GIÁO TRÌNH SINH LÝ TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA DƯỢC BỘ MÔN SINH LÝ - NĂM 2014 by Dạy Kèm Quy Nhơn Official

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA DƯỢC

GIÁO TRÌNH

SINH LÝ

Bộ môn Sinh lý - Năm 2014 Lưu hành nội bộ

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA DƯỢC

GIÁO TRÌNH

SINH LÝ Biên soạn: PGS TS Nguyễn thị Đòan Hương TS Nguyễn Xuân Cẫm Huyên TS Nguyễn thị Hoàng Lan

Bộ môn Sinh lý - Năm 2014 Lưu hành nội bộ

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

MỤC LỤC Bài 1: SINH LÝ TẾ BÀO ................................................................................................ 1 Bài 2: SINH LÝ MÁU ................................................................................................... 19 Bài 3: SINH LÝ TIM ..................................................................................................... 37 Bài 4: SINH LÝ HỆ MẠCH .......................................................................................... 60 Bài 4: SINH LÝ HÔ HẤP.............................................................................................. 73 Bài 5: SINH LÝ TẾ BÀO CƠ ..................................................................................... 107 Bài 6: SINH LÝ TẾ BÀO THẦN KINH ..................................................................... 117 Bài 7: SINH LÝ THẬN ............................................................................................... 128 Bài 8: SINH LÝ HỆ THẦN KINH .............................................................................. 151 Bài 9: SINH LÝ HỆ TIÊU HÓA ................................................................................. 216 Bài 10: SINH LÝ HỆ NỘI TIẾT- SINH DỤC ............................................................ 222

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Bài 1: SINH LÝ TẾ BÀO MỤC TIÊU 1. Trình bày chức năng của các cấu trúc trong tế bào 2. Trình bày sự vận chuyển vật chất qua màng tế bào Mọi cơ thể sống đều gồm những đơn vị cơ bản là tế bào.Trong cơ thể đơn bào, mọi quá trình sống đều diễn ra trong một tế bào. Trong quá trình tiến hóa của động vật, các cơ thể đơn bào tiến lên thành cơ thể đa bào, trong cơ thể đa bào có nhiều nhóm chuyên chức. Trên động vật cấp cao và người, những tế bào chuyên chức kết lại với nhau thành nhiều cơ quan. Tế bào cơ thể người có khả năng biệt hóa và phân chia. Đại đa số tế bào đều phân chia sinh ra nhiều tế bào con, kết lại với nhau thành tổ chức hay mô. Mặc dù nhiều tế bào của cơ thể khác nhau, nhưng chúng có một số đặc tính cơ bản giống nhau, những đặc tính này gồm: – Trong tất cả các tế bào, oxy sẽ kết hợp với các sản phẩm chuyển hóa từ đường, đạm, mỡ để phóng thính năng lượng cho các chức năng của tế bào. – Hầu hết các tế bào đều có chức năng sinh sản. – Các tế bào có khả năng biệt hóa. I. CẤU TRÚC – CHỨC NĂNG CỦA MÀNG TẾ BÀO 1.1. Cấu trúc màng tế bào Màng tế bào và màng bào quan được cấu tạo chính là các chất glucid, lipid, protid. Màng tế bào là một cấu trúc mỏng, đàn hồi, dày khoảng 7,5 – 10 nanomet, bao gồm hầu như là protein và lipid. Thành phần : Protein

55%

Phospholipid

25%

Cholesterol

13%

Lipid khác

Glucid

Danielli và Davson đề nghị mô hình cấu trúc màng gồm:

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

1.1.1. Lớp lipid kép Là lớp mỏng bao liên tục bề mặt ngoài của tế bào, thỉnh thoảng trong lớp này xen các phân tử protein lớn hình cầu. Cấu trúc cơ bản của lớp lipid là các phân tử phospholipid, có phần phosphate ưa nước ở ngoài và phần acid béo kỵ nước quay vào trong. Màng này là một dịch lỏng, các phần của màng có thể di chuyển từ điểm này sang điểm khác dọc theo bề mặt của màng. Protein và các chất khác tan và trôi nổi trong lớp lipid đôi này. Đặc tính: không thấm với những chất tan trong nước nhưng thấm với những chất tan trong mỡ. Chức năng – Tạo thể tích và hình dáng tế bào – Ngăn cách môi trường bên trong – ngoài tế bào 1.1.2. Protein Màng tế bào chứa nhiều loại protein khác nhau : Dựa theo tính hòa tan và vị trí : – Protein nằm ngoài lớp lipid : tan trong nước, còn gọi là protein ngoại biên. – Protein cắm sâu nhiều hay ít vào lớp lipid, gắn vào lớp lipid bằng đầu kỵ nước, gắn vào lớp ngoài bằng đầu ưa nước, gọi là protein nguyên, chiếm 50-70% tổng số, gồm lipoprotein, glycoprotein. Protein có thể di chuyển tự do trong lớp lipid và thường vận tốc di chuyển chậm hơn lipid. Dựa theo chức năng : – Protein có chức năng như bơm ion – Protein có chức năng như kênh ion – Protein có chức năng như chất tiếp nhận – Protein có chức năng như men xúc tác

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Vùng kỵ nước

Vùng ưa nước

Hình 1. Lớp lipid kép

Hình 2. Màng tế bào

Hình 3. Protein màng: chuyên chở, họat động men, truyền tín hiệu, nhận biết tế bào-tế bào, liên kết tế bào, thành phần của khung tế bào 3

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

1.1.3. Đường (Carbohydrate) Ở dạng kết hợp với protein (glycoprotein) hoặc lipid (glycolipid) – Các protein thường là glycoprotein – 1/10 phân tử lipid màng là glycolipid – Proteoglycans: gắn lỏng lẽo ở mặt ngoài màng – Toàn mặt ngoài của tế bào thường có một lớp carbohydrate lỏng lẽo gọi là glycocalyx. Chức năng : chúng mang điện âm nên có khả năng đẩy các chất điện âm. Glycocalyx của một vài tế bào gắn với glycocalyx của tế bào khác và làm các tế bào dính nhau. Nhiều carbohydrate là các thụ thể và một vài loại tham gia trong đáp ứng miễn dịch. 1.2. Chức năng màng tế bào 1.2.1. Chức năng chia ngăn Màng tế bào gồm màng của tế bào, màng nhân, màng của hệ võng nội bào, màng của ty lạp thể, tiêu thể và bộ Golgi. Mỗi tế bào là một đơn vị chức năng chứa đựng những vật chất riêng biệt, các bào quan cũng có chức năng riêng. Nhờ màng tế bào chia ngăn, mỗi thành phần của tế bào có thể tiến hành chức năng của mình. Chia ngăn không có nghĩa là đóng kín mà vẫn có trao đổi vật chất qua lại màng. 1.2.2. Chức năng thấm qua Sự khác biệt nồng độ các chất trong nhiều ngăn của dịch cơ thể là do có những màng ngăn cách chúng.Vật chất được trao đổi qua màng theo nhiều cách: 1.2.2.1. Khuếch tán đơn thuần Hòa tan trong lớp lipid của màng. Khuyếch tán qua các vi lỗ của màng. Sự khuyếch tán qua màng tùy thuộc: – Tính thấm của màng – Nhiệt độ: càng nóng, khuyếch tán càng nhanh – Bản chất của vật chất xuyên màng 4

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Nồng độ chất ấy bên trong và bên ngoài màng – Điện tích của các ion qua màng – Thiết diện và độ dày của màng – Khoảng cách di chuyển 1.2.2.2. Khuyếch tán hỗ trợ Còn gọi là khuyếch tán qua trung gian chất chuyên chở. Chất chuyên chở làm tăng sự khuyếch tán, nhưng độ khuyếch tán sẽ đạt đến mức tối đa (Vmax) khi nồng độ chất khuyếch tán tăng cao. 1.2.2.3. Vận chuyển qua kênh ion Màng tế bào có những glycoprotein xuyên màng có chức năng cho các ion qua lại màng một cách đặc hiệu. 1.2.2.4. Thăng bằng Donnan Tính thấm của màng đối với ion thì khác với phân tử. Khi một ion ở một bên màng không khuyếch tán được qua màng, ion này sẽ chi phối sự phân phối các ion khác mà màng cho phép thấm qua. Thí dụ 1: Một chậu được ngăn bởi một vách ngăn có lỗ. Một bên chứa dung dịch NaCl, bên còn lại chứa dung dịch KCl. Trong nước, NaCl phân ly thành Na+, Cl-, KCl phân ly thành K+ và Cl-. Nếu đường kính lỗ hỗng lớn hơn những ion này, thì sau một thời gian, qua cơ chế khuyếch tán, số ion Cl-, Na+, K+, Cl- ở hai bên bằng nhau. Ngăn I NaCl

Ngăn II KCl

Na+ Cl-

Cl-

Ngăn I

Ngăn II

K+

Na+

Cl-

Khi cân bằng

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Thí dụ 2: R- có đường kính lớn hơn lỗ hỗng vách ngăn nên R- không đi qua được ngăn I. Ngăn I

Ngăn II

Ngăn I

Ngăn II

aNaCl

bR- Na

(a-x)Na+

bR-

b R-

(a-x)Cl-

xCl-

aNa+

(b+x)Na+

aCl-

bNa+

Khi cân bằng x: số ion Na+ và Cl- di chuyển từ ngăn I qua II (a - x): số ion còn lại của Na+, Cl- ở ngăn I (b + x): số ion Na+ bên ngăn II Khi đạt đến cân bằng : Số lượng cation và anion ở mỗi bên ngăn giống nhau: R- + Cl- (ngăn II) = Na+ (ngăn II) Sự hiện diện của một ion có đường kính lớn không qua màng làm cho số ion ở ngăn bên kia di chuyển qua nó. Tích số nồng độ ion bên ngăn I bằng tích số nồng độ ion bên ngăn II: (a-x) Cl- . (a-x)Na+ Ngăn I

Ngăn I

xCl- . (b+x) Na+ Ngăn II

Ngăn II

Thăng bằng Donnan rất quan trọng đối với màng tế bào vì trong tế bào có những ion có đường kính phân tử lớn như protid không ra ngoài màng được và điều này làm cho những ion nhỏ bên ngoài di chuyển vào bên trong màng. 1.2.2.5. Sự thẩm thấu Sự thẩm thấu là sự di chuyển của các phân tử dung môi qua một màng thấm đến vùng có nồng độ chất tan cao hơn mà màng không có tính thấm đối với chất tan đó. Áp suất cần để ngăn sự di chuyển của dung môi gọi là áp suất thẩm thấu của dung dịch. Áp suất thẩm thấu của dung dịch tùy số lượng hơn là loại ion trong dung dịch. 6

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Áp suất thẩm thấu liên quan đến nhiệt độ và thể tích:

nRT P

= V

n= số hạt tử trong dung dịch R= hằng số khí T= nhiệt độ tuyệt đối V = thể tích Nếu T là hằng số, P tỷ lệ với số hạt tử có trong dung dịch tính theo đơn vị thể tích dung dịch. Nếu chất tan là một chất không ion hóa như glucose, P là hàm số của phân tử glucose hiện diện trong dung dịch. Nếu chất tan ion hóa, mỗi ion là một hạt tử có tính thẩm thấu. Đơn vị đo áp suất thẩm thấu là osmol. Một osmol là áp lực thẩm thấu gây ra bởi sự hòa tan một trọng lượng phân tử một chất vào trong một lít nước với điều kiện là chất ấy không bị thủy giải. Thí dụ: một phân tử gram glucose (180g) khi tan trong 1 lít nước sẽ có một áp suất thẩm thấu là 1 osmol tương đương với 22,4 atm. Một phân tử HCl khi để vào nước sẽ phân ly để cho H+ và Cl-, tạo nên một áp suất thẩm thấu là 2 osmol, tuy nhiên vì sự điện giải HCl không hoàn toàn nên áp suất ấy chỉ gần bằng 2 x 22,4 atm. * Nồng độ thẩm thấu của huyết tương – Trương lực của huyết tương Osmolality: số osmol trong 1 lít dung dịch Osmolarity: số osmol trong 1kg dung môi Nồng độ thẩm thấu của huyết tương là 290 mosmol/L tương ứng với áp suất thẩm thấu là 7,3 atm Nồng độ thẩm thấu của huyết tương có thể ước tính theo công thức sau: Osmolality = 2[ Na+] + 0.05 [ Glucose] + 0,33 [BUN] (mosmol/L)

mEq/L

mg/dL

mg/dL 7

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Trên lâm sàng osmolality của huyết tương trong giới hạn: 285 < osmolality < 320 mEq. Từ “trương lực“ để mô tả áp suất thẩm thấu có hiệu quả của một dung dịch liên quan đến huyết tương. Một dung dịch “đẳng trương“ khi áp suất thẩm thấu có hiệu quả bằng với huyết tương, thấp hơn huyết tương thì gọi là dung dịch “nhược trương“, cao hơn huyết tương thì gọi là dung dịch “ưu trương”. 1.2.2.6. Khuyếch tán không ion hóa Một vài acid yếu và base yếu tan trong màng tế bào dưới dạng không phân ly, còn khi ở dạng phân ly thì chúng không qua màng được. Do đó, nếu phân tử của chất không phân ly khuếch tán từ một bên màng sang bên kia màng, rồi sau đó phân ly chúng không thể khuyếch tán trở lại được. Thí dụ : ở pH=2 trong dạ dày, hơn 95% aspirin ở dạng không ion hóa và tan trong mỡ, hấp thu qua niêm mạc dễ dàng. Vào trong tế bào, pH gần như trung hòa, hợp chất ion hóa trở lại và không trở lại lòng dạ dày được. Hiện tượng khuyếch tán không ion hóa này thấy rõ ở hệ tiêu hóa và thận. 1.2.2.7. Vận chuyển chủ động Các chất được chở qua màng ngược với độ sai biệt nồng độ và điện thế. Tùy theo nguồn năng lượng sử dụng, chuyên chở chủ động được chia thành 2 lọai: – Nguyên phát: nguồn năng lượng được cung cấp trực tiếp từ sự phá vỡ ATP hay một vài hợp chất phosphat có năng lượng cao khác. Bơm Na+- K+: cùng lúc bơm K+ từ ngoài vào trong màng, Na+ từ trong ra ngòai màng. Bơm này hiện diện ở hầu hết tế bào trong cơ thể, chịu trách nhiệm giữ vững độ sai biệt nồng độ Na+ và K+ ở hai bên màng và giữ điện thế âm bên trong tế bào. Bản chất bơm Na+- K+ là protein, có hai đơn vị phụ alpha và beta. Phần protein lớn có đặc tính chuyên biệt quan trọng cho chức năng của bơm:  Có 3 vị trí gắn Na+ trên phần protein đẩy về phía trong màng  Có 2 vị trí gắn K+ trên mặt ngoài màng  Phần phía trong của protein này gần vị trí gắn Na+ có họat động men ATPase. Cơ chế họat động của bơm: – Khi 3 ion Na+ gắn vào phía trong protein chở, men ATPase bị kích họat, sau đó một phân tử ATP tách ra, phóng thích năng lượng, năng lượng này dùng làm thay đổi cấu hình của phân tử protein chở, lọai K+ vào trong màng và Na+ ra ngoài màng 8

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Bơm Na+- K+ còn có khả năng điều hòa thể tích tế bào. Bên trong màng tế bào có một lượng lớn protein và các hợp chất hữu cơ khác không qua màng được, mang điện âm, các chất này sẽ thu hút một số ion dương quanh nó, tạo một lực thẩm thấu, nước di chuyển vào trong tế bào. Bơm Na+- K+ bơm Na+ ra ngòai, mang nước ra ngòai tế bào. Khi tế bào bị phồng tự động kích hoạt bơm Na+- K+, huy động nhiều Na+ ra ngoài và mang nước ra ngoài nhiều hơn.

Hình 4: Bơm Na+- K+ Chuyên chở chủ động Ca++: Ion Ca++ bình thường được giữ ở mức độ thấp trong tế bào (thấp hơn dịch ngọai bào 10.000 lần ) do họat động của hai bơm Ca++: 

Một bơm Ca++ ở trong màng tế bào, bơm Ca++ ra ngoài màng.



Các bơm Ca++ khác ở một hay nhiều bào quan trong tế bào.

Chuyên chở chủ động H+ nguyên phát Cơ chế này quan trọng ở hai nơi: 

Trong tuyến của dạ dày



Trong phần sau của ống thận xa và ống góp của thận

Cơ chế chuyên chở chủ động có tính đặc hiệu, có độ bảo hòa và cần chất chuyên chở. – Thứ phát: đồng chuyên chở (co-transport) hoặc chuyên chở trao đổi (countertransport) Glucose và nhiều acid amin được chở qua màng ngược với độ sai biệt nồng độ bằng cơ chế đồng chuyên chở. Trong cơ chế này, protein chuyên chở có hai vị trí gắn bên ngòai, một cho Na+ và một cho glucose. Chỉ khi Na+ và glucose cùng gắn vào protein chở, sự thay đổi cấu hình tự động xảy ra và cả Na+ và glucose sẽ được mang vào trong màng cùng lúc.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Cơ chế trao đổi Na+- Ca++ hoặc Na+- H+ : Trong cơ chế trao đổi Na+- Ca++ , ion Na+ di chuyển vào trong và Ca++ ra ngòai, cả hai đều gắn vào cùng một protein chở. Vận chuyển chủ động qua khe tế bào:Trong nhiều nơi của cơ thể, vật chất được chở qua khe tế bào thay vì xuyên qua màng tế bào. Lọai chuyên chở này xảy ra ở biểu bì ruột, biểu bì ống thận. Cơ chế: Có một cơ chế chuyên chở chủ động ở một bên tế bào. Sau đó là khuyếch tán đơn thuần hoặc có hỗ trợ qua màng phía đối diện của tế bào. Chức năng biến hình và hòa màng trong quá trình thực bào và bài tiết. 1.2.3. Chức năng biến hình và hòa màng trong quá trình thực bào và bài tiết Màng tế bào là một cấu trúc sinh động, có khả năng tạo hình rất cao. Khả năng này thấy rõ trong quá trình thực bào và bài tiết sản phẫm của tế bào. – Thực bào và ẩm bào: Màng tế bào lấy vật chất bằng cách thành lập những nếp ở màng, sau đó tạo thành nang để mang vật chất vào trong tế bào. Nếu tạo nang lớn thì gọi là thực bào, nếu tạo túi nhỏ thì gọi là ẩm bào. – Xuất bào: Các protein do tế bào bài tiết đi từ hệ võng nội bào đến bộ Golgi, ở đây chúng được đóng gói và thành hạt bài tiết.Các hạt này khi đến màng tế bào, màng hạt tiết và màng tế bào hòa nhau và được thải ra ngòai tế bào. 1.2.4. Trao đổi ion và điện thế màng Hai bên màng bào tương có những ion mang điện tích dương hoặc âm. Những ion quan trọng quyết định tính điện hai bên màng là các ion Na+, K+, và Cl-. Điện thế màng (Điện thế nghĩ) – Khi tế bào nghĩ, bên trong tế bào mang điện (–) so với bên ngoài. Màng tế bào khi nghỉ không có tính thấm với protein trong tế bào và các anion hữu cơ khác, có tính thấm ít với Ca++ và cao với K+ và Cl-. Điện thế màng khi nghỉ vào khoảng - 90mV. – Ở một thời điểm đã cho, điện thế màng tùy thuộc: + Sự phân phối Na+, K+, Cl+ Tính thấm của màng đối với những ion này + Họat động của bơm Na+ - K+ 10

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 5. Hiện tượng thực bào (phagocytosis) và xuất bào (exocytosis) Điện thế màng được tính theo phương trình Goldman: Pk[K+o] + PNa [Na+o] + PCl- [Cl-i]

RT V=

Ln F

Pk [K+i] + PNa+ [Na+i] + PCl- [ Cl-o]

– V = điện thế màng – R = hằng số khí – T = nhiệt độ tuyệt đối – F = Faraday – Pk+ = tính thấm màng đối với K+ – [Na+o]: nồng độ Na+ ngoài màng – [Na+i]: nồng độ Na+ trong màng

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Ion

Nồng độ ngòai tế bào

Nồng độ trong tế bào

Na+

142mEq/L

10mEq/L

K+

5mEq/L

141mEq/L

Ca++

5mEq/L

< 1mEq/L

Cl-

103mEq/L

4mEq/L

HCO3-

28mEq/L

10mEq/L

Điện thế động Khi bị kích thích, màng tế bào thay đổi tính thấm, ion Na+ vào trong, ion K+ chuyển ra ngoài tế bào. Điện thế màng tiến về phía 0 mV, sau đó vượt qua phía dương trước khi trở về trị số lúc đầu. Điện thế động gồm: – Giai đọan khử cực: màng tăng tính thấm với Na+ và giảm tính thấm với K+ – Giai đọan tái cực: điện thế màng trở về trị số lúc đầu 1.2.5. Chức năng thông tin Cơ thể là một khối thống nhất luôn tự điều chỉnh mọi hoạt động bằng các cơ chế điều hòa ngược, duy trì trạng thái hằng định nội môi trong điều kiện môi trường luôn thay đổi. Cơ thể truyền tin bằng 2 hệ thống: thần kinh và thể dịch. Hệ thống thông tin trong tế bào Sự thông tin liên tế bào có thể thực hiện qua chất truyền tin hóa học. Ở một vài lọai mô, các chất hóa học có thể đi từ tế bào này sang tế bào khác qua nơi tiếp hợp hở. Các chất hóa học có thể gắn vào các thụ thể trên màng tế bào, trong tế bào chất hoặc trong nhân. –

Nhận tin từ kênh thần kinh o Hệ thần kinh truyền tin bằng các xung thần kinh, xung này có bản chất là một điện thế hoạt động lan truyền dọc sợi thần kinh đến tận các synapse với tế bào thần kinh khác, tế bào cơ hay tuyến. Tại các synapse, thông tin được tiếp nhận và xử lý nhờ các chất dẫn truyền thần kinh (neurotransmitter), chất này khuếch tán qua màng trước synapse, đến gắn với thụ thể (receptor) ở màng sau synapse. Sự kết hợp này làm mở kênh natri - kali  xung động được truyền qua.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

o Tại tế bào đích, như tế bào cơ hay nơron có thụ thể, tùy thụ thể, tác dụng có thể là kích thích hoặc ức chế. Ví dụ: Với chất dẫn truyền acetylcholine, có 2 loại thụ thể tiếp nhận, đó là thụ thể nicotic và muscarinic. Nếu acetylcholine gắn với thụ thể nicotic sẽ gây khử cực màng  gây hưng phấn. Nếu gắn với thụ thể muscarinic sẽ gây tăng phân cực màng  gây ức chế. – Nhận tin từ hệ thống thể dịch o Thông tin được truyền đi bằng các cấu trúc đặc hiệu của chất truyền tin, chủ yếu là các hormon. Kênh truyền tin là dịch ngoại bào, bộ phận nhận tin là các thụ thể đặc hiệu ở các tế bào đích. Có 3 loại thụ thể khác nhau tiếp nhận tin của 3 loại hormon có bản chất hóa học khác nhau: Thụ thể trên màng tế bào o Loại hormon có bản chất là protein, polypeptit, peptit, catecholamin tác dụng lên loại thụ thể này. Ví dụ: hormon của vùng dưới đồi, tuyến yên, tuyến cận giáp, tuyến tụy nội tiết, tủy thượng thận. o Cơ chế tác dụng của hormon: thông qua chất truyền tin thứ hai, như AMP vòng, GMP vòng, Ca2+, các sản phẩm phân hủy của phospholipid màng tế bào. Cụ thể: 

Hormon được tiết ra theo máu đến tác dụng lên các tế bào có thụ thể đặc hiệu (tế bào đích).



Hormon gắn với thụ thể bằng cầu nối hóa trị  tạo thành hợp chất "hormon - thụ thể". Hợp chất này hoạt hóa adenylcyclase ở phía trong màng.



Men này cùng với ion Mg2+ trong bào tương tác dụng lên ATP tạo thành 3' 5' - adenosine monophosphat (AMP) có cấu trúc vòng -> cAMP (c: cyclic).



cAMP là chất truyền tin thứ hai gây ra các tác dụng của hormon lên tế bào như: hoạt hóa enzym, thay đổi tính thấm của màng, gây co hay giãn cơ...

Thụ thể trong bào tương o Loại hormon có bản chất là lipid, có nhân steroid tác dụng lên các thụ thể trong bào tương. Ví dụ: hormon của vỏ thượng thận, buồng trứng, tinh hoàn. o Cơ chế tác dụng: làm tăng tổng hợp protein trong tế bào qua các bước sau:  Hormon khuếch tán qua màng, kết hợp với thụ thể trong bào tương tạo thành hợp chất hormon - thụ thể. 13

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014



Hợp chất này khếch tán qua màng nhân vào trong nhân, gắn lên điểm đặc hiệu của ADN, hoạt hóa quá trình sao chép của những gen đặc hiệu, tổng hợp nên các protein mới tại các ribosom trong bào tương.

Ví dụ: hormon aldosteron của vỏ thượng thận đẩy mạnh tổng hợp protein trong tế bào biểu mô của ống lượn xa và ống góp của thận, đó là các protein mang Na+ và K+, làm tăng tái hấp thu Na+ và bài tiết K+ của ống thận. Thụ thể trong nhân o Hormon tuyến giáp T3, T4 (là acid amin - tyrosin - có gắn iod). o Cơ chế tác dụng cũng là tổng hợp protein nhưng khác các hormon là steroid ở chỗ:  Thụ thể nằm trong nhân, trong phức hợp nhiễm sắc thể.  Protein được tổng hợp trên lưới nội sinh chất hạt. Những protein này chủ yếu là các enzym của ty thể, thúc đẩy quá trình dị hóa sinh năng lượng. 

Khi gắn với thụ thể trong nhân, hormon có thể phát huy chức năng trong nhiều ngày, nhiều tuần. Các chất hóa học có thể tác dụng theo nhiều cách: + Qua trung gian của AMP vòng + Qua trung gian của Ca++

Kháng nguyên HLA Trên màng tế bào có một số glycoprotein có chức năng đa dạng. Một trong những glycoprotein đó là một kháng nguyên có chức năng đặc biệt là nhận dạng tế bào và phân biệt tế bào quen lạ, đó là kháng nguyên tương hợp tổ chức hay gọi là HLA(Human leucocyte antigen). Gen của HLA nằm trong nhánh ngắn của nhiễm sắc thể số 6.Tùy sự phân bố trong mô và tùy chức năng, có 2 loại: – Thứ nhất : gồm HLA A, HLA B, HLA C nằm trong tất cả các tế bào có nhân và được đại thực bào trình diện với kháng nguyên họat hóa lympho T8. – Thứ hai : gồm HLA nằm trong đại thực bào, tế bào lympho B và tế bào lympho T hoạt hóa, tại đó HLA đượctrình diện để họat hóa tế bào lympho T4. Có 3 ổ gen HLA II, đó là DR, DQ, và DP. Những người sinh đôi cùng bọc có cùng một HLA, ngoài ra có ít người có HLA giống nhau, trong đó có hàng triệu người mới có 2 người có cùng nhóm HLA. Mỗi người sinh ra có ½ HLA giống cha, ½ HLA giống mẹ.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

1.2. CHỨC NĂNG CÁC BÀO QUAN 1.2.1. Mạng lưới nội bào tương Trong bào tương có mạng lưới các cấu trúc ống và túi gọi là mạng nội bào tương. Các ống và túi này nối với nhau, thành là màng có 2 lớp lipid chứa một số lượng lớn protein. Tổng diện tích các cấu trúc này có thể lớn từ 20-40 lần diện tích màng tế bào. Một số chất được thành lập trong vài vùng của tế bào sẽ vào mạng nội bào tương và sau đó được dẫn đến cácphần khác của tế bào. Có nhiều hệ thống men gắn vào màng tham gia vào chức năng chuyển hóa tế bào.

Hình 6. Mạng lưới nội bào tương 1.2.2. Ribosom và hệ võng nội bào hạt Hạt ribosom là những hạt nhỏ hình cầu, bao gồm một hỗn hợp acid ribonucleic (RNA) và protein, có chức năng tổng hợp protein. Những protein nào đã được tổng hợp tại ribosome thì xuyên qua màng của lưới nội bào tương, vào trong ống lưới, tập trung tại các túi của lưới, sau đó tách ra thành hạt bài tiết hoặc được chuyển sang bộ Golgi. 1.2.3. Phức hợp Golgi Bộ Golgi rất phát triển trong các tế bào bài tiết. Màng lipoprotein của phức hợp Golgi không chứa đựng nhiều men nhưng có khả năng tổng hợp các mucopolysaccharide và những hạt lipoprotein. Khi các protein được tổng hợp tại ribosome, chúng được chuyển vào trong lưới nội bào tương, ở đây protein được vận chuyển trong ống, đến các đọan ống trơn kết hợp với polysaccharide và lipid của ống trơn, tập trung tại các đầu ống. Đầu các ống trơn phình ra thành những túi nhỏ và tách khỏi ống, di chuyển đến bộ Golgi, chất chứa trong túi được bổ sung lần nữa, ống phình ra, thắt lại thành 15

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

túi, túi này sẽ tách ra khỏi phức hợp Golgi và trở thành túi Golgi. Túi này sẽ ở lại bào tương như là tiêu thể (lysosome) hay được bài tiết ra ngòai gọi là hạt bài tiết.

Hình 7. Phức hợp Golgi 1.2.4. Ty lạp thể Nơi sản xuất năng lượng của tế bào. Cấu trúc cơ bản của ty lạp thể là một màng protein - lipid kép, có nhiều nếp tạo thành ngăn bên trong, trong đó có nhiều men oxy hóa. Ngoài ra chất nền bên trong ty lạp thể chứa nhiều men hòa tan cần cho việc trích năng lượng từ các chất dinh dưỡng. Các men này phối hợp với các men trên các ngăn sẽ oxyt hóa các chất dinh dưỡng, ATP (adenosin triphosphate) sau đó được đưa ra ngoài ty lạp thể và được sử dụng cho các chức năng của tế bào.

Hình 8. Ty lạp thể 16

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

1.2.5. Peroxisome Về hình thể thì giống tiêu thể, nhưng khác với tiêu thể vì: Chúng được thành lập bằng cách tự nhân đôi hơn là từ bộ Golgi. Chứa men oxidase hơn là hydrolase. Các men oxidase kết hợp với oxy và hydrogen từ các chất hóa học trong tế bào để tạo thành hydrogen peroxyde (H2O2) là chất oxyt hóa mạnh, cùng với men catalase trong peroxisome oxyt hóa các chất độc cho tế bào. 1.2.6. Tiêu thể (lysosome) Được thành lập từ bộ Golgi và nằm rải rác trong tế bào, tiêu thể cung cấp hệ thống tiêu hóa trong tế bào. Tiêu thể có kích thước thay đổi từ 250-750 nanomet, được bao quanh bởi màng lipid kép, chứa nhiều hạt nhỏ là protein lắng tụ của các men thủy phân. Men thủy phân này có thể tách các hợp chất hữu cơ thành một hay nhiều phần bằng cách gắn với hydrogen từ phân tử nước hay gắn với nhóm hydroxyl. Do đó, protein bị thủy giải thành acid amin, glycogen thành glucose. Có khỏang 40 men hydrolase có trong lysosome dùng để tiêu hóa đường, đạm, mỡ. Đôi khi cần phải tiêu hóa ngay bản thân tế bào, lúc đó tiêu thể tiến hành tự thực bào. 1.2.7. Nhân Nhân là trung tâm điều hòa của tế bào, chứa một lượng lớn DNA, gọi là gene. Gene xác định đặc tính của protein tế bào, điều hòa sinh sản. Nhân được bao ngoài bởi màng nhân. Màng nhân: có hai màng riêng biệt, lớp ngoài liên tục với mạng nội bào tương. Giữa hai lớp màng nhân có những lỗ nhỏ, nhiều phức hợp lớn phân tử protein gắn vào viền các lỗ nhỏ này và có thể xuyên qua các lỗ này.

