Pia mater (/ˈpaɪ.ə ˈmeɪtər/ nebo /ˈpiː.ə ˈmɑːtər/), často nazývaná jednoduše pia, je nejjemnější vnitřní vrstva mozkových blan, které obklopují mozek a míchu. Pia mater je středověký latinský výraz, který znamená „něžná matka“. Další dvě meningeální blány jsou dura mater a arachnoid mater. Pia mater je tenká vláknitá tkáň, která je nepropustná pro tekutinu. Díky tomu může pia mater uzavírat mozkomíšní mok. Tím, že pia mater tuto tekutinu zadržuje, spolupracuje s ostatními meningeálními vrstvami na ochraně a tlumení mozku. Pia mater umožňuje průchod krevních cév a vyživuje mozek. Perivaskulární prostor vytvořený mezi cévami a pia mater funguje jako lymfatický systém pro mozek. Když se pia mater podráždí a zanítí, vznikne meningitida.
Pia mater je tenký, průsvitný, síťovitý meningeální obal, který pokrývá téměř celý povrch mozku. Chybí pouze u přirozených otvorů mezi komorami, Majendieho otvoru a Luschkova otvoru. Pia pevně přiléhá k povrchu mozku a volně navazuje na arachnoidální vrstvu. Kvůli této návaznosti se vrstvy často označují jako pia arachnoidální nebo leptomeningy. Mezi arachnoidální vrstvou a pia existuje subarachnoidální prostor, do kterého cévnatkový plexus uvolňuje a udržuje mozkomíšní mok (CSF). Subarachnoidální prostor obsahuje trabekuly neboli vláknitá vlákna, která spojují a zajišťují stabilitu obou vrstev a umožňují vhodnou ochranu a pohyb bílkovin, elektrolytů, iontů a glukózy obsažených v CSF.
Tenká membrána se skládá z vláknité pojivové tkáně, která je na vnějším povrchu pokryta listem plochých buněk nepropouštějících tekutinu. Skrze pia membránu prochází síť krevních cév do mozku a míchy. Tyto kapiláry jsou zodpovědné za výživu mozku. Tuto cévní membránu drží pohromadě areolární tkáň pokrytá mezotelovými buňkami z jemných vláken pojivové tkáně zvané arachnoidální trabekuly. V perivaskulárních prostorech začíná pia mater jako mezotelová výstelka na vnějším povrchu, ale buňky pak zanikají, aby byly nahrazeny neurogliemi.
Ačkoli je pia mater strukturálně podobná především v celém rozsahu, pokrývá jak nervovou tkáň míchy, tak probíhá štěrbinami mozkové kůry v mozku. Často se dělí do dvou kategorií, na pia mater kraniální (pia mater encephali) a pia mater spinální (pia mater spinalis).
Část pia mater, která obklopuje mozek, se nazývá pia mater kraniální. Je ukotvena k mozku pomocí výrůstků astrocytů, což jsou gliové buňky zodpovědné za mnoho funkcí, včetně udržování extracelulárního prostoru. Kraniální pia mater se spojuje s ependymem, který lemuje mozkové komory, a vytváří cévnatkové pleteně, které produkují mozkomíšní mok. Společně s ostatními meningeálními vrstvami je funkcí pia mater chránit centrální nervový systém tím, že obsahuje mozkomíšní mok, který tlumí mozek a páteř.
Povrch mozku pokrývá pia mater lebeční. Tato vrstva přechází mezi mozkovými gyry a mozečkovými pláty, skládá se dovnitř a vytváří tela chorioidea třetí komory a cévnatkové pleteně postranní a třetí komory. Na úrovni mozečku je membrána pia mater křehčí vzhledem k délce cév i sníženému spojení s mozkovou kůrou.
Pia mater páteře přesně kopíruje křivky míchy. Obklopuje povrch medulla spinalis neboli míchy a je k ní připojena spojením s přední štěrbinou. Pia mater se připojuje k dura mater prostřednictvím 21 párů zubovitých vazů, které procházejí arachnoidální a dura mater míchy. Tyto dentikulární vazy pomáhají ukotvit míchu a zabraňují pohybu do stran, čímž zajišťují stabilitu. Blána v této oblasti je mnohem silnější než pia mater lebky, což je dáno dvouvrstvým složením pia mater. Za tuto tloušťku je zodpovědná vnější vrstva, která je tvořena převážně pojivovou tkání. Mezi oběma vrstvami jsou prostory, které si vyměňují informace se subarachnoidální dutinou, a také cévy. V místě, kde pia mater dosahuje conus medullaris neboli dřeňového kuželu na konci míchy, se membrána rozšiřuje jako tenké vlákno zvané filum terminale neboli terminální filum, obsažené v bederní cisterně. Toto vlákno nakonec splyne s tvrdou plenou mozkovou a sahá až ke kostrči neboli ocasní kosti. Poté se spojí s periostem, membránou nacházející se na povrchu všech kostí, a vytvoří kostrční vaz. Zde se nazývá centrální vaz a pomáhá při pohybech trupu těla.
