Cairan Cerebrospinal

Cerebrospinal fluid
Pada orang dewasa jumlah total cairan serebrospinal sekitar 90-150mL, sekitar 25mL terdapat pada ventrikel dan sisanya terdapat di dalam ruangan subarachnoid. Dalam satu hari sekitar 500mL serebrospinal diproduksi atau 0,3-0,4 mL/menit, pergantian volume total serebrospinal setiap 5-7 jam. Sedangkan pada neonatal volume bervariasi dari 10-60mL. Sekitar 70% CSF berasal dari ultrafiltrasi dan sekresi dari choroid plexus, sisanya dari lapisan ventricular ependymal dan celah serebral subarachnoid.
Penelitian dye-exclusion (tryphan blue) menemukan konsep dari blood-brain barrier (BBB)berupa intercellular tight junction (zonula occludens) yang terdapat pada kapiler endothelium, selain itu terdapat juga blodd-CSF barrier (BCB) berupa choroid plexus atau choroid ephitelium, dimana satu lapis sel choroidal ependyma yang khusus terhubung dengan tight junction pada fenestrated kapiler.
Secara fisiologi, barrier ini mengatur regulasi osmolarity pada jaringan otak dan CSF, dan juga mengatur tekanan dan volume pada intracranial.
Secara biokimia, BCB bersifat permeable terhadap substansi larut air namun non-permeable terhadap substansi larut lemak, hal yang sebaliknya terhadap BBB.
Ion-ion pada CSF seperti H+, K+, Ca2+, Mg2+, bicarbonate dan lain-lain diregulasi secara ketat oleh system transport yang spesifik, sedangkan glukosa, urea, dan keratin dapat difusi secara bebas namun mebutuhkan waktu sekitar 2jam untuk seimbang. Protein masuk dengan cara difusi pasif yang tergantung pada gradien konsentrasi pada plasma-CSF dan berbanding tebalik terhadap berat molekul dan hemodinamik volume.
Fungsi CSF : - sebagai physical support untuk otak.
-sebagai pelindung dari efek perubahan mendadak dari tekanan darah.
-pengganti fungsi system lymphatic yang tidak ada di otak, seperti ekskresi.
-sebagai saluran transportasi factor yang dilepaskan oleh hypothalamus ke otak tengah.
-mempertahankan homeostatis ion pada system saraf pusat.
Sirkulasi CSF.
CSF yang dibentuk di choroid plexus mengalir melalui system ventricular, lalu melalui foramen magendie dan luschka menuju basal cisterns. Selanjutnya sirkulasi menuju ruang spinal subarachnoid, mengelilingi cereblum beserta permukaannya lalu menuju ke tempat absorbsiCSF yaitu arachnoid villi yang banyak terletak pada superior sagital sinus dan pada spinal. Aliran CSF di arachnoid villi terjadi satu arah yaitu dari ruang subarachnoid menuju vena kompartemen dengan mekanisme katup.