Hình 9. Cấu trúc nhân tế bào 17

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

1.2.8. Hạt nhân Hình cầu, có thể chứa một hay nhiều hạt nhân, có hạt nhân không có màng giới hạn, chứa RNA và protein thuộc loại tìm thấy trong ribosome. Hạt nhân phồng to khi tế bào tổng hợp protein. RNA của hạt nhân là tiền thân của 3 lọai RNA: RNA truyền tin , RNA vận chuyển, RNA của ribosome. Các genes của 5 đôi nhiễm sắc thể tổng hợp RNA của ribosome, sau đó chúng được dự trữ trong hạt nhân, bắt đầu bằng RNA dạng sợi lỏng lẽo, sau đó đặt lại thành hạt. Các hạt này sẽ được chuyển qua các lỗ ở màng nhân vào tế bào chất, ở đây chúng trở thành ribosome trưởng thành. * Tế bào không nhân Trong cơ thể, có những tế bào không nhân như hồng cầu. Ngoài cơ thể có những vi sinh vật đơn bào không nhân như vi khuẩn, tế bào nấm.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Bài 2: SINH LÝ MÁU MỤC TIÊU 1. Trình bày chức năng của máu. 2. Mô tả những đặc tính lý học và thành phần chính của máu. 3. Mô tả cấu trúc, chức năng, đời sống, và sản xuất tế bào hồng cầu. 4. Mô tả cấu trúc, chức năng, và trình bày quá trình sản xuất bạch cầu. 5. Mô tả cấu trúc, chức năng, nguồn gốc của tiểu cầu. 6. Mô tả 3 cơ chế tham gia trong quá trình đông máu 7. Phân biệt các giai đoạn đông máu, giải thích những yếu tố làm thuận lợi và ức chế đông máu. 8. Phân biệt nhóm máu hệ ABO và Rh. 9. Giải thích tầm quan trọng của sự phù hợp giữa nhóm máu người cho và người nhận trước khi truyền máu Máu tham gia vào hằng định nội môi vì máu chuyên chở oxy, CO2, chất dinh dưỡng và hormon đến và từ tế bào của cơ thể. Máu giúp điều hòa pH và nhiệt độ cơ thể, bảo vệ cơ thể chống lại bệnh qua cơ chế thực bào và sản xuất kháng thể. Máu chuyên chở nhiều chất khác nhau, giúp điều hòa nhiều quá trình sống. Máu là một mô lỏng có màu đỏ, là một tổ chức di động được tạo thành từ thành phần hữu hình là các tế bào (hồng cầu, bạch cầu, tiểu cầu) và huyết tương. Chức năng chính của của máu là cung cấp các chất nuôi dưỡng và cấu tạo các tổ chức cũng như loại bỏ các chất thải trong quá trình chuyển hóa của cơ thể như khí carbonic và acid lactic. Máu cũng là phương tiện vận chuyển của các tế bào (cả tế bào có chức năng bảo vệ cơ thể lẫn tế bào bệnh lý) và các chất khác nhau (các amino acid, lipid, hormone) giữa các tổ chức và cơ quan trong cơ thể. Các rối loạn về thành phần cấu tạo của máu hoặc ảnh hưởng của chúng đến sự tuần hoàn bình thường có thể dẫn đến rối loạn chức năng của nhiều cơ quan khác nhau. I. CHỨC NĂNG VÀ ĐẶC TÍNH CỦA MÁU Máu là mô liên kết gồm có chất nền lỏng ngoài tế bào gọi là huyết tương trong đó có nhiều tế bào và các mảnh tế bào. Máu chuyên chở oxy từ phổi và chất dinh dưỡng từ hệ tiêu hóa đến mô kẻ và sau đó vào tế bào. CO2 và các chất đào thải di chuyển theo 19

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

hướng ngược lại, từ tế bào vào mô kẻ rồi vào máu. Sau đó máu chuyên chở chất đào thải đến nhiều cơ quan khác nhau-phổi, thận và da để loại ra khỏi cơ thể. 1.1. Chức năng của máu Máu có 3 chức năng chính: – Chuyên chở: Máu chuyên chở oxy từ phổi đến tế bào và CO2 từ tế bào đến phổi để loại ra ngoài. Máu chuyên chở các chất dinh dưỡng từ ruột đến tế bào và các hormon từ các tuyến nội tiết đến tế bào. Máu chuyên chở nhiệt và các sản phẫm chuyển hóa đến nhiều cơ quan khác nhau để loại ra khỏi cơ thể. – Điều hòa: máu giúp giữ hằng định nội môi cho tất cả dịch cơ thể. Máu điều hòa pH qua các chất đệm. Máu điều hòa nhiệt độ cơ thể bằng cách hấp thu nhiệt và làm mát nhờ nước trong huyết tương và thay đổi lưu lượng qua da, do đó nhiệt thừa sẽ mất từ máu ra môi trường bên ngoài. Ngoài ra áp suất thẩm thấu ảnh hưởng đến thành phần nước trong tế bào, qua các phản ứng qua lại của các ion tan và protein. – Che chở: Máu có thể đông, giúp giảm bớt mất máu sau khi bị tổn thương hệ tim mạch. Ngoài ra các bạch cầu che chở cơ thể chống bệnh tật qua hiện tượng thực bào. Nhiều loại protein của máu như kháng thể, interferon, và bổ thể giúp che chở cơ thể chống bệnh tật qua nhiều cách khác nhau. 1.2. Đặc tính lý học của máu Máu đặc và nhớt hơn nước. Nhiệt độ của máu vào khoảng 380C (100.40F), 10C cao hơn nhiệt độ ở miệng và hậu môn, pH hơi kiềm thay đổi từ 7.35 đến 7.45. Màu thay đổi theo nồng độ oxy, khi nồng độ oxy cao, máu có màu đỏ sáng, khi nồng độ oxy thấp máu có màu đỏ sẫm. Máu tạo thành 20% dịch ngoại bào và 8% tổng khối lượng toàn cơ thể. Thể tích máu từ 5 - 6 lít ở người nam trưởng thành cỡ trung bình và 4 - 5 lít ở người nữ trưởng thành cỡ trung bình. Sự khác biệt về thể tích là do sự khác biệt về cỡ lớn của cơ thể. Nhiều hormon qua các cơ chế điều hòa ngược âm tính (negative feedback) giữ thể tích máu và áp suất thẩm thấu hằng định đặc biệt quan trọng là các hormon aldosterone, hormon kháng lợi niệu (ADH) và ANP (atrial natriuretic peptide). 1.3. Thành phần của máu Máu có hai thành phần: – Huyết tương: là chất nền, lỏng, chứa các chất hòa tan. – Các yếu tố hữu hình: tế bào và các mảnh vỡ tế bào.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Nếu đem một mẫu máu để trong một ống thủy tinh nhỏ và ly tâm, tế bào sẽ lắng xuống dưới và huyết tương ở trên. Máu có 45% yếu tố hữu hình và 55% huyết tương. 99% yếu tố hữu hình là hồng cầu màu đỏ, bạch cầu màu trắng và tiểu cầu chỉ chiếm 1%. 1.3.1. Huyết tương Huyết tương chứa 91.5% là nước và 8.5% là chất tan, phần lớn là protein. Các protein của huyết tương có vai trò duy trì áp suất thẩm thấu của máu và áp suất này là yếu tố quan trọng trong trao đổi dịch ngang qua thành mao mạch. Tế bào gan tổng hợp các protein của huyết tương gồm : – Albumin 54% – Globulin 38% – Fibrinogen 7% Một vài tế bào máu phát triển thành tế bào sản xuất gamma globulin là một loại globulin quan trọng, các protein huyết tương này còn được gọi là kháng thể hoặc immunoglobulins do chúng được sản xuất trong một vài loại đáp ứng miễn dịch. Ngoài protein, các chất tan khác gồm: các chất điện giải, chất dinh dưỡng, các chất điều hòa như men và hormones, khí máu, các sản phẫm đào thải như urê, acid uric, creatine, ammoniac, và bilirubin. 1.3.2. Các yếu tố hữu hình: Có 3 loại tế bào: – Hồng cầu – Bạch cầu  Bạch cầu hạt o

Bach cầu đa nhân trung tính ( neutrophils)

Bạch cầu đa nhân ưa kiềm (basophils)

Bạch cầu đa nhân ưa acid (eosinophils)

 Bạch cầu không hạt o

Lymphô T và B, tế bào sát thủ tự nhiên (natural killer cells: NK cells)

 Bạch cầu đơn nhân (monocytes) – Tiểu cầu 21

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 1. Hồng cầu: erythrocyte, tiểu cầu: Platelets,bạch cầu trung tính: neutrophils, bạch cầu ưa acid: eosinophils, bạch cầu ưa base: basophils, bạch cầu lymphô: lymphocytes, bạch cầu đơn nhân: monocytes Phần trăm thể tích máu chiếm bởi hồng cầu gọi là dung tích lắng đọng hồng cầu (hematocrit). Thí dụ: hematocrit = 40 % có nghĩa là 40% thể tích máu là hồng cầu. Hematocrit bình thường : – Nữ trưởng thành: 39 - 46% ( trung bình: 42) – Nam trưởng thành: 40 - 54% ( trung bình: 47) Hormon testosterone có nồng độ cao ở nam giới kích thích tổng hợp erythropoietin, hormon này sau đó kích thích sản xuất hồng cầu. Do đó, nam giới có số lượng hồng cầu cao hơn ở nữ giới. Hồng cầu ở nữ giới cũng thấp hơn nam giới do mất máu trong các chu kỳ kinh nguyệt. Trong bệnh đa hồng cầu (polycythemia) hematocrit có thể lên đến 65% hay hơn, điều này làm tăng độ nhớt máu, tăng kháng lực đối với dòng chảy, tim khó bơm máu hơn. Nguyên nhân gây đa hồng cầu bao gồm tăng sản xuất bất thường hồng cầu, thiếu máu ở mô, mất nước hoặc sử dụng nhiều erythropoietin. 1.4. Thành lập tế bào máu Mặc dù có một số tế bào lymphô có đời sống hàng năm, đa số đời sống các yếu tố trong máu chỉ kéo dài vài giờ, ngày, tuần và được thay thế liên tục. Quá trình thành lập các yếu tố của máu gọi là tạo máu (hemopoiesis hoặc hematopoiesis: -poiesis = making). Trước khi sinh, sự thành lập các yếu tố của máu xảy ra đầu tiên trong túi noãn hoàng (yolk sack) rồi sau đó ở gan, lách, hung tuyến. Sau khi trẻ ra đời, quá trình tạo máu chủ yếu xảy ra ở tủy xương (phần tủy đỏ). Khoảng 0,5% - 0,1% tế bào tủy đỏ là tế bào mầm (hemocytoblast), tế bào này có khả năng phát triển thành nhiều lọai tế bào. 22

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Các tế bào mầm tự sinh sản, biệt hóa thành nhiều lọai tế bào máu, đại thực bào, tế bào lưới, tế bào mast hay tương bào, và tế bào mỡ. Một khi tế bào được thành lập trong tủy xương, chúng theo dòng máu qua các xoang tĩnh mạch. Ngọai trừ tế bào lymphô, các yếu tố hữu hình không phân chia nữa sau khi đã rời tủy xương. Tế bào mầm trong tủy xương sản xuất 2 lọai tế bào mầm khác gọi là tế bào mầm dòng myeloid (myeloid stem cells) và tế bào mầm dòng lymphoid (lymphoid stem cells). Tế bào mầm dòng myeloid phát triển trong tủy xương và tạo ra hồng cầu, tiểu cầu, bạch cầu đơn nhân, bạch cầu đa nhân ưa acid, kiềm, và trung tính. Tế bào mầm dòng lymphoid phát triển trong tủy xương và hoàn tất trong mô bạch huyết, chúng tạo ra các tế bào lymphô. Trong quá trình tạo máu, một vài tế bào mầm dòng myeloid biệt hóa thành tế bào nguồn (progenitor cells), các tế bào này không có khả năng tự sinh sản và chuyển đổi thành một số yếu tố chuyên biệt của máu. Một số tế bào này gọi là đơn vị thành lập cụm (colony-forming units, CFUs): CFU-E sản xuất ra hồng cầu, CFU - Meg sản xuất ra các megacaryocytes, nguồn gốc của tiểu cầu, và CFU - GM sản xuất ra các tế bào có hạt (granulocytes) đặc biệt là bạch cầu trung tính (neutrophils) và bạch cầu đơn nhân (monocytes). Các tế bào nguồn cũng giống tế bào mầm, giống tế bào lymphô (lymphocyte) và không phân biệt được nếu chỉ nhìn dưới kính hiển vi. Thế hệ kế tiếp được gọi là tế bào tiền thân (precursor cells), nhiều phân bào liên tiếp và sản xuất ra các yếu tố hữu hình của máu: monoblast phát triển thành bạch cầu đơn nhân (monocytes), eosinophilic myeloblasts phát triển thành bạch cầu ưa acid (eosinophils). Nhiều hormones được gọi là yếu tố tăng trưởng tạo máu (hemopoietic growth factors) điều hòa sự biệt hóa và phát triển của các tế bào tiền thân: – Erythropoietin (EPO) do thận sản xuất, làm tăng số tế bào tiền thân của hồng cầu. – Thrombopoietin (TPO) do gan sản xuất, kích thích sự thành lập tiểu cầu từ các megakaryocytes. – Cytokin: nhiều cytokins khác nhau điều hòa sự phát triển nhiều lọai tế bào máu, chúng tác dụng như một hormon tại chỗ. Cytokines kích thích sự phát triển các tế bào tiền thân trong tủy xương và điều hòa họat động của các tế bào liên quan đến đề kháng không chuyên biệt (thực bào) và đáp ứng miễn dịch (tế bào B va T). Hai lọai cytokins quan trọng kích thích thành lập tế bào bạch cầu là yếu tố kích thích cụm (colony - stimulating factors,CSFs) và interleukins. .

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

II. SINH LÝ HỒNG CẦU

Hình 2. Tế bào hồng cầu Tế bào hồng cầu (red blood cells hoặc erythrocytes: erythro = red; cyte = cell) chứa protein chuyên chở oxy là hemoglobin là một chất màu cho máu có màu đỏ. Số lượng:

Người nam trẻ trưởng thành: 5,4 triệu/µl máu Nữ trẻ trưởng thành 4,8 triệu/µl máu

Việt nam:

Nam 5,11 ± 0,3 triệu/µl máu Nữ 4,6 ± 0,25 triệu/µl máu

Ở trẻ sơ sinh số lượng hồng cầu khoảng 6 triệu/µl máu, sau khi sinh hai tuần giảm xuống 5 triệu/µl,rồi 4,5 triệu/µl. Đến tuổi dậy thì hơi tăng lên. Số lượng hồng cầu cũng hơi tăng sau bữa ăn, mùa lạnh, lao động nặng, ở độ cao từ 700 m so với mặt biển trở lên và khi mất nhiều mồ hôi, tiểu nhiều. Số lượng hồng cầu giảm khi uống nhiều, cuối kỳ kinh nguyệt ở phụ nữ. 2.1. Hình dạng Hồng cầu hình dĩa hai mặt lõm với đường kích 7 - 8µm , không có nhân. Hồng cầu trưởng thành có cấu trúc đơn giản, màng hồng cầu chắc và linh động cho phép chúng có thể biến dạng mà không bị vỡ khi di chuyển qua các mao mạch hẹp. Một vài glycolipids trên màng hồng cầu là kháng nguyên của các nhóm máu như nhóm ABO và Rh, tế bào chất chứa phân tử hemoglobin, các phân tử này được tổng hợp trước khi hồng cầu mất nhân trong quá trình sản xuất và tạo 33% trọng lượng của hồng cầu. 2.2. Sinh lý hồng cầu Tế bào hồng cầu có khả năng chuyên chở oxy, trong hồng cầu không có nhân và sản xuất ATP theo đường kỵ khí, dạng hình dĩa giúp tăng diện tích khuyếch tán khí vào và ra khỏi hồng cầu. Mỗi hồng cầu chứa 200 triệu (million) phân tử hemoglobin. 24

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Mỗi hemoglobin chứa một protein gọi là globin, gồm 4 chuỗi polypeptide (2 alpha và 2 beta) và chất màu vòng nhẫn không phải là protein gọi là heme được 4 chuỗi protein bao quanh. Trung tâm mỗi vòng heme là ion Fe++ kết hợp một cách hoàn nghịch với một phân tử oxy cho phép mỗi phân tử hemoglobin gắn với 4 phân tử oxy. Ở mỗi một phân tử, oxy sẽ gắn vào một ion Fe++, khi máu qua mao mạch ở mô phản ứng Fe++- oxy sẽ xảy ra theo chiều nghịch lại, hemoglobin phóng thích oxy, sau đó oxy khuyếch tán vào mô kẻ và vào tế bào. Hemoglobin cũng chuyên chở khỏang 23% CO2 tổng cộng , máu qua mao mạch ở mô sẽ lấy CO2, CO2 gắn với amino-acid trong phần globin của hemoglobin, khi máu đến phổi, CO2 được phóng thích khỏi hemoglobin và được thải ra ngòai. Hemoglobin cũng giữ vai trò trong điều hòa lưu lượng máu và huyết áp. Tế bào nội mô (epithelium) sản xuất nitric oxyde (NO) gắn với hemoglobin, trong một số tình huống hemoglobin phóng thích NO gây dãn mạch.

Hình 3. Cấu trúc của Hb 2.3. Đời sống hồng cầu Chỉ khỏang 120 ngày. Màng tế bào hồng cầu trở nên dễ vỡ khi tuổi tăng. Các tế bào hồng cầu bị vỡ sẽ được các tế bào đại thực bào trong lách và gan lấy đi, globin và heme được tách ra, globin được tách thành amino acid và được dùng để tái tổng hợp protein khác. Fe được lấy từ heme dưới dạng Fe+++ và được chuyên chở bởi một protein của huyết tương là transferrin. Trong cơ, tế bào gan và đại thực bào của lách và gan, Fe+++ sẽ tách khỏi transferrin và gắn vào một protein dự trữ Fe là ferritin. Khi cần thiết Fe++ sẽ được phóng thích khỏi nơi dự trữ hoặc được hấp thu từ đường tiêu hóa lại gắn vào transferrin, phức hợp này đến tủy đỏ của xương, tại đây các tế bào tiền thân sẽ lấy chúng qua hiện tượng nội nhập tế bào (endocytosis) để tổng hợp hemoglobin. Vitamin B12 cũng cần cho tổng hợp hemoglobin. 25

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Khi Fe được tách ra khỏi heme, phần còn lại của heme sẽ chuyển hóa thành biliverdin, một chất có màu xanh lá cây, sau đó thành bilirubin, có màu vàng – cam. Bilirubin vào máu đến gan, tại gan, bilirubin được tiết trong mật vào ruột. Tại ruột già, vi khuẩn chuyển đổi bilirubin thành urobilinogen. Một ít urobilinogen được tái hấp thu vào máu, chuyển thành urobilin và thải trong nước tiểu. Hầu hết urobilinogen được lọai trong phân dưới dạng một chất màu nâu gọi là stercobilin cho phân có màu đặc trưng. 2.4. Sản xuất hồng cầu Sản xuất hồng cầu bắt đầu trong tủy xương từ tế bào tiền thân gọi là proerythroblast. Proerythroblast phân chia nhiều lần, sản xuất tế bào và bắt đầu tổng hợp hemoglobin. Erythroblast ưa kiềm → erythroblast đa sắc → normoblast → hồng cầu lưới (reticulocyte) → và cuối cùng thành hồng cầu (erythrocyte). Tế bào gần cuối của quá trình phát triển mất nhân và trở thành hồng cầu lưới (reticulocyte), hồng cầu lưới phát triển thành hồng cầu trưởng thành trong 1 - 2 ngày sau khi rời tủy xương. Bình thường, sự tạo hồng cầu và hủy hồng cầu xảy ra cùng khỏang thời gian. Nếu khả năng chuyên chở oxy của máu giảm do tạo hồng cầu chậm hơn hủy hồng cầu, một cơ chế điều khiển ngược (feedback) âm làm tăng sản xuất hồng cầu, yếu tố điều hòa là lượng oxy phóng thích cho mô. Thiếu oxy ở tế bào (hypoxia) có thể do nhiều nguyên nhân: giảm nồng độ oxy trong khí trời khi ở độ cao, thiếu máu (anemia), các vấn đề bệnh lý về hệ tuần hòan. Dù nguyên nhân nào, thiếu oxy ở mô kích thích thận tăng sản xuất erythropoietin, làm tăng phát triển proerythroblast thành hồng cầu lưới (reticulocytes) trong tủy xương. Trẻ sơ sinh thiếu tháng thường có thiếu máu do sản xuất không đủ erythropoietin. Trong những tuần đầu sau sinh, gan, chứ không phải thận, sản xuất hầu hết erythropoietin (EPO). Vì gan ít nhạy cảm với thiếu oxy hơn thận, trẻ sơ sinh có đáp ứng EPO với thiếu máu kém hơn người lớn. Vì hemoglobin của thai nhi chỉ chở hơn 30% oxy, mất hemoglobin thai nhi, do sản xuất erythropoietin không đủ ,làm thiếu máu nặng hơn. III. SINH LÝ BẠCH CẦU 3.1. Các loại bạch cầu Bạch cầu có nhân và không chứa hemoglobin. Bạch cầu được phân lọai: – Có hạt: Phát triển từ tế bào mầm dòng myeloid gồm bạch cầu trung tính (neutrophils), ưa acid (eosinophils), và ưa base (basophils). – Không hạt: Phát triển từ tế bào mầm dòng lymphoid gồm bạch cầu lymphô (lymphocytes), bạch cầu đơn nhân (monocytes). 26

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

3.1.1. Bạch cầu có hạt Phân loại dựa vào màu nhuộm khi xem dưới kính hiển vi: – Bạch cầu ưa acid màu đỏ cam với màu acid, có thùy (2) nối nhau bằng sợi chromatin. – Bạch cầu ưa base màu xanh tím với màu kiềm, các hạt tối, có thùy (2). – Bạch cầu trung tính: nhân có từ 2-5 thùy nối nhau bằng sợi chromatin, màu hoa cà, tế bào càng già càng có nhiều nhân, tế bào non có dạng “dài, dẹt và mỏng (band)” vì nhân có hình que.

Hình 4: Bạch cầu đa nhân trung tính

Hình 5. Bạch cầu ưa acid và ưa base 3.1.2. Bạch cầu không hạt Các hạt không nhìn thấy dưới kính hiển vi thường. – Bạch cầu Lymphô (Lymphocytes): nhân tròn, nhuộm màu sẫm, tế bào chất màu xanh da trời tạo thành vòng nhẫn quanh nhân, lọai nhỏ có đường kính 6 - 9 µm, lọai lớn có đường kính 10 - 14 µm. Sự khác biệt về chức năng của 2 loại không rõ ràng, nhưng trên lâm sàng số lượng bạch cầu lymphô tăng trong nhiễm siêu vi và trong một số bệnh do suy giảm miễn dịch. Có 3 loại bạch cầu lymphô: T, B và NK( natural killer). 27

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Bạch cầu đơn nhân (Monocytes): có đường kính 12 - 20 µm , nhân thường hình quả thận hay hình móng ngựa, tế bào chất màu xanh xám. Màu và hình dạng thường là do các tiêu thể (lysosomes). Máu mang bạch cầu đơn nhân đến mô, tại đây bạch cầu đơn nhân phình ra và biệt hóa thành đại thực bào, một số đại thực bào thường trú trong các mô đặc biệt như đại thực bào phế nang ở phổi, đại thực bào trong lách, tế bào Kupffer trong gan. Một số khác trở thành đại thực bào lang thang, đi lang thang trong mô và đến các vùng có nhiễm khuẩn hay viêm. Tế bào bạch cầu và tất cả tế bào có nhân khác trong cơ thể có protein gọi là kháng nguyên phức hợp phù hợp tổ chức (major histocompatibility (MHC) antigens). Những dấu ấn đồng nhất của tế bào này là duy nhất cho một người (ngọai trừ song sinh thật). Hồng cầu có kháng nguyên nhóm máu nhưng không có kháng nguyên phù hợp tổ chức. 3.2. Chức năng của bạch cầu Trong cơ thể khỏe mạnh, một vài bạch cầu, nhất là bạch cầu lymphô, có thể sống nhiều tháng hoặc nhiều năm, nhưng hầu hết chỉ sống một ít ngày. Trong giai đọan nhiễm khuẩn, các bạch cầu thực bào chỉ sống vài giờ. Số lượng – Ở người, trong máu lưu thông có khoảng 7000 - 8000/µl máu. Trẻ em sơ sinh số lượng bạch cầu lớn, khoảng 20.000/µl máu, sau đó giảm dần, 1 tuổi còn 10.000 /µl và ổn định ở tuổi 12. Sau khi ăn, lao động nặng, tháng cuối thời kỳ có thai ở phụ nữ, sau khi đẻ, bạch cầu hơi tăng. Khi đói, lạnh, bạch cầu hơi giảm. Các hormon thyroxin, insulin làm giảm bạch cầu, còn adrenalin, folliculin lại làm tăng. – Khi số lượng bạch cầu > 10.000/µl: tăng bạch cầu (leucocytosis), bạch cầu tăng trong các đáp ứng bảo vệ với stress như nhiễm khuẩn, vận động nặng, phẫu thuật. – Khi số lượng bạch cầu < 5000/µl: giảm bạch cầu (leukopenia), bạch cầu giảm khi dùng tia xạ, sốc, và điều trị bằng hóa chất. Chức năng – Da và màng niêm mạc của cơ thể được liên tục phơi bày, tiếp xúc với vi khuẩn và độc tố. Một vài vi khuẩn xâm nhập sâu vào mô gây bệnh. Một khi yếu tố gây bệnh vào cơ thể, chức năng chính của bạch cầu là chống lại yếu tố gây bệnh bằng cách thực bào hoặc gây đáp ứng miễn dịch. Nhiều bạch cầu rời dòng máu, tụ tập quanh tác nhân gây bệnh hoặc viêm. Các bạch cầu hạt hoặc bạch cầu đơn nhân rời dòng máu sẽ không trở lại. Bạch cầu lymphô thì từ máu vào mô kẻ rồi vào mạch bạch huyết và trở lại máu. Ở một thời điểm nào đó, chỉ có 2% bạch cầu lymphô có trong máu, phần còn lại ở trong dịch bạch huyết và các tổ chức như da, phổi, hạch bạch 28

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

huyết và lách. Các bạch cầu rời dòng máu và chuyển di. Tín hiệu chính xác kích thích sự chuyển di qua các mạch máu đặc biệt thay đổi tùy loại tế bào bạch cầu. Các phân tử dính giúp bạch cầu dính vào lớp nội mô (selectins, integrins). Bạch cầu trung tính và đại thực bào rất chủ động trong hiện tượng thực bào, chúng có thể tiêu hóa vi khuẫn và làm tan các vật chất đã chết. – Nhiều chất hóa học khác nhau do vi khuẩn và mô bị viêm phóng thích thu hút các thực bào, gây hiện tượng hóa ứng động (chemotaxis). Chất gây hiện tượng hóa ứng động gồm toxins do vi khuẩn sản xuất, kinins là chất do mô bị tổn thương sản xuất và một vài yếu tố kích thích cụm (colony - stimulating factors ,CSFs). – CSFs cũng tạo thuận lợi cho hoạt động thực bào của bạch cầu trung tính và đại thực bào. Trong các loại bạch cầu, bạch cầu trung tính đáp ứng nhanh nhất với mô tồn thương do vi khuẩn. Sau khi bao tác nhân gây bệnh trong lúc thực bào, bạch cầu trung tính phóng thích nhiều hóa chất tiêu hủy chất gây bệnh. Các chất đó là men lysozyme, tiêu hủy vi khuẩn, và các chất oxy hóa mạnh như anion peroxide (O2- -), hydrogen peroxide (H2O2) và anion hypochloride (OCl-). Bạch cầu trung tính cũng có chứa defensins là protein có tính kháng sinh chống vi khuẩn và nấm. – Bạch cầu đơn nhân đến vùng bị viêm chậm hơn bạch cầu trung tính, nhưng chúng đến với số lượng lớn và tiêu hủy nhiều vi khuẩn hơn. Khi đến, bạch cầu đơn nhân phình ra và biệt hóa thành đại thực bào lang thang, dọn dẹp các mảnh vỡ tế bào và vi khuẩn bằng hiện tượng thực bào. – Ở vị trí viêm, bạch cầu ưa base rời mao mạch vào mô, phóng thích các hạt chứa heparin, histamin và serotonin. Những chất này làm đáp ứng viêm mạnh hơn và liên quan đến phản ứng dị ứng. Bạch cầu ưa base có chức năng giống tương bào (tế bào mast). – Bạch cầu ưa acid rời mao mạch vào dịch mô, phóng thích men như histaminase, làm mất tác dụng của histamine và những chất khác liên quan đến viêm trong phản ứng dị ứng. Bạch cầu ưa acid thực bào các phức hợp kháng nguyên - kháng thể và các ấu trùng của các ký sinh trùng. Do đó khi bạch cầu ưa acid tăng trong máu cho biết có dị ứng hoặc có nhiễm ký sinh trùng. – Bạch cầu lymphô giữ vai trò chính trong hệ miễn dịch. Hầu hết bạch cầu lymphô di chuyển trong mô bạch huyết và chỉ một số nhỏ hiện diện trong máu. Có 3 loại bạch cầu lymphô: – Lymphô B hiệu quả trong việc tiêu hủy vi khuẩn và làm bất hoạt toxins của chúng.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Lymphô T tấn công siêu vi, nấm, tế bào ghép, tế bào ung thư và một vài loại vi khuẩn, chịu trách nhiệm trong phản ứng khi truyền máu, dị ứng và thải mô ghép. Đáp ứng miễm dịch do tế bào B và T giúp chống lại vi khuẩn, che chở cơ thể chống lại một số bệnh. – Tế bào sát thủ tự nhiên (NK: natural killer) tấn công nhiều vi khuẩn và tế bào bướu. Khi số lượng bạch cầu tăng cho biết có viêm hoặc nhiễm khuẩn. Do đó việc đếm số lượng bạch cầu cần thiết để khám phá có nhiễm khuẩn hay viêm, hiệu quả độc của một vài hóa chất hay thuốc, theo dõi các rối loạn máu, hóa trị liệu, phát hiện phản ứng dị ứng hay nhiễm ký sinh trùng. Vì mỗi loại bạch cầu có chức năng khác nhau nên việc xác định tỷ lệ % của mỗi loại rất cần thiết để hỗ trợ chẩn đoán. Ý nghĩa của số lượng bạch cầu cao hoặc thấp: Tăng bạch cầu

Loại bạch cầu

Bạch cấu trung tính Nhiễm khuẩn, bỏng , stress, viêm Neutrophils

Giảm bạch cầu Do tia xạ Ngộ độc thuốc Thiếu vitamin B12 Lupus đỏ hệ thống

Bạch cầu lymphô

Nhiễm siêu vi

Bệnh kéo dài

Lymphocytes

Ung thư máu

Suy giảm miễn dịch Điều trị với cortisol

Bạch cầu đơn nhân

Nhiễm siêu vi hoặc nấm

Suy tủy xương

Monocytes

Lao

Điều trị với cortisol

Ung thư máu, 1 số bệnh mãn tính Bạch cầu ưa acid

Đáp ứng dị ứng

Ngộ độc thuốc

Eosinophils

Nhiễm ký sinh trùng

Stress

Bệnh tự miễn Bạch cầu ưa base Phản ứng dị ứng Basophils Ung thư Nhược giáp

Có thai Rụng trứng Stress hay cường giáp

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

IV. SINH LÝ TIỂU CẦU Số lượng: 150.000 - 400.000/µl máu Hình dạng: hình dĩa, đường kính 2 – 4 µm có nhiều nang nhưng không có nhân. Tế bào mầm cũng có khả năng biệt hóa thành tế bào sản xuất tiểu cầu. Dưới ảnh hưởng của thrombopoietin, tế bào mầm dòng myeloid phát triển thành tế bào tạo cụm megacaryocyte (megacaryocyte - colony - forming cells) là tiền thân của tế bào megakaryoblast. Megakaryoblast sẽ chuyển thành megakaryocyte, tế bào này sẽ tách thành 2000 - 3000 mảnh. Mỗi mảnh được bao bên ngoài bởi màng bào tương, gọi là tiểu cầu. Tiểu cầu có đời sống ngắn, từ 5 - 9 ngày. Chức năng Tiểu cầu có khả năng dính kết vào các tiểu phần khác, vào vi khuẩn lạ. Tiểu cầu có khả năng ngưng kết, tạo thành từng đám không có hình dạng nhất định. Tiểu cầu dễ vỡ và giải phóng một số chất như thromboplastin, serotonin. Với những tính chất đó, tiểu cầu có các chức năng chính như sau: – Chức năng co mạch: khi mạch máu bị thương tổn, chất serotonin do tiểu cầu giải phóng tham gia vào quá trình làm co mạch – Chức năng đông máu: Chất thromboplastin do tiểu cầu giải phóng là yếu tố quan trọng tham gia vào quá trình đông máu, biến protein fibrinogen hoà tan thành dạng sợi fibrin, rồi thành cục máu đông bịt kín vết thương – Chức năng làm co cục máu đông: Tiểu cầu có khả năng tiết ra một chất làm cho cục máu đông co lại, củng cố sự cầm máu khi bị thương. Tiểu cầu giúp làm ngưng chảy máu khi có tổn thương mạch máu vì thành lập cục máu đông. Các tiểu cầu già và chết được đại thực bào lấy đi trong gan và lách. V. CƠ CHẾ ĐÔNG MÁU Đông máu là một chuỗi đáp ứng làm máu ngưng chảy. Khi mạch máu bị tổn thương hay bị vỡ, đáp ứng đông máu phải nhanh, khu trú ở vùng bị tổn thương. Có 3 cơ chế làm giảm mất máu: – Co mạch: khi mạch máu bị tổn thương, cơ trơn thành mạch co lại ngay làm giảm mất máu trong vài phút đến vài giờ. Co thắt mạch có thể do tổn thương cơ trơn hoặc do những chất do tiểu cầu phóng thích và do phản xạ được khởi động từ các thụ thể đau. 31

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Thành lập nút chận tiểu cầu: dù kích thước nhỏ nhưng tiểu cầu có chứa nhiều nang trong đó có các yếu tố đông máu, ADP, ATP, Ca++ , và serotonin, các men sản xuất thromboxane A2 , yếu tố ổn định fibrin (fibrin-stabilizing factor) giữ độ bền của cục máu đông , tiêu thể (lysosomes), một ít ty lạp thể, màng có khả năng lấy và dự trữ Calcium và glycogen. Trong tiểu cầu còn có yếu tố tăng trưởng dẫn xuất từ tiểu cầu (Platelet derived growth factor, PDGF) gây tăng sinh tế bào nội mô thành mạch, các sợi cơ trơn mạch và các tế bào tạo sợi (fibroblast) giúp sửa chửa thành mạch máu bị tổn thương. Sự thành lập nút chận tiểu cầu xảy ra như sau o Đầu tiên tiểu cầu dính vào các mạch máu bị tổn thương như các sợi collagen của mô liên kết o Do kết dính, tiểu cầu bị kích hoạt, chúng kéo dài ra, tiếp xúc với tế bào khác, bắt đầu phóng thích các chất chứa trong nang. Giai đoạn này gọi là phản ứng phóng thích của tiểu cầu, ADP và trhomboxane A2 được phóng thích kích hoạt các tiểu cầu lân cận. Serotonin và thromboxane A2 gây co mạch, duy trì co cơ trơn mạch, làm giảm lưu lượng máu qua mô bị tổn thương o Sự phóng thích ADP làm cho các tiểu cầu khác dính và tập hợp tạo thành nút chận tiểu cầu. o Nút chận tiểu cầu rất hiệu quả ngăn chận mất máu trong các mạch nhỏ. Lúc đầu nút chận tiểu cầu khá lỏng lẻo nhưng sau đó chúng chặt chẽ hơn do sự thành lập nhiều sợi fibrin. Nút chận tiểu cầu có thể làm ngưng chảy máu hoàn toàn nếu tổn thương trong mạch không lớn. – Đông máu : Bình thường, máu ở trạng thái lỏng trong mạch, nếu rút ra khỏi cơ thể máu ở trạng thái gel, sau đó gel tách ra khỏi dịch. Dịch màu vàng gọi là huyết thanh (serum) là máu không chứa các protein đông máu. Phần gel được gọi là cục máu đông, chúng chứa các sợi protein không tan gọi là fibrin trong đó có các yếu tố hữu hình của máu. Quá trình thành lập gel gọi là thành lập cục máu đông hay đông máu là một lọat phản ứng hóa học để thành lập các sợi fibrin. Nếu quá trình lành lập cục máu đông xảy ra quá dễ dàng sẽ gây nghẽn mạch, nếu quá trình này kéo dài sẽ gây xuất huyết. Sự đông máu liên quan đến những yếu tố đông máu gồm: Ca++, các men không họat động do gan sản xuất, nhiều phân tử khác nhau do mô bị tổn thương sản xuất và phối hợp với tiểu cầu.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Quá trình đông máu có thể xảy ra theo hai đường: – Ngoại sinh Xảy ra nhanh trong vòng vài giây, tế bào ngòai mạch máu sản xuất thromboplastin mô (yếu tố mô, tissue factor: TF). TF là một hỗn hợp lipoprotein và phospholipids được phóng thích ở mặt ngòai của tế bào bị tổn thương. Với sự hiện diện của Ca++ , TF khởi động một lọat phản ứng kích họat yếu tố đông máu X. Một khi yếu tố X bị kích họat, sẽ kích họat yếu tố V với sự hiện diện của Ca++ để thành lập prothrombinase họat động. – Nội sinh Xảy ra chậm hơn, thường sau vài phút. Khi tế bào nội mô bị tổn thương hoặc không trơn láng, máu tiếp xúc với sợi collagen trong mô liên kết quanh tế bào nội mô thành mạch. Tiểu cầu bị tổn thương, phóng thích phospholipids kích họat yếu tố XII, bắt đầu chuỗi phản ứng kích họat yếu tố X. Phospholipids của tiểu cầu và Ca++ cũng tham gia trong quá trình kích họat yếu tố X. Khi bị kích họat, yếu tố X sẽ kết hợp với yếu tố V để thành lập men prothrombinase họat động. – Đường chung Trong giai đọan 2, từ khi prothrombinase được thành lập cả hai đường giống nhau prothrombinase và Ca++ xúc tác quá trình chuyển prothrombin thành thrombin Trong giai đọan 3, thrombin với sự hiện diện của Ca++, chuyển fibrinogen , hòa tan, thành sợi fibrin lỏng lẻo không tan, thrombin cũng kích họat yếu tố XIII (yếu tố ổn định fibrin: fibrin stabilizing factor) làm sợi fibrin ồn định và mạnh hơn. Huyết tương có chứa yếu tố XIII do tiểu cầu bị nhốt trong cục máu đông phóng thích. Thrombin có hai hiệu quả điều khiển ngược dương tính: o Cơ chế thứ nhất liên quan đến yếu tố V, làm gia tăng việc thành lập prothrombinase, prothrombinase gia tăng sự thành lập thrombin và tiếp tục như thế. o Cơ chế thứ hai, thrombin kích họat tiểu cầu, làm tích tụ và phóng thích phospholipids. – Co rút cục máu đông Một khi cục máu được thành lập, nó sẽ chận chỗ bị vỡ ở thành mạch và máu ngưng chảy, sau đó các sợi fibrin dính vào thành mạch bị tổn thương bắt đầu co lại. Khi cục máu đông co lại, chúng làm hai bờ tổn thương tiến lại gần nhau, làm giảm nguy cơ bị tổn thương rộng hơn. Khi cục máu co lại, một ít huyết thanh (serum) sẽ thóat ra. Sự co rút tùy thuộc vào số lượng tiểu cầu có trong cục máu đủ hay không, phóng thích yếu tố 33

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

XIII và những yếu tố khác làm ổn định và chắc cục máu đông. Sau đó là quá trình sửa chữa mạch máu, các tế bào sợi (fibroblast) thành lập mô liên kết trong vùng bị vỡ, tế bào nội mô mới sẽ lát lại thành mạch.

