollay M. The function and structure of cerebrospinal fluid outflow system.

Cerebrospinal fluid research. Biomed Cen 2010; 7: 9-10.

8. Neurosurgery. Hydrocephalus (patient and family educations). Children’s

Healthcare of Atlanta.

9. Hydrocephalus association. Hydrocephalus. National Instittute of

Neurological Disorder and Stroke.

10.

13