Serebrospinal dapat diperoleh dengan beberapa teknik, namun pada umumnya teknik yang digunakan adalah lumbar puncture. Teknik lain seperti suboccipital puncture memiliki tingkat komplikasi yang tinggi, sehingga dilakukan hanya pada saat tertentu saja. Pengambilan CSF biasanya dari tulang belakang di antara tulang yang ke 3, 4 atau 5 sebanyak 20mL. Pengambilan CSF harus diawali dengan pengukuran tekanan CSF dengan menggunakan manometer. Tekanan CSF berubah-ubah sesuai dengan perubahan postur tubuh, tekanan darah, valsava maneuver dan factor-faktor lainnya. Contoh, pada orang dewasa normal tekanan pembuka dalam posisi lateral decubitus dengan kaki dan leher pada posisi normal sekitar 90-180mm. Tekanan CSF yang meningkat menunjukan pasien dalam keadaan tegang bersamaan dengan gagal jantung congestive, meningitis, superior vena cava syndrome, thrombosis pada sinus vena, cerebral edema, mass-lesions, hypo-osmolality, atau terjadi penghambatan absorbs CSF. Sedangkan peningkatan tekanan pembuka menunjukan kelainan yang hanya terjadi pada cryptococcal meningitis dan pseudotumor cerebri. Penurunan tekanan CSF dapat dikarenakan penyumbatan pada spinal-subarachnoid, dehidrasi, circulatory collapse dan CSF leakage. Penurunan tekanan setelah pengambilan 1-2mL CSF mungkin dapat disebabkan herniation, penyumbatan spinal pada daerah puncture dan tidak ada cairan yang dapat diambil lagi. Dalam pengambilan CSF, tidak hanya perlu memperhitungkan jumlah cairan yang akan diambil, tapi juga dibutuhkan clinical history seperti di daerah mana CSF tersebut diambil. Dalam melakukan CSF specimen, cairan yang diambil dapat dibagi menjadi 3bagian dengan tube yang berbeda-beda, yaitu :
- No.1 untuk penilitian kimia dan immunologi.
- No.2 untuk penilaian mikrobiologi.
- No.3 untuk penghitungan jumlah sel dan diferensial. Tube bagian ini diberikan kepada cytology jika pasien suspect malignancy.
Namun pembagian tube ini dapat berubah sesuai kondisi, contoh jika terjadi hemorrhage pada tube pertama dikarenakan traumatic puncture, maka tube ketiga dialih-fungsikan sesuai dengan tujuan utama pemeriksaan, contoh jika pasien suspect multiple sclerosis, maka tube 3 digunakan untuk meneliti proteinnya, dan tube pertama tidak digunakan walaupun untuk meneliti mikrobiologi, karena mungkin sudah terkontaminasi bakteri kulit. Specimen harus dengan cepat dibawa ke laboratorium dan diteliti untuk menghindari degradasi organel, dan harus berlangsung tidak lebih dari 1jam dari pengambilan. Penggunaan refrigerator pun kontraindikasi terhadap specimen collection, dikarenakan organisme fastidious seperti Haemophillus Influenzae, Neisseria Mengitidis tidak akan bertahan.
Indikasi pada lumbar puncture dibagi menjadi 4 kategori penyakit major, yaitu infeksi meningeal, subarachnoid hemorrhage, CNS malignancy, penyakit demyelinating. Namun indikasi CSF lebih diperlukan dan penting untuk infeksi meningitis. Sedangkan untuk penyakit lain, cenderung untuk menyediakan fakta-fakta suportif diagnosis klinik.

CSF examination.
1. Gross examination.
Normal : bersih dan tidak berwarna, kekentalan seperti air.
Turbidity : leukocyte >200 sel/µL, eritrocyte >400 sel/µL.
Penggumpalan : traumatic tap, complete spinal block, suppurative dan tubercolous meningitis.
Viscous :metastatic mucin-producing adenocarcinoma, cryptococcal adenocarcinomas.
Xanthochromia : warna supernatant pada saat CSF telah disentrifugasi menjadi merah muda pucat sampi kuning, atau warna lain seperi ;

Selain itu xanthochromia dapat terjadi juga karena oxihemoglobin yang berasal dari pecahnya RBC dikarenakan kontaminasi detergen dari jarum atau collecting tube, dan dapat juga dikarenakan jeda lebih dari 1 jam tanpa dimasukkan ke dalam refrigerator sebelum terjadinya penilaian, dan juga dikarenakan kontaminasi merthiolate disinfectant.
Perbedaan antara hemorrhage yang terjadi akibat traumatic trap dengan yang terjadi akibat patologis adalah ; pada traumatic trap, cairan hemorrhage terlihat jelas antara collection tube pertama dan ketiga, tetapi pada subarachnoid hemorraghe seragam.
2. Microscopic examination.
Jumlah total sel : leukocyte : normal 0-5 sel/µL, neonates <30 sel/µL.
Differential count : teknik Wright’s-stained smear.
Normal pada dewasa lymphocytes : monocytes = 70:30, pada anak-anak monocyte lebih banyak, hingga 80%.
Peningkatan neutrophil  bacterial meningitis.
Peningkatan lymphocytes  viral dan Tb meningitis.
Peningkatan eosinophil  parasit dan fungal infeksi.
3. Chemical examination.
Konsentrasi total protein dari plasma <1% blood level (15-45 mg/dL)
Peningkatan CSF protein :
-peningkatan permeabilitas BBB (meningitis, hemorrhage)
- penurunan resorption pada arachnoid villi.
- mechanical obstruction (tumor)
- peningkatan intrathecal immunoglobin synthesis ( Guillain-Barre synd, multiple sclerosis)
-Teknik : turbidimetric, colorimetric.
Jumlah glukosa darah pada saat berpuasa sekitar 60% dari plasma (50-80 mg/dL). Hypoglycorrhacia menandakan bacterial, tuberculous dan fungal meningitis.
Enzim : - lactate dehydrogenase normal <40U/L, meningkat pada bacterial meningitis.
- Creatine kinase (CK) normal < 5U/L, meningkat pada demyelinating disease, seizures, stroke, malignant tumors, meningitis dan head injury.
4. Microbiological examination.
Teknik gram stain.
Meningitis : -bacterial (group B streptococcus dan gram negative rods)
-viral (enteroviruses/polioviruses)
-fungal (Cryptococcus pada pasien AIDS)
-tuberculous.
Bacterial Viral Tubercular Fungal
WBC Meningkat Meningkat Meningkat Meningkat
Sel Neutrophil Limphocytes Limphocytes & monocytes Limphocytes & monocytes
Protein elevated Marked Moderate Moderate to marked Moderate to marked
Glukosa Menurun Normal Menurun Sedikit menurun
Synovial fluid
Merupakan cairan kental yang terdapat pada ruang antar sendi. Berasal dari ultrafiltrasi plasma yang berkombinasi dengan asam hyaluronik yang diproduksi oleh sel synovial, jumlah normalnya kurang dari 3,5mL. Memiliki molekul dan ion kecil dengan konsentrasi yang sama dengan yang ada pada plasma, sedangkan molekul yang besar tidak ada atau jumlahnya hanya sedikit.
Fungsi : - sebagai pelumas dan bahan perekat.
-menyediakan nutrisi untuk avascular articular cartilage.