Sơ đồ 1. Cơ chế đông máu Chức năng của vitamin K trong quá trình dông máu Sự đông máu bình thường lệ thuộc nồng độ vitamin K đủ hay không trong cơ thể. Vitamin K cần cho sự tổng hợp 4 yếu tố đông máu. Vitamin K tan trong mỡ và được hấp thu ở đường ruột cùng với hấp thu mỡ. Nếu có rối lọan hấp thu mỡ sẽ dễ bị xuất huyết do thiếu vitamin K. – Cơ chế hằng định nội môi Nhiều lần trong ngày những cục máu đông nhỏ bắt đầu thành lập ở nơi thành mạch không trơn láng hoặc từ mảng xơ vữa trong mạch. Vì sự đông máu có hiện tượng 34

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

khuyếch đại và các chu kỳ điều khiển ngược âm tính, cục máu đông có khuynh hướng to ra và có thể làm giảm lưu lượng máu qua mạch. Hệ thống làm tan fibrin sẽ làm tan các cục máu đông nhỏ. Sự tan cục máu đông gọi là quá trình tan fibrin (fibrinolysis). Khi cục máu đông thành lập, men plasminogen không họat động sẽ gắn vào cục máu đông. Mô trong cơ thể và máu có chứa fibrinolysin kích họat plasminogen thành plasmin. Khi plasmin được thành lập, sẽ tiêu hủy các sợi fibrin và làm tan cục máu đông và bất họat fibrinogen, prothrombin, yếu tố V và XII. Dù thrombin có cơ chế điều khiển ngược dương tính trên đông máu, sự thành lập cục máu đông chỉ khu trú ở nơi bị tổn thương. Cục máu đông không lan rông trong hệ tuần hòan một phần vì fibrin hấp thu thrombin vào trong cục máu đông, phần khác do sự phân tán các yếu tố đông máu trong máu, nồng độ không đủ cao để làm lan rộng cục máu đông. – Các cơ chế khác Tế bào nội mô và bạch cầu sản xuất prostacyclin có tác dụng ngược với thromboxane A2, ức chế sự phóng thích và kết dính của tiểu cầu. Các chất chống đông (anticoagulants) có trong máu: o Antithrombin: ngăn tác dụng của nhiều yếu tố: XII, X và II (prothrombin). o Heparin: do tế bào mast hay tương bào và tế bào bạch cầu ưa base phóng thích kết hợp với antithrombin và làm tăng hiệu quả ức chế thrombin. Protein C hoạt động (actived protein C: APC) làm bất họat hai yếu tố đông máu chính không bị ức chế bởi antithrombin, hỗ trợ tác dụng của chất kích họat plasminogen. Trẻ em thiếu khả năng sản xuất APC do biến dị di truyền thường chết do cục máu đông. – Đông máu trong mạch Mặc dù có các cơ chế kháng đông và tan fibrin, cục máu đông đôi khi cũng được thành lập trong mạch có thể từ bề mặt thô ráp của mạch do xơ vữa, chấn thương hay nhiễm khuẩn. Khi đó sẽ gây kết dính tiểu cầu, các cục máu đông này được thành lập khi máu chảy chậm cho phép các yếu tố đông máu tích tụ tại chỗ với nồng độ cao gây đông máu làm nghẽn mạch. Cục máu đông khi đó có thể tan một cách tự nhiên, hoặc bật ra khỏi vị trí và bị cuốn theo dòng máu, đến một mạch máu nhỏ và ngăn chận dòng máu đến cơ quan sống như trong phổi gây thuyên tắc phổi (pulmonary embolism). VI. NHÓM MÁU VÀ CÁC LỌAI MÁU Bề mặt hồng cầu có chứa kháng nguyên (antigen) gọi là agglutinogens. Dựa trên sự hiện diện hoặc vắng mặt của nhiều kháng nguyên khác nhau, máu được phân nhiều 35

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

nhóm. Trong một nhóm máu có nhiều lọai máu. Có ít nhất 24 nhóm máu và hơn 100 kháng nguyên có trên bề mặt tế bào hồng cầu. Ở đây chỉ nói đến 2 nhóm máu chính – ABO và Rh, các nhóm khác gồm Lewis, Kell, Kidd, và hệ Duffy. 6.1. Nhóm máu hệ ABO Phân loại dựa vào hai kháng nguyên glycolipid gọi là A và B. Nhóm máu A B

Kháng nguyên A B

A và B

Không có

Kháng thể bêta alpha Không có alpha và beta

Kháng thể gọi là agglutinin bắt đầu xuất hiện trong máu vài tháng sau khi sinh, nguyên nhân tại sao thì chưa rõ, có thể chúng được thành lập do đáp ứng với vi khuẩn bình thường khu trú trong đường ruột. Các kháng thể này là IgM lớn nên chúng không qua nhau được. Agglutinins bao gồm kháng thể anti-A kết hợp với kháng nguyên A, kháng thể anti-B kết hợp với kháng nguyên B.

Hình 6. Phân biệt các loại máu (ABO)

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Bài 3: SINH LÝ TIM MỤC TIÊU 1. Trình bày các đặc tính sinh lý của tế bào cơ tim 2. Trình bày các giai đoạn của chu chuyển tim 3. Nêu và giải thích các cơ chế điều hòa hoạt động tim I. GIẢI PHẪU HỌC CỦA TIM 1.1. Vị trí của tim Tim người nằm trong lồng ngực, giữa hai lá phổi, dưới là cơ hoành, trên là các ống của tâm trung thất, trước là xương ức, sau là xương cột sống.

Hình 1. Vị trí của tim

Hình 2. Sơ đồ vị trí của tim

(Theo http://www.clarian.org/ADAM/doc/SeniorsCenter/2/8772.htm) 1.2. Cấu tạo của tim Tim có cấu tạo không đều, gồm hai phần: gốc (đáy) tim và mỏm tim. Gốc tim nằm phía trên, khoảng giữa xương ức, mỏm tim thon nằm dưới, lệch trái khoảng 400 so với trục dọc. Mỏm tim nằm khoảng gian sườn 5 và 6, cách trục dọc cơ thể khoảng 8 -10 cm. Tim người dài khoảng 12 cm, rộng 9 cm, dày 6 cm. Khối lượng trung bình ở người trưởng thành khoảng 300 g (ở nam) và khoảng 250 g (ở nữ), trung bình ở người Việt Nam là 267 g (ở nam) và 240 g (ở nữ). Bao ngoài tim là màng bao tim được cấu tạo bằng mô liên kết. Đây là lớp màng kép gồm hai lớp mỏng. Màng này gắn với xương ức, cơ hoành, màng ngực và các động mạch, tĩnh mạch. Bao tim giữ vai trò ổn định vị trí của quả tim trong lồng ngực, bảo vệ 37

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

cơ tim bên trong. Giữa hai lớp màng mỏng này là dịch lỏng nhằm giúp giảm sự cọ sát khi tim đập. Tim người gồm có bốn ngăn: – Tâm nhĩ trái: là nơi đổ vào của 4 tĩnh mạch phổi, nhận máu nhiều O2 từ phổi. – Tâm thất trái: là nơi xuất phát của động mạch chủ (ĐMC). – Tâm nhĩ phải: là nơi đổ vào của tĩnh mạch chủ trên (nhận máu từ phần trên của cơ thể), tĩnh mạch chủ dưới (nhận máu từ phần dưới của cơ thể), tĩnh mạch vành (nhận máu của chính quả tim). – Tâm thất phải: là nơi xuất phát của động mạch phổi (ĐMP). ĐMP cũng phân thành hai nhánh đến phổi phải và phổi trái. Vách liên nhĩ ngăn hai tâm nhĩ và vách liên thất ngăn hai tâm thất.

Hình 3. Cấu tạo ngoài của tim 1.2.1. Van tim Van nhĩ – thất: Giữa tâm nhĩ và tâm thất, bên phải là van ba lá, bên trái là van hai lá. Các van có cấu tạo là mô liên kết, bờ cố định gắn vào mấu lồi cơ từ thành trong của tâm thất bởi các sợi gân, bờ tự do thì hướng xuống buồng thất trái và phải.Từ bờ tự do có các dây thừng gắn vào các cơ nhú của thành thất. Chức năng của van nhĩ thất là chỉ cho máu chảy một chiều từ nhĩ xuống thất. Van bán nguyệt: Giữa tâm thất trái và ĐMC hay tâm thất phải và ĐMP còn gọi là van tổ chim. Chức năng của van bán nguyệt là chỉ cho máu chảy một chiều từ tâm thất ra động mạch.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 4. Cấu tạo trong của tim ( Theo Atlas of Human Anatomy by Frank H. Netter, M.D)1.2.2. Thành tim Thành tâm thất và thành tâm nhĩ được tạo từ hai khối cơ riêng biệt : – Thành tâm nhĩ gồm hai lớp : o Lớp cơ ngoài chung cho cả hai tâm nhĩ là lớp cơ vòng hoặc cơ ngang. o Lớp cơ trong là lớp cơ dọc, riêng cho mỗi tâm nhĩ. – Thành tâm thất dày hơn thành tâm nhĩ khoảng 3 - 5 mm, phù hợp với chức năng co bóp của tâm thất. Thành tâm thất gồm ba lớp: o Màng ngoài, sát mặt tim (ngoại mạc) là lớp cơ dọc hoặc cơ chéo. o Lớp giữa là lớp cơ tim, dày nhất, đây là lớp cơ vòng, riêng cho mỗi tâm thất. o Lớp trong cùng (nội mạc), là lớp cơ vòng hoặc cơ chéo.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 5. Cấu tạo thành tâm thất trái (Theo http://www.ohiohealth.com/mayo/images/image_popup/r7_heartmuscle. jpg&imgrefurl) Tim hoạt động thành một khối thống nhất. Sự co bóp của các buồng tim được phối hợp nhịp nhàng và thống nhất. Tim là một khối cơ rỗng.Trong cơ thể đây là loại cơ đặc biệt, chỉ có ở tim gọi là cơ tim. Tế bào cơ tim có các vân ngang và có nhân nằm giữa. Do đó, mỗi tế bào vừa có tính chất của cơ trơn vừa có tính chất của cơ vân. Sợi cơ tim co bóp khoẻ và tự động. Mỗi sợi cơ tim có màng bao bọc nhưng cũng có đoạn màng hòa vào nhau làm thành cầu lan truyền xung từ sợi này sang sợi kia. Do đó cơ tim hoạt động như một hợp bào.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 6. Cấu tạo mô học cơ tim. (Theo http://www.harunyahya.com/books/science/blood_heart/images/cardiac_muscle. jpg&imgrefurl). 1.2.3. Mô nút (có khả năng tự phát xung) 1.2.3.1. Nút xoang (Keith - Flack) Nằm dưới lớp ngoài cùng của cơ tim giữa tĩnh mạch chủ trên và tâm nhĩ phải. Nút xoang liên hệ với cơ hai tâm nhĩ và nút nhĩ thất bởi các sợi cơ chưa biệt hóa. Nút xoang có hai loại tế bào: tế bào phát nhịp (giữa nút) và tế bào chuyển tiếp (xung quanh nút). Đây là nút tạo nhịp toàn bộ cho quả tim, tần số nhịp khoảng 100 lần/phút, nhận dây thần kinh giao cảm và dây thần kinh phó giao cảm. 1.2.3.2. Nút nhĩ thất (Aschoff - Tawara) Nằm dưới lớp nội mạc của thành nhĩ phải, trên nền vách nhĩ thất và phía dưới nối liền với bó His, phía trên liên hệ với các bó sợi từ nút xoang ở nhĩ. Trong nút có các tế bào phát nhịp và chuyển tiếp. Số lượng tế bào phát nhịp ít hơn trong nút xoang. Tần số phát nhịp 50 - 60 lần/phút, nhận dây thần kinh giao cảm và dây thần kinh phó giao cảm. 1.2.3.3. Bó His Gồm các sợi bắt nguồn từ lớp nội mạc tâm nhĩ phải. Phía trên nối tiếp với các sợi nút nhĩ thất. Phía dưới, sau một đoạn chạy dọc theo vách liên thất, chia thành hai nhánh: 41

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

phải và trái chạy thẳng xuống dưới, đến mỏm tim hai nhánh phân ra thành mạng lưới Purkinje tiếp xúc với các sợi của tâm thất.

Hình 7. Hệ thống dẫn truyền trong tim. (Theo http://afibcryoablation.com/images/ei_0018.jpg&imgrefurl) Sơ đồ tóm tắt hệ dẫn truyền trong tim: Nút xoang

Nút nhĩ thất

Bó His

Các nhánh phải và trái.

II. CHỨC NĂNG CỦA TIM Tim được ví như cái bơm có các chức năng sau: – Tim co bóp tạo áp lực tống máu vào các động mạch của hai vòng tuần hoàn nhỏ và lớn, mang máu đến phổi và các cơ quan khác của cơ thể. – Đảm bảo máu lưu thông theo một chiều. – Đảm bảo cung cấp máu đều đặn, hợp lý cho các cơ quan khác nhau và cho cùng một cơ quan trong những thời điểm hoạt động khác nhau.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 8. Sơ đồ hướng máu di chuyển trong tim (Theo http://i3.photobucket.com/albums/y96/hai_dhytb/a2.png&imgrefur)

Hình 9. Sơ đồ hai vòng tuần hoàn trong cơ thể: tuần hoàn phổi và tuần hoàn lớn (Theo http://www.pursuit-performance.com.au/polar/html/polar/about_hrm.html)

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

III. CÁC ĐẶC TÍNH SINH LÝ CỦA TẾ BÀO CƠ TIM 3.1. Hoạt động điện học 3.1.1. Điện thế màng (điện thế nghỉ) Lúc nghỉ, điện thế màng tế bào cơ tim thay đổi từ -50 đến -90 mV, có nghĩa, bên trong tế bào cơ tim có điện thế âm hơn bên ngoài dịch kẽ. Cơ chế ion của điện thế nghĩ : – Nồng độ các ion ở hai bên màng không giống nhau, [Na+] bên ngoài màng lớn hơn bên trong màng và [K+] thì ngược lại. – Khi nghĩ, màng tế bào có tính thấm nhiều với ion K+ hơn những ion khác. – Màng tế bào có bơm Na+- K+: mỗi lần có 3 ion Na+ từ trong ra ngoài dịch kẽ và 2 ion K+ từ dịch kẽ bơm vào bào tương. – Nhiều anion trong tế bào như protein, không khuếch tán ra ngoài. Do đó, phía ngoài màng tích điện dương so với trong màng. 3.1.2. Điện thế động Khi tim hoạt động, những dòng điện của các sợi cơ tim tổng hợp lại thành dòng điện hoạt động của tim (điện thế động). Ở cơ tim có hai loại điện thế động: loại đáp ứng nhanh và loại đáp ứng chậm. Điện thế động thay đổi tùy vùng, được quyết định bởi nồng độ Na+ trong và ngoài màng tế bào cơ tim. 3.1.2.1 Loại đáp ứng nhanh: xảy ra ở cơ nhĩ, thất và mạng sợi Purkinje. Gồm: – Pha 0: khử cực nhanh Màng tế bào tăng tính thấm ion Na+, Na+ vào trong tế bào nhiều làm điện thế màng trở nên dương (từ -90 mV đến +30 mV) – Pha 1: Tái cực ngắn Có sự kích hoạt kênh K+ làm các ion này đi từ trong ra ngoài tế bào. – Pha 2: Bình nguyên Ca++ và một ít Na+ vào tế bào qua kênh Na+ chậm, còn K+ ra ngoài theo bậc thang nồng độ. – Pha 3: Tái cực nhanh Bất hoạt kênh Ca++ và Na+. Lượng Na+ vào nhiều ở pha 0 và pha 2 được loại ra ngoài nhờ Na+- K+- ATPase, bơm này trao đổi Na+ và K+ theo tỉ lệ 3:2. Ca++ nhiều 44

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

trong pha 2 bị loại ra ngoài bởi cơ chế trao đổi 3Na+/1Ca++, một số ít Ca++ bị loại ra ngoài bởi kênh Ca++. Màng tăng tính thấm trở lại với ion K+ – Pha 4: Điện thế màng trở về trạng thái ban đầu và ổn định. 3.1.2.2 Loại đáp ứng chậm: xảy ra ở nút xoang và nút nhĩ thất. Các đặc điểm khác với điện thế động loại đáp ứng nhanh là: – Phân cực màng yếu – Khử cực chậm – Không có pha đảo ngược điện thế – Biên độ yếu – Không có pha bình nguyên – Pha 4 không ổn định: màng giảm tính thấm từ từ với K+, do đó điện thế màng đạt trị số điện thế ngưỡng và phát sinh điện thế động mới. Điều này cũng giải thích được tính tự động của các mô nút của tim.

Hình 10. Sơ đồ điện thế động loại đáp ứng nhanh

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 11. Sơ đồ biểu diễn điện thế động khác nhau ở các vùng khác nhau của tim 3.2. Tính hưng phấn Là khả năng của tim đáp lại các kích thích, thể hiện bằng sự co cơ. – Dùng kích thích dưới ngưỡng, tim không đáp ứng. – Dùng kích thích ngưỡng hoặc trên ngưỡng, tim có đáp ứng tối đa. Đáp ứng của tim tuân theo quy luật “tất cả hoặc không có gì” của Ranvier. 3.3. Tính tự động Tim có tính tự động nhờ các mô nút có khả năng tự phát xung động. Khi đặt tim vào môi trường sinh lý, ngoài cơ thể, tim vẫn tạo được nhịp. 3.4. Tính dẫn truyền Thuộc tính này có ở tất cả hai loại sợi cơ tim. Ðiện thế động lan truyền dọc sợi cơ tạo thành một làn sóng khử cực. Vận tốc dẫn truyền xung động khác nhau giữa các vùng của tim. Ở trạng thái sinh lý, xung động từ nút xoang vào cơ nhĩ với vận tốc vừa phải 0,8 - 1 m/giây. Sự dẫn truyền chậm lại (0,03 - 0,05m/giây) từ tâm nhĩ qua nút nhĩ-thất. Sau đó, vận tốc tăng lên trong bó His (0,8 - 2m/giây) và đạt rất cao trong mạng Purkinje: 5 m/giây. Cuối cùng chậm lại khi đi vào các sợi cơ thất với vận tốc 0,3 - 0,5 m/giây. Như vậy, sự dẫn truyền xung động từ nút xoang phải mất 0,15 giây để bắt đầu khử cực các tâm thất. 3.5. Tính trơ Tính trơ có nghĩa là không đáp ứng với kích thích. Ở các giai đoạn khác nhau của điện thế hoạt động, sợi cơ tim đáp ứng không giống nhau với một kích thích bên ngoài. Ở pha 1 và 2, sợi cơ đã khử cực rồi nên không đáp ứng với bất cứ kích thích nào, đó là 46

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

thời kỳ trơ tuyệt đối. Nó giúp tim không bị rối loạn hoạt động bởi một kích thích ngoại lai. Ðây là cơ chế bảo vệ vô cùng cần thiết, giúp cho cơ tim không bị co cứng như cơ vân; một sự co cứng của tim sẽ dẫn đến ngưng tuần hoàn và tử vong. Ở pha 3, khi điện thế trong màng tăng đến -50 mV, sợi cơ tim bắt đầu đáp ứng với các kích thích tuy còn yếu, đó là thời kỳ trơ tương đối. 3.6. Tính nhịp điệu Ở trạng thái sinh lý, nút xoang tự động phát ra các xung động theo một nhịp điệu đều đặn. Tiếp đó, hai tâm nhĩ được khử cực đầu tiên, nhĩ phải trước nhĩ trái, đồng thời lan tới nút nhĩ-thất theo những bó liên nút. Sự dẫn truyền trong nút nhĩ-thất chậm hẳn lại để cho hai nhĩ có thời gian co bóp xong. Sự trì hoãn này có thể bị rút ngắn bởi sự kích thích của hệ giao cảm và kéo dài bởi dây phó giao cảm. Xung động tiếp tục theo hai nhánh của bó His vào mạng Purkinje với vận tốc lớn, do đó những sợi cơ thất được khử cực trong vòng 0,08 - 0,1 giây (thời gian của sóng QRS trên điện tâm đồ). Mỏm tim được khử cực trước đáy tim, do đó nó co bóp trước đáy tim, giúp dồn máu từ mỏm lên phía đáy và tống máu vào các động mạch. IV. ĐIỆN TÂM ĐỒ (ELECTROCARDIOGRAM: ECG) Ghi điện tâm đồ là ghi những thay đổi điện thế của tim khi tim hoạt động. Người ta quy ước lấy một số điểm trên cơ thể đặt các điện cực máy ghi điện. Đồ thị ghi được gọi là điện tâm đồ. Cũng như các tế bào sống khác, cơ tim khi nghỉ ngơi ở trạng thái phân cực, mặt ngòai mang điện (+), mặt trong mang điện âm (-). Khi có kích thích, mặt ngoài trở nên mang điện (-), mặt trong mang điện (+), đó là trạng thái khử cực. Sau khi kích thích đi qua, điện thế trở lại như lúc chưa bị kích thích, đó là trạng thái tái cực. Mục đích của ghi điện tim: Khi phân tích kết quả ghi điện tim, sự thay đổi điện thế sẽ cho những thông tin về: – Hướng cơ thể học của tim – Độ lớn tương đối của các buồng tim – Rối loạn về nhịp và dẫn truyền – Vị trí, độ lan rộng , sự tiến triển của các tổn thương do thiếu máu cơ tim – Ảnh hưởng của các rối loạn nồng độ ion trong máu – Ảnh hưởng của các thuốc. 47

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

4.1. Các chuyển đạo Để ghi điện tim, người ta dùng các hệ thống chuyển đạo được định hướng trên một vài mặt phẳng của cơ thể. Lực điện học của tim trong một thời điểm nào đó có thể được biểu diển bằng một vectơ ba chiều. 4.1.1. Chuyển đạo chuẩn: Dùng hai điện cực của một điện kế đặt ở hai nơi và ghi hiệu điện thế ở hai nơi đó. Tác giả Einthoven xem trái tim nằm ở trọng tâm của một tam giác đều mà ba đỉnh là vai phải, vai trái và đỉnh của xương mu.Tam giác Einthoven được định hướng trong mặt phẳng trán (frontal plane) của cơ thể. Do đó, chỉ có hình chiếu của vectơ điện học của tim trên mặt phẳng trán mới được khám phá bởi các chuyển đạo này. DI = VL –VR: hiệu số điện thế giữa tay trái và tay phải DII = VF - VR: hiệu số điện thế giữa chân trái và tay phải DIII = VF – VL: hiệu số điện thế giữa chân trái và tay trái

Hình 12. Tam giác Einthoven 4.1.2. Chuyển đạo một cực 4.1.2.1. Ở chi Cách đặt điện cực của Wilson: trong nhóm chuyển đạo này, người ta vẫn dùng hai điện cực, nhưng một điện cực trung tính và một điện cực thăm dò. Cực trung tính được tạo ra bằng cách nối tay phải, tay trái, chân trái với điện trở R = 5000 ohms, điện thế ở điện cực này gần bằng 0.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Điện cực thăm dò được đặt ở: – Tay phải: chuyển đạo VR – Tay trái: chuyển đạo VL – Chân trái: chuyển đạo VF Bằng cách này điện thế ghi được rất nhỏ, do đó Goldberger đã cải tiến bằng cách bỏ dây nối cực trung tâm với chi muốn đo điện thế. Điện thế đo được tăng 50%, như vậy có 3 chuyển đạo đơn cực ở chi thường dùng là aVR, aVL, và aVF. 4.1.2.2. Ở trước ngực Điện cực thăm dò đặt ở các vị trí trước tim: – V1: cách bờ phải xương ức 2 cm, khe liên sườn 4 – V2: cách bờ trái xương ức 2 cm, khe liên sườn 4 – V3: giữa V2 và V4 – V4: điểm gặp giữa đường trung đòn trái và khe liên sườn 5 – V5: điểm gặp giữa đường nách trước và khe liên sườn 5 – V6: điểm gặp giữa đường nách giữa và khe liên sườn 5 4.1.2.3. Ở thực quản Chuyển đạo này dùng để khảo sát sự thay đổi điện thế của tâm nhĩ, mặt sau thất và rãnh nhĩ - thất. Điện cực thăm dò được gắn với ống thông và nuốt vào thực quản. Chuyển đạo này được gọi là E kèm một con số được tính bằng cm từ miệng đến đầu điện cực.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 13. Các chuyển đạo 4.2. Kết quả Điện tâm đồ bình thường: dạng chung là PQRST. –

Sóng P: sóng khử cực hai nhĩ, hình dạng sóng tròn, đôi khi có móc, hai pha. o

Thời gian: từ 0,08 – 0,1 giây

Biện độ < 2 mm, (+) ở DI, DII, aVF, (-) ở aVR, (+) hoặc (-) ở DIII và aVL

–

Khoảng P - R: thời gian dẫn xung từ nhĩ đến thất, từ 0,12 - 0,20 giây.

–

Phức hợp QRS: thời gian khử cực hai thất, từ 0,06 đến 0,1 giây, biên độ < 20 mm trong các chuyển đạo.

–

Đoạn S - T: bắt đầu từ cuối phức hợp QRS đế bắt đầu sóng T, gần bằng 120 milligiây, nằm trên đường đẳng điện.

–

Khoảng Q - T: bắt đầu phức hợp QRS đến cuối sóng T. Thời gian này gọi là thời gian thu tâm điện cơ học của tim , 0,35 đến 0,40 giây tùy tần số tim. 50

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

–

Sóng T: sóng tái cực hai thất, cùng chiều với QRS, bất đối xứng, nhánh lên dài hơn nhánh xuống, đỉnh tròn, dài 0,20 giây.

Hình 14. Các sóng và khoảng trong điện tâm đồ V. CHỨC NĂNG BƠM MÁU CỦA TIM 5.1. Chu chuyển tim 5.1.1.Định nghĩa Có thể chia chuỗi hoạt động bơm nhịp nhàng liên tục của tim thành từng chu kỳ lặp đi lặp lại riêng rẽ. Chu chuyển tim là khoảng thời gian từ cuối thời kỳ co thắt này đến cuối thời kỳ co thắt kế tiếp của tim. Thời gian một chu kỳ vào khoảng 0,8 giây. 5.1.2.Các giai đoạn của một chu kỳ tim 5.1.2.1 Kỳ thu tâm Thu nhĩ Thời gian thu nhĩ lâu 0,1 giây, bắt đầu xảy ra sau đỉnh sóng P trên điện tâm đồ. Có những sóng co thắt gần như sóng nhu động ở nhĩ và nhĩ co lại, đẩy máu xuống thất. Lúc thu nhĩ, cơ nhĩ co lại, lỗ thông giữa tĩnh mạch chủ và tĩnh mạch phổi co lại, do độ sai biệt áp suất giữa nhĩ và thất, máu được đẩy xuống thất, một ít máu bị dội ngược về tĩnh 51

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

mạch. Máu từ nhĩ xuống thất gây ra những dao động nhỏ tạo nên tiếng tim thứ tư trên tâm thanh đồ. Thu nhĩ chỉ đẩy 30% lượng máu về thất trong toàn kỳ tâm trương. Sau khi co, nhĩ dãn ra trong suốt thời gian còn lại của chu chuyển tim (0,70 giây) Thu thất Tiếp đến là tâm thất co bóp gọi là thu thất, thời gian thu thất vào khỏang 0,30 giây, được tính từ lúc đóng van nhĩ thất đến lúc đóng van bán nguyệt, gồm hai giai đọan: – Thời gian căng tâm thất hay còn gọi là co đồng thể tích hay co đẳng trường: Lâu 0,05 giây, bắt đầu thời kỳ này, van nhĩ thất đóng gây tiếng tim thứ nhất trên tâm thanh đồ, van bán nguyệt vẫn còn đóng, thể tích tâm thất không thay đổi, nhưng áp suất tâm thất càng lúc càng tăng cho đến một lúc sẽ bằng áp suất tâm trương của động mạch chủ (80mmHg). – Thời kỳ tim bơm máu hay còn gọi là co đẳng lực: Lâu 0,25 giây. Khi áp suất tâm thất trái cao hơn áp suất tâm trương động mạch chủ (80 mmHg) và áp suất tâm thất phải cao hơn áp suất tâm trương động mạch phổi (10 mmHg), van bán nguyệt mở, áp suất trong thất trái tiếp tục tăng đến 120 mmHg, thất phải đến 25 mmHg, tâm thất co lại, bơm máu vào động mạch. Lúc đầu, tim bơm máu nhanh, thể tích tâm thất giảm rõ rệt, cuối pha này trên điện tâm đồ ghi được sóng T. Giai đọan sau là giai đoạn tim bơm máu chậm, áp suất tâm thất giảm từ từ trướckhi thu thất chấm dứt, máu chảy từ từ ra ngoại biên. Gần cuối thời kỳ này, áp suất động mạch chỉ hơi cao hơn áp suất thất trái, áp suất động mạch phổi hơi cao hơn áp suất thất phải làm van bán nguyệt đóng lại, gây tiếng tim thứ hai trên tâm thanh đồ. Mỗi lần tâm thất thu, lượng máu bơm vào động mạch từ 60 - 70 ml, trong thất vẫn còn khoảng 50 mL. Lượng máu còn lại trong mỗi tâm thất sau khi thu thất thường cố định trong mỗi nhịp bình thường, nhưng có thể giảm khi sức co thắt của tim tăng, hay khi sức cản bên ngòai tăng và ngược lại. Trường hợp tim suy, thể tích máu bị ứ đọng trong tim có thể lớn hơn thể tích máu bơm ra ngoài nhiều lần. 5.1.2.2 Kỳ tâm trương toàn bộ Lâu 0,4 giây. Đầu kỳ tâm trương, van bán nguyệt đóng lại. Kỳ tâm trương có 2 giai đọan: – Giãn đồng thể tích hay giãn đẳng trường: tâm thất bắt đầu giãn trong khi tâm nhĩ đang giãn. Áp suất tâm thất giảm nhanh, thể tích không thay đổi. Khi áp suất tâm thất thấp hơn áp suất tâm nhĩ thì van nhĩ thất mở ra. – Giai đoạn tim hút máu về: lúc đầu tim hút máu về nhanh, áp suất trong thất tăng dần. 70% lượng máu về thất là về trong giai đọan này. Khi máu chảy về thất, va 52

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

chạm vào thành thất sẽ gây tiếng tim thứ ba trên tâm thanh đồ, sau đó tim hút máu về chậm. Thể tích máu trong thất cuối tâm trương gọi là thể tích cuối tâm trương. Khi có sóng P xuất hiện trở lại trên điện tâm đồ, chu kỳ tim được lặp lại. Tiếng tim Được tạo ra do sự đóng mở của các van và sự hoạt động của tim. – Tiếng tim thứ nhất (T1): xuất hiện đầu thì tâm thu do co cơ tâm thất và do đóng van hai lá, van ba lá. Tiếng mạnh, đục, trầm, kéo dài khoảng 0,08-0,12 giây, nghe rõ ở mỏm tim. – Tiếng tim thứ hai: xuất hiện ở đầu thì tâm trương do đóng các van bán nguyệt (van tổ chim). Tiếng nhẹ, thanh, gọn, kéo dài khoảng 0,05-0,08 giây, nghe rõ ở đáy tim. – Tiếng tim thứ ba: xảy ra đầu kỳ tâm trương, trong giai đoạn đổ đầy thất nhanh. – Tiếng tim thứ tư: xảy ra khi thu nhĩ.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 15 a và b. Các giai đoạn trong chu kỳ tim( Theo Mc-Graw- Hill) 5.2. Cung lượng tim 5.2.1. Định nghĩa – Cung lượng tim là lượng máu do tim bơm trong một phút. – Cung lượng tim = lượng máu bơm trong 1 nhịp (70-90 mL) x Nhịp tim/phút. – Nhịp tim bình thường từ 60 - 100 lần/ phút. CLT= 5L/phút. 5. 2.2. Biến đổi sinh lý của cung lượng tim Cung lượng tim – Không đổi khi: ngủ . – Tăng khi: lo lắng, bị kích thích (50 - 100%), ăn (30%), vận động (70%) tăng nhiệt độ môi trường, có thai, epinephrine, histamin. – Giảm khi: chuyển tư thế từ nằm sang ngồi hay đứng đột ngột, nhịp tim nhanh, bệnh tim. 5.2.3. Các yếu tố điều hòa cung lượng – Tiền tải: lượng máu có trong thất cuối kỳ tâm trương, tiền tải tăng làm tăng co thắt cơ tim. – Hậu tải: áp suất trong động mạch ngoại biên. Khi áp suất trong động mạch ngoại biên tăng, sức co thắt của cơ tim tăng. – Tính co thắt của cơ tim: quyết định sự rút ngắn của sợi cơ tim và ảnh hưởng trên lượng máu bơm trong một nhịp. 54

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

5.3. Chỉ số tim: Để so sánh thể tích phút của những người có kích thước cơ thể khác nhau, dùng chỉ số tim: Cung lượng tim = 3,2 L/m2/phút

Chỉ số tim = Diện tích da

5.4. Công của tim : Công (A) = lực x độ dài = F x S (1)

Lực (F) Áp suất = Diện tích (q) Do đó : F = P x q (2) Thay (2) vào (1) ta có: A = Pq x S = P x V A = Công của tim P = Áp suất V = Thể tích máu do tim bơm đi VI. ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG TIM 6.1. Điều hòa họat động của nút xoang 6.1.1. Cơ chế thần kinh 6.1.1.1. Hệ thần kinh thực vật – Phó giao cảm: Các sợi phó giao cảm tim bắt nguồn từ hành não trong các tế bào ở nhân lưng thần kinh X và nhân hoài nghi. Dây X đi xuống cổ gần với động mạch cảnh chung, sau đó qua trung thất tiếp hợp với các tế bào hạch nằm ở ngọai tâm mạc hay trong thành tim. Hầu hết các tế bào hạch của tim nằm gần nút xoang và mô dẫn truyền nhĩ thất. o Kích thích dây X phải: làm chậm nhịp tim, có thể làm ngưng trong vài giây. o Kích thích dây X trái: làm chậm nhịp tim ít hơn nhưng gây chậm dẫn truyền nhĩ - thất. o Hóa chất trung gian: Acetylcholine. 55

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Giao cảm: Các dây thần kinh giao cảm tim bắt nguồn từ cột giữa bên của đoạn tủy sống cổ 5, 6 đến đọan cổ cuối. Chúng từ tủy sống qua nhánh thông trắng và vào chuỗi hạch hai bên xương sống. Nơi tiếp hợp chính của các neuron trước và sau hạch là hạch sao và hạch cổ dưới. Các dây giao cảm sao hạch đến đáy tim dọc theo mạch máu và đến ngoại mạc. o Kích thích giao cảm phải: làm tăng nhịp nhiều hơn tăng co thắt. o Kích thích giao cảm trái: làm tăng co thắt nhiều hơn tăng nhịp. o Hóa chất trung gian: Nor – epinephrine. 6.1.1.2. Các trung tâm cao hơn Vỏ não: các trung tâm điều hòa chức năng tim hầu hết ở nửa trước của não, thùy trán, vỏ não thị giác, vỏ não tiền vận động, phần trước của thùy thái dương. Đồi thị (thalamus): kích thích các nhân đường giữa, nhân bụng, nhân trong làm tăng nhịp tim. Vùng hạ đồi (hypothalamus): vùng sau và sau bên. Gian não: kích thích vùng H2 của Forel gây tăng nhịp tim. Hành não : có vùng có tác dụng làm tăng nhịp, có vùng có tác dụng làm giảm nhịp. * Phản xạ – Phản xạ do thụ thể áp suất (baroreceptors) o Khi huyết áp thay đổi trong khoảng 70 - 160 mmHg: huyết áp tăng làm nhịp tim chậm. o Phản xạ này do các thụ thể áp suất nằm ở thành các động mạch lớn, chính yếu là quai động mạch chủ và xoang cảnh. Khi huyết áp tăng sẽ kích thích các thụ thể này, xung sẽ theo dây thần kinh IX và X về hành não, kích thích trung tâm ức chế tim ở hành não làm chậm nhịp tim. – Phản xạ Bainbridge và phản xạ nhĩ o Khi truyền dịch, nếu nhịp tim trước khi truyền < 140 lần/phút, nhịp sẽ tăng, có thể kèm theo hoặc không kèm theo tăng huyết áp. Phản xạ này mất khi cắt đứt dây X. – Phản xạ do hô hấp Nhịp tim tăng khi hít vào và giảm khi thở ra. o Do phản xạ: khi hít vào, áp suất lồng ngực giảm, lượng máu về tim tăng, gây phản xạ Bainbridge, nhịp tim tăng. 56

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

o Do cơ chế trung ương: trung tâm hô hấp ở hành não nằm gần trung tâm ức chế tim. Sự thay đổi nhịp tim do hô hấp là do tác dụng hỗ tương giữa trung tâm hô hấp và trung tâm ức chế tim ở hành não. – Phản xạ do thụ thể hóa học o Thụ thể hóa học ngoại biên: nằm ở trong các thể quai động mạch chủ và xoang cảnh. Các yếu tố kích thích thụ thể hóa học là tăng PCO2, giảm PO2, và giảm pH của máu, khi bị kích thích, xung sẽ theo dây thần kinh IX và X về hành não. Đáp ứng do hai cơ chế: -

Cơ chế phản xạ: kích thích trung tâm X ở hành não làm chậm nhịp tim.