Pia mater je derivátem neurálního hřebene.
Ve spojení s ostatními meningeálními membránami plní pia mater funkci krytí a ochrany centrálního nervového systému (CNS), ochrany cév a obklopení žilních dutin v blízkosti CNS, zadržování mozkomíšního moku (CSF) a vytváření přepážek s lebkou. CSF, pia mater a další vrstvy mozkových blan fungují společně jako ochranné zařízení mozku, přičemž CSF se často označuje jako čtvrtá vrstva mozkových blan.
Tvorba a cirkulace mozkomíšního moku
Mozkomíšní mok cirkuluje v mozkových komorách, cisternách a subarachnoidálním prostoru v mozku a míše. V oběhu je vždy přibližně 150 ml mozkomíšního moku, který je neustále recyklován díky denní produkci téměř 500 ml tekutiny. CSF je primárně vylučován cévním plexem, nicméně asi třetina CSF je vylučována pia mater a ostatními ependymálními povrchy komor a arachnoidálními membránami. Ependymálním povrchem se rozumí tenká epitelová membrána vystýlající mozkový a míšní kanál. CSF putuje z mozkových komor a mozečku třemi otvory v mozku, vyprazdňuje se do mozku a svůj cyklus končí ve venózní krvi. Pia pokrývá všechny povrchové štěrbiny mozku kromě foramen, aby umožnila pokračování cirkulace CSF.
Pia mater umožňuje vznik perivaskulárních prostor, které slouží jako lymfatický systém mozku. Krevní cévy, které pronikají do mozku, nejprve procházejí po povrchu a poté směřují dovnitř do mozku. Tento směr proudění vede k tomu, že se vrstva pia mater dostává dovnitř a volně přiléhá k cévám, což vede k vytvoření prostoru, konkrétně perivaskulárního prostoru, mezi pia mater a každou cévou. To má zásadní význam, protože mozek postrádá skutečný lymfatický systém. Ve zbytku těla může malé množství bílkovin unikat z parenchymových kapilár prostřednictvím lymfatického systému. V mozku končí v intersticiálním prostoru. Části bílkovin jsou schopny odejít přes velmi propustnou pia mater a dostat se do subarachnoidálního prostoru, aby se dostaly do mozkomíšního moku (CSF) a nakonec skončily v mozkových žilách. Pia mater slouží k vytvoření těchto perivaskulárních prostorů, které umožňují průchod určitého materiálu, jako jsou tekutiny, bílkoviny a dokonce i cizorodé částice, například odumřelé bílé krvinky, z krevního oběhu do mozkomíšního moku a v podstatě do mozku.
Pia mater viz hematoencefalická bariéra (BBB). BBB je zodpovědná za oddělení mozkomíšního moku a mozkové tekutiny od krve, propouští jen omezené množství sodíku, chlóru a draslíku a naprosto žádné plazmatické bílkoviny ani organické molekuly. V blízkosti jsou mozkové komory vystlány ependymovou membránou. CSF je oddělen pouze přes pia mater. Díky vysoké propustnosti ependymu a pia mater se do mozkového intersticia může dostat téměř cokoli, co se dostane do CSF. Regulace této propustnosti je však dosaženo díky hojnému množství nožních výběžků astrocytů, které jsou zodpovědné za propojení kapilár a pia mater způsobem, který pomáhá omezit množství volné difuze pronikající do CNS. Propustnost pia mater pak slouží k těsnému propojení intersticiální mozkové tekutiny a mozkomíšního moku a umožňuje, aby zůstaly téměř homogenní z hlediska složení.
Funkci pia mater si lze jednodušeji představit prostřednictvím těchto běžných událostí. Tato poslední vlastnost je patrná v případech poranění hlavy. Při kontaktu hlavy s jiným předmětem je mozek chráněn před lebkou díky podobné hustotě těchto dvou tekutin, takže mozek se jednoduše neproboří do lebky, ale jeho pohyb je zpomalen a zastaven viskózní schopností této tekutiny. Již zmíněný kontrast v propustnosti mezi BBB a pia mater je užitečný i při aplikaci v medicíně. Léky, které se dostanou do krevního oběhu, nemohou proniknout a působit v mozku, ale musí být podány do mozkomíšního moku.