Specimen collection dengan cara arthrocentesis. Antikoagulan oxalate, lithium, heparin dan EDTA dapat membentuk crystal yang akan membuat kekeliruan pada saat microscopic examination, sehingga tidak dapat digunakan.
Specimen : -microbiological : 3-10mL dengan menggunakan heparinized tube atau syringe.
-microscopic examination : 2-5mL dengan mengguanakan anticoagulant tube (sodium heparin atau liquid EDTA)
-chemical analysis : 5mL dengan mengguanakan tube tanpa anticoagulant.Walaupun terdapat fibrinogen, synovial fluid pada keadaan normal tidak memiliki gumpalan.
-culture : 1-2mL jika menggunakan green top heparin tube, dengan heparin 143U/tube.
Laboratory examination terhadap synovial fluid sangat diperlukan untuk diagnosis penyakit sendi, terutama pada infeksi arthritis dan yang dikarenakan oleh crystal. Pada pasien suspect, harus dilakukan arthrocentesis dan systematic examination pada synovial fluid, walaupun pada beberapa penyakit sendi tidak memungkinkan adanya diagnosis yang lebih spesifik, namun penanganan penyakit sendi harus dilakukan secara cepat dikarenakan kerusakan pada sendi yang bersifat irreversible dapat terjadi hanya dalam satu hari saja.
Gross examination :
-total volume.
-warna : dievaluasi dengan menggunakan clear glass tube dengan background berwarna putih. Keadaan normal, synovial tidak berwarna namun terkadang berwarna kuning pucat yang dikarenakan oleh diapedesis RBC yang dikarenakan trauma menengah. Pada infalmasi atau noninflamasi, biasnaya berwarna kuning terang hingga kuning (xanthochromia). Cairan septic berwarna kuning, cokelat, atau hijau berdasarkan chromagen yang produksi oleh organisme yang menyerang dan respon host, dan juga munculnya WBC dan RBC.
-kejernihan : berdasarkan jumlah dan type dari partikel yang ada di synovial.
-normal : transparan.
-leukocyte : translucent.
-banyak crystal : buram.
-banyak crystal kolesterol : seperti susu.
Microscopic examination :
Menghitung jumlah sel 1 jam setelah melakukan arthrocentesis. Menggunakan hematocytometer atau automated cell counter. Inkubasi menggunakan hyaluronidase. Jumlah normal <150-200/µL.
Differential count :
Normal : neutrophils 20%, lymphocytes 15%, monocyte & macrophage 65%, eusonophilia 2%
Elevated : -neutrophils : inflamasi, gout, RA.
-lymphocyte : early RA, infeksi kronis.
-monocyte : viral infection.
-eusonophilia : RA, metastatic carcinoma, parasitic infection.
Crystal examination : adanya crystal pada synovial menunjukan terjadinya inflamasi akut dengan peningkatan WBC dan neutrophils-predominant infiltrate. Gout menunjukan terjadinya penggumpalan crystal pada jaringan artikular. Inflamasi respon dari penggumpalan crystal adalah gouty arthritis. Endogen crystal yang paling sering mengakibatkan gouty arthritis adalah monosodium urate monohydrate, calcium pyrophosphate dihidrate, apatite, basic kalsium phosphate, kalsium oxalate, dan lipid. Selain basic calcium phosphate, semua endogen crystal dapat diamati dengan polarized light microscope.
-Monosodium urate monohydrate (MSU) : karakteristik dari urate gout akut dan inflamasi pada septic arthritis.
-calcium pyrophosphate dihidrate : degenerative arthritis, dan juga arthritis dengan hypomagnesemia, hemochromatosis, hyperparathyroidism, dan hypothyroidism.
Mucin clots test.
Merupakan penambahan asam acetic pada synofial fluid sehingga membentuk gumpalan mucin. Test ini menggambarkan dilutasi dan depolimerasi dari asam hyaluronic, yang dapat ditemukan pada beberapa imflamasi arthritis.
Glukosa.
Intrepertasi tepat dari nilai glukosa pada synovial fluid memerlukan perbandingan dengan level serum. Dalam keadaan serum synovial ini berjumlah kurang dari 10mg/dL. Jumlah dari serum ini kurang berguna untuk klinik, dikarenakan satu macam jumlah dapat mencerminkan lebih dari satu macam inflamasi atau kelainan.
Protein.
Jumlah normal 1,38g/dL. Pengkuran dengan protein synovial fluid tidak spesifik, sensitivitas hanya sekitar 52% dan spesifikasi hanya 56% untuk inflamasi disorder. Total level protein synovial tidak sepenuhnya berguna untuk diagnosis dan treatment.