Cơ chế thứ phát: kích thích thụ thể hóa học làm tăng thông khí, giảm PCO2/máu, gây ức chế trung tâm X ở hành não.

o Hậu quả: ít làm thay đổi nhịp tim. Trong giai đọan đầu, khi tăng PCO2, giảm PO2, và giảm pH sẽ làm tăng nhịp tim, nhưng ở giai đọan sau làm chậm nhịp tim. – Phản xạ do thụ thể tâm thất o Các thụ thể nằm gần nội mạc của thất gây phản xạ giống thụ thể áp suất ở động mạch. Khi bị kích thích sẽ làm giảm nhịp tim. 6.1.2. Cơ chế thể dịch Hormon: tủy thượng thận, tuyến giáp, tuyến tụy (glucagon) làm tăng nhịp tim. Khí hô hấp trong máu: giảm PO2, tăng PCO2, giảm pH máu giai đọan đầu làm tăng nhịp tim, giai đọan sau làm giảm nhịp tim. Các ion trong máu : K+ tăng gây rối lọan nhịp tim, Ca++ tăng gây tim ngưng đập ở kỳ tâm thu. Nhiệt độ: sốt làm tăng nhịp tim. 6.2. Điều hòa co thắt cơ tim 6.2.1. Điều hòa tại tim 6.2.1.1. Cơ chế Frank - Starling Năm 1895, Frank qua các kết quả thực nghiệm trên tim ếch cô lập, nhận xét thấy khi tiền tải tăng, tim đáp ứng bằng cách co mạnh hơn. Năm 1914, Starling qua thí nghiệm tim phổi tách rời, nhận xét như sau: khi tăng lượng máu về tim (tăng tiền tải) trong một vài nhịp đầu, lượng máu bơm ra kém hơn lượng 57

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

máu về tim, máu ứ lại trong thất làm căng cơ tim, cơ tim đáp ứng bằng cách co mạnh hơn trong chu kỳ sau, tim bơm một lượng máu ra ngoài nhiều hơn bình thường cho đến khi lượng máu bơm ra bằng lượng máu về. Trong thí nghiệm này, máu từ một bình chứa đổ đầy nhĩ phải. Có thể thay đổi áp suất nhĩ phải bằng cách thay đổi chiều cao máu trong bình và điều chỉnh khóa trên ống nối. Từ nhĩ phải, máu được bơm lên thất phải, sau đó được bơm lên phổi rồi về nhĩ trái. Phổi được thông khí nhân tạo. Động mạch chủ được cột ở một nơi trên quai động mạch chủ và một ống thông được đưa vào động mạch tay đầu. Máu được bơm từ thất trái qua ống thông này, qua hệ thống sưởi ấm trước khi về bình chứa. Một hệ thống gọi là kháng trở Starling cho phép làm thay đổi sức cản ngọai biên. Thể tích của hai thất được ghi với thiết bị đặc biệt. Cung lượng tim được đo bằng cách xác định lưu lượng vào bình chứa gắn với nhĩ phải. Khi tăng lượng máu về tim, trong một vài nhịp đầu, lượng máu do tim bơm ra kém hơn lượng máu về, máu ứ trong tâm thất làm cơ tim bị căng, cơ tim co mạnh hơn trong kỳ thu tâm kế tiếp, tim sẽ bơm lượng máu nhiều hơn bình thường cho đến khi lượng máu bơm ra bằng lượng máu về. Khi tăng sức cản ngoại biên, trong một vài nhịp đầu, lượng máu bơm ra ngoài sẽ ít hơn, máu ứ lại tâm thất, cơ tim bị căng ra và sẽ co mạnh hơn ở kỳ thu tâm kế tiếp.

Hình 16. Chế phẫm tim phổi 58

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

6.2.1.2. Nhịp tim Thay đổi tần số co bóp sẽ làm thay đổi lực phát sinh do cơ. 6.2.2. Điều hoà ngoài tim 6.2.2.1. Cơ chế thần kinh – Phó giao cảm: Acetylcholin của hệ phó giao cảm làm giảm tính co bóp của cơ. – Giao cảm: Hệ giao cảm làm tăng tính co bóp của tim. Chất hoá học trung gian là norepinephrin hay catecholamin trong máu có tác dụng lên các thụ thể tế bào cơ tim. – Phản xạ thụ thể áp suất o Kích thích thụ thể áp suất xoang cảnh và quai động mạch chủ có thể gây rối loạn co bóp. o Áp suất máu càng tăng, thất trái càng bị ức chế 6.2.2.2. Cơ chế thể dịch – Hormon Hormon vỏ thượng thận: làm tim tăng co bóp, hydrocortisone làm tăng tác dụng trợ tim của catecholamin. Hormon tủy thượng thận: epinephrin tăng, áp suất tâm thất tăng, tim tăng co bóp. Hormon tuyến giáp: làm tăng cung lượng tim, hồi hộp, tăng nhịp tim và tăng co bóp. Hormon tụy: Insulin, glucagon làm tăng co bóp. Hormon tuyến yên: suy chức năng tuyến yên gây thiếu hormon vỏ thượng thận và hormon tuyến giáp gây loạn nhịp tim. – Khí trong máu o Giảm O2, tăng PCO2, giảm pH trong máu, tim tăng co bóp. Giai đọan đầu có tác dụng kích thích trên hệ thống tim mạch, giai đọan sau là gây ức chế. – Các ion trong máu o Ca++ tăng, tăng co thắt o Na+ tăng giảm: giảm điện thế tim o K+ tăng: liệt cơ nhĩ. 59

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Bài 4: SINH LÝ HỆ MẠCH MỤC TIÊU 1. Trình bày hai đặc tính của động mạch 2. Trình bày huyết áp động mạch 3. Trình bày cơ chế siêu lọc tại mao mạch 4. Trình bày các yếu tố giúp máu về tim 5. Trình bày cơ chế điều hòa mạch I. SINH LÝ ĐỘNG MẠCH Hệ động mạch mang máu từ tim đến các mao mạch toàn cơ thể. Hệ động mạch gồm các ống dẫn đàn hồi và có sức cản cao. Ở một thời điểm nào đó, động mạch chứa 11% tổng thể tích máu của toàn cơ thể . 1.1. Đặc tính của động mạch Cấu trúc: thành động mạch có 3 lớp – Lớp trong – Lớp giữa: có mô đàn hồi và cơ trơn. – Lớp ngoài: lót bằng mô sợi. Động mạch có hai đặc tính: – Tính đàn hồi: thay đổi theo tuổi, tuổi càng cao thì tính đàn hồi giảm. – Tính co thắt: do thành động mạch có chứa cơ trơn, nên có thể chủ động thay đổi đường kính, nhất là các tiểu động mạch. 1.2. Huyết áp động mạch Huyết áp động mạch là lực của máu tác động lên một đơn vị diện tích thành mạch. – Huyết áp tâm thu: là giới hạn cao nhất của những dao động có chu kỳ của huyết áp trong mạch, thể hiện sức bơm máu của tim. – Huyết áp tâm trương: là giới hạn thấp nhất của những dao động có chu kỳ của huyết áp trong mạch, thể hiện sức cản của mạch. – Huyết áp trung bình: được tính bằng huyết áp tâm trương + 1/3 hiệu áp .

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Hiệu áp: là hiệu số giữa huyết áp tâm thu và huyết áp tâm trương. Hiệu áp bình thường là 40 mmHg. Hiệu áp chịu ảnh hưởng của: o Lượng máu do tim bơm trong một nhịp o Sức đàn hồi của động mạch o Tổng sức cản ngoại biên.

Hình 1. Tương quan giữa áp suất và thể tích trong động mạch chủ người ở nhiều lứa tuổi khác nhau.

Hình 2. Huyết áp trong động mạch cánh tay ở người trẻ, cho thấy huyết áp tâm thu, huyết áp tâm trương và huyết áp trung bình 61

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 3. Các yếu tố quyết định huyết áp Biến đổi sinh lý của huyết áp: – Tuổi: tuổi càng cao, huyết áp càng tăng. – Trọng lực: với độ đậm đặc bình thường của máu, do ảnh hưởng của trọng lực, động mạch cao hơn tim 1 cm thì huyết áp giảm 0,77 mmHg, động mạch thấp hơn tim 1 cm thì huyết áp tăng 0,77 mmHg – Chế độ ăn: ăn nhiều muối, huyết áp tăng. Ăn nhiều thịt, tăng protein trong máu làm tăng độ nhớt máu, huyết áp tăng. – Vận động: lúc đầu, huyết áp tăng do nhiều phản xạ xúc cảm trước vận động, sau đó huyết áp giảm dần, nhưng vẫn cao hơn bình thường. 1.3. Các phương pháp đó huyết áp 1.3.1. Phương pháp trực tiếp: Cho ống thông vào động mạch, đo áp suất bằng máy dao động hoặc bằng huyết áp kế thủy ngân. Đồ thị huyết áp ghi được có 3 loại sóng: – Sóng α: do dao động huyết áp tâm thu và tâm trương. – Sóng β: do dao động của huyết áp theo hô hấp. – Sóng γ: do dao động của huyết áp theo sự thay đổi của xung giao cảm từ trung tâm vận mạch ở hành não.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 4. Đồ thị đo huyết áp bằng phương pháp trực tiếp 1.3.2. Phương pháp đo gián tiếp: Dùng máy đo huyết áp

Hình 5. Đo huyết áp gián tiếp bằng phương pháp nghe Nguyên tắc: dùng băng quấn của máy đo huyết áp quấn quanh động mạch (thí dụ: động mạch cánh tay). Bơm hơi vào trong túi khí trong băng quấn đến khi áp suất trong túi khi cao hơn áp suất lúc mất mạch quay 30 mmHg, sau đó giảm áp suất trong túi khí xuống từ từ 2 - 3 mmHg trong một giây, dùng chuông hoặc mặt phẳng của ống nghe để trên đường đi của động mạch cánh tay để nghe. Khi áp suất trong túi khí lớn hơn áp suất trong động mạch, động mạch hoàn toàn bị ép, máu không chảy trong đoạn động mạch ngay dưới băng quấn. Khi áp suất trong túi khí bằng áp suất tâm thu trong mạch, mỗi lần tâm thu, máu qua được chỗ bị nghẽn dội vào cột máu đang yên tĩnh phía dưới và gây tiếng động, đó là tiếng động Korotkoff.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 6. Khi áp suất trong túi khí lớn hơn huyết áp tâm thu: không có máu chảy trong đoạn động mạch bị ép

Hình 7. Khi áp suất trong túi khí bằng và thấp hơn áp suất tâm thu, máu qua được chỗ bị nghẽn, dội vào cột máu đang yên tĩnh ở dưới, gây tiếng động Korotkoff.

Hình 8. Khi áp suất trong túi khí thấp hơn huyết áp tâm trương trong mạc, không nghe được tiếng động Mạch: Máu bị đẩy đi vào động mạch chủ trong lúc tâm thu, không những đẩy máu đi ra trước, nhưng cũng gây sóng áp suất lan dọc động mạch. Sóng áp suất làm căng 64

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

thành động mạch khi nó đi qua, có thể sờ được gọi là mạch. Mạch sờ được ở cổ tay xảy ra khoảng 0,1 giây sau đỉnh của kỳ bơm máu lúc thu tâm thất. Tuổi càng cao, thành mạch càng cứng, nên sóng mạch di chuyển nhanh hơn. II. SINH LÝ MAO MẠCH Ở một thời điểm nhất định nào đó, mao mạch chứa 5% tổng thể tích máu tuần hoàn. Tại mao mạch diễn ra quá trình trao đổi các chất dinh dưỡng, oxy, CO2 giữa máu và mô. Có khoảng 10 triệu mao mạch, tổng diện tích trao đổi vào khoảng 500 - 700 m2. 2.1. Cấu trúc Các tiểu động mạch phân nhánh thành những mao mạch nhỏ, đường kính từ 5 - 10 µm, cấu trúc thay đổi tùy mô. Thành mao mạch chỉ có một lớp tế bào nội mô, không có cơ trơn. Ở đầu mao mạch có cơ vòng tiền mao mạch có thể co thắt, làm đóng , mở mao mạch. Giữa các tế bào nội mô có những khe nhỏ (6 - 7 nm), thông giữa trong và ngoài mao mạch, chiếm 1/1000 tổng thiết diện mao mạch. Ngoài ra còn có các mạch nối thẳng từ tiểu động mạch - tiểu tĩnh mạch mà không qua mao mạch. Động mạch nuôi Phân nhánh 6-8 lần Tiểu động mạch ( đường kính < 20 µm) Phân nhánh từ 2-5 lần Tiểu động mạch (đường kính 5-10 µm) Các mạch nối thẳng từ tiểu động mạch - tiểu tĩnh mạch mà không qua mao mạch. Các mạch này tiếp xúc mật thiết với mô, các điều kiện tại chỗ ở mô như nồng độ chất dinh dưỡng, các sản phẫm chuyển hóa, ion H+ các chất khác tác dụng trực tiếp đến lưu lượng máu ở mô. Trong mao mạch máu chảy từng đợt do co thắt ngắt quảng của các cơ tùy độ tiêu dùng oxy ở mô.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 9. Cấu trúc mao mạch 2.2. Cơ chế trao đổi vật chất tại mao mạch 2.2.1. Cơ chế khuyếch tán Cơ chế khuyếch tán tuỳ thuộc: – Tính hòa tan trong lipid – Tính hòa tan trong nước – Cỡ lớn phân tử – Khoảng cách khuếch tán – Tính thấm mao mạch – Độ sai biệt nồng độ, điện thế. 2.2.2. Cơ chế siêu lọc Cơ chế siêu lọc tùy thuộc: – Áp suất máu trong mao mạch o Đầu động mạch: 30 - 40 mmHg o Đầu tĩnh mạch: 10 - 15 mmHg – Áp suất keo trong mao mạch – Áp suất mô 66

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Áp suất keo của mô: thay đổi tùy mô o Mô dưới da: - 2 mmHg – - 6 mmHg o Não: + 6 mmHg o Thận: + 6 mmHg Áp suất keo của huyết tương – Nồng độ protein /huyết tương : 7,3 g/d – P keo của huyết tương :

28 mmHg trong đó

– Protein:

19 mmHg

– Cation/huyết tương :

9 mmHg

P keo của mô – Nồng độ protein/mô: 2 – 3 g/dL – P keo của mô: 8 mmHg Siêu lọc tại mao mạch: Qf = Kf [ ( Pc +IIi ) ] – [ ( Pi + IIc) ] Qf: Độ lọc dịch Kf: Hệ số chuyên chở nước Pc: P thuỷ tĩnh mao mạch Pi: P thuỷ tĩnh mô kẽ IIc: P keo của huyết tương Iii: P keo của mô kẽ Đầu động mạch của mao mạch Lực làm dịch di chuyển ra khỏi mao mạch P mao mạch

30 mmHg

P mô kẽ

3 mmHg

P keo mô kẽ

8 mmHg

Tổng cộng

41 mmHg

Lực làm dịch di chuyển vào trong mao mạch P keo của huyết tương

28 mmHg 67

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Lực di chuyển thực sự

13 mmHg

Đầu tĩnh mạch của mao mạch Lực làm dịch di chuyển vào trong mao mạch P keo của huyết tương

28 mmHg

Lực làm dịch di chuyển ra khỏi mao mạch P mao mạch

10 mmHg

P mô kẽ

3 mmHg

P keo mô kẽ 8mmHg

-21 mmHg

Lực di chuyển thực sự

7mmHg

Kết quả Lực trung bình đẩy dịch ra ngoài P trung bình mao mạch

17,3 mmHg

P mô kẽ

3 mmHg

P keo m ô kẽ

8 mmHg

Tổng cộng

28,3mmHg

Lực trung bình đẩy dịch vào mao mạch: P keo của huyết tương

28 mmHg

Lực lọc thực sự

0,3 mmHg

Cân bằng Starling tại mao mạch Tác giả Starling cho rằng ở trạng thái bình thường có cân bằng tại mao mạch, số lượng lọc qua mao mạch bằng số lượng trở về hệ tuần hòan, một số ít dịch trở về bằng đường bạch huyết. Lượng dịch lọc toàn cơ thể: 2 mL/phút 6,67 mL/phút/mmHg Hệ số lọc trung bình của mô: 0,01 mL/mmHg/100g mô 2.2.3. Cơ chế ẩm bào Những chất có trọng lượng phân tử lớn (lipoprotein), đi qua màng bằng cơ chế ẩm bào. 68

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

* Hệ bạch huyết: Các mô đều có mạch bạch huyết trừ phần nông ở da, hệ thần kinh trung ương, phần sâu hệ thần kinh ngoại biên, bao cơ và xương, những mô này có những kênh nhỏ là tiền bạch huyết. Lưu lượng bạch huyết: 2 - 3 lít/ngày Lưu lượng bạch huyết có vai trò điều hòa: – Nồng độ protein/dịch kẽ – Thể tích dịch kẽ – Áp suất dịch kẽ. Tại mao mạch phổi, áp suất máu trong mao mạch phổi là 10 mmHg, luôn nhỏ hơn áp suất keo của huyết tương nên dịch không di chuyển từ mao mạch vào mô mà chỉ có di chuyển từ mô vào mao mạch nên phế nang luôn được giữ cho khô, nhờ vậy phổi mới thông khí được. Nếu vì lý do gì P mao mạch phổi lớn hơn áp suất keo trong mao mạch phổi (> 25 mmHg) dịch sẽ di chuyển từ mao mạch vào phế nang gây phù phổi. III. SINH LÝ TĨNH MẠCH Cấu trúc: thành tĩnh mạch cũng có 3 lớp, nhưng có ít cơ trơn hơn thành động mạch nên tĩnh mạch không thay đổi đường kính một cách chủ động như động mạch. Huyết áp tĩnh mạch: huyết áp trong tĩnh mạch vào khoảng 12 - 18 mmHg và giảm dần ở các tĩnh mạch lớn, vào khoảng 5,5 mmHg (tĩnh mạch lớn ngoài lồng ngực), áp suất ở nơi tĩnh mạch chủ trên đổ vào nhĩ phải vào khoảng 4 - 6 mmHg, trị số này dao động theo hô hấp và hoạt động tim. Áp suất tĩnh mạch cũng chịu ảnh hưởng của trọng lực giống như áp suất động mạch. Đo áp suất tĩnh mạch: áp suất tĩnh mạch trung ương có thể đo trực tiếp bằng cách cho ống thông vào tĩnh mạch lớn trong lồng ngực. Trong đa số các trường hợp, có sự tương quan giữa áp suất tĩnh mạch ngoại biên và trung ương. Để đo áp suất tĩnh mạch trung ương thường dùng huyết áp kế nước. Áp suất trung bình trong tĩnh mạch ở mặt trước cánh tay vào khoảng 7,1 mmHg và ở tĩnh mạch trung ương là 4,6 mmHg. Áp suất ở các tĩnh mạch trong đầu ở vị trí đứng giảm do ảnh hưởng của trọng lực, áp suất trong xoang tĩnh mạch giữa trên có thể là -10 mmHg. Các yếu tố giúp máu về tim: – Các van có trong tĩnh mạch nông ở chi chỉ cho phép máu chảy một chiều về tim. 69

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Cử động hô hấp: khi hít vào, áp suất trong màng phổi giảm từ - 2,5 mmHg đến -6 mmHg, giúp hút máu từ khoang bụng về lồng ngực. Ngoài ra khi hít vào, cơ hoành hạ xuống, áp suất trong bụng tăng và ép máu chảy về tim. – Lực bơm và hút máu của tim. – Co thắt của cơ. IV. ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG MẠCH 4.1. Cơ chế điều hòa tại chỗ 4.1.1. Hiện tượng tự điều chỉnh và điều hòa do cơ Trong một số mô, lưu lượng máu được điều hòa bởi hoạt động chuyển hóa của mô. Khi áp suất truyền vào mạch tăng, mạch co lại. Khi áp suất truyền vào mạch giảm, mạch dãn ra. Đây là cơ chế tự điều chỉnh để giữ lưu lượng ở mô không thay đổi dù áp suất truyền thay đổi. Đáp ứng này là do cơ trơn thành mạch khi bị căng ra (tăng áp suất truyền) thì co lại và ngược lại. Cơ chế này thấy rõ ở thận, màng ruột, cơ, não, gan và tim. 4.1.2. Điều hòa qua trung gian của tế bào nội mô Kích thích tế bào nội mô gây đáp ứng ở thành mạch. Tế bào nội mô thành mạch tiết ra chất vận mạch: – Chất dãn mạch: prostaglandin, EDRF, NO. – Chất co mạch: endothelin. 4.1.3. Điều hòa do cơ chế chuyển hóa Lưu lượng máu được điều hòa bởi hoạt động chuyển hóa của mô. Giảm cung cấp oxy cho mô làm tăng sự tạo thành chất chuyển hóa gây dãn mạch. Những chất do mô phóng thích có tác dụng tại chỗ gây dãn mạch : a.lactic, CO2, H+. PO2 tăng gây co mạch và ngược lại. K+, phosphate vô cơ, adenosine, prostaglandin gây dãn mạch. 4.2. Cơ chế thần kinh 4.2.1. Trung tâm vận mạch 70

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Ở hành não có một nhóm neuron có chức năng điều hòa huyết áp. Kích thích vùng mõm bụng bên của hành não sẽ làm tăng huyết áp. Kích thích vùng đuôi bụng bên gây ức chế vùng mõm bụng bên. Cả hai vùng này gọi chung là trung tâm vận mạch. Từ vùng mõm bụng bên neuron tiền hạch giao cảm đến cột xám liên giữa bên của tủy sống rồi đến hạch giao cảm. Từ hạch giao cảm xung động ra ngoại biên bằng dây sau hạch để đến cơ trơn mạch máu. Từ trung tâm vận mạch có những tín hiệu giao cảm nhất định đến mạch làm mạch hơi co lại, tạo trương lực mạch. Kích thích vùng mõm bụng bên gây co mạch. Kích thích vùng đuôi bụng bên gây ức chế vùng mõm làm dãn mạch. Trung tâm vận mạch nhận những tín hiệu từ trung ương và từ ngoại biên đến. 4.2.2. Từ trung ương – Vỏ não: Kích thích vùng vận động và tiền vận động có thể ảnh hưởng trên huyết áp, thường là gây co mạch. Cảm xúc cũng có thể gây co mạch hoặc dãn mạch. – Vùng dưới đồi: Chức năng của phản xạ tim mạch cần có sự an toàn của các cấu trúc ở cầu não và vùng hạ đồi. – Kích thích vùng hạ đồi trước gây giảm huyết áp, tim đập chậm. – Kích thích vùng hạ đồi sau và bên gây tăng huyết áp và tim dập nhanh. Vùng hạ đồi có trung tâm điều hòa nhiệt độ, ảnh hưởng đến các mạch máu ở da. Kích thích lạnh ở da gây co mạch, kích thích nóng ở da gây dãn mạch. 4.2.3. Từ ngoại biên – Từ các thụ thể áp suất: các thụ thể áp suất nằm ở thành các động mạch lớn, quan trọng là ở quai động mạch chủ và xoang động mạch cảnh. Khi các thụ thể ở xoang cảnh bị kích thích, xung sẽ theo dây thần kinh thiệt hầu rồi đến hành não. Khi các thụ thể áp suất ở quai động mạch chủ bị kích thích, xung sẽ theo dây thần kinh X về hành não, các neuron này tận cùng ở nhân của bó đơn độc, những neuron ức chế sẽ phóng xung đến trung tâm vận mạch ở hành não. Tăng áp suất trong mạch kích thích các thụ thể áp suất, xung về hành não, ức chế vùng co mạch, hậu quả gây dãn mạch và ngược lại. – Từ các thụ thể hóa học o Ngoại biên: Thụ thể hóa học là những thể nhỏ ở quai động mạch chủ và xoang cảnh. Các thể này nhạy cảm với sự thay đổi PCO2, PO2, pH của máu. Khi PO2 gỉảm, PCO2 tăng và pH /máu giảm kích thích các thụ thể hóa học. Hậu quả: giai đoạn đầu là kích thích tim mạch và giai đoạn sau là ức chế. 71

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

o Trung ương: Tăng PCO2, giảm pH trong máu động mạch kích thích vùng hóa cảm thụ ở hành não, gây co mạch. PO2 ít có tác dụng trực tiếp lên trung tâm vận mạch ở hành não. PO2 giảm ít sẽ kích thích vùng hóa cảm thụ nhưng nếu PO2 giảm nhiều thì sẽ ức chế. Thiếu máu ở não gây co mạch mạnh ở ngoại biên. o Từ da và nội tạng: kích thích đau đớn gây co mạch, nhưng đau đớn quá độ sẽ gây dãn mạch và ngất xỉu. o Từ phổi: căng phổi gây dãn mạch, xẹp phổi gây co mạch. 4.2.4. Hệ thần kinh tự trị – Kích thích giao cảm: Co mạch. Hóa chất trung gian: Norepinephrine. – Dãn các mạch máu đến cơ vân: hóa chất trung gian là Acetylcholine. – Kích thích phó giao cảm: gây dãn mạch, hóa chất trung gian là Acetylcholine. 4.3. Cơ chế thể dịch Trong máu có những chất gây: – Co mạch: angiotensin II, ADH, serotonin, norepinephrine.. – Dãn mạch: acetylcholine, prostaglandin, histamine, nhóm kinin..

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Bài 4: SINH LÝ HÔ HẤP MỤC TIÊU 1. Trình bày chức năng thông khí ở phổi 2. Trình bày kết quả của hô hấp ký 3. Mô tả màng phế nang-mao mạch 4. Trình bày sự xứng hợp giữa thông khí và tưới máu 5. Trình bày các dạng chuyên chở O2 trong máu. 6. Trình bày các dạng chuyên chở CO2 trong máu 7. Trình bày sự tương tác giữa O2 và CO2 trong việc chuyên chở khí. 8. Trình bày sự trao đổi khí giữa dịch cơ thể và tế bào 9. Trình bày chức năng của trung tâm hô hấp Hệ hô hấp có các chức năng sau: – Cung cấp oxy cho môi trường bên trong cơ thể – Thải CO2 từ môi trường bên trong ra ngòai Để thực hiện chức năng này, quá trình hô hấp có 4 giai đọan: – Thông khí ở phổi để trao đổi khí giữa phế nang và khí trời – Khuyếch tán khí O2 và CO2 giữa phế nang và máu tại phổi – Chuyên chở oxy và CO2trong máu và dịch cơ thể đến hoặc rời khỏi tế bào – Trao đổi khí giữa dịch cơ thể và tế bào. I. CHỨC NĂNG THÔNG KHÍ

1.1. Đặc điểm cấu trúc chức năng 1.1.1. Lồng ngực Lồng ngực đóng vai trò quan trọng trong quá trình thông khí, được cấu tạo như một khoang kín: – Phía trên là cổ, gồm các bó mạch thần kinh lớn, thực quản và khí quản. – Phía dưới là cơ hoành, ngăn cách với ổ bụng. 73

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Xung quanh là cột sống, 12 đôi xương sườn, xương ức, xương đòn và các cơ liên sườn bám vào, trong đó quan trọng là các cơ hô hấp. Khi các cơ hô hấp co giãn, xương sườn sẽ chuyển động làm kích thước của lồng ngực thay đổi và phổi co giãn theo, nhờ đó mà thở được.

Khí quản

Khí quản phải và trái

Tiểu phế quản tận cùng

Hình 1. Vùng dẫn khí 1.1.2. Đường dẫn khí Đường dẫn khí là một hệ thống ống, từ ngoài vào trong gồm có: – Đường hô hấp trên: mũi, miệng, hầu, thanh quản. – Đường hô hấp dưới: khí quản, phế quản, phế quản đi vào hai lá phổi. Trong lá phổi, các phế quản chia nhánh nhiều lần, tiểu phế quản tận cùng, tiểu phế quản hô hấp, cuối cùng nhỏ nhất là ống phế nang dẫn vào các phế nang.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Khí quản

Phế quản

Tiểu phế quản tận cùng

Tiểu phế quản hô hấp Ống phế nang Phế nang Hình 2. Vùng dẫn khí: Khí quản, phế quản, tiểu phế quản tận cùng Vùng hô hấp: Tiểu phế quản hô hấp, ống phế nang, túi phế nang. Ngoài chức năng dẫn khí, đường dẫn khí còn có các chức năng quan trọng khác: – Giữ cho lòng ống mở rộng để khí qua dễ dàng – Điều hòa lượng không khí đi vào phổi – Làm tăng khả năng trao đổi khí ở phổi – Bảo vệ phổi

Túi phế nang 75

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Sở dĩ như vậy là nhờ đường dẫn khí có những đặc điểm cấu tạo sau đây: – Niêm mạc có hệ thống mao mạch phong phú để sưởi ấm cho luồng không khí đi vào, có nhiều tuyến tiết nước để bão hòa hơi nước cho không khí. Không khí được sưởi ấm và bão hòa hơi nước sẽ làm tăng tốc độ trao đổi khí ở phổi. – Niêm mạc mũi có hệ thống lông để cản các hạt bụi lớn, niêm mạc phía trong có những tuyến tiết ra chất nhầy để giữ lại các hạt bụi nhỏ, đường dẫn khí càng vào trong càng hẹp và gấp khúc nên bụi dễ bị giữ lại hơn. Ngoài ra, các tế bào niêm mạc của khí phế quản còn có hệ thống lông rung, chúng lay động theo chiều từ trong ra ngoài, có tác dụng đẩy bụi và chất dịch ứ đọng trong đường hô hấp ra ngoài. Một trong các chất liệt cử động lông là khói thuốc lá, do đó dễ gây nhiễm khuẩn phổi.

Hình 3. Cấu trúc lông đường dẫn khí – Khí quản và phế quản cấu tạo bằng những vòng sụn, nhờ đó đường dẫn khí luôn rộng mở không khí lưu thông dễ dàng. Thành tiểu phế quản có cơ trơn (cơ Reissessen), tiểu phế quản hô hấp chỉ có vài sợi cơ trơn, co cơ trơn gây nghẽn tắc. Thần kinh giao cảm làm giãn cơ, thần kinh phó giao cảm làm co cơ. Khi lớp cơ trơn này co thắt sẽ gây cơn khó thở. Hệ phó giao cảm đôi khi bị kích thích bởi những phản xạ phát sinh trong phổi , phần lớn do kích thích niêm mạc đường hô hấp như khí độc, bụi, khói thuốc lá, hơi lạnh hay viêm phế quản.Khi bị dị ứng, nhất là do phấn hoa, tương bào phóng thích Histamin và chất gây dị ứng đáp ứng chậm (SRSA: slow reactive substance anaphylaxis) gây co phế quản. 1.1.3. Kháng lực đường dẫn khí Tùy thuộc: - Thể tích phổi - Độ co cơ trơn Reissessen - Mức độ phì đại niêm mạc - Lượng dịch tiết trong lòng ống. 76

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Thể tích phổi Phổi là một tổ chức rất đàn hồi, được cấu tạo bởi các phế nang. Đây là nơi xảy ra quá trình trao đổi khí. Cả hai phổi có khoảng 300 triệu phế nang. Tổng diện tích mặt bên trong của các phế nang rất lớn, khoảng 70m2 - 90m2 và đó là diện tiếp xúc giữa phế nang và mao mạch phổi. Biểu mô phế nang gồm hai loại tế bào: o

Loại I: là tế bào lót nguyên thủy, mẫn cảm với mọi đột nhập có hại vào phế nang.

Loại II: tiết chất hoạt diện.

Ngoài ra phổi còn có đại thực bào phế nang phổi, tế bào lympho, tương bào, dưỡng bào.

Hình 4. Các tế bào ở phổi Phế nang được bao bọc bởi một mạng mao mạch phổi. Thành phế nang và thành mao mạch bao quanh tạo nên một cấu trúc đặc biệt đóng vai trò quan trọng trong việc khuếch tán khí giữa máu và phế nang gọi là màng hô hấp. Có hai hệ thống máu đến phổi: – Máu tĩnh mạch đến từ tâm thất phải theo động mạch phổi, chia thành mao mạch phổi bao quanh phế nang, thực hiện trao đổi khí, sau đó máu đã oxy hóa theo tĩnh mạch phổi về nhĩ trái. 77

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Máu động mạch từ động mạch cuống phổi nuôi mô phổi và cuống phổi, sau đó theo tĩnh mạch phổi về nhĩ trái.

1.2. Khái niệm về cơ học hô hấp Khí đi từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp hơn. Khi hít vào: cơ hô hấp co, lồng ngực giãn nở, áp suất trong lồng ngực giảm làm các phế nang giãn nở áp suất trong phế nang thấp hơn áp suất không khí nên khí từ ngoài vào phổi. Khi thở ra: cơ hô hấp giãn, thể tích lồng ngực giảm, áp suất trong lồng ngực tăng, phế nang nhỏ lại, áp suất trong phế nang tăng, lớn hơn áp suất khí trời, nên khí từ phế nang di chuyển ra ngoài. 1.2.1. Tác dụng của cơ hô hấp Khi có kích thích của hệ thần kinh, chủ yếu từ trung tâm hô hấp, hoặc từ vỏ não hay từ tủy sống, cơ hô hấp co lại, làm thay đổi thể tích lồng ngực: – Tăng đường kính trước - sau bằng cách nâng xương sườn và xương ức ra trước – Tăng đường kính trên - dưới do kéo cơ hoành xuống – Tăng đường kính ngang. 1.2.2. Động tác hô hấp 1.2.2.1. Động tác hít vào Hít vào bình thường: là động tác chủ động tốn năng lượng, có tác dụng hút không khí từ ngoài vào phế nang. Khi bắt đầu hít vào thì các cơ hít vào co lại làm kích thước của lồng ngực tăng lên theo cả 3 chiều: – Tăng chiều thẳng đứng Chiều thẳng đứng tăng lên do cơ hoành co lại. Ở trạng thái thở ra, cơ hoành bị đẩy lên cao do áp lực của các tạng trong ổ bụng. Khi cơ hoành co lại, nó sẽ hạ thấp xuống làm tăng chiều thẳng đứng của lồng ngực. Cơ hoành có diện tích khá rộng, khoảng 250 cm2, chỉ cần hạ 1 cm là đã làm tăng thể tích lồng ngực lên khoảng 250 ml. Khi cơ hoành co hết mức, nó có thể hạ xuống 7 - 8 cm làm tăng thể tích lồng ngực tối đa đến 2 lít. Do vậy, cơ hoành là cơ hô hấp rất quan trọng. Khi cơ hoành bị liệt, bệnh nhân sẽ bị suy hô hấp nặng có thể tử vong. – Tăng chiều trước sau và chiều ngang Hai chiều này tăng lên do các cơ hít vào đặc biệt là cơ liên sườn ngoài co lại. 78

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Ở tư thế thở ra, các xương sườn trong nằm chếch xuống dưới và ra trước, khi các cơ này co lại sẽ chuyển xương sườn sang tư thế nằm ngang và rộng ra hai bên làm tăng chiều ngang, xương ức cũng nâng lên và nhô ra phía trước làm tăng kích thước trước sau của lồng ngực. Khi kích thước của lồng ngực tăng lên theo cả 3 chiều, lá thành sẽ bị kéo tách khỏi lá tạng làm thể tích khoang màng phổi có khuynh hướng tăng lên và áp suất khoang màng phổi giảm xuống. Khi áp suất khoang màng phổi giảm xuống đạt được giá trị khoảng 6 mmHg, áp suất âm này sẽ kéo phổi giãn ra theo lồng ngực. Phổi giãn ra, áp suất bên trong các phế nang sẽ giảm xuống thấp hơn áp suất khí quyển bên ngoài và không khí từ bên ngoài sẽ bị hút tràn vào các phế nang. Động tác hít vào bình thường, có khi là vô ý thức, huy động vào phổi lượng khí chừng gần 0,5 lít gọi là thể tích khí lưu thông. Thần kinh vận động: T1 - T11 Hít vào gắng sức: là cử động theo ý muốn, thêm sự tham gia của cơ ức đòn chủm nâng xương ức, các cơ khác như cơ lệch,răng trước,làm tăng đường kích trước – sau. Một số cơ khác giúp hít vào bằng cách làm giảm kháng lực đường dẫn khí: cơ cánh mũi, cơ má, cơ lưỡi… Động tác này huy động thêm vào phổi một lượng khí hơn 1 lít gọi là thể tích dự trữ hít vào.

Hình 5. Hít vào

Hình 6. Thở ra

Cơ hoành hạ xuống

Giãn cơ hít vào

Cơ liên sườn ngoài co

Xoang ngực bật lại

Thể tích lồng ngực tăng

Thể tích lồng ngực giảm

Khí vào phổi

Khí ra khỏi phổi 79

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

1.2.2.2. Động tác thở ra Khi ngừng hít vào, các cơ hít vào sẽ giãn ra, dưới tác dụng của lực đàn hồi, các xương sườn hạ xuống, cơ hoành bị các tạng ổ bụng đẩy lên cao làm kích thước lồng ngực giảm theo cả ba chiều. Kích thước lồng ngực giảm thì áp suất khoang màng phổi sẽ tăng lên. Khi áp suất khoang màng phổi tăng lên đạt được giá trị khoảng -2,5 mmHg, do lực đàn hồi, phổi sẽ co lại, áp suất bên trong các phế nang tăng lên cao hơn áp suất khí quyển bên ngoài và không khí bị đẩy từ phế nang ra ngoài. Như vậy, động tác thở ra bình thường là một động tác thụ động với áp suất khoang màng phổi khoảng -2,5 mmHg. Ở bệnh nhân hen phế quản, động tác thở ra rất khó khăn, vì vậy bệnh nhân phải thở ra gắng sức, áp suất khoang màng phổi tăng lên cao thậm chí có thể dương. Áp suất khoang màng phổi cao như vậy sẽ góp phần cùng các yếu tố khác gây ra tăng áp lực tuần hoàn phổi và làm nặng gánh thất phải, dẫn đến suy thất phải. Thở ra gắng sức: là cử động theo ý muốn, các cơ tham gia gồm: cơ liên sườn trong, chạy chéo xuống dưới và ra sau nên khi co lại sẽ kéo lồng ngực xuống dưới và xếp vào trong. Thần kinh vận động: T1 - T11. Cơ thành bụng trước cũng làm kéo lồng ngực xuống dưới và vào trong, tăng áp suất trong bụng nên đẩy cơ hoành lên trên. Thần kinh vận động: T5 - T11 và L1. Khi khó thở, các cơ gắng sức mới hoạt động. Động tác này đẩy thêm lượng khí ra khỏi phổi gọi là thể tích dự trữ thở ra. 1.2.3. Khoảng chết và thông khí phế nang – Khoảng chết Khi ta hít một lượng không khí vào, chỉ có phần không khí đi đến được các phế nang bình thường mới thực sự tham gia trao đổi khí, phần còn lại nằm trong đường dẫn khí và trong các phế nang bất thường thì không tham gia trao đổi khí. Thể tích không khí không tham gia trao đổi này gọi là khoảng chết. Có hai loại khoảng chết: – Khoảng chết giải phẫu Là thể tích khí chứa trong đường dẫn khí, bình thường khoảng 150 ml. – Khoảng chết sinh lý Bằng khoảng chết giải phẫu cộng với thể tích không khí chứa ở các phế nang bất thường mất khả năng trao đổi khí như: bị xơ hóa, thuyên tắc mao mạch quanh phế nang. Ở người bình thường, khoảng chết giải phẫu bằng khoảng chết sinh lý, nhưng ở những bệnh nhân bị hen phế quản, khí phế thủng, xơ hóa phổi hoặc thuyên tắc mạch máu phổi 80

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

thì khoảng chết sinh lý lớn hơn khoảng chết giải phẫu, điều này gây bất lợi cho sự trao đổi khí vì lượng không khí thực sự tham gia trao đổi giảm xuống.

1.3. Tính đàn hồi của phổi và lồng ngực 1.3.1. Phổi Phổi khi không chịu tác dụng ngoại lực nào là có khuynh hướng co xẹp, lực đàn hồi của phổi gồm hai yếu tố: – Các sợi đàn hồi ở khắp phổi bị căng luôn muốn co lại: chiếm 1/3 lực đàn hồi của phổi. – Sức căng bề mặt của lớp dịch lót bên trong phế nang luôn làm giảm diện tích mặt thoáng: chiếm 2/3 lực đàn hồi của phổi. Bình thường phổi ở trạng thái giãn nở do bị kéo theo lồng ngực. Chất hoạt diện và sức căng mặt ngoài Bên trong lòng phế nang được lót bởi một chất đặc biệt gọi là chất hoạt diện (Surfactant) làm giảm sức căng mặt ngoài do các tế bào biểu mô phế nang loại II bài tiết, các tế bào này chiếm 10% diện tích của phế nang. Chức năng của chất hoạt diện: – Ngăn cản các chất dịch từ mạch máu tràn vào lòng phế nang, nếu không có surfactant, các phế nang sẽ bị tràn dịch dẫn đến suy hô hấp cấp. – Làm giảm sức căng bề mặt của thành phế nang, giúp cho các phế nang giãn ra dễ dàng trong lúc hô hấp, chính vì vậy, nếu không có chất surfactant, sức căng bề mặt tăng lên, các phế nang khó giãn ra mà luôn có khuynh hướng xẹp lại. – Giúp ổn định áp suất trong lòng phế nang để tránh hiện tượng xẹp và vỡ phế nang. Chất surfactant giảm ở những người hút nhiều thuốc lá, những bệnh nhân bị tắc mạch máu phổi và đặc biệt là ở trẻ sơ sinh đẻ non, phổi không có surfactant, các phế nang sẽ bị xẹp, vỡ hoặc tràn dịch gây ra suy hô hấp nặng dẫn đến tử vong. Phổi có đến 300 triệu phế nang với đường kính phế nang xấp xĩ 0,3 mm, cấu trúc như vậy sẽ không ổn định. Sức căng mặt ngoài sẽ tạo ra lực co xẹp các phế nang đặc biệt các phế nang nhỏ sẽ có khuynh hướng xẹp. Dựa theo định luật Laplace: áp suất bên trong phế nang, được tính theo công thức:

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

P = 2T/r , trong đó T là sức căng mặt ngoài và r là bán kính phế nang. Như vậy phế nang càng nhỏ có áp suất càng lớn, khuynh hướng xẹp phế nang càng mạnh, khí sẽ di chuyển từ phế nang nhỏ sang phế nang to hơn. Trên thực tế, điều này không xảy ra nhờ 3 cơ chế: – Các chất hoạt diện làm giảm sức căng bề mặt giữ phế nang nhỏ không bị xẹp, chất hoạt diện trải mỏng ra khi phế nang lớn, tụ lại khi phế nang nhỏ, nhờ vậy bán kính phế nang không đổi. – Có hiện tượng phụ thuộc lẫn nhau giữa các yếu tố là phế nang, ống phế nang và các khoảng không khác, các yếu tố này có chung vách và nẹp giữ nhau. – Mỗi đơn vị chức năng gồm một hoặc vài ống phế nang, kèm theo các phế nang, được bao bọc bằng một vách xơ, có lá xơ thâm nhập vào nhu mô, tổ chức xơ này tăng tính ổn định của phế nang. 1.3.2. Lồng ngực Có cấu trúc đàn hồi. Lồng ngực luôn bị phổi kéo vào trong. Khi phổi bị giảm tính đàn hồi, lực kéo lồng ngực vào trong giảm, hậu quả bệnh nhân có lồng ngực phình tròn. 1.3.3. Màng phổi và áp suất âm khoang màng phổi Màng phổi gồm hai lá: lá thành dính vào lồng ngực và lá tạng dính vào phổi. Hai lá không dính nhau mà chỉ áp sát vào nhau tạo nên một khoang ảo kín gọi là khoang màng phổi, trong khoang chỉ chứa một ít dịch nhờn giúp 2 lá có thể trượt lên nhau một cách dễ dàng. Theo định luật vật lý, trong một bình kín, nếu nhiệt độ không thay đổi thì áp suất sẽ giảm khi thể tích tăng. Lồng ngực là một cấu trúc kín và cứng, nên khi phổi bị căng ở kỳ hít vào, do có tính đàn hồi nên có khuynh hướng co lại làm tăng thể tích khoang ảo giữa hai lá phổi, gây một áp suất âm trong màng phổi. Khi phổi càng nở lớn, phổi co rút càng mạnh nên áp suất càng âm. – Sau khi hít vào bình thường: áp suất trong màng phổi vào khoảng - 6 mmHg – Sau khi hít vào gắng sức: áp suất trong màng phổi - 30 mmHg – Sau khi thở ra bình thường: áp suất trong màng phổi - 2,5 mmHg – Sau khi thở ra hết sức: áp suất trong màng phổi -0,5 mmHg hay dương

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 7. Cơ chế tạo áp suất âm khoang màng phổi Ý nghĩa sinh lý của áp suất âm khoang màng phổi: – Để có áp suất âm, lồng ngực phải kín, áp suất âm làm lá tạng luôn dính vào lá thành nên phổi sẽ co giãn theo cử động lồng ngực. Khi áp suất âm mất đi, phổi sẽ không co giãn theo lồng ngực nữa dẫn đến rối loạn hô hấp. Điều này xảy ra ở những bệnh nhân bị vết thương lồng ngực hở, không khí từ bên ngoài đi qua vết thương tràn vào khoang màng phổi, khi đó áp suất khoang màng phổi cân bằng với áp suất khí quyển, do tính đàn hồi phổi sẽ xẹp lại. Khi bệnh nhân thở, không khí sẽ đi ra đi vào khoang màng phổi thông qua vết thương, phổi hầu như không co giãn theo động tác hô hấp làm bệnh nhân bị suy hô hấp. – Nhờ áp suất âm này nên trong lồng ngực luôn có áp suất thấp hơn các vùng khác. Vì vậy, máu từ các nơi theo tĩnh mạch trở về tim rất dễ dàng. – Áp suất âm làm cho tuần hoàn phổi có áp suất rất thấp tạo thuận lợi cho tim phải bơm máu lên phổi, đặt biệt là lúc hít vào áp suất càng âm hơn, máu lên phổi cũng nhiều hơn cùng lúc đó phân áp O2 trong phổi cũng cao hơn, sự trao đổi khí xảy ra tốt hơn. 1.3.4. Áp suất phế nang Hít vào làm phổi giãn ra, thể tích phổi tăng, áp suất khí trong phế nang giảm xuống -1 đến -3 mmHg, không khí ùa vào, nâng áp suất lên bằng áp suất khí quyển, chấm dứt kỳ hít vào. Hít vào gắng sức: áp suất phế nang giảm đến -60 đến -100 mmHg. Thở ra bình thường áp suất phế nang nâng lên +1 đến +3 mmHg, khí ùa ra. Thở ra gắng sức: áp suất phế nang lên đến +150 đến +200 mmHg. 83

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

1.4. Kết quả của cơ học hô hấp Để khảo sát hiện tượng và kết quả của cơ học hô hấp, ta đo: – Phế động ký: ghi cử động của lồng ngực qua trung gian của sự thay đổi thể tích của trống Marey.

Hình 8. Trống Marey – Phế động ký điện tử: dùng hai kim cắm hai bên lồng ngực sẽ ghi được sự thay đổi thể tích lồng ngực. – Hô hấp ký: ghi thay đổi thể tích của phổi trong các kỳ hô hấp bình thường và gắng sức. Kết quả: 1.4.1. Tần số hô hấp: bình thường: 16 - 20 lần/phút 1.4.2. Thể tích khí lưu thông (TV: tidal volume): thể tích khí trao đổi với bên ngoài mỗi lần hít vào hay thở ra bình thường. Nếu khi thở bình thường, thể tích khí lưu thông là 0,5 L, nam cao hơn nữ. Tuy nhiên, không phải toàn bộ thể tích này đều tham gia trao đổi khí mà phải trừ đi thể tích khoảng chết, phần thực sự tham gia trao đổi chỉ khoảng 350 ml. Vì vậy, nếu thể tích lưu thông quá thấp thì sự thông khí không hữu hiệu. 1.4.3. Thể tích khí dự trữ hít vào (IRV: Inspiratory reserved volume): lượng khí có thể hít vào thêm khi cố gắng hết sức = 1,8 L 1.4.4. Thể tích khí dự trữ thở ra (ERV: Expiratory reserved volume): lượng khí có thể thở ra thêm khi cố gắng hết sức =1,3 L

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 9. Các thể tích và dung tích tĩnh của phổi 1.4.5. Dung tích sống (VC: Vital capacity) Theo quy ước, một thể tích không khí được gọi là dung tích hô hấp khi nó gồm tổng của hai hay nhiều thể tích hô hấp. Dung tích sống (VC) là lượng khí tối đa huy động được trong một lần thở, gồm tổng của 3 thể tích: VC = IRV + TV + ERV VC thay đổi theo tuổi, giới, chiều cao, dân tộc. VC tùy thuộc: – Vị trí lúc đo: nằm thấp hơn ngồi – Sức mạnh của cơ hô hấp – Tính đàn hồi của phổi và lồng ngực – Sức chứa của phế nang. 1.4.6. Thể tích thông khí /phút: thể tích khí lưu thông x tần số hô hấp. 1.4.7. Thể tích thông khí phút tối đa (MVV: maximal ventilation volume): hít vào, thở ra mạnh hết sức, nhanh hết sức trong 12 giây rồi x 5. Thể tích thông khí phút tối đa có thể gấp 20 - 25 lần so với thể tích thông khí phút, cho thấy khả năng dự trữ to lớn của phổi. 1.4.8. Thể tích cặn (RV: Residual volume) Là thể tích không khí còn lại trong phổi sau khi đã thở ra hết sức, đây là lượng không khí mà ta không thể nào thở ra hết được. Bình thường khoảng 1000 - 1200 ml. Thể tích cặn càng lớn, càng bất lợi cho sự trao đổi khí. Thể tích cặn là lượng khí không huy 85

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

động được tức không thở ra ngoài được nên không thể đo trực tiếp bằng máy hô hấp ký (Spirometer). 1.4.9. Dung tích cặn chức năng (FRC: Functional residual capacity) Là số lít khí có trong phổi cuối thì thở ra bình thường, tức là ở vị trỉ nghỉ thở, các cơ hô hấp thư giãn hoàn toàn, bao gồm tổng của 2 thể tích: FRC = ERV + RV Dung tích cặn chức năng có ý nghĩa lớn trong sự trao đổi khí, chính lượng khí này sẽ pha trộn với không khí ta mới hít vào, sau đó hỗn hợp khí này mới trực tiếp trao đổi với máu. Dung tích cặn chức năng có nồng độ O2 thấp, CO2 cao. Vì vậy, nếu dung tích cặn chức năng càng lớn thì hỗn hợp khí càng có nồng độ O2 thấp, CO2 cao, càng bất lợi cho sự trao đổi khí. Dung tích cặn chức năng bình thường khoảng 2500 - 3000 ml, cao ở bệnh nhân hen phế quản, khí phế thũng... Dung tích cặn chức năng giảm đi khi chúng ta thở sâu, khi đó giá trị của dung tích cặn chức năng chính là thể tích cặn. Vì vậy, trong các hoạt động thể lực (lao động, luyện tập), thở sâu là điều rất cần thiết. 1.4.10. Dung tích toàn phổi hay tổng dung lượng phổi (TLC: Total Lung capacity) Là tổng số lít khí tối đa có trong phổi, gồm tổng các thể tích: TLC = IRV + TV + ERV + RV hoặc TLC = VC + RV Bình thường khoảng 6 lít.

Các thể tích động và các lưu lượng tối đa Dung tích sống thở mạnh (FVC: Forced Vital capacity) chính là dung tích sống chỉ khác là đo bằng phương pháp thở ra mạnh. Trên đồ thị thở ra mạnh, có thể tính được thể tích động và các lưu lượng phế quản. Thể tích thở ra tối đa trong giây đầu tiên (FEV1: Forced expiratory volume) Là số lít khí tối đa thở ra được trong giây đầu tiên. Đây là một thể tích hô hấp quan trọng thường được dùng để đánh giá xem đường dẫn khí có bị tắc nghẽn hay không, đặc biệt trong bệnh hen phế quản. Để đánh giá FEV1, ta phải dựa vào dung tích sống. FEV1 thường bằng 80% dung tích sống. FEV1 giảm trong các bệnh có rối loạn thông khí tắc nghẽn như: hen phế quản, khối bên trong hoặc bên ngoài đường dẫn khí, xơ hóa phổi, giãn phế nang. 86

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Chỉ số Tiffeneau: Người ta còn dựa vào dung tích sống (VC) để đánh giá thể tích thở ra tối đa trong giây đầu tiên (FEV1) qua chỉ số Tiffeneau, được tính như sau: FEV1 Chỉ số Tiffeneau = VC Thông số này giảm là dấu hiệu gián tiếp của tắt nghẽn phế quản lớn.

Các lưu lượng thở ra tối đa Các lưu lượng thở ra tối đa ở các quãng của dung tích sống: – FEV 25-75% là lưu lượng từ vị trí 25% đến vị trí 75% của VC đã thở ra, thông sốnày rất nhạy, biểu hiện rối loạn thông khí tắt nghẽn giai đoạn đầu khi các lưu lượng trên còn bình thường. – Lưu lượng thở ra đỉnh PEF (Peak expiratory flow): lưu lượng tức thì cao nhất đạt được trong một hơi thở ra mạnh, bình thường không quá 0,5 lít. – Lưu lượng tối đa tại một số điểm xác định của FVC, thông dụng nhất là MEF (Maximal expiratory flow) ở điểm còn lại 75%, 50% và 25% của FVC ký hiệu là MEF75, MEF50 và MEF25. Các lưu lượng tối đa tức thời trên cũng được sử dụng để đánh giá gián tiếp thông khí tắt nghẽn, tức sự trở ngại đường dẫn khí. II. CHỨC NĂNG TRAO ĐỔI VÀ VẬN CHUYỂN KHÍ Sau khi phế nang đã được thông khí, bước tiếp theo của quá trình hô hấp là sự khuyếch tán O2 từ phế nang vào mao mạch phổi và CO2 theo chiều ngược lại. Đây là giai đoạn quan trọng nhất và cũng là mục đích của sự thông khí tại phổi. Vùng trao đổi khí ở phổi hay còn gọi là vùng hô hấp bao gồm tiểu phế quản hô hấp chia thành các ống phế nang và đến các túi phế nang. Sau khi trao đổi, máu tĩnh mạch trở thành máu động mạch có phân áp O2 cao, CO2 thấp so với mô, đến mô sẽ có qua trình giao oxy cho mô và nhận CO2 từ mô.

2.1. Nguyên tắc vật lý của khuyếch tán khí qua màng hô hấp 2.1.1. Cơ sở vật lý của khuếch tán khí Các khí hô hấp là những phân tử đơn giản, di chuyển tự do, do đó sự khuếch tán chính là sự vận động của các phân tử khí hoà tan trong dịch và tổ chức của cơ thể. 87

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Sự khuyếch tán được thực hiện đòi hỏi năng lượng, nguồn năng lượng để vận động khuếch tán chính là sự vận động học. Các phân tử đều luôn ở trạng thái vận động trừ khi ở nhiệt độ O0 tuyệt đối. Các phân tử tự do vận động với tốc độ nhanh theo đường thẳng rồi va vào phân tử khác và tiếp tục như thế mãi. Các chất khí hô hấp khuếch tán theo bậc thang nồng độ, tức đi từ nơi nồng độ cao đến nơi nồng độ thấp. 2.1.2. Định luật khuếch tán Sự khuếch tán qua mô theo: – Định luật Fick: vận tốc di chuyển của một chất khí qua mô tỉ lệ thuận với bề mặt mô, với sự chênh lệch nồng độ khí và tỉ lệ nghịch với bề dày mô. Nồng độ khí càng cao càng có nhiều phân tử đập vào bề mặt giáp khí và càng tạo áp suất cao hơn. Ngoài ra khi các chất khí ở dạng hoà tan trong các dịch thì sự khuếch tán qua mô còn theo định luật Henry. – Định luật HENRY: 1. Độ tan chất khí: ở nhiệt độ không đổi, lượng một chất khí (kí hiệu S) tan trong một chất lỏng tỉ lệ thuận với áp suất riêng phần pi của chất khí đó trên chất lỏng: Si = kpi (k là hệ số tỉ lệ) 2. Sự hấp phụ: ở nhiệt độ không đổi, đại lượng hấp phụ ai (lượng chất bị hấp phụ trên một đơn vị diện tích bề mặt hoặc thể tích chất hấp phụ) tỉ lệ thuận với áp suất riêng phần pi hoặc nồng độ Ci của chất bị hấp phụ: ai = kpi ; ai = kCi (k là hệ số tỉ lệ) Định luật này thường chỉ đúng ở vùng nồng độ hoặc áp suất thấp. Chẳng hạn các phân tử CO2 được phân tử nước hấp dẫn nên phân tử này hoà tan dễ dàng. Khi áp suất biểu thị bằng átmotphe và nồng độ bằng thể tích khí hoà tan trong một đơn vị thể tích nước, thì hệ số hoà tan các khí hô hấp là:

Oxy

0,024

Carbon dioxid

0,57

Carbon monoxid

0,018

Nitơ

0,012

Heli

0,008

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

2.1.3. Khuếch tán khí qua màng hô hấp Sau khi hệ thống cơ học hô hấp đã thực hiện sự thông khí phế nang, khí sẽ di chuyển qua màng hô hấp, đây là quá trình khuếch tán và là giai đoạn quan trọng nhất của thông khí tại phổi. 2.1.3.1. Màng phế nang – mao mạch Khí muốn đi qua màng phế nang – mao mạch phải đi qua các lớp sau: – Lớp dịch lót phế nang có chất hoạt diện – Lớp biểu bì phế nang – Màng đáy biểu bì – Khoang kẽ – Màng đáy mao mạch – Lớp nội mạc mao mạch – Lớp huyết tương – Màng tế bào hồng cầu. Ngoài ra còn lớp tế bào chất trong hồng cầu mà oxy phải vượt qua để gặp phân tử hemoglobin.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 10. Màng phế nang-mao mạch. Màng đáy phế nang: alveolar basement membrane. Màng mao mạch: capillary basement membrane. Tế bào biểu bì phế nang: alveolar epithelium 2.1.3.2. Thành phần và phân áp hai bên màng phế nang - mao mạch: Định luật Dalton: áp suất tổng cộng của một hỗn hợp khí = tổng áp suất phần của mọi chất khí trong hỗn hợp. 2.1.3.3. Thành phần khí hít vào P khí quyển = PN2+ PO2 + PCO2 = 760 mmHg PO2 = 159 mmHg, PCO2 = 0,3 mmHg, PN2 = 600,6 mmHg Khi đến khí quản, khí được làm ẩm nhờ vùng mũi và hầu. P của hơi nước ở nhiệt độ cơ thể 37 oC là 47 mmHg, do đó P khí = 713 mmHg, PO2 = 149 mmHg, PCO2 = 0,3 mmHg, PN2 = 564 mmHg. Vào đến phế nang: PO2 = 100 mmHg, PCO2 = 40 mmHg, PN2 = 573 mmHg, PH2O = 47 mmHg.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

2.1.3.4. Sự trao đổi khí qua màng phế nang-mao mạch Khí muốn qua màng phế nang - mao mạch thì phải qua màng hô hấp và còn phải qua màng tế bào hồng cầu cũng như lớp tế bào chất trong hồng cầu mà oxy phải vượt qua để kết hợp với Hb. Thành phần khí vào đến phế nang như sau: PO2 = 100 mmHg; PCO2 = 40 mmHg ; PN2 = 573 mmHg; PH20 = 47 mmHg Máu ở phần đầu mao mạch phổi có các phân áp: PO2 = 40 mmHg; PCO2 = 46 mmHg ; PN2 = 573 mmHg; PH20 = 47 mmHg Do có sự chênh lệch phân áp của các loại khí hai bên mao mạch phế nang mà sự khuếch tán qua màng hô hấp sẽ xảy ra hoàn toàn thụ động từ nơi áp suất cao đến nơi áp suất thấp. Sự khuếch tán khí qua màng hô hấp đạt được sự cân bằng rất nhanh và gần 100%. Ở cuối mao mạch phổi máu thay đổi như sau: PO2 = 99,9 mmHg; PCO2 = 40 mmHg; PN2 = 573 mmHg; PH20 = 47 mmHg. Tuy nhiên máu đổ vào tĩnh mạch phổi còn có máu đến từ các mao mạch nuôi rốn phổi và mô phổi, máu từ tĩnh mạch vành đổ thẳng vào thất trái nên máu động mạch đến mô PO2 còn 95 mmHg. 2.1.3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ khuếch tán khí (D) qua màng hô hấp Công thức về sự khuếch tán khí qua màng hô hấp với bề dày của màng hô hấp là khoảng cách d giữa hai nơi khuếch tán:

- ΔP: Khuynh áp ở hai bên màng phế nang - mao mạch, sự chênh áp càng lớn thì tốc độ khuếch tán càng nhanh. - A: diện khuếch tán càng lớn, vận tốc khuếch tán càng nhanh. Khi diện tích màng giảm như trong cắt phổi, khí phế thủng thì cường độ trao đổi giảm gây thiếu oxy máu. - S: là độ tan của khí trong dịch, các khí hô hấp rất dễ tan trong mỡ nên qua các lớp của màng hô hấp dễ dàng, tuy nhiên màng trao đổi còn có các lớp dịch nên chất khí nào hoà tan trong nước càng dễ thì vận tốc khuếch tán càng lớn. - D: là bề dày của màng hô hấp càng lớn thì vận tốc khuếch tán càng giảm. - PTL: phân tử lượng của khí càng lớn thì càng chậm khuếch tán, dó đó với một sự chênh áp khoảng 1 mmHg thì độ khuếch tán của một loại khí qua phổi sẽ tuỳ 91

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

thuộc vào tỉ lệ S/PTL còn gọi là hệ số khuếch tán. Hệ số khuếch tán của CO2 là lớn nhất, gấp 20,7 lần O2 do đó vấn đề khuếch tán thường chỉ đặt ra đối với O2 mà thôi. 2.1.3.6. Khả năng khuếch tán qua màng hô hấp Khả năng khuếch tán của màng hô hấp là số mililít khí đi qua màng trong một phút, dưới tác dụng chệnh lệch phân áp 1 mmHg. Khả năng khuếch tán quan trọng nhất là đối với oxy (CO2 không thành vấn đề). Người ta thường dùng CO vì CO kết hợp mạnh với Hb nên có thể xem pCO = 0, có thể tính khả năng khuyếch tán của CO qua màng phế nang – mao mạch. Lượng CO từ phế nang vào máu (mL/phút) DLCO

= 17 mL/phút/mmHg pCO phế nang - pCO mao mạch (mmHg)

DLO2 = 21 mL/phút/mmHg 2.1.3.7. Kết quả của trao đổi khí Độ sai biệt áp suất chung của O2 là tích phân của khuynh áp đầu nọ đến đầu kia của mao mạch phổi: 11 mmHg. Khả năng khuếch tán oxy lúc nghỉ là 21 ml/phút/mmHg. Nên có khoảng 200 - 250 mL O2 vào máu/phút. Khi vận động cơ mạnh, khả năng khuếch tán oxy qua màng tăng nhiều, ở các vận động viên trẻ có thể đạt tới 65 ml/phút/mmHg. Khuynh áp của CO2 qua màng phế nang - mao mạch là 1 mmHg. Khả năng khuyếch tán của CO2 là 400 L/phút vượt xa nhu cầu thải CO2 của cơ thể, chỉ có 200 mL/phút. 2.1.4. Tỉ lệ thông khí - tưới máu (VA /Q) Bình thường, lưu lượng khí vào phổi tức thông khí phổi hay thông khí phế nang (VA) khoảng 4 lít/phút, còn lượng máu lên phổi tức tưới máu phổi (Q) là 5 lít/phút. Tỉ lệ VA/Q = 0,8 là tỉ lệ thông khí - tưới máu bình thường. Khi một người đứng, lưu lượng máu và thông khí phế nang ở đỉnh phổi đều giảm. Trong điều kiện sinh lý, ở đỉnh phổi áp suất máu rất thấp, thấp hơn áp suất khí trong phế nang, mao mạch xẹp, tưới máu Q giảm nhiều so với thông khí VA do đó vùng này có khoảng chết sinh lý. VA/Q = 2,4 92

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Ngược lại ở đáy phổi, thông khí ít hơn tưới máu, gây nên shunt sinh lý. VA/Q = 0,5 2% cung lượng tim từ động mạch cuống phổi sau khi nuôi mô phổi lại đổ vào tĩnh mạch phổi cũng là một lượng shunt sinh lý, các bất thường này làm giảm khả năng trao đổi khí ở phổi. Trong trường hợp bệnh lý như bệnh phổi - phế quản tắt nghẽn mãn tính, sự giãn phế nang và huỷ hoại vách phế nang dẫn đến hậu quả: (1) các phế nang không được thông khí do tắt nghẽn các tiểu phế quản, VA/Q gần bằng 0, đó là các mạch shunt sinh lý (2) tăng khoảng chết sinh lý vì vách phế nang bị huỷ máu không đến mà các túi phế nang không vách vẫn đuợc thông khí, Q xấp xỉ bằng 0, tỉ lệ VA/Q rất cao, gần vô cực. Trong trường hợp này khả năng trao đổi khí giảm có thể chỉ còn 1/10. Như vậy để đảm bảo sự trao đổi khí tốt, cần có sự tương xứng giữa thông khí và tưới máu: những nơi CO2 phế nang cao, mao mạch phế nang sẽ co lại nghĩa là máu không đến những nơi thông khí kém; ngược lại khí không đến những nơi máu ít chảy qua. III. CHUYÊN CHỞ KHÍ TRONG MÁU Sau khi đã trao đổi khí ở phế nang, máu đỏ sẽ được chuyên chở đến các mô, tại mô máu sẽ giao oxy cho mô, nhận khí CO2 và mang về phế nang, tiếp tục quá trình trao đổi khí. 3.1. Chuyên chở oxy

3.1.1. Sự chuyên chở và giao oxy cho mô Phân áp oxy trong máu động mạch là 95 mmHg, thể tích oxy được vận chuyển là 20,3 mL/dL. Oxy được vận chuyển trong máu dưới hai dạng: dạng hoà tan và dạng kết hợp với hemoglobin. 3.1.1.1. Dạng hòa tan Lượng oxy hòa tan trong máu (VO2) hòa tan là hàm số thẳng của áp suất oxy trong máu (PO2). Ở nhiệt độ 37 oC, VO2 hòa tan = PO2 (95 mmHg) x 0,00314 (chỉ số hòa tan của oxy trong máu ở 37 oC ) = 0,3 mL/dL máu. Lượng oxy hòa tan chiếm 2 - 3% tổng số oxy chuyên chở, O2 hòa tan là dạng sử dụng của ty thể, oxy gắn với Hb phải trở về dạng hòa tan trước khi sử dụng. 3.1.1.2. Dạng kết hợp với Hb Đây là dạng vận chuyển chủ yếu của O2 ở trong máu. Hemoglobin vận chuyển O2 bằng cách gắn O2 vào nguyên tử Fe++ của nhân Heme tạo nên Oxyhemoglobin (HbO2). 97% 93

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

oxy trong máu được chuyên chở ở dạng kết hợp với Hb. Phân tử oxy gắn một cách lỏng lẻo lên nguyên tử Fe++ chứ không bị oxy hóa, nên Hb gắn và nhả O2 dễ dàng: Hb + O2

<------>

HbO2

Hình 11. Phân tử Hemoglobin

Hình 12. Phân tử oxy gắn vào nguyên tử Fe++ 1 Hb gắn được 4 phân tử O2 nên viết Hb(O2)4. 1 gram Hb có thể vận chuyển 1,39 ml O2. 1,39mL oxy là khả năng gắn oxy của Hb.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Trong 100 ml máu có khoảng 15 gam Hb nên 100 ml máu có thể vận chuyển tối đa 15x 1,39 = 20,8 mL O2 ở dạng kết hợp với Hb, nhưng thực tế chỉ có khoảng 97% Hb kết hợp với O2, tức là có khoảng 19,5 ml O2 được Hb vận chuyển trong máu động mạch.

Hình 13. Đường cong phân ly oxy-Hemoglobin 3.1.1.3. Đường cong phân ly oxy - hemoglobin Ở phổi PO2 cao, oxy kết hợp thành HbO2, đến mô PO2 thấp, oxy lại tách khỏi hemoglobin. Đồ thị biểu diễn phần trăm bảo hoà oxy vào hemoglobin theo phân áp oxy là một đường cong chữ S gọi là đồ thị phân ly oxyhemoglobin hay còn gọi là đồ thị Barcroft. Việc gắn oxy lên Hb thứ nhất làm tăng ái lực của Hb thứ nhì đối với oxy và cứ kế tiếp như thế đã làm nên dạng sigmoid của đường biểu diễn. – Với PO2 động mạch = 95 mmHg, có 97% Hb được bão hòa – Với PO2 tĩnh mạch = 40mmHg, có 75%Hb được bão hòa

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Với PO2 thấp (20 - 40 mmHg), đồ thị là một đường dốc đứng, chứng tỏ rằng khi phân áp O2 tăng từ 20 mmHg lên 40 mmHg, tốc độ kết hợp tăng lên rất nhanh, hay có thể nói ngược lại khi phân áp O2 giảm từ 40 mmHg xuống 20 mmHg tốc độ phân ly tăng lên rất nhanh. Điều này có ý nghĩa sinh lý hết sức quan trọng: ở mô có phân áp O2 rất thấp (< 40 mmHg), điều này sẽ có tác dụng làm tăng phản ứng phân ly HbO2 do máu động mạch mang đến để cung cấp O2 cho mô. Trong khoảng phân áp O2 cao (80 -100 mmHg), đường cong gần như nằm ngang, chứng tỏ khi phân áp O2 tăng từ 80 mmHg lên 100 mmHg tốc độ kết hợp tăng lên không bao nhiêu, hay có thể nói khi phân áp O2 giảm từ 100 mmHg xuống 80 mmHg, phần trăm bão hòa O2 của Hb giảm rất ít. Vì vậy, mặc dù phân áp khí trời và phế nang có thể dao động nhiều nhưng tỷ lệ HbO2 ở trong máu dao động rất ít giúp PO2 trong máu không bị biến động, mặc dù PO2 phế nang thay đổi lớn.

Hình 14. Hiệu quả của pH (a) và PCO2 (b) trên đường cong phân ly oxyHb 3.1.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự kết hợp và phân ly HbO2 Phân áp CO2 (PCO2): Khi PCO2 thấp, tăng phản ứng kết hợp, đường cong chuyển trái. Khi PCO2 cao, tăng phản ứng phân ly, đường cong chuyển phải. Hiện tượng này gọi là hiệu ứng Bohr : Máu ở mô có nhiều CO2 thì khiến nhường oxy thêm cho mô, khi lên phổi CO2 thải đi, CO2 thấp lại gây lấy thêm oxy cho máu. Nhiệt độ tăng làm giảm ái lực của oxy với Hb, Hb nhả oxy cho mô dễ dàng, đường cong phân ly HbO2 chuyển sang phải. 96

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 15. Hiệu quả của tăng nhiệt độ trên đường cong phân ly oxyH pH giảm làm tăng phân ly, đường cong chuyển phải, như vậy khi vận động cơ, tạo nhiều ion H+, pH máu giảm thì hemoglobin tự động nhường thêm oxy cho mô. Chất 2,3 diphosphoglycerat (2,3-DPG) có nhiều trong hồng cầu, làm tăng lượng oxy nhả từ Hb vì nó gắn vào Hb tại điểm gắn của oxy. 2,3 diphosphoglycerat hồng cầu tăng khi lên vùng cao, khi vận động cơ và giảm khi máu bị trữ lại trong ngân hàng máu.

3.2. Máu lấy oxy ở phổi và nhường oxy ở mô 3.2.1. Máu lấy O2 ở phổi Khi máu tĩnh mạch đến phổi, do chênh lệch phân áp O2 giữa phế nang và máu (100 mmHg/ 40 mmHg), O2 khuếch tán sang mao mạch phổi, sau đó vào hồng cầu và kết hợp với Hb tạo thành Oxyhemoglobin, tổng lượng O2 của máu tăng lên, máu chứa khoảng 19,8 ml O2 trong 100 ml máu, trở thành máu động mạch, rời phổi để đi đến mô. 3.2.2. Máu mao mạch nhường oxy cho tổ chức Bình thường PO2 của mô = 40 mmHg PO2 của máu động mạch = 95 mmHg , máu động mạch có 19,8 mL O2/dL Oxy khuếch tán nhanh qua mô làm PO2 trong huyết tương giảm xuống chỉ còn 40 mmHg, khi đó HbO2 ở trong hồng cầu sẽ phân ly và O2 đi ra huyết tương rồi đi vào mô. 97

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Dung tích O2 của máu giảm xuống, chỉ còn chứa 15 ml O2 trong 100 ml máu, trở thành máu tĩnh mạch rời mô đi đến phổi. Như vậy, lượng oxy giao cho mô khi 100 ml máu đi qua mô là: 19, 8 ml - 15 ml = 4,8 ml. Hiệu suất sử dụng O2 của mô là:

Hiệu suất sử dụng O2 phụ thuộc vào tình trạng hoạt động của các cơ quan. Khi hoạt động mạnh, hiệu suất sử dụng O2 tăng lên có thể đến 75%.

3.3. Lấy CO2 từ mô và vận chuyển CO2 CO2 được vận chuyển và thải dễ dàng vì có hệ số khuếch tán rất cao. Lượng CO2 trong máu ảnh hưởng lớn đến cân bằng toan kiềm của các dịch cơ thể. 3.3.1. Sự khuyếch tán CO2 từ tế bào vào máu mao mạch Trong quá trình chuyển hóa, tế bào sản xuất ra CO2 , do tính khuyếch tán cao nên nếu PCO2 trong tế bào là 46 mmHg thì ở dịch kẽ là 45 mmHg. PCO2 trong máu động mạch là 40 mmHg đi qua mao mạch mô chỉ trong giây lát là cân bằng với dịch kẽ, trở về tĩnh mạch với PCO2 = 45 mmHg 3.3.2. Các dạng chuyên chở CO2 trong máu Sự chuyên chở CO2 trong máu có 2 vấn đề: Sự thành lập các hợp chất hóa học với các phản ứng thuận nghịch, để làm tăng khả năng chuyên chở CO2 trong máu. – CO2 kết hợp với H2O để tạo ra H2CO3 và mỗi ngày máu phải chở một lượng CO2 tương đương với 12,500 mEq H+ tức là từ 20 - 40 L H2CO3 1N, do đó máu phải chở CO2 dưới dạng nào để pH máu không giảm quá nhiều. – CO2 được vận chuyển trong máu dưới 3 dạng: dạng hoà tan, dạng bicarbonat và dạng carbamin. 3.3.2.1. Dạng hòa tan Một lượng nhỏ CO2 lên tới phổi dưới dạng hoà tan, cứ 100 ml máu thì vận chuyển khoảng 0,3 ml CO2 dưới dạng hoà tan, chiếm khoảng 7% toàn lượng CO2 lên phổi.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

3.3.2.2. Dạng bicarbonat Đây là dạng vận chuyển chủ yếu chiếm gần 70%. Các bicarbonat được hình thành qua phản ứng : CO2 + H2O

<=====>

H2CO3 <=======>

H+ + HCO3-

Phản ứng thứ nhất xảy ra rất chậm trong huyết tương nhưng lại xảy ra rất nhanh trong hồng cầu nhờ men anhydrase carbonic (CA). Phản ứng thứ hai xảy ra rất nhanh trong hồng cầu mà không có mặt CA. Phần lớn ion H+ gắn ngay vào hemoglobin (Hb) vì Hb là chất đệm toan kiềm rất mạnh. Còn phần lớn ion carbonat khuếch tán ra huyết tương trao đổi với ion clorua từ huyết tương vào hồng cầu. Đây là hiện tượng vận chuyển đổi chỗ qua màng nhờ một protein mang bicarbonat - clorua nằm trên màng hồng cầu. Hiện tượng này gọi là sự di chuyển ion clorua hay hiện tượng Hamburger. 3.3.2.3. Vận chuyển CO2 dưới dạng carbamin Chiếm khoảng 23%. CO2 gắn vào nhóm NH2 của phân tử hemoglobin và của protein tạo nên các hợp chất carbamin, trong đó có chất carbaminohemoglobin (HbCO2) là quan trọng vì mang CO2 nhiều gấp 4 lần hợp chất carbamin với protein. Các hợp chất này gắn CO2 lỏng lẻo và thải CO2 ở phổi. Kết quả là phần lớn CO2 đã được chở từ mô về phổi ở dạng HCO3- trung tính trong máu. Sự thành lập H2CO3- ở dạng không phân ly nên pH chỉ giảm từ 7,4 đến 7,36 mà thôi. 3.3.3. Đồ thị phân ly CO2 và hiệu ứng Haldane Tổng lượng CO2 trong máu tỉ lệ với PCO2. Trên đồ thị phân ly CO2, PCO2 chỉ dao động trong phạm vi hẹp từ 40 mmHg ở máu động mạch đến 45 mmHg ở máu tĩnh mạch. Như vậy ở mô tổng lượng CO2 là 52 ml/100 ml máu đến phổi xuống còn 48 ml/100 ml , nghĩa là cứ 100 ml máu thì vận chuyển được 4 ml CO2 từ mô ra phổi.

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 16. Vận chuyển CO2

Hình 17. Đồ thị thể hiện mối tương quan giữa PCO2 và tổng lượng CO2 trong máu 100

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hiệu ứng Haldane là tác dụng của sự gắn oxy vào hemoglobin ở phổi làm đẩy CO2 ra khỏi máu và tác dụng của sự nhường oxy cho mô để máu lấy thêm CO2. 3.3.4. Máu nhận CO2 ở mô và thải ra ở phổi – Máu lấy CO2 ở mô Khi máu động mạch đến mô, do độ sai biệt PCO2 giữa mô và máu (>46 mmHg/40 mmHg), CO2 từ mô khuếch tán qua màng mao mạch vào huyết tương, vào hồng cầu. Ở đó, khoảng 20% CO2 sẽ kết hợp với Hb tạo thành HbCO2, còn khoảng 75% kết hợp với nước dưới tác dụng của men CA tạo nên H2CO3, H2CO3 sẽ phân ly và HCO3- rời hồng cầu đi ra huyết tương, HCO3- sẽ kết hợp với Na+ hoặc K+ để tạo nên dạng vận chuyển chủ yếu là bicarbonat. Đồng thời ion clorua từ huyết tương đi vào hồng cầu, gọi là hiện tượng Hamburger. Dung tích CO2 của máu lập tức tăng lên, máu chứa khoảng 52 ml CO2/100 ml máu với phân áp 46 mmHg, trở thành máu tĩnh mạch rời mô để đến phổi. – Máu thải CO2 ở phổi Khi máu tĩnh mạch đến phổi, do chênh lệch PCO2 giữa máu và phế nang (46 mmHg/40 mmHg), CO2 khuếch tán qua màng hô hấp đi vào phế nang làm phân áp CO2 trong huyết tương giảm xuống còn khoảng 40 mmHg. Lúc đó, ở trong hồng cầu, HbCO2 sẽ phân ly và CO2 đi ra huyết tương rồi đi vào phế nang, đồng thời trong huyết tương các bicarbonat sẽ phân ly và HCO3- đi vào hồng cầu. Ở đó, HCO3- hợp với H+ tạo nên H2CO3, H2CO3 bị khử nước và CO2 đi ra huyết tương để vào phế nang. Quá trình phân ly HbCO2 ở phổi càng được thúc đẩy do ở đây có PO2 cao (hiệu ứng Haldane). Dung tích CO2 của máu lập tức giảm xuống chỉ còn khoảng 48 mL CO2/100 mL máu với phân áp 40 mmHg, trở thành máu động mạch rời phổi theo các tĩnh mạch phổi về tim để đi đến mô. Như vậy, sau khi đi qua phổi, cứ 100 mL máu tĩnh mạch đã thải ra ở phổi khoảng 4 ml CO2, với lưu lượng tim lúc nghỉ khoảng 5 lít/phút, thì lượng CO2 thải ra ở phổi mỗi phút khoảng chừng 200 mL. Khi vận động cóthể thải đến 8000 mL/phút. IV. ĐIỀU HÒA HÔ HẤP Hô hấp là một quá trình không tự ý nhờ sự điều khiển tự động của trung tâm hô hấp ở hành não và cầu não. Tuy nhiên, người ta có thể tự điều chỉnh kiểu hô hấp trong những trạng thái khác nhau của cơ thể, hô hấp phải được điều chỉnh cho thích hợp để giữ PO2, PCO2 và pH máu ở trị số tốt nhất và ít bị dao động nhất. Trung tâm hô hấp được điều

101

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

chỉnh kịp thời tuỳ theo tình trạng của cơ thể theo hai cơ chế: cơ chế thể dịch và cơ chế thần kinh. o Cơ chế thể dịch: các yếu tố CO2, H+ và O2 o Cơ chế thần kinh: phát xuất từ – Vỏ não – Phổi – Thụ thể thân thể – Thụ thể áp suất – Các xung thần kinh hướng tâm gây hắt hơi, ho, nuốt, ngáp, nôn…

4.1. Trung tâm hô hấp Trung tâm hô hấp là những nhóm tế bào thần kinh đối xứng hai bên và nằm rãi rác ở hành não và cầu não. Mỗi bên có 3 nhóm điều khiển hô hấp của nửa lồng ngực cùng bên. – Nhóm nơron hô hấp lưng hành não gây hít vào. – Nhóm nơron hô hấp bụng hành não gây thở ra hoặc hít vào tuỳ nơron. – Vùng kích thích hô hấp: ở cầu não. Giữa 2 nhóm có sự liên hệ ngang với nhau để 2 nửa lồng ngực có cùng một nhịp thở. 4.1.1. Nhóm nơron hô hấp lưng Đảm nhiệm chức năng hít vào và chức năng tạo nhịp thở. Nhóm này kéo dài hết hành não, các tế bào thần kinh trong nhóm này liên hệ chặt chẽ với bó đơn độc, đây là đầu tận cùng của hai dây cảm giác IX và X đem xung động từ các thụ thể áp suất, thụ thể hoá học ở ngoại vi và từ nhiều loại thụ thể ở phổi, đem tín hiệu về trung tâm hô hấp nhằm kiểm soát thông khí cho phù hợp PO2 và PCO2 trong máu. Vùng này phát ra các xung động gây hít vào có nhịp một cách tự động cho dù cắt mọi liên lạc thần kinh đi tới nó. Đều đặn theo chu kỳ, vùng hít vào phát ra những luồng xung động đi xuống làm co các cơ hít vào gây nên động tác hít vào, sau đó ngừng phát xung động, các cơ hít vào giãn ra gây nên động tác thở ra. Tần số phát xung động của trung tâm hít vào khoảng 15 - 16 lần/phút, tương ứng với nhịp thở bình thường lúc nghỉ.

102

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Nhóm hô hấp lưng

Não thất thứgiữa tư Não Trung tâm điều chỉnh

Hình 17. Trung tâm hô hấp Vùng gây ngưng thở: ở vùng dưới cầu não 4.1.2. Nhóm nơron hô hấp bụng Có chức năng thở ra lẫn hít vào, nhóm này nằm phía trước bên của nhóm lưng. Khi hô hấp nhẹ nhàng bình thường, vùng này không hoạt động. Khi hô hấp gắng sức, tín hiệu từ nhóm nơron lưng lan sang thì nhóm nơron bụng mới tham gia điều khiển hô hấp. Nhóm này quan trọng khi thở ra mạnh, khi đó, có các luồng xung động đi xuống làm co các cơ thở ra, gây nên động tác thở ra gắng sức. 4.1.3. Trung tâm điều chỉnh thở Trung tâm này liên tục truyền các xung động đến vùng hít vào. Xung động này ức chế xung động gây hít vào của nhóm nơron lưng. Xung động từ trung tâm điều chỉnh mạnh thì thời gian hít vào ngắn, độ nửa giây đã thở ra ngay gây nhịp thở nhanh, ngược lại xung động yếu thì động tác hít vào kéo dài tới 5 giây hoặc hơn gây nhịp thở chậm.

103

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

4.2. Điều hòa hô hấp theo cơ chế thể dịch Yếu tố tham gia điều hòa hô hấp bằng thể dịch quan trọng nhất là CO2, kế đến là ion H+, còn oxy không có tác động trực tiếp lên trung tâm hô hấp mà gián tiếp qua các thụ thể hoá học ở ngoại vi. 4.2.1. Các thụ thể hóa học 4.2.1.1. Thụ thể hóa học trung ương ở hành não Nằm ở phần bụng của hành não, cạnh trung tâm hô hấp, có vai trò kích thích các nơron hít vào làm tăng thông khí khi nồng độ H+ trong dịch não tủy hoặc dịch kẽ của não tăng lên. 4.2.1.2. Thụ thể hóa học ngọai biên Nằm ở xoang động mạch cảnh và quai động mạch chủ, từ đây có các nhánh hướng tâm theo dây thần kinh IX và X lên hành não. Khi nồng độ O2 máu giảm, nồng độ H+ hoặc CO2 máu tăng sẽ kích thích vào các thụ thể này và xung động lên hành não kích thích trung tâm hô hấp làm tăng thông khí. 4.2.2. Điều hoà hô hấp do nồng độ CO2 máu Nồng độ CO2 máu đóng vai trò rất quan trọng. Khi nồng độ CO2 máu tăng sẽ tác dụng kích thích hô hấp theo 2 cơ chế: – CO2 kích thích trực tiếp lên các thụ thể hóa học ở ngoại biên, xung động đi lên kích thích vùng hít vào làm tăng hô hấp. – CO2 thích thích gián tiếp lên thụ thể hoá học ở hành não thông qua H+: CO2 đi qua hàng rào máu não vào trong dịch kẽ. Ở đó, CO2 hợp với nước tạo thành H2CO3, H2CO3 sẽ phân ly và H+ sẽ kích thích lên trung tâm nhận cảm hóa học nằm ở hành não, từ đây có luồng xung động đi đến kích thích vùng hít vào làm tăng thông khí. Vì CO2 đi qua hàng rào máu não rất dễ dàng nên cơ chế gián tiếp này đóng vai trò quan trọng. Nồng độ CO2 bình thường ở trong máu có tác dụng duy trì hoạt động của trung tâm hô hấp. Khi nồng độ CO2 giảm thấp dưới mức bình thường sẽ ức chế vùng hít vào gây giảm thông khí và có thể ngừng thở. Khi nhiễm toan, nồng độ CO2 máu tăng sẽ kích thích gây tăng cường hô hấp, mục đích để tăng thải CO2. Khi nhiễm kiềm, nồng độ CO2 máu giảm sẽ ức chế làm giảm hô hấp, mục đích để giữ CO2 lại. 104

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

4.2.3. Điều hoà hô hấp do nồng độ H+ máu Khi H+ tăng lên sẽ kích thích làm tăng hô hấp theo 2 cơ chế: – Kích thích trực tiếp lên các thụ thể hóa học ở ngoại vi. – Kích thích trực tiếp lên thụ thể hóa học ở hành não, tuy nhiên, tác dụng này của H+ yếu hơn so với CO2 vì ion H+ khó đi qua hàng rào máu dịch não tuỷ. Tác dụng của H+ cũng giúp cho bộ máy hô hấp có chức năng điều hòa thăng bằng toan kiềm cho cơ thể. 4.2.4. Điều hoà hô hấp do nồng độ O2 máu Bình thường, nồng độ O2 không có tác dụng điều hòa hô hấp, chỉ tác động đến hô hấp khi phân áp trong máu giảm rất thấp (< 60 mmHg ) trong một số điều kiện bệnh lý hoặc vận động cơ mạnh. 4.2.5. Sự tương tác của 3 yếu tố hoá học O2, CO2 và pH Tác dụng của mỗi yếu tố trên đều liên quan mật thiết với nhau: – PO2 thấp sẽ làm tăng thông khí phế nang thông qua sự tăng hiệu lực của CO2. – pH giảm cũng làm tăng hiệu quả của CO2.

4.3. Điều hòa hô hấp theo cơ chế thần kinh 4.3.1. Xung động thần kinh từ cảm thụ quan ngoại biên Khi kích thích ngoài da như vỗ nước lạnh, gây đau có thể làm tăng thông khí. Các thụ thể nhận cảm bản thể ở khớp, gân, cơ cùng với những kích thích từ vỏ não đã kích thích trung tâm hô hấp làm tăng thông khí rất sớm và mạnh lúc chuẩn bị vận động. 4.3.2. Xung động từ các trung tâm cao hơn 4.3.2.1. Trung tâm nuốt ở hành não Khi trung tâm nuốt hưng phấn sẽ phát xung động đến ức chế vùng hít vào. Vì vậy, khi nuốt chúng ta không thở, mục đích để thức ăn không đi lạc vào đường hô hấp. 4.3.2.2. Vùng hạ đồi Khi thân nhiệt tăng lên sẽ kích thích vào vùng hạ đồi, từ đây sẽ phát sinh luồng xung động đi đến kích thích vùng hít vào làm tăng thông khí, giúp thải nhiệt.

105

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

4.3.2.3. Vỏ não Vỏ não có thể điều khiển được trung tâm hô hấp, vì vậy ta có thể hô hấp chủ động. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong luyện tập. Khi vỏ não bị ức chế (ngủ, gây mê...), hoạt động hô hấp giảm xuống. Xúc cảm, sợ hãi cũng làm thay đổi hô hấp, có khi gây ngừng thở. 4.3.3. Luồng thần kinh từ thụ thể ở phổi – Phản xạ Hering Brauer Các thụ thể căng ở các cơ trơn đường thở, phế nang, lá tạng màng phổi bị kích thích khi phổi căng ra do hít vào sẽ truyền xung động theo dây X vào trung tâm hô hấp, ức chế trung tâm hít vào gây thở ra: phản xạ căng Hering Brauer. Khi thở ra do các thụ thể xẹp sẽ kích thích trung tâm hít vào gây hít vào: phản xạ xẹp Hering Brauer, yếu hơn phản xạ căng. 4.3.4. Từ trung tâm vận mạch lên trung tâm hô hấp Hai trung tâm này nằm lẫn lộn trong chất lưới cuống não. Khi trung tâm vận mạch bị kích thích gây tăng huyết áp thì hô hấp cũng tăng theo. 4.3.5. Nóng Làm hô hấp nhanh và cạn giúp tỏa nhiệt. 4.3.6. Các phản xạ nội tạng liên quan đến hô hấp Hắt hơi, ho,nuốt, nôn làm đóng thanh quản, ức chế hô hấp. V. CHỨC NĂNG KHÔNG HÔ HẤP CỦA PHỔI 1. Tổng hợp và dùng tại chỗ surfactant. 2. Tổng hợp hay tích trữ để thải vào máu: prostaglandin F2 gây co mạch phổi khi oxy máu giảm, histamin, kallikrein gây dãn mạch. 3. Lấy ra khỏi máu các chất: prostagladin E và F, bradykinin, acetylcholine, serotonin. 4. Chuyển angiotensin I thành angiotensin II. 5. Phổi còn có hệ thống ly giải fibrin, làm tan cục máu đông trong mạch máu phổi. 6. Điều hòa toan kiềm.

106

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Bài 5: SINH LÝ TẾ BÀO CƠ MỤC TIÊU 1. Trình bày cơ chế co cơ vân 2. Trình bày cơ chế co cơ trơn 3. Trình bày co cơ đẳng trường 4. Trình bày co cơ đẳng lực 5. Giải thích nguồn năng lượng sử dụng trong co cơ I. CẤU TRÚC Có ba loại cơ trong cơ thể: o Cơ trơn o Cơ vân o Cơ tim Cơ trơn là cơ vô thức (không được điều khiển bởi ý thức). Tế bào cơ trơn có chiều dài khác nhau, cỡ 0,1 mm. Cơ trơn có trong hệ tiêu hóa, thành khí quản, tử cung, bàng quang. Sự co thắt cơ trơn được điều khiển bởi não thông qua hệ thần kinh tự trị. Cơ vân, còn được gọi là cơ xương vì thường gắn với xương, được tạo thành từ số lượng lớn các sợi cơ, chiều dài từ 1-40 mm và đường kính 0,01-0,1 mm. Mỗi sợi tạo một tế bào cơ và được phân biệt bởi các dải sáng tối xen kẽ. Cơ vân được liên kết với xương qua dây chằng. Những bó cơ như vậy có thể điều khiển được và tạo thành một phần quan trọng của cơ quan nâng đỡ và vận động. Cơ tim cũng là cơ vân, nhưng có đặc tính sinh lý khác cơ vân. Hoạt động điện của một tế bào cơ lan truyền tới tất cả các tế bào cơ lân cận khác. 1.1. Cơ vân – Đại thể: Cơ và xương phối hợp nhau như một hệ thống đòn bẩy. Cơ gắn vào xương bởi gân cơ rất mạnh, gồm đầu nguyên ủy (origin) và đầu bám tận (insertion), giữa là bụng cơ. Các sợi cơ có thể xếp song song (side by side) tạo lực lớn nhưng không rút ngắn nhanh. Trong các cơ dài, nhiều sợi cơ xếp gối đầu (end–to-end), lực phát triển ít hơn, nhưng rút ngắn nhanh hơn. Tế bào cơ xương khá lớn, đường kính vào khỏang 100 mm, một số sợi cơ lớn có thể dài vài cm. Sợi cơ được bao ngòai bởi bao sợi cơ (endomysium). 107

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Bó cơ được bao ngòai bằng bao bó cơ (perimysium). Tòan cơ được bao ngòai bằng bao cơ (epimysium). – Vi thể: Đơn vị chức năng của cơ là nhục tiết (sarcomere), được giới hạn ở hai đầu bởi đường Z.

Hình 1. Sợi cơ:Muscle fiber. Tendon: gân. Mạch máu: blood vessel

Hình 2. Tơ cơ: myofibril. Băng sáng I: Light I band. Băng tối A: dark A band. Ty lạp thể: Mitochondrion. Màng bao bọc tế bào cơ: sarcolemma

108

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 3. a: cơ vân ,b: sợi cơ vân , c: sợi tơ cơ

Hình 4. Cấu trúc của một nhục tiết (sarcomere) Vân cơ gồm: – Băng sáng I, được chia đôi bằng đường Z. – Băng tối A, có băng sáng H ở giữa, giữa băng H là đường M, đường này phối hợp cùng đọan sáng hẹp ở hai bên gọi là vùng giả H. Hàng trăm nhục tiết gối đầu nhau tạo thành sợi cơ chạy dọc theo chiều dài của tế bào cơ. Hầu hết tế bào chứa nhiều sợi cơ và ty lạp thể, glycogen. Khoảng giữa các sợi cơ là hệ thống màng trong cơ. Tơ cơ (myofilament) gồm: – Sợi myosin: sợi myosin chứa 300-400 phân tử myosin. Mỗi phân tử myosin là một que dài, đầu là hai cấu trúc hình cầu, đầu này có các đặc tính sinh hóa và men tham gia trong chức năng co cơ. Trong đầu của phân tử myosin có chuỗi protein gọi là chuỗi nhẹ, phần đầu này tạo thành cầu nối, phần đuôi tạo thành thân của sợi myosin. Các góc giữa các đầu myosin rộng khỏang 60 độ và cách xa thân khỏang 14.3nm. Phần đuôi ghép chung nhau ở cách đều trung tâm sợi myosin, do đó có vùng giữa sợi myosin không có cầu nối. 109

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 5. Cấu trúc của sợi dày (myosin). Đầu của Myosin(Myosin head). Tail : đuôi – Sợi actin: được cấu tạo bởi các phân tử hình cầu có đường kính khỏang 5,5 nm, xếp gối đầu nhau tạo thành chuỗi. Hai chuỗi actin xoắn nhau với chu kỳ gồm 7 phân tử actin. Mỗi chu kỳ xoắn sẽ phối hợp với một phân tử protein hình sợi gọi là tropomyosin. Mỗi tropomyosin mang một phức hợp protein gọi là troponin. Troponin gồm 3 đơn vị phụ là troponin I, C và T.

Hình 6. Cấu trúc của sợi mỏng (actin). Troponin complex: phức hợp Troponin Màng trong sợi cơ: tham gia trong cơ chế điều hòa co và dãn cơ. Màng tế bào cơ phát triển sâu vào bên trong tạo thành các ống ngang gọi là ống T. Tùy theo lọai cơ, ống T vào đến 2 vùng mà băng A và băng I chồng lên nhau hoặc ngừng ở đĩa Z. Hệ thống ống T liên lạc với khỏang ngọai bào. Phối hợp với ống T là hệ võng nội bào, chạy dọc theo nhục tiết, thẳng góc và tiếp xúc với hệ thống ống T. Vùng tiếp xúc gồm ống T, phần phình rộng của hệ võng nội bào tạo thành bộ ba (triad). Các hệ thống màng bên trong này có chức năng điều hòa co và dãn cơ.

110

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 7. Màng trong sợi cơ. Bộ ba: triad. Ty lạp thể: mitochondria. Tơ cơ: myofibril. Ống của hệ võng nội cơ: tubules of sarcoplasmic reticulum. Bể chứa tận cùng của hệ võng nội cơ: terminal cistern of the sarcoplasmic reticulum. Ống T: T tubule 1.2. Cấu trúc cơ trơn

Hình 8. cấu trúc của cơ trơn Tế bào cơ trơn có hình thoi, nhọn hai đầu, có một nhân nằm giữa tế bào. Cơ trơn thường không tự ý và hoạt động theo sự chi phối của hệ thần kinh tự trị. Cơ trơn đa đơn vị: mỗi tế bào độc lập nhau, nhận thần kinh riêng. Cơ trơn nội tạng: cơ trơn một đơn vị, các tế bào nối nhau bằng các nơi tiếp hợp hở, có chức năng tạo nhịp độc lập. II. CHỨC NĂNG Cơ đáp ứng với kích thích bằng cách rút ngắn và tạo lực. 111

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

2.1. Cơ chế co cơ 2.1.1. Cơ vân Màng cơ xương khi bị kích thích sẽ gây điện thế động, điện thế động này sẽ được truyền sâu vào trong sợi cơ nhờ hệ thống ống T, gây phóng thích Ca++, Ca++ sẽ khuyếch tán vào vùng chứa các tơ cơ, Ca++ sẽ gắn vào troponin C (TnC), làm bộc lộ vị trí gắn với đầu myosin. Khi cơ nghỉ, một phân tử ATP bị tách ra, nhưng chưa phóng thích năng lượng chotới khi actin bộc lộ vị trí gắn với myosin, cho phép phản ứng với myosin. Cầu nối sẽ được thành lập giữa actin và myosin với góc gắn lúc ban đầu là 90o, và ion phosphat sẽ tách ra khỏi ATP, góc gắn sẽ là 45o, actin bị kéo trượt trên myosin và tiến về trung tâm của nhục tiết. Chỉ khi một phân tử ATP mới được gắn vào myosin, cầu nối sẽ tháo gắn và sẵn sàng một chu kỳ mới. Nếu ATP được cung cấp đủ và có Ca++, các quá trình gắn, thay đổi góc gắn, gắn ATP và thủy phân, tháo gắn sẽ được thực hiện có chu kỳ, sợi actin sẽ trượt lên myosin và cơ được rút ngắn. Chu kỳ cầu nối được thành lập càng nhanh, lực phát triển càng tăng. Khi ngưng kích thích, Ca++ khuyếch tán trở lại vào mạng nội cơ tương và cơ dãn. Nếu cung cấp ATP thiếu, các cầu nối không tháo gắn được, cơ bị cứng và không dãn được. 2.1.2. Cơ trơn Cơ trơn không có Troponin. Khi có điện thế động, ion Ca++ được phóng thích từ mạng nội cơ tương, gắn vào Calmodulin và phối hợp với men kinase của chuỗi nhẹ (MLCK: Myosin light chain kinase), kích họat men này, gây phosphoryl hóa đầu myosin. Đầu myosin sẽ phản ứng với actin và cầu nối được thành lập. Các quá trình gắn, thay đổi góc gắn, tháo gắn có chu kỳ tạo ra lực và di chuyển tơ cơ. Khi hết kích thích Ca++ sẽ được lấy vào mạng nội cơ tương, MLCK bị bất họat. 2.2. Các kiểu co cơ 2.2.1. Co cơ đẳng trường Cơ tăng lực phát sinh, nhưng không rút ngắn chiều dài, chủ yếu dùng để giữ cố định một vật. Bình thường lực tăng tối đa ở chiều dài cơ gần bằng với chiều dài cơ tự nhiên trong cơ thể, gọi là chiều dài tối ưu (L0) ứng với lực tối ưu (F0).