Pia mater se také vyrovnává s deformací míchy při stlačení. Díky vysokému modulu pružnosti pia mater je schopna omezit povrch míchy. Toto omezení zastavuje prodlužování míchy a zároveň poskytuje vysokou deformační energii. Tato vysoká deformační energie je užitečná a zodpovědná za obnovení míchy do jejího původního tvaru po období dekomprese.
Ventrální kořenové aferenty jsou nemyelinizované senzorické axony umístěné v pia mater. Tyto ventrální kořenové aferenty přenášejí senzorické informace z pia mater a umožňují přenos bolesti při herniaci disku a jiných poraněních páteře.
Výrazné zvětšení mozkové hemisféry v průběhu evoluce bylo částečně umožněno vývojem cévní pia mater, která umožňuje pronikání výživných krevních cév hluboko do propletené mozkové hmoty, čímž je tato větší nervová hmota zásobována potřebnými živinami. V průběhu života na Zemi se nervová soustava živočichů dále vyvíjela směrem ke kompaktnější a větší organizaci neuronů a dalších buněk nervové soustavy. Tento proces je nejvíce patrný u obratlovců a zejména savců, u nichž se zvětšená velikost mozku obecně zhušťuje do menšího prostoru díky přítomnosti sulků nebo štěrbin na povrchu hemisféry rozdělených na gyry, které umožňují existenci většího množství superficiální korové šedé hmoty. Vývoj mening a existence ohraničené pia mater byly poprvé zaznamenány u obratlovců a v mozcích savců s větším mozkem se stále výrazněji projevuje membrána.
Meningitida je zánět pia a arachnoidey. Často je způsoben bakteriemi, které se dostaly do subarachnoidálního prostoru, ale může být způsoben také viry, plísněmi, ale i neinfekčními příčinami, jako jsou některé léky. Předpokládá se, že bakteriální meningitida je způsobena bakteriemi, které se do centrálního nervového systému dostanou krevním oběhem. Molekulární nástroje, které by tyto patogeny potřebovaly k překonání meningeálních vrstev a hematoencefalické bariéry, nejsou dosud dobře známy. Uvnitř subarachnoidálního prostoru se bakterie množí a způsobují zánět z uvolněných toxinů, jako je peroxid vodíku (H2O2) . Bylo zjištěno, že tyto toxiny poškozují mitochondrie a vyvolávají rozsáhlou imunitní reakci. Bolesti hlavy a meningismus jsou často příznaky zánětu, který se přenáší prostřednictvím senzorických vláken trojklanného nervu v pia mater. Až u poloviny osob, které přežily bakteriální meningitidu, se projevují invalidizující neuropsychologické účinky. Výzkum toho, jak bakterie napadají a pronikají do memingeálních vrstev, je dalším krokem v prevenci progrese meningitidy.
Nádor vyrůstající z mozkových blan se označuje jako meningeom. Většina meningeomů vyrůstá z arachnoidey směrem dovnitř a vyvíjí tlak na pia mater, a tím na mozek nebo míchu. Ačkoli meningeomy tvoří 20 % primárních nádorů mozku a 12 % nádorů míchy, 90 % těchto nádorů je nezhoubných. Meningeomy mají tendenci růst pomalu, a proto se příznaky mohou objevit až několik let po vzniku prvního nádoru. Mezi příznaky často patří bolesti hlavy a záchvaty v důsledku síly, kterou nádor působí na smyslové receptory. Současná dostupná léčba těchto nádorů zahrnuje operaci a ozařování.
Výzkum pia mater neustále probíhá. Skupina nemocnic v Madridu ve Španělsku publikovala v roce 2004 článek založený na ultrastrukturálních nálezech v lidské pia mater v souvislosti se subarachnoidální anestezií. Skupina zkoumala, zda jsou v membráně pia mater přítomny fenestrace a jaký mají vliv na přenos lokálních anestetik přes membránu. Na základě jejich výzkumu byly fenestrace nalezeny v oblasti hrudně-bederního přechodu, conus medullaris a v úrovni nervových kořenů. Přestože skupina prokázala přítomnost fenestrací v určitých oblastech zahrnujících pia mater, dospěla k závěru, že nedokáže určit význam, který se za těmito fenestracemi skrývá. Spekulovali, že fenestrace na úrovni bederní páteře mohou ve skutečnosti usnadňovat pohyb lokálních anestetik přes membránu pia mater, což by následně mohlo ovlivnit dobu nástupu a latenci subarachnoidálního bloku. Ačkoli nebyl učiněn žádný oficiální závěr, stále probíhá výzkum, který by měl jejich domněnku potvrdit.
Dura mater – Falx cerebri – Tentorium cerebelli – Falx cerebelli – Arachnoid mater – Subarachnoidální prostor – Cisterna – Cisterna magna – Střední apertura – Mozkomíšní mok – Arachnoidální granulace – Pia mater