Enzyme.
Peningkatan lactate dehidrogenase mencerminkan terjadinya gout, RA, arthroplasties, infeksi arthritis, peningkatan ini biasanya disebabkan infiltrasi neutrophils. Peningkatan acid phosphatase biasanya menunjukan negative prognostic jumlah dari RA, tetapi tidak spesifik. Walaupun analisis enzim pada synovial fluid biasanya tidak berkaitan dengan klinik, namun pengukuran pada beberapa macam hidrolase dapat membantu memprediksi prognosis sendi, terutama RA.

Lipid.
Keadaan normal, synovial fluid hanya mengandung sedikit konsentrasi lipid dibandingkan dengan plasma. Kolesterol dengan banyak pseudochylous berhubungan dengan RA kronis. Lipid droplets berhubungan dengan trauma. Chylous effusions berhubungan dengan RA, systemic lupus erythematosus (SLE), filariasis, pankreatis, trauma. Lipid tidak memiliki clinical value untuk joint fluid analysis. Dalam kasus ini tingkat kolesterol dibandingkan dengan tingkat pada plasma.

Immunologic studies.
Sekitar 60% pasien RA, ditemukan rheumatoid factor pada synovial fluidnya, dengan titer yang sama atau lebih sedikit dibandingkan dengan serum titer. Antinuclear antibody (ANA)pada synovial fluid ditemukan sekitar 70% dari pasien SLE dan 20% dari pasien RA. Normalnya komplemen pada synovial fluid hanya sekitar 10% dari serum level, meningkat sekitar 40-70% pada inflamasi, sebanding dengan protein eksudat.
Microbiological examination.
-gram stain : memiliki tingkat sensitivitas bermacam-macam, sekitar 75% untuk sthapylococcus, 50% untuk kebanyakan gram negative organisme, dan kurang dari 25% untuk gonococcal infections.
-culture : memiliki sensitivas sekitar 75-95% untuk nongonococcal infeksi sendi dengan pasien yang tidak menggunakan antibiotic. Untuk pasien gonorrhea hanya sekitar 10-50%.
-reaksi polimer chain dengan universal primer : mendeteksi DNA bakteri.
-PCR test.
-KOH/calcufluor white stain : penilaian synovial fluid untuk pasien yang bekerja sebagai travel atau outdoor untuk mendeteksi fungal pathogen.
-synovial biopsy : untuk pasien dengan kronis arthritis dan memiliki resiko factor berupa mycobacterium tuberculosis atau nontuberculosis, dan sangat disarankan untuk suspect tuberculosis arthritis untuk mendapatkan diagnosis yang cepat.
-Ziehl-Neelsen atau Kinyoun stain : memiliki sensitivitas sekitar 20% untuk acid-fast organsime.