112

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Thaønh laäp caàu noái, góc gắn 90 độ

(a)

(b) Hình 9. Cơ chế co cơ: (a) thành lập cầu nối , góc gắn 90o (b) thành lập cầu nối, góc gắn 45o

Hình 10. Co cơ đẳng trường: Đường cong chiều dài-sức căng cơ: isometric lengthtension curve Chiều dài tối ưu Lo: optimal (resting) muscle length Trên Lo: Độ trùng lấp chiều dài giữa sợi dày và mỏng nhỏ hơn Dưới Lo: Độ trùng lấp chiều dài giữa sợi dày và mỏng lớn hơn 2.2.2. Co cơ đẳng trương hay đẳng lực Lực không đổi, cơ rút ngắn lại và tạo ra công, chủ yếu dùng để nâng tự do một vật. Khi kích thích cơ, giai đọan đầu là co cơ đẳng trường, lực phát triển càng ngày càng tăng đến lúc đủ mạnh, cơ rút ngắn và nhấc tải trọng lên, giai đọan này lực không đổi gọi là co cơ đẳng trương. Trong hầu hết trường hợp, ta có co cơ đẳng trường trước và co cơ đẳng lực sau.

113

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 11. Co cơ đẳng lực , load : tải trọng ,velocity: vận tốc rút ngắn 2.3. Co cơ đơn Một kích thích duy nhất gây co cơ duy nhất. Co cơ đơn này gồm thời gian co cơ và dãn cơ. 2.4. Co cơ từng cơn và co cơ thường trực Cơ trơn có thể co theo nhiều cách. Khi có kích thích hay đợt kích thích, cơ trơn co cơ đơn gọi là co từng cơn, thường thấy khi đẩy thức ăn. Với các kích thích thần kinh, thuốc hay do hormon, một số cơ đáp ứng bằng co cơ lâu, kéo dài, tạo trương lực thường thấy ở các cơ vòng hay cơ bọng đái. 2.5. Hiện tượng tổng kế (summation) Thời gian của điện thế động của cơ xương ngắn hơn thời gian co cơ. Cơ xương có thời gian trơ tuyệt đối và tương đối. Nếu cơ bị tái kích thích trước khi dãn hòan tòan, sẽ có hiện tượng tổng kế, gây rung cơ không hoàn toàn hoặc co cứng cơ hoàn toàn gọi là uốn ván (tetanos). Tần số thấp nhất để gây uốn ván vào khỏang 20-60 lần/giây.

Hình 12. Hiện tượng uốn ván (tetanus). Uốn ván không hoàn toàn (Incomplete tetanus) 114

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

2.6. Chuyển hóa co cơ Hiện tượng co cơ cần năng lượng và cơ được xem là nhà máy biến đổi năng lượng hóa học thành cơ học. Các nguồn cung cấp năng lượng cho co cơ gồm: – ATP: Sự thủy phân ATP cung cấp nhiều năng lượng, năng lượng dùng để tạo ra công ATP + H2O

ADP + H3PO4 + 7,3 Kcalo

– Phosphorylcreatin Trong cơ, khi chất này bị thủy phân sẽ cho creatin và nhóm phosphat phóng thích năng lượng đáng kể. Phosphorylcreatin + ADP

Creatin + ATP

Phosphorylcreatin được tái thành lập khi cơ nghĩ, phosphat sẽ được cung cấp từ ATP trong cơ thể. – Glycogen – glucose Glycogen có trong gan và cơ, glycogen sẽ bị thủy giải để cho glucose. Glucose sẽ được phân giải theo 2 đường: o Đường ái khí: glucose từ máu vào tế bào, qua nhiều phản ứng hóa học sẽ cho acid pyruvic, acid pyruvic sẽ vào chu trình acid citric. Các phản ứng hóa học này xảy ra trong ty lạp thể. Một phân tử glucose bị chuyển hóa sẽ cho 38 ATP. Glu + 2 ATP

CO2 + 6H2O+ 40ATP

o Đường yếm khí: Nếu không đủ oxy, acid pyruvic sẽ vào đường chuyển hóa yếm khí, phản ứng hóa học xảy ra nhanh hơn, cung cấp ATP nhanh hơn và ít hơn. Glu + 2 ATP

2 a.lactic + 4 ATP

III. ĐƠN VỊ VẬN ĐỘNG Sợi trục của neuron vận động chia nhiều nhánh, các nhánh này sẽ đến một số sợi cơ. Neuron vận động và số sợi cơ mà nó đến tạo thành đơn vị vận động (ĐVVĐ). Những ĐVVĐ chính xác, tỉ mỉ, một đơn vị vận động chỉ có 3 - 4 sợi cơ.

115

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hính 13. Đơn vị vận động (motor unit). Tủy sống: spinal cord. Thần kinh vận động: motor nerve IV. HẬU QUẢ CỦA VIỆC MẤT THẦN KINH Khi neuron vận động bị tổn thương, cơ không thể co và sẽ bị teo lại sau một thời gian không họat động. Tính hưng phấn của cơ có thể bất thường như tăng độ nhạy cảm với acetylcholine, các sợi cơ co riêng rẽ không đều, gây rung cơ. Vận động Lao động và luyện tập sẽ gây nở cơ, khối lượng cơ tương, hàm lượng protein, glycogen, ATP, và các chất khác trong cơ tăng, lực cơ và tốc độ co cơ tăng.

116

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Bài 6: SINH LÝ TẾ BÀO THẦN KINH MỤC TIÊU 1. Trình bày cấu tạo của neuron 2. Trình bày điện thế động của tế bào thần kinh 3. Trình bày đặc tính dẫn truyền của tế bào thần kinh 4. Giải thích cơ chế dẫn truyền xung thần kinh qua synapse Hệ thần kinh là một tổ chức phức tạp gồm hơn một ngàn tỷ (trillion) tế bào thần kinh. Đơn vị cơ bản của mô sống là tế bào. Trong mô thần kinh có hai lọai tế bào : neuron và tế bào đệm. Neuron có chức năng truyền thông tin rất nhanh từ tế bào này sang tế bào khác, chịu trách nhiệm phối hợp giữa chức năng cảm giác và vận động. Các tế bào đệm (glial cell) có chức năng hỗ trợ, duy trì môi trường quanh neuron và giúp truyền tín hiệu nhanh. Tế bào thần kinh rất dễ bị kích thích. Màng tế bào khi bị kích thích có thể sản sinh ra các xung thần kinh và truyền chúng dọc màng tế bào.

I. TẾ BÀO THẦN KINH 1.1. Neuron Tế bào thần kinh có 4 vùng chức năng: – Thân tế bào (cell body): còn được gọi là soma, là trung tâm chuyển hóa của tế bào, có chứa các thành phần cần thiết cho việc sản xuất, đóng gói protein, được sử dụng trong nhiều phần khác nhau của tế bào, để duy trì nhiều chức năng khác nhau của tế bào. Thân nơron nhìn chung bao gồm nhân tế bào, ty thể, thể lưới nội chất, ribosom và các bào quan khác. Tế bào thần kinh chứa 70-80% nước, vật chất khô có khoảng 80% protein và 20% lipid. Thể tích của tế bào vào khoảng 600 tới 70,000 µm³. – Nhiều tua ngắn (dendrite) phát triển từ soma, được gọi là đuôi gai: tiếp nhận các xung từ các tế bào khác và truyền chúng tới thân tế bào. Tác động của những xung này có thể là kích thích hoăc ức chế. Một neuron vỏ não có thể tiếp nhận các xung này từ hàng chục, thậm chí hàng trăm nghìn neuron. – Sợi trục (axon): truyền tín hiệu từ thân tế bào tới tế bào thần kinh khác hoặc tới một tế bào cơ. Đường kính của sợi trục của động vật có vú thường trong khoảng 1-20 µm. Đọan đầu là vùng nhạy cảm, phát xung thần kinh còn gọi là gò sợi trục. Thân sợi trục có hai lọai:

117

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

o Lọai có myelin: sợi trục được bao một lớp cách điện dược gọi là vỏ myelin, được tạo bởi các tế bào Schwann. Vỏ myelin không liền mạch mà được chia thành từng đoạn. Giữa các tế bào Schwann là các eo (nút) Ranvier. o Lọai không có myelin: sợi trục được bao quanh bởi tế bào Schwann. Đầu cuối của sợi trục là các đầu tận cùng . Sự myelin hóa các sợi thần kinh trong hệ thần kinh trung ương bắt đầu từ 2 tháng tuổi, các sợi cảm giác được myelin hóa đầu tiên, nhất là các sợi bó tủy gai – tiểu não và sau cùng là các sợi vận động vỏ não-tủy gai được myelin hóa hòan tòan vào lúc hai tuổi, khi trẻ biết đi.

Hình 1. Thành phần chính của một nơron. Thân tế bào: cell body. Gò sợi trục: axon hillock. Đầu tận cùng tại synapse: synaptic endings. Thụ trạng: dendrite. Sợi trục: axon. Bao myelin: myelin sheath. Nơi tiếp hợp thần kinh –cơ: neuromuscular junction.

1.2. Tế bào đệm (glial cell) Các tế bào thần kinh đệm có chức năng cung cấp cho các neuron các chất dinh dưỡng, hướng dẫn các neuron và tiền neuron di chuyển trong suốt quá trình phát triển và thay thế tổ chức não bị tổn thương. Chúng hợp nhất với với các neuron, điều chỉnh hoạt động các synapse và xử lý các tín hiệu liên quan đến việc học tập và trí nhớ. Những kết quả này có liên quan mật thiết với những người bị bệnh thoái hóa hệ thần kinh. Tế bào thần kinh đệm cũng thoái hoá trong nhiều bệnh thoái hoá thần kinh. Vì thế, mất tế bào thần kinh đệm có thể góp phần làm suy giảm trí nhớ và khả năng học tập. Theo đó các khuynh hướng điều trị đối với các bệnh thoái hoá thần kinh ở người, cần phục hồi chức 118

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

năng của các neuron và các tế bào thần kinh đệm. Các tế bào thần kinh đệm trong hệ thống thần kinh trung ương có thể được phân lọai như sau : – Vi tế bào đệm (microglia): vi tế bào đệm giống như các đại thực bào phục vụ chức năng thực bào. – Đại tế bào đệm (macroglia): bao gồm các tế bào sao (astrocyte) và các tế bào ít nhánh (oligodendrocyte), các tế bào này trong hệ thống thần kinh trung ương thì tương đương với những tế bào Schwann tạo myelin được tìm thấy trong hệ thống thần kinh ngoại vi. Liên quan chặt chẽ với các neuron, các tế bào sao bao bọc các tận cùng synapse và tạo nên sự tiếp xúc rộng rãi với các tế bào nội mô mao mạch. Hơn nữa, các tế bào sao được nối liền với nhau và với các tế bào khác bởi các mối nối hở.

Hình 2. Tế bào đệm. Tế bào sao (astrocytes). Vi tế bào đệm (microglia). Tế bào ít nhánh (oligodendrocyte)

II. ĐẶC TÍNH SINH LÝ CỦA TẾ BÀO THẦN KINH (NEURON) 2.1. Điện thế màng (Vm) Vào khỏang - 60 mV, có được là do: – Sự khác biệt về số ion dương và âm ở hai bên màng, tạo ra độ sai biệt điện thế. Sự sai biệt điện thế này làm ion di chuyển qua màng qua các kênh ion. – Tính thấm chọn lọc của màng: màng tế bào thần kinh khi nghỉ ngơi có tính thấm nhiều với ion K+. – Họat động của bơm Na+/K+ ATPase bơm Na+ ra khỏang ngọai bào và K+ vào trong tế bào. 119

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

2.2. Điện thế động Khi bị kích thích, có một thời gian ngắn điện thế không thay đổi gọi là thời gian tiềm tàng, tương ứng với thời gian xung đi dọc sợi trục từ điểm bị kích thích đến điện cực ghi. Thời gian tiềm tàng tỷ lệ với khỏang cách giữa hai điện cực và vận tốc truyền xung trong sợi trục. Sau đó, màng tế bào bị khử cực, đạt đến ngưỡng vào khỏang -45 mV, điện thế màng thay đổi rất nhanh đến trị số +25 mV và sau đó bắt đầu tái cực. Khi tái cực được 75%, nhịp tái cực giảm dần, đó là giai đọan khử cực chậm. Khi đạt đến trị số lúc đầu, điện thế còn âm hơn lúc đầu, đó là giai đọan tăng cực chậm. 2.3. Định luật tất cả hay không có gì (all or none response) Điện thế trương điện kích thích tế bào thần kinh với cường độ dưới ngưỡng không gây điện thế động nhưng vẫn có một sự thay đổi điện thế tại chỗ bị kích thích gọi là điện thế trương điện. Nếu có khử cực tại chỗ, gọi là điện thế trương điện âm, nếu tăng phân cực màng tại chỗ, gọi là điện thế trương điện dương. Độ lớn của điện thế trương điện tùy thuộc: – Cường độ kích thích – Điện cực kích thích là anode hay cathode. Khi độ lớn của điện thế trương điện đủ để gây khử cực đến 15 mV sẽ gây điện thế động kích thích tế bào thần kinh với cường độ bằng ngưỡng, gây điện thế động với biên độ tối đa. Kích thích tế bào thần kinh với cường độ trên ngưỡng gây nhiều điện thế động với biên độ tối đa. Do đó điện thế động là một hiện tượng tất cả hay không có gì. 2.4. Thời trị và ngưỡng Đáp ứng của tế bào thần kinh tùy thuộc vào thời gian và cường độ kích thích. Ngưỡng: là cường độ tối thiểu của kích thích đủ gây đáp ứng. Thời gian hữu dụng: thời gian cần để kích thích này tạo ra một đáp ứng. Thời trị:thời gian để một kích thích có cường độ gấp đôi cường độ ngưỡng gây đáp ứng. Ngưỡng và thời trị là những đặc tính của tế bào thần kinh. Điện thế trương điện dương làm tăng ngưỡng, điện thế trương điện âm làm giảm ngưỡng.

120

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 3. (A) Đáp ứng của màng đối với các kích thích có cường độ khác nhau (B) Đường cong cường độ-thời gian. Rheobase: ngưỡng. Chronaxy: thời trị. 2.5. Thời gian trơ Ngay sau khi bắt đầu điện thế động, sợi trục không thể phát sinh một điện thế động thứ hai, giai đọan này gọi là thời gian trơ tuyệt đối, kéo dài vài miligiây sau khi bắt đầu điện thế động thứ nhất. Sau giai đọan này, sợi trục có thể phát sinh một điện thế động thứ hai, nhưng chỉ khi màng bị khử cực nhiều. Đó là giai đọan trơ tương đối, ngưỡng cần để gây điện thế động lớn hơn. Ý nghĩa của giai đọan trơ tương đối là thời gian xác định tần số nhanh nhất mà sợi trục có thể phát sinh điện thế động. 2.6. Lan truyền điện thế động Sau khi phát sinh, điện thế động sẽ truyền dọc sợi trục đến đầu tận cùng . – Dẫn truyền cục bộ: Khi có điện thế động, nơi bị kích thích mặt ngòai mang điện(-), trong mang điện (+), điện (+) vùng phía trước và phía sau nơi bị kích thích sẽ di chuyển về vùng mang điện (-) nơi bị kích thích, do đó vùng trước và sau nơi bị kích thích trở nên khử cực, tạo điện thế trương điện, nếu đạt đến ngưỡng sẽ gây điện thế động. Vùng nào có kích thích vừa đi qua sẽ ở trong giai đọan trơ. Cách lan truyền này xảy ra ở tế bào thần kinh có sợi trục không có myelin.

121

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Dẫn truyền nhảy vọt: Ở những tế bào thần kinh sợi trục có myelin, myelin là chất cách điện, hiện tượng điện học trên xảy ra nhưng nhảy vọt từ eo Ranvier này đến eo Ranvier khác. Do đó, các sợi trục có myelin dẫn truyền xung nhanh hơn các sợi trục không có myelin. Khỏang cách giữa các eo Ranvier càng lớn, vận tốc lan truyền điện thế động càng nhanh. Trong cơ thể sống, các xung thần kinh chỉ truyền một chiều từ nút tận cùng của tế bào này sang tế bào kia, vận tốc truyền xung thay đổi tùy lọai thần kinh. Sợi có đường kính lớn dẫn truyền nhanh hơn sợi nhỏ. III. SYNAPSE Chỗ tiếp xúc giữa một sợi trục và tế bào cạnh nó được dùng để giao tiếp gọi là synapse (nơi tiếp hợp thần kinh). Có hai lọai synapse: – Synapse điện học: có chứa nhiều nơi tiếp hợp hở cho phép các ion và các phân tử nhỏ khác đi trực tiếp từ tế bào này sang tế bào khác.Tế bào trước và sau synapse nối nhau bằng kênh protein gọi là connexon.Connexon được cấu tạo bằng 6 đơn vị phụ gọi là connexin sắp xếp theo hình lục giác. Lọai xi náp này truyền tín hiệu nhanh. – Synapse hóa học: cấu trúc lọai synapse này thay đổi ở các nơi khác nhau của hệ thần kinh, nhưng chúng có một số đặc điểm chung: Xung thần kinh từ thân tế bào theo dọc theo sợi trục đến đầu tận cùng. Phần màng của đầu tận cùng trước khe synapse gọi là màng trước synapse. Phần màng của tế bào thần kinh nằm sau khe synapse gọi là màng sau synapse. Giữa 2 màng là khe synapse dày 10 - 50 nm. Khi đến đầu tận cùng, chất truyền thần kinh sẽ được phóng thích bởi màng trước synapse, khuyếch tán qua khe synapse, kích hoạt màng sau synapse.

Hình 4. Cấu trúc của synapse

122

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

1: Neuron sau synapse, 2: Neuron trước synapse, 3: Nang chứa chất truyền thần kinh,4: Ty lạp thể, 5: Khe synapse, 6: Chất truyền thần kinh, 7: Màng sau synapse. Có nhiều cách tiếp hợp giữa neuron trước synapse và neuron sau synapse: – Tiếp hợp hội tụ: nhiều neuron trước synapse hội tụ trên một neuron sau synapse.

– Hình 5. Nơi tiếp hợp hội tụ (convergence) – Tiếp hợp phân kỳ: Một neuron trước synapse tiếp hợp với nhiều neuron sau synapse.

Hình 6. Nơi tiếp hợp phân kỳ (divergence)

123

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 7. Cấu trúc của Synapse 3.1. Cơ chế truyền thần kinh qua synapse Khi điện thế động lan truyền đến đầu tận cùng, sự thay đổi điện thế màng kích họat kênh Ca++ nhạy cảm với điện thế làm mở kênh Ca++ và Ca++ vào đầu tận cùng. Ca++ làm các túi chứa chất truyền thần kinh màng trước synapse phóng thích chất truyền thần kinh qua khe synapse bằng hiện tượng xuất bào. Sau đó chất truyền thần kinh sẽ gắn vào thụ thể ở màng sau synapse, làm mở kênh ion, hoặc gián tiếp kích họat các kênh ion bằng hệ thống truyền tin thứ hai như AMP vòng, GMP vòng hoặc ỈP (inositol triphosphate).

Hình 8. Cơ chế truyền xung thần kinh qua synapse 3.2. Điện thế kích thích và ức chế sau synapse Nếu kênh Na+ mở cho phép Na+ vào trong màng sẽ gây khử cực màng, gây điện thế kích thích sau synapse (EPSPs: excitatory post synaptic potentials). Nếu mở kênh Clgây tăng phân cực màng sẽ gây ức chế neuron sau synapse, ta có điện thế ức chế sau synapse (IPSPs: inhibitory post synaptic potentials). 124

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 9. a: Điện thế kích thích sau synapse (EPSP), resting membrane potential: điện thế màng, threshold: ngưỡng, local depolarization: khử cực tại chỗ, b: Điện thế ức chế sau synapse (IPSP) 3.2.1. Hiện tượng tổng kế Trong trường hợp neuron sau synapse nhận nhiều xung từ nhiều đầu tận cùng, ta có: – Hiện tượng tổng kế không gian (spatial summation): hai xung vào tạo EPSPs cùng lúc, các EPSPs gây khử cực màng đủ mạnh đến ngưỡng và tạo điện thế động ở neuron sau synapse. – Hiện tượng tổng kế thời gian (Temporal summation): Khi kích thích lặp đi lặp lại liên tiếp gây nhiều EPSPs liên tiếp, EPSPs sau đã có khi EPSPs trước chưa hòan tòan hết, các EPSPs sẽ gây khử cực mạnh và đạt đến ngưỡng sẽ gây điện thế động ở neuron sau synapse.

Hình 10. Kích thích X1 và X2 không có hiện tượng tổng kế (no summation)

125

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 11. Có 3 neuron trước synapse phát xung gây EPSP, các EPSP tổng kế nhau gây điện thế động Presynaptic axon terminal: đầu tận cùng trước synapse Trigger zone: vùng khởi động Action potential: điện thế động 3.2.2. Chất truyền thần kinh Có hai nhóm: 3.2.2.1. Nhóm có trọng lượng phân tử thấp Acetylcholine (Ach): có trong hệ thần kinh trung ương và ngọai biên. Có hai lọai thụ thể với Ach: – Thụ thể nicotin: nhạy cảm với nicotin. Khi bị kích họat, thụ thể mở cửa cho phép Na+ vào và K+ ra gây khử cực màng, kênh mở cho đến khi Ach không gắn vào thụ thể nữa, sau đó Ach tách ra khỏi thụ thể, khuyếch tán qua khe synapse, gắn vào men acetylcholinesterase (AchE) và bị thủy phân thành cholin và acetate, cholin được lấy trở lại đầu tận cùng và được dùng để tái tổng hợp Ach. – Thụ thể muscarin: đáp ứng với muscarin. Kích họat thụ thể M1 làm giảm độ dẫn K+ qua men phospholipase C, kích họat thụ thể M2 làm tăng độ dẫn K+ do ức chế men adenyl cyclase. Do đó Ach gắn vào thụ thể M1 gây khử cực màng, gắn vào thụ thể M2 thì gây tăng phân cực màng. Norepinephrine (NorE): là chất truyền thần kinh trong hệ thần kinh trung ương, nơi tiếp hợp thần kinh – cơ trơn trong hệ thần kinh thực vật. NorE được tổng hợp từ Dopamine. Có 2 lọai thụ thể với NorE: 126

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Alpha 1: ở cơ trơn mạch máu, khi bị kích họat làm tăng Ca++ vào trong tế bào gây co cơ. – Alpha 2: nằm trên màng trước synapse, điều hòa lượng NorE phóng thích. – Beta 1: tìm thấy ở tim, thận, mô mỡ. Khi bị kích thích làm tăng nhịp tim, bài tiết renin, phân giải lipid. – Beta 2: tìm thấy trên cơ trơn, khi bị kích thích gây dãn cơ. Các chất truyền thần kinh khác như: Serotonin, Glutamat, Gamma – amino - butyric acid (GABA). 3.2.2.2. Các neuropeptid Do thân tế bào sản xuất và chuyên chở dọc sợi trục đến đầu tận cùng, khi được phóng thích vào khe synapse chúng không được tái hấp thu. – Nhóm peptid của tuyến yên thần kinh: vasopressin, oxytocin, neurophysin. Chức năng: điều hòa độ thẩm thấu của huyết tương và tiết sữa. – Nhóm secretin: secretin, glucagon, VIP (vasointestinal peptid), GIP (gastric inhibitory peptid). Opium: liên quan đến điều hòa tín hiệu đau.

127

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Bài 7: SINH LÝ THẬN MỤC TIÊU 1. Nêu được nhiệm vụ tạo nước tiểu của thận. 2. Trình bày quá trình lọc ở cầu thận, tái hấp thu và bài tiết ở ống thận. 3. Trình bày chức năng giữ hằng định nội môi của thận. 4. Trình bày chức năng nội tiết của thận. Thận có nhiệm vụ tạo nước tiểu, đào thải những sản phẩm cuối cùng do chuyển hóa protid như urê, acid uric, creatinin và các chất có chứa nitơ khác, các sản phẩm chuyển hoá không hoàn toàn của glucid, lipid như acid lactic, các thể cetonic các muối vô cơ, các chất điện giải, các chất độc, lạ do cơ thể tạo ra trong quá trình chuyển hoá, trong quá trình khử độc hoặc đưa từ ngoài vào bằng các đường khác nhau và cuối cùng là nước. Thận còn điều hòa nồng độ các thành phần của dịch cơ thể, giữ hằng định nội môi. Do đó thận là cơ quan quan trọng, nếu chức năng của thận bị mất sẽ không sống được. Thận có 2 chức năng quan trọng: chức năng tạo nước tiểu và chức năng nội tiết. – Chức năng tạo nước tiểu: là chức năng chính của thận. Qua quá trình tạo nước tiểu, thận thực hiện các chức năng hết sức quan trọng để giữ sự hằng định nội môi: o Điều hòa cân bằng nước và điện giải o Điều hòa cân bằng acid - base o Điều hòa áp suất thẩm thấu và thể tích dịch ngoại bào o Bài xuất các sản phẩm chuyển hóa và các hóa chất lạ ra khỏi cơ thể. – Chức năng nội tiết: thận bài tiết ra các hormon để tham gia điều hòa huyết áp, kích thích sản sinh hồng cầu và góp phần vào chuyển hóa Calci, Phospho trong cơ thể. I. GIẢI PHẪU VÀ MÔ HỌC THẬN Hai thận nằm hai bên cột sống, ngoài phúc mạc, ở hố thắt lưng. Nếu bổ dọc thận từ phía ngoài và nhìn vào mặt cắt thấy thận được chia làm hai vùng rõ rệt: vùng vỏ (màu đỏ) và vùng tuỷ (màu trắng). Vùng vỏ còn được chia thành hai vùng nhỏ hơn đó là vùng vỏ ngoài và vùng vỏ trong (còn gọi là vùng cận tuỷ). Vùng tuỷ cũng được chia thành hai vùng nhỏ hơn đó là vùng tuỷ ngoài (còn gọi là vùng cận vỏ) và vùng tuỷ trong. Sự phân chia này có liên quan tới chức năng cơ bản của nephron: nephron ngoài vỏ và nephron cận tuỷ.

128

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Thận được cấu tạo bởi các đơn vị chức năng là nephron,mỗi nephron có khả năng tạo nước tiểu độc lập. Hai thận có khoảng hai triệu nephron. Bọng đái Hành não

Nhóm hô hấp bụng

Cầu não

Hình 1. Vị trí của thận

Tháp thận

Thận trái

Tuyến thượng thận Tủy Niệu quản

Bao thận

Nhú tháp thận Đài lớn Đài nhỏ

Niệu quản

Hình 2. Cấu tạo của thận ĐƠN VỊ THẬN (NEPHRON) Đơn vị thận (còn gọi là nephron) là đơn vị cấu trúc - chức năng thận. Một nephron có hai phần: tiểu cầu thận, trong đó dịch được lọc từ máu và ống thận, được biến đổi để thành nước tiểu. Về mặt chức năng người ta chia nephron ra làm hai loại: nephron vỏ và nephron cận tuỷ. Nephron vỏ chiếm 70% có tiểu cầu nằm ở vùng vỏ ngoài, quai Henle nằm ở vùng tuỷ ngoài. Các nephron này thiên về chức năng bài tiết. Nephron cận tuỷ chiếm 30% có tiểu cầu nằm ở vùng vỏ trong và quai Henle rất dài nằm sâu

129

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

trong vùng tuỷ trong. Các nephron này thiên về chức năng tái hấp thu. Bình thường chỉ cần 25% số nephron hoạt động đã đủ đảm bảo cho chức năng của cơ thể.

Vỏ

Cột thận Bể thận

Bộ máy kề cầu thận

Hình 3. Tiểu cầu thận 1.1. Tiểu cầu thận Tiểu cầu thận (tiểu thể Malpighi) là một thể hình cầu đường kính 200 mm, gồm bao Bowman và cuộn mao mạch. Bao Bowman là một cái bọc có hai lớp, ôm lấy cuộn mao mạch. Giữa hai lớp là khoang Bowman, trong khoang chứa lọc dịch (nước tiểu đầu). Khoang Bowman thông trực tiếp với ống lượn gần. Miệng bao rất hẹp là nơi đi vào và đi ra của động mạch. Động mạch đến sau khi vào bao Bowman nó chia ra khoảng 50 mao mạch chạy song song và có những chỗ thông nhau, tạo nên một mạng lưới mao mạch nằm trong bao Bowman. Sau đó các mao mạch tập trung lại thành động mạch đi ra khỏi tiểu cầu. Thông thường động mạch đi nhỏ hơn động mạch đến. 1.2. Ống thận Gồm có: ống lượn gần, quai Henle, ống lượn xa và ống góp. 1.2.1. Ống lượn gần Tiếp nối với lá thành của bao Bowman. Thành của ống lượn gần được cấu tạo bởi một lớp tế bào biểu mô cao, hình lập phương, có diềm bàn chải ở phía lòng ống. Diềm bàn 130

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

chải có tác dụng làm tăng diện tích tiếp xúc lên nhiều lần. Do trong bào tương chứa nhiều ty lạp thể, các phân tử protein mang và nhiều Na+- K+- ATPase nên tế bào ống lượn gần có hoạt động chuyển hóa cao và quá trình vận chuyển tích cực xảy ra ở đây rất mạnh. Ống lượn gần dài khoảng 45 mm, đường kính 55 µm. Tổng chiều dài của nephron của hai thận khoảng 70 - 100 km, diện tích mặt trong khoảng 5 – 8 m2.

Hình 4. Cấu tạo nephron 1.2.2. Quai Henle Tiếp theo với ống lượn gần và đi hướng vào vùng tủy thận. Các nephron vùng vỏ có quai Henle ngắn. Ngược lại, các nephron cận tủy có quai Henle dài và thọc sâu vào vùng tủy thận. Mỗi quai Henle gồm 2 nhánh hình chữ U nằm song song với nhau:

131

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Nhánh hướng vào tủy thận gọi là nhánh xuống. Tế bào biểu mô của đoạn này dẹt nên thành nhánh xuống mỏng, không có diềm bàn chải, trong bào tương có ít ty lạp thể, không có protein mang. – Nhánh hướng ra vỏ thận gọi là nhánh lên. Tế bào biểu mô ở đoạn đầu của nhánh lên dẹt nên thành cũng mỏng và có cấu tạo tương tự nhánh xuống nên gọi là nhánh lên mỏng. Ngược lại, tế bào biểu mô ở đoạn sau của nhánh lên dày hơn, hình lập phương, có nhiều ty lạp thể và protein mang nên gọi là nhánh lên dày. Đoạn nối giữa nhánh xuống và nhánh lên gọi là chóp quai Henle. 1.2.3. Ống lượn xa Tiếp theo nhánh lên của quai Henle và nằm ở vùng vỏ thận. Tế bào biểu mô của ống lượn xa hình lập phương, có ít vi nhung mao nên không thành diềm bàn chải, bào tương có nhiều ty lạp thể, các phân tử protein mang, nhiều Na+- K+ - ATPase và H+ ATPase nên tế bào ống lượn xa cũng có quá trình vận chuyển tích cực khá mạnh. Phần đầu của ống lượn xa hợp với tiểu động mạch đến tạo nên một cấu trúc đặc biệt gọi là tổ chức cạnh cầu thận. Tổ chức này có vai trò rất quan trọng trong quá trình điều hòa huyết áp. 1.2.4. Ống góp Không hoàn toàn thuộc về nephron. Tại vùng vỏ thận, khoảng 8 ống lượn xa hợp lại thành ống góp vùng vỏ. Phần cuối của ống góp đi sâu vào vùng tủy thận và trở thành ống góp vùng tủy. Các thế hệ kế tiếp nhau của ống góp họp lại để tạo ra những ống góp lớn hơn đi suốt qua vùng tủy, song song với quai Henle và đổ vào bể thận. Trong quá trình tạo thành nước tiểu, ống góp là thành phần khá quan trọng, vì có chức năng tăng cường tái hấp thu nước. 1.3. Tổ chức cạnh cầu thận Đây là một tổ chức có chức năng đặc biệt do tế bào biểu mô ống lượn xa và tế bào cơ trơn tiểu động mạch đến của cùng một nephron hợp lại tạo thành (Hình 4).

132

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 5. Cấu trúc của tổ chức cạnh cầu thận Bộ máy cạnh cầu thận gồm phần ống lượn xa tiếp giáp với động mạch đến và động mạch đi của tiểu cầu và một phần của tiểu cầu. Cấu trúc đặc biệt này chủ yếu ở các nephron vỏ gồm các tế bào sau đây: – Tế bào lớp dát đặt (macula densa): Đây là các tế bào của ống lượn xa, sát vào động mạch đến và đi. Các tế bào này hẹp và cao hơn các tế bào khác. Nhân tế bào sát bề mặt tự do. Mặt tự do của tế bào có nhiều lông. Bộ máy Golgi và các bào quan rất phát triển. Tế bào lớp dát đặt vừa là các tế bào nhận cảm vừa là các tế bào chế tiết, sản xuất ra các chất vào máu động mạch đến, động mạch đi và nước tiểu. – Tế bào cận tiểu cầu (tế bào hạt): Tế bào cận tiểu cầu nằm xung quanh động mạch (đặc biệt nhiều ở xung quanh động mạch đến). Các tế bào cận tiểu cầu tiếp xúc trực tiếp với các tế bào nội mô của động mạch vào tiểu cầu thận. Tế bào cận tiểu cầu khá đa dạng, nguyên sinh chất có nhiều sợi fibril. Đặc biệt trong tế bào có rất nhiều hạt (nên còn gọi là tế bào hạt). Trong hạt có renin không hoạt động. – Tế bào lacis: Các tế bào này nằm rải rác ở phần giữa các tế bào động mạch đến, động mạch đi của tiểu cầu, giữa các tế bào ống lượn xa và tiểu cầu. Các tế bào này có tính thực bào. Tổ chức cạnh cầu thận có vai trò quan trọng trong sự tạo thành hệ thống renin angiotensin, điều hòa dòng máu qua thận và hệ erythropoietin, điều hòa sự sinh hồng cầu của tủy xương.

133

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

1.4. Mạch máu và thần kinh thận

Mao mạch cầu thận

Tiểu động mạch ra Tiễu động mạch vào

Hình 6. Hệ mạch máu thận 1.4.1. Mạch máu thận Động mạch thận xuất phát từ động mạch chủ bụng đi vào rốn thận chia thành các nhánh động mạch gian thùy, động mạch gian thùy chia thành các nhánh vòng cung đi men theo đường ranh giới giữa vỏ và tủy thận. Từ các động mạch vòng cung, có động mạch gian tiểu thùy cho ra tiểu động mạch đến đi vào cầu thận tạo thành mạng mao mạch tiểu cầu thận rồi tập hợp thành tiểu động mạch đi rời khỏi cầu thận, đó là hệ mao mạch thứ nhất. Hệ mao mạch thứ hai do tiểu động mạch ra sau khi ra khỏi cầu thận tạo thành một mạng lưới mao mạch bao quanh ống thận và cuối cùng đổ vào tĩnh mạch gian tiểu thùy. Hệ mao mạch thứ hai này đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình tái hấp thu ở ống thận. Riêng ở các nephron vùng gần tủy thì tiểu động mạch đi không tạo thành mạng lưới mao mạch bao quanh ống thận mà hướng vào tủy thận tạo thành mạch thẳng (vasa recta) chạy bên cạnh quai Henle và quay ngược trở ra vỏ thận rồi đổ vào các tĩnh mạch vùng vỏ. Mạch thẳng (vasa recta) đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình cô đặc nước tiểu của ống góp.

134

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

1.4.1.1. Lưu lượng máu đến thận Lượng máu đi vào 2 thận ở người trưởng thành, lúc nghỉ khoảng 1.200 ml (tương đương 20% cung lượng tim). Đây là một lưu lượng rất lớn vì thận chỉ chiếm 0,4% trọng lượng cơ thể, điều này giúp cho quá trình lọc máu của thận xảy ra rất mạnh. Tuy nhiên, lưu lượng máu ở vỏ thận và tủy thận hoàn toàn khác nhau: lưu lượng máu ở vỏ thận rất lớn, chiếm khoảng 98 - 99% còn ở tủy thận chỉ khoảng 1 - 2%. Vì vậy, máu chảy trong mạch thẳng của các nephron vùng gần tủy rất ít và rất chậm. 1.4.1.2. Áp suất mao mạch nephron Áp suất máu trong mao mạch cầu thận luôn ổn định và cao hơn nhiều so với các nơi khác trong cơ thể (khoảng 60 mmHg), điều này rất thuận lợi cho quá trình lọc ở cầu thận. Ngược lại, ở mạng lưới mao mạch quanh ống thận, áp suất thấp (khoảng 13 mmHg), điều này rất thuận lợi cho sự tái hấp thu ở ống thận. Áp suất máu trong tiểu tĩnh mạch gian tiểu thùy chỉ còn 8 mmHg. Sở dĩ áp suất máu trong mao mạch cầu thận luôn được giữ ổn định là nhờ có các cơ chế điều hòa tại thận. Do chức năng của các nephron khác nhau nên sự cung cấp máu cho từng vùng thận cũng khác nhau. 80 - 90% máu là cung cấp cho vùng vỏ, 10 -15% cho vùng tuỷ ngoài, chỉ có 3 - 5% cho vùng tuỷ trong. Điều này chứng tỏ các nephron vỏ có nhu cầu oxy lớn hơn rất nhiều so với các nephron tuỷ. Các tế bào nephron vỏ không có khả năng chuyển hóa yếm khí như các tế bào nephron tuỷ vì vậy, khi lưu lượng tuần hoàn qua thận giảm thì vùng vỏ dễ bị rối loạn chức năng hơn vùng tuỷ. 1.4.2. Thần kinh. Hệ thần kinh thực vật (đặc biệt là hệ giao cảm) có các tận cùng chi phối tới hệ mạch máu thận, đặc biệt được phân phối đên các tiểu động mạch vào và ra tiểu cầu thận. Vì vậy hệ thần kinh giao cảm có khả năng điều hoà được lưu lượng tuần hoàn qua thận. Bao thận: là một tổ chức mỏng nhưng dai và chắc bao quanh thận. Khi thận bị viêm, độ dãn của bao có giới hạn, áp suất khoang kẽ của thận tăng lên làm giảm mức lọc cầu thận. II. CHỨC NĂNG TẠO NƯỚC TIỂU CỦA THẬN Chức năng tạo nước tiểu của thận được thực hiện thông qua 3 quá trình: – Quá trình lọc ở cầu thận – Quá trình tái hấp thu các chất từ ống thận vào máu – Quá trình bài tiết một số chất từ máu vào ống thận. 135

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Nước tiểu là kết quả của cả 3 quá trình trên. 2.1. Quá trình lọc ở cầu thận Cầu thận được cấu tạo bởi một mạng lưới mao mạch xếp song song và được bao quanh bởi bao Bowman. Dịch được lọc từ huyết tương vào trong bao Bowman gọi là dịch lọc cầu thận. Trong quá trình lọc, dịch phải đi qua màng lọc cầu thận. 2.1.1. Màng lọc cầu thận

Hình 7. Cấu tạo màng lọc cầu thận Màng lọc cầu thận gồm 3 lớp theo thứ tự đi từ lòng mao mạch vào bao Bowman: – Lớp tế bào nội mô của mao mạch cầu thận có hàng ngàn lỗ nhỏ gọi là các “cửa sổ”, các lỗ nhỏ có kích thước 160 Angstrom. – Màng đáy: Là một mạng lưới các sợi collagen và proteoglycan đan chéo nhau tạo thành, giữa các sợi có các khe nhỏ với kích thước khoảng 110 Angstrom. – Tế bào biểu mô thành bao Bowman: Là những tế bào biểu mô rất to, hình thể không đều đặn, có nhiều tua bào tương dài và lớn nằm song song với màng đáy. Từ những tua bào tương này phát sinh nhiều tua nhỏ thẳng góc và tận cùng trên màng đáy với những khoảng cách đều nhau. Những tua nhỏ này tạo ra những khe hở với kích thước khoảng 70 Angstrom. Như vậy, dịch lọc từ phía mạch máu đi vào bao Bowman phải đi qua 3 lớp của màng lọc cầu thận với các lỗ lọc có kích thước nhỏ dần. Mặc dù có nhiều lớp nhưng màng lọc cầu thận rất xốp và có tính thấm lớn hơn mao mạch các nơi khác hàng trăm lần. Tuy tính thấm rất lớn như vậy nhưng màng cũng có tính chọn lọc cao đối với các phân tử mà nó cho qua. Tính chọn lọc của màng phụ thuộc vào 2 yếu tố: 136

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Kích thước và trọng lượng của các phân tử qua màng: Các chất có trọng lượng và kích thước phân tử nhỏ như nước, Na+, Glucose, inulin... thì đi qua dễ dàng. Ngược lại, các chất có kích thước và trọng lượng phân tử lớn hơn như myoglobin, albumin, huyết cầu... rất khó đi qua. – Lực tích điện của các phân tử qua màng: Các lỗ của màng đáy được lát bằng phức hợp proteoglycan tích điện âm rất mạnh, các phức hợp proteoglycan này sẽ đẩy các phân tử cùng dấu. Do đó, các phân tử tích điện âm khó đi qua màng hơn các phân tử tích điện dương dù chúng có cùng kích thước. Các albumin của huyết tương cũng tích điện âm và chính lực tích điện của thành lỗ lọc đã ngăn cản không cho các phân tử albumin đi qua màng. Trong một số bệnh lý ở thận (viêm cầu thận cấp, hội chứng thận hư, đái tháo đường...), khả năng tích điện âm của màng đáy giảm xuống, một lượng lớn albumin có thể đi qua màng lọc, ống thận không tái hấp thu hết được và xuất hiện trong nước tiểu. Vì vậy, albumin niệu là một trong những xét nghiệm dùng để chẩn đoán một số bệnh thận. 2.1.2. Thành phần của dịch lọc cầu thận Dịch lọc cầu thận có thành phần gần giống huyết tương, không có huyết cầu, lượng protein trong dịch lọc rất thấp, chỉ bằng khoảng 1/200 của huyết tương. Vì có rất ít protein (mang điện tích âm) nên theo cân bằng Donnan, các ion âm trong dịch lọc sẽ cao hơn so với nồng độ của chúng trong huyết tương chừng 5%, còn nồng độ các ion dương thì lại thấp hơn so với nồng độ của chúng trong huyết tương chừng 5%. 2.1.3. Cơ chế lọc qua màng lọc cầu thận Quá trình lọc ở cầu thận cũng có cơ chế như sự trao đổi chất ở các mao mạch có áp suất thủy tĩnh cao khác trong cơ thể. Đó là cơ chế thụ động, phụ thuộc vào sự chênh lệch giữa các áp suất bên trong mao mạch cầu thận và bao Bowman. Các áp suất đó gồm có: – Áp suất thủy tĩnh của mao mạch thận (PH ): Áp suất này có tác dụng đẩy nước và các chất hòa tan từ mao mạch cầu thận vào bao Bowman. Bình thường, áp suất trong mao mạch thận khoảng 60 mmHg. – Áp suất keo trong mao mạch cầu thận (PK ): Áp suất keo do protein trong mao mạch tạo nên. Áp suất này khoảng 32 mmHg. – Áp suất thủy tĩnh trong bao Bowman (PB ): Áp suất này ngăn cản sự lọc. Bình thường khoảng 18 mmHg.

137

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Áp suất lọc hữu hiệu (PL): Là áp suất thực sự có tác dụng đẩy dịch qua màng lọc cầu thận, áp suất lọc hữu hiệu được tính bằng: PL

= PH - (PK + PB) = 60 - (32 + 18) = 10 mmHg

Quá trình lọc chỉ xảy ra khi PL > 0 hay PH > P K + PB 2.1.4. Tốc độ lọc cầu thận Tốc độ lọc cầu thận là lượng huyết tương được lọc trong 1 phút ở toàn bộ cầu thận của cả 2 thận. Ở người bình thường, trong một phút có khoảng 1,200 ml máu chảy qua hai thận (chứa 650 ml huyết tương), nhưng chỉ có 125 ml huyết tương được lọc qua màng lọc cầu thận vào bao Bowman và gọi là tốc độ lọc cầu thận. Trong một ngày đêm, toàn bộ cầu thận lọc được khoảng 180 lít dịch. Tuy nhiên, có tới 99% số dịch này được tái hấp thu ở ống thận, chỉ có một lượng nhỏ (1 - 1,5 lít) tạo thành nước tiểu thải ra ngoài. 2.1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ lọc cầu thận Có 3 yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ lọc cầu thận: lưu lượng máu ở thận, áp suất lọc hữu hiệu PL, hệ số lọc (Kf) 2.1.5.1. Ảnh hưởng của lưu lượng máu ở thận Khi lưu lượng máu ở thận tăng lên sẽ làm tăng tốc độ lọc cầu thận. Ngược lại, khi lưu lượng máu giảm, tốc độ lọc cũng giảm xuống. 2.1.5.2. Ảnh hưởng của hệ số lọc Kf Hệ số lọc Kf là tỷ lệ giữa lưu lượng và áp suất lọc. Lưu lượng Kf =

125 ml/phút =

Áp suất lọc

= 12,5 ml/phút/mmHg 10 mmHg

Hệ số lọc Kf thể hiện khả năng lọc của mao mạch cầu thận. Hệ số này phụ thuộc vào tính thấm và diện tích của mao mạch cầu thận.

138

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Do mao mạch cầu thận có tính thấm cao (gấp vài trăm lần nơi khác) và có diện tích rất lớn nên bình thường, hệ số Kf có giá trị rất cao gấp 400 lần so với các mao mạch khác trong cơ thể. Khi diện tích hoặc tính thấm mao mạch cầu thận thay đổi, hệ số lọc Kf cũng thay đổi theo và ảnh hưởng đến tốc độ lọc cầu thận. Diện tích mao mạch cầu thận giảm khi thận bị tổn thương làm một số lượng lớn cầu thận mất chức năng. Tính thấm mao mạch cầu thận thay đổi trong các trường hợp bệnh lý như đái tháo đường, cao huyết áp mãn tính. Khi đó, màng lọc cầu thận dày lên làm giảm tính thấm, giảm hệ số lọc Kf và giảm tốc độ lọc cầu thận. 2.1.5.3. Ảnh hưởng của áp suất lọc hữu hiệu Tốc độ lọc cầu thận phụ thuộc chủ yếu vào áp suất lọc hữu hiệu. Vì vậy, những yếu tố ảnh hưởng đến áp suất lọc hữu hiệu cũng ảnh hưởng đến tốc độ lọc cầu thận, những yếu tố này gồm: Áp suất thủy tĩnh trong mao mạch cầu thận (PH), áp suất keo của huyết tương (PK), áp suất thủy tĩnh trong bao Bowman (PB). – Áp suất thủy tĩnh của bao Bowman: Áp suất này có trị số thấp và dịch lọc vào bao Bowman được chuyển ngay sang ống thận nên ít ảnh hưởng đến tốc độ lọc cầu thận. Tuy nhiên, trong một số trường hợp bệnh lý làm tắc nghẽn ống thận (sỏi, u...), áp suất thủy tĩnh trong bao Bowman sẽ tăng lên làm giảm tốc độ lọc. – Áp suất keo của huyết tương: Áp suất này tuy khá cao nhưng ít dao động nên cũng không ảnh hưởng nhiều đến tốc độ lọc cầu thận. Trong trường hợp có thay đổi nồng độ protein trong huyết tương, áp suất keo sẽ thay đổi và ảnh hưởng đến lọc cầu thận. – Áp suất thủy tĩnh của mao mạch cầu thận: Đây là áp suất ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ lọc cầu thận. Khi áp suất thủy tĩnh mao mạch cầu thận tăng, tốc độ lọc tăng lên. Ngược lại, khi áp suất này giảm, tốc độ lọc cầu thận cũng giảm xuống. Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến áp suất thủy tĩnh mao mạch cầu thận:  Sự thay đổi của huyết áp hệ thống: Khi huyết áp hệ thống thay đổi trong khoảng 75 - 160 mmHg, thận có khả năng tự điều hòa nên áp suất thủy tĩnh mao mạch cầu thận vẫn giữ được ổn định. Tuy nhiên, khi trị số huyết áp thay đổi ngoài mức trên, khả năng điều hòa của thận không đáp ứng được làm thay đổi tốc độ lọc cầu thận. Nếu huyết áp tăng quá cao, tốc độ lọc cầu thận sẽ tăng lên. Ngược lại, khi huyết áp giảm, tốc độ lọc cầu thận giảm xuống. Nếu huyết áp giảm quá thấp, có thể gây nên thiểu niệu, vô niệu.  Sự co giãn của tiểu động mạch đến và tiểu động mạch đi. 139

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

o Sự co giãn của tiểu động mạch đến: Khi lưu lượng máu đi vào cầu thận tăng hơn bình thường, tiểu động mạch đến sẽ co lại để giữ cho áp suất mao mạch cầu thận không tăng lên. Cơ chế co lại của tiểu động mạch đến là do lưu lượng máu đến thận nhiều, cơ trơn tiểu động mạch đến bị căng giãn ra làm nó co lại. Ngược lại, khi lưu lượng máu đến thận giảm, tiểu động mạch đến sẽ giãn ra để giữ cho áp suất mao mạch cầu thận không bị giảm xuống. Cơ chế giãn ra của tiểu động mạch đến do nhiều yếu tố gây nên: Do lưu lượng máu đến thận ít, tế bào cơ trơn tiểu động mạch đến sẽ giãn ra. Do cơ chế feedback ống thận - cầu thận: khi tốc độ lọc cầu thận giảm, dịch lọc chảy chậm trong ống thận, sự hấp thu tăng lên làm giảm Na+ và Cl- trong dịch lọc. Hai ion này giảm sẽ tác động lên các tế bào lớp dát đặt (macula densa) của ống lượn xa gây nên tác dụng điều hòa ngược làm giãn tiểu động mạch đến và tăng tiết renin để tăng lưu lượng máu thận và tốc độ lọc cầu thận. o Sự co lại của tiểu động mạch đi: Khi lưu lượng máu đi vào cầu thận giảm hơn bình thường hoặc chế độ ăn có Na+ thấp, thể tích dịch lọc cầu thận và Na+ trong dịch lọc giảm xuống, các tế bào lớ dát đặt của ống lượn xa sẽ bị tác động gây ra cơ chế feedback ống thận - cầu thận làm giãn tiểu động mạch đến đồng thời kích thích bộ máy cạnh cầu thận tăng bài tiết renin và tăng tạo angiotensin II. Angiotensin II có 2 tác dụng: (1) Làm tăng huyết áp để tăng lưu lượng máu thận. (2) Co tiểu động mạch đi để tăng áp suất trong mao mạch cầu thận. Hai tác dụng này sẽ làm tăng tốc độ lọc cầu thận. 2.2. Quá trình tái hấp thu và bài tiết ở ống thận Sau khi lọc vào bao Bowman, dịch lọc cầu thận được chuyển liên tục vào hệ thống ống thận của nephron gồm ống lượn gần, quai Henle, ống lượn xa và ống góp. Khi dịch lọc đi qua hệ thống ống thận, tại các tế bào biểu mô của ống thận sẽ xảy ra quá trình tái hấp thu và bài tiết một số chất để biến dịch lọc cầu thận thành nước tiểu. Trong đó, quá trình tái hấp thu có tính chọn lọc rất cao và được thực hiện theo 2 cơ chế tích cực và thụ động. Quá trình tái hấp thu và bài tiết xảy ra khác nhau ở mỗi đoạn của ống thận. 2.2.1. Tái hấp thu và bài tiết ở ống lượn gần Cấu tạo tế bào ống lượn gần có những đặc điểm sau: 140

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Chứa nhiều ty lạp thể – Trên màng tế bào có nhiều protein mang – Màng tế bào phía lòng ống có diềm bàn chải làm tăng diện tích tiếp xúc với dịch trong ống thận lên khoảng 20 lần. Vì vậy, khả năng tái hấp thu của tế bào ống lượn gần rất mạnh. 2.2.1.1. Tái hấp thu Na+ Na+ được hấp thu khoảng 65% ở ống lượn gần theo cơ chế như sau: Ở bờ bên và bờ đáy của tế bào, Na+ được vận chuyển theo cơ chế tích cực nguyên phát vào dịch kẽ nhờ Na+- K+- ATPase, điều này dẫn đến 2 hiện tượng: – Nồng độ Na+ trong tế bào giảm xuống so với dịch trong lòng ống thận – Do nồng độ Na+ trong tế bào giảm xuống nên điện thế trong tế bào cũng giảm xuống thấp hơn điện thế dịch trong lòng ống. Như vậy, giữa tế bào biểu mô và dịch ống thận xuất hiện một bậc thang điện thế. Nhờ đó, ở phía bờ bàn chải, Na+ được vận chuyển từ lòng ống thận vào trong tế bào xuôi chiều bậc thang điện thế theo cơ chế khuếch tán dễ dàng với sự hỗ trợ của protein mang nằm trên bờ bàn chải. 2.2.1.2. Tái hấp thu Glucose Glucose được tái hấp thu hoàn tòan ở phần đầu của ống lượn gần theo cơ chế vận chuyển tích cực thứ phát cùng protein mang với Na+ như sau: – Khi Na+ được vận chuyển theo cơ chế khuếch tán dễ dàng xuôi chiều bậc thang điện thế từ lòng ống thận vào trong tế bào, protein mang gắn với Na+ nhưng đồng thời nó cũng gắn với glucose và vận chuyển đồng thời cả 2 chất đi qua bờ bàn chải vào bên trong tế bào. Năng lượng vận chuyển glucose sinh ra từ cơ chế vận chuyển xuôi theo chiều bậc thang nồng độ của Na+. Nhờ đó, glucose được vận chuyển ngược bậc thang nồng độ vào trong tế bào. Ở đó, glucose sẽ đi vào dịch kẽ theo 2 cách: khuếch tán đơn thuần hoặc khuếch tán thuận lợi. – Khi nồng độ glucose thấp hơn 180 mg/100 ml huyết tương (180 mg%), ống lượn gần sẽ tái hấp thu hết glucose trong dịch lọc. Vì vậy, glucose không xuất hiện trong nước tiểu. Nhưng khi nồng độ glucose tăng cao hơn 180 mg%, ống lượn gần không thể hấp thu hết glucose và glucose bắt đầu xuất hiện trong nước tiểu. Vì vậy, nồng độ glucose 180 mg% được gọi là ngưỡng đường của thận.

141

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Tuy nhiên, khi nồng độ glucose trong huyết tương tăng cao hơn ngưỡng đường của thận, ống lượn gần vẫn có khả năng tái hấp thu thêm một lượng glucose nữa nhưng khả năng này cũng chỉ giới hạn ở một mức nào đó. Nếu trên mức độ đó, tế bào biểu mô ống lượn gần không có khả năng tái hấp thu thêm nữa. Lượng glucose được tái hấp thu ở giới hạn đó được gọi là mức vận chuyển glucose tối đa (Transport Maximum of Glucose: TmG). Bình thường TmG = 320 mg/phút 2.2.1.3. Tái hấp thu protein và acid amin Acid amin được tái hấp thu theo cơ chế vận chuyển tích cực thứ cấp cùng với Na+ tương tự như tái hấp thu glucose. Riêng protein được hấp thu theo cơ chế ẩm bào như sau: protein trong dịch lọc tiếp xúc với tế bào biểu mô tại bờ bàn chải, màng tế bào lõm vào và đưa phân tử protein vào bên trong tế bào. Tại đó, protein được phân giải thành các acid amin rồi đi vào dịch kẽ qua màng đáy theo cơ chế khuếch tán dễ dàng. Quá trình vận chuyển này cũng cần năng lượng nên đây cũng là một hình thức vận chuyển tích cực. 2.2.1.4. Tái hấp thu nước Ống lượn gần có tính thấm đối với nước rất cao. Khi Na+ và glucose được tế bào ống lượn gần tái hấp thu, nước cũng được tái hấp thu thụ động theo cơ chế thẩm thấu. Khoảng 65% nước được tái hấp thu ở đây, tương đương 117 lít/24 giờ. Còn lại khoảng 63 lít tiếp tục đi vào quai Henle, do nước được hấp thu tương ứng với Na+ nên dịch đi vào quai Henle là dịch đẳng trương. 2.2.1.5. Tái hấp thu Cl- và ure Khi nước được tái hấp thu thụ động theo Na+ và glucose, nồng độ Cl- và ure trong dịch lòng ống tăng lên. Vì thế, 2 chất này sẽ được tái hấp thu thụ động theo cơ chế khuếch tán đơn thuần. Tuy nhiên, do tế bào biểu mô ống lượn gần kém thấm với ure nên chỉ khoảng 50% ure trong dịch lọc được tái hấp thu. Còn Cl-, ngoài chênh lệch nồng độ còn có sự chênh lệch điện thế do Na+ tái hấp thu làm dịch lòng ống tích điện (-) nên được tái hấp thu thụ động khá mạnh. Ngoài ra, ở phần sau của ống lượn gần, Cl- còn được tái hấp thu theo cơ chế tích cực thứ phát cùng với Na+. Khoảng 65% Cl- được tái hấp thu ở ống lượn gần.

142

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

2.2.1.6. Tái hấp thu HCO3- và bài tiết H+ Khi protein mang vận chuyển Na+ từ lòng ống vào tế bào xuôi theo chiều bậc thang điện hóa, nó cũng vận chuyển ngược chiều H+ từ trong tế bào đi ra lòng ống (vận chuyển ngược chiều). Khi H+ đi ra lòng ống, nó sẽ kết hợp với HCO3- tạo ra H2CO3 và giúp hấp thu HCO3theo cơ chế như sau:

Sơ đồ 1. Tái hấp thu HCO3- và bài tiết H+ Như vậy, cứ 1 H+ bài tiết thì ống lượn gần tái hấp thu 1 HCO3-. Quá trình này xảy ra mạnh khi cơ thể bị nhiễm acid và góp phần quan trọng vào cơ chế điều hòa thăng bằng acid-base của cơ thể. 2.2.1.7. Tái hấp thu K+ Khoảng 65% K+ trong dịch lọc được tái hấp thu tích cực tại ống lượn gần. 2.2.2. Tái hấp thu ở quai Henle Dịch đổ vào quai Henle là dịch đẳng trương. Ở đó, một phần nước và Na+ tiếp tục được tái hấp thu. Tuy nhiên, cơ chế tái hấp thu khác nhau giữa nhánh xuống và nhánh lên. 2.2.2.1. Ở nhánh xuống Tế bào biểu mô của đoạn này có tính thấm cao đối với nước, thấm vừa với Na+ và Cl-. Do đó, nước được tái hấp thu mạnh theo cơ chế khuếch tán thụ động nhờ áp suất thẩm thấu dịch kẽ xung quanh tăng cao (do quá trình tái hấp thu Na+ khá mạnh ở nhánh lên tạo ra), đồng thời Na+và Cl- khuếch tán từ bên ngoài dịch kẽ ưu trương vào lòng ống làm cho nồng độ Na+ tăng lên và dịch trong lòng ống trở nên ưu trương dần, đạt đỉnh cao nhất ở chóp quai (1,200 mOsm/L). 143

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

2.2.2.2. Ở nhánh lên Nhánh lên quai Henle có 2 phần: nhánh lên mỏng và nhánh lên dày. Quá trình tái hấp thu ở 2 phần này khác nhau. – Ở nhánh lên mỏng, tế bào có tính thấm cao đối với Na+ và Cl- nhưng không thấm nước. Vì vậy, do dịch trong lòng ống rất ưu trương nên Na+ và Cl- khuếch tán ra dịch kẽ làm mức độ ưu trương trong ống giảm dần trong khi dịch kẽ lại trở nên rất ưu trương. – Ở nhánh lên dày, tế bào vẫn không thấm nước nhưng có khả năng tái hấp thu mạnh Na+ và Cl- theo cơ chế tích cực thứ phát. Vì vậy, dịch trong lòng ống giảm ưu trương dần và khi đổ vào ống lượn xa thì trở thành dịch nhược trương (100 mOsm/L). Trong khi đó, dịch kẽ xung quanh lại trở nên ưu trương. Điều này rất thuận lợi cho quá trình tái hấp thu nước để cô đặc nước tiểu ở ống góp. Như vậy, sự tái hấp thu nước ở quai Henle chỉ diễn ra ở nhánh xuống theo cơ chế thẩm thấu với lượng khoảng 27 lít/24 giờ. Còn lại 36 lít đổ vào ống lượn xa là dịch nhược trương. Riêng Na+ và Cl- được tái hấp thu ở nhánh lên theo 2 cơ chế: khuếch tán đơn thuần ở nhánh lên mỏng và tích cực thứ phát ở nhánh lên dày. Lượng Na+ và Cl- được tái hấp thu ở đây khoảng 25%. Do quá trình tái hấp thu nước ở nhánh xuống và tái hấp thu Na+ ở nhánh lên nên áp suất thẩm thấu ở dịch kẽ thận tăng dần từ vùng vỏ vào vùng tủy, càng đi sâu vào vùng tủy thận, áp suất thẩm thấu càng tăng cao (gấp 4 lần vùng vỏ: 1.200 mOsm/L). Cơ chế tái hấp thu nước và Na+ ở quai Henle làm cho áp suất thẩm thấu ở nhánh lên quai Henle và trong dịch kẽ tăng cao dần từ vùng vỏ vào vùng tủy trong khi dòng chảy trong nhánh lên đi từ vùng tủy ra vùng vỏ gọi là cơ chế tăng nồng độ ngược dòng. Cơ chế này tạo điều kiện rất thuận lợi cho quá trình tái hấp thu nước ở ống góp. Tuy nhiên, cơ chế tăng nồng độ ngược dòng chỉ xảy ra đối với các nephron vùng gần tủy mà thôi. Đối với các nephron vùng vỏ, do xung quanh quai Henle có mạng mao mạch rất phong phú nên khi Na+ và Cl- từ lòng ống tái hấp thu vào dịch kẽ thì được các mao mạch hấp thu và chuyển đi ngay. Vì vậy, dịch kẽ thận xung quanh các nephron này không có hiện tượng ưu trương. Còn các nephron vùng gần tủy sở dĩ duy trì được sự ưu trương trong dịch kẽ tủy thận là do đặc điểm cấu tạo cũng như hoạt động tái hấp thu của mạch thẳng: 144

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Mạch thẳng có 2 nhánh, nhánh xuống và nhánh lên tương tự quai Henle và chạy bên cạnh quai Henle. Quá trình tái hấp thu ở mạch thẳng xảy ra gần giống như quai Henle. Ở nhánh xuống, nước khuếch tán từ máu ra dịch kẽ, Na+ và Cl- khuếch tán từ dịch kẽ vào máu làm máu trong mạch thẳng ưu trương dần và đạt đỉnh cao nhất ở chóp quai (1.200 mOsm/L). Ở nhánh lên, quá trình xảy ra ngược lại, nước từ dịch kẽ lại khuếch tán vào máu, trong khi Na+ và Cl- khuếch tán từ máu vào dịch kẽ. Máu chảy trong mạch thẳng rất chậm nên mang đi rất ít Na+ và Cl-, bảo đảm cho dịch kẽ tủy thận luôn luôn ưu trương. 2.2.3. Tái hấp thu và bài tiết ở ống lượn xa Cấu tạo của tế bào biểu mô ống lượn xa không có bờ bàn chải nên diện tích tiếp xúc với dịch lọc trong ống không lớn. Tuy nhiên, tế bào ông lượn xa cũng có những đặc điểm cấu tạo: – Bào tương có nhiều ty lạp thể – Màng tế bào có nhiều protein mang, nhiều Na+- K-- ATPase và H+- ATPase Vì vậy, tế bào ống lượn xa cũng có quá trình vận chuyển tích cực mạnh. 2.2.3.1. Tái hấp thu Na+ Dịch vào ống lượn xa còn khoảng 10% Na+. Tại đây, Na+ tiếp tục được tái hấp thu theo cơ chế như ở ống lượn gần: – Vận chuyển tích cực ở bờ bên và bờ đáy nhờ Na+- K-- ATPase – Khuếch tán dễ dàng ở bờ lòng ống – Tuy nhiên, tái hấp thu Na+ ở phần sau của ống lượn xa còn có sự hỗ trợ tích cực của một hormon vỏ thượng thận là aldosteron. Aldosteron có tác dụng tăng tổng hợp protein mang của Na+ ở trên màng tế bào ống lượn xa. 2.2.3.2. Tái hấp thu nước Dịch đổ vào ống lượn xa là dịch nhược trương. Tuy nhiên, ở phần đầu của ống lượn xa có đặc điểm tương tự nhánh lên quai Henle là không thấm nước. Vì vậy, dịch trong đoạn này của ống lượn xa càng trở nên nhược trương. Ngược lại, phần sau của ống lượn xa lại có khả năng thấm nước. Vì vậy, khả năng tái hấp thu nước của đoạn này khá mạnh vì các lý do sau: – Dịch trong ống rất nhược trương. – Quá trình tái hấp thu Na+ mạnh nhờ sự hỗ trợ của Aldosteron. 145

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Có sự hỗ trợ tích cực của ADH (Anti Diuretic Hormon), một homon của vùng dưới đồi. ADH có tác dụng làm tăng tính thấm của màng tế bào biểu mô ống lượn xa đối với nước. Vì vậy, khi thiếu ADH, sự hấp thu nước ở ống lượn xa giảm và bệnh nhân sẽ bị bệnh đái tháo nhạt. Nước được tái hấp thu ở ống lượn xa khoảng 18 lít/24 giờ. Còn lại khoảng 18 lít tiếp tục đi vào ống góp. Do sự tái hấp thu nước ở ống lượn xa nhiều hơn tái hấp thu Na+ nên dịch đổ vào ống góp là dịch đẳng trương. 2.2.3.3. Tái hấp thu Cl Cl - được tái hấp thu chủ yếu theo cơ chế vận chuyển tích cực thứ phát cùng với Na+. 2.2.3.4. Bài tiết K+ Tế bào biểu mô ống lượn xa bài tiết K+ thừa để điều hòa K+ máu theo cơ chế như sau: – Trong quá trình tái hấp thu Na+, ở bờ bên và bờ đáy tế bào, bơm Na+- K-- ATPase liên tục vận chuyển Na+ từ trong tế bào vào dịch kẽ nhưng đồng thời nó cũng vận chuyển K+ từ dịch kẽ vào tế bào làm K+ trong tế bào tăng lên cao hơn trong lòng ống. Vì vậy, K+ thấm qua màng tế bào đi vào lòng ống. 2.2.3.5. Bài tiết H+ H+ được bài tiết theo cơ chế vận chuyển tích cực nguyên phát để điều hòa pH máu. Yếu tố chịu trách nhiệm cho sự bài tiết này chính là H+- ATPase nằm trên màng tế bào phía lòng ống. Nhờ đó, H+ được bài tiết theo cơ chế vận chuyển tích cực ngược bậc thang nồng độ để bảo đảm cho pH máu luôn hằng định trong khoảng 7,38 - 7,4 dù rằng pH nước tiểu có thể rất acid. Quá trình bài tiết H+ ở ống lượn xa tăng lên khi cơ thể bị nhiễm acid.

Sơ đồ 2. Bài tiết H+ 146

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

2.2.3.6. Bài tiết NH3 NH3 được bài tiết theo cơ chế khuếch tán thụ động. Tế bào ống lượn xa chứa nhiều enzym glutaminase nên có khả năng sản xuất NH3 từ glutamin: Glutamine + H2

Acid glutamic + NH3

Ngoài ra, NH3 cũng có thể được tạo thành từ quá trình khử amin của một số acid amin khác. Do hòa tan trong lipid rất dễ dàng nên NH3 tạo thành sẽ khuếch tán thụ động qua màng tế bào biểu mô để đi vào lòng ống. Tại đó sẽ xảy ra phản ứng: NH3 + H+ NH4++ Cl-

NH4+ NH4Cl

NH4Cl được đào thải ra ngoài theo nước tiểu. 2.2.4 Tái hấp thu ở ống góp Quá trình tái hấp thu và bài tiết các chất ở ống góp tương tự ống lượn xa. Trong đó, tái hấp thu nước là một chức năng rất quan trọng. Ống góp chạy từ vùng vỏ vào vùng tủy. Dịch đi vào ống góp là dịch đẳng trương nhưng quá trình tái hấp thu nước ở đây cũng khá mạnh do 2 yếu tố sau: – Ống góp chạy trong một vùng tủy rất ưu trương – Có sự hỗ trợ đắc lực của ADH. Khi ống góp chạy từ vùng vỏ vào vùng tủy, do áp lực thẩm thấu trong dịch kẽ tăng cao dần (cơ chế tăng nồng độ ngược dòng), nước được tái hấp thu theo cơ chế thẩm thấu. Sự tái hấp thu nước ở đây còn có sự hỗ trợ tích cực của ADH. Vì vậy, lượng nước được tái hấp thu khá lớn, khoảng 16,5 lít, nước tiểu được cô đặc còn khoảng 1,5 lít đổ vào bể thận rồi theo niệu quản xuống chứa ở bàng quang. III. CHỨC NĂNG ĐIỀU HÒA NỘI MÔI Thông qua chức năng tạo nước tiểu, thận đã tham gia điều hòa nội môi. 3.1. Điều hoà thành phần và nồng độ các chất trong huyết tương Thông qua chức năng tái hấp thu và bài tiết các chất ở ống thận, thận đã duy trì ổn định thành phần và nồng độ các chất trong máu và dịch kẽ.

147

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

3.2. Điều hòa áp suất thẩm thấu của dịch ngoại bào Áp suất thẩm thấu do các chất hòa tan