Joseph P. Evans

Studies of cerebral edema III

SummaryNormal perivascular glial cells have an abundance of paired fibrillar structures which run in bundles to the region of the basement membrane. Ferritin passes through the endothelium of white matter of cat brain and into both the extracellular space and the perivascular glial cells. The passage through the endothelium is by pinocytosis, the passage across the basement membrane is direct, the passage into the perivascular glial cells is by pinocytosis. In cerebral edema, there is an exaggeration of pinocytotic activity in the endothelial cells, with the contents of these vesicles being poured into the region of the basement membrane. Next, one notes an increase in the extracellular space, and then an increase in number of vesicles in the perivascular glial cells. (The passage through the endothelium is by pinocytosis, the passage across the basement membrane is direct, the passage into the perivascular glial cells is by pinocytosis.) Alteration of the fine structure of the perivascular glial cells follows, with the appearance of protein globules in these cells. The changes in the glial cells peripheral to the vessels occur after those in the extracellular space adjacent to the vessel and in the perivascular glial cells.ZusammenfassungDie normalen perivasculären Gliazellen sind reich an paarigen Fibrillenstrukturen, die in Bündeln zur Basalmembran hin verlaufen. In der weißen Substanz des Katzenhirns gelangt Ferritin durch das Endothel in den extracellulären Raum sowie in die perivasculären Gliazellen. Der Durchtritt erfolgt beim Endothel mittels Pinocytose, durch die Basalmembran direkt und in die perivasculären Gliazellen wieder durch Pinocytose. Beim Hirnödem ist die Pinocytosetätigkeit in den Endothelzellen abnorm gesteigert, wobei sich der Inhalt dieser Vesikel in die Basalmembran ergießt. Weiter kann man eine Erweiterung des extracellulären Raumes und hierauf eine Vermehrung der Vesikel in den perivasculären Gliazellen beobachten. (Der Durchschnitt durch das Endothel erfolgt mittels Pinocytose, durch die Basalmembran direkt und in die perivasculären Gliazellen wieder durch Pinocytose.) Dann kommt es zu Veränderungen der Feinstruktur der perivasculären Gliazellen, wobei in diesen Proteinkügelchen auftreten. Veränderungen in den von Gefäßen entfernt liegenden Gliazellen treten später auf als die Veränderungen im extracellulären Raum unmittelbar um das Gefäß und als die in den perivasculären Gliazellen.

Electron microscope studies of cerebral swelling

SummaryFerritin particles which have been injected intravenously pass through the endothelial cell by pinocytosis in both normal and swollen brain tissue.In normal brain tissue, ferritin particles do not reach the plasma membrane of the perivascular astrocyte, even three hours after injection. A gradient of distribution of the ferritin may be noted and the concentration of the substance falls off sharply as one approaches the endothelial basement membrane.The subpial marginal astrocytes are capable of ingesting ferritin particles injected either intravenously or intrathecally.In cerebral swelling resulting from compression produced by inflation of an extradural balloon, ferritin particles may be seen to pass through the basement membrane of the endothelial cell into the cytoplasm of the perivascular astrocyte. These particles are located chiefly in dense bodies and to some extent in vesicles and mitochondria with regressive appearance. In the white matter in the late stage of brain swelling, ferritin may be seen free in the distended extracellular spaces.We speculate that the blood-brain barrier mechanism under normal circumstances is a complex function in which the endothelial cell serves as a selecting valve, the basement membrane serves as a principal filter, and the perivascular astrocyte monitors the process. Under the abnormal circumstances that develop in association with experimentally produced cerebral swelling, these specific functions, which as a group constitute the blood-brain barrier, are distorted, as evidenced by the ferritin tracer studies, and increased fluid content develops in the white matter.ZusammenfassungIntravenös injizierte Ferritinteilchen treten sowohl im normalen als auch im ödematösen Hirngewebe mittels Pinocytose durch die Endothelzelle.Im normalen Hirngewebe erreichen die Ferritinteilchen die Plasmamembran der perivaskulären Astrocyten auch 3 Std nach der Injektion nicht. Das Verteilungsgefälle des Ferritins kann registriert werden; seine Konzentration sinkt in die Nähe der Basalmembran stark ab. Die subpialen, randständigen Astrocyten sind imstande, intravenös oder intrathecal injizierte Ferritinteilchen aufzunehmen.Bei Hirnschwellung, die durch Kompression mittels Aufblasen eines extradurallen Ballons entsteht, kann man Ferritinteilchen durch die Basalmembran der Endothelzellen in das Cytoplasma perivaskulärer Astrocyten eintreten sehen. Diese Teilchen liegen hauptsächlich in “dense bodies” und zu einem gewissen Anteil auch in Bläschen und in regressiv veränderten Mitochondrien. Im Spätstadium von Hirnschwellung kann Ferritin frei in den erweiterten Extracellulärräumen festgestellt werden. Wir vermuten, daß der Blut-Hirn-Schraken-Mechanismus unter normalen Umständen ein Funktionsgefüge darstellt, innerhalb welchem die Endothelzelle als Wählerventil, die Basalmembran als Hauptfilter und der perivaskuläre Astrocyt als Kontrollinstanz fungieren. Unter abnormen Bedingungen im Zusammenhang mit experimentell erzeugter Hirnschwellung werden diese spezifischen Funktionen, welche gemeinsam die Blut-Hirn-Schranke ausmachen, verzerrt, wie durch die Ferritinmarkierungs-Untersuchungen und die Erhöhung des Flüssigkeitsgehaltes im Mark bewiesen wird.

Acute trauma to the head. Fundamentals of management.

Management of acute head trauma is considerably simplified when injuries to brain tissue are viewed as dynamic problems and an effort is made to visualize them in terms of the altered structural relationships and attendant physiologic disturbances. The physician s responsibilities are to maintain an adequate airway and effective respiratory exchange, to support the circulation, to provide adequate nourishment, to insure proper nursing care, and to recognize and initiate speedily the evacuation of intracranial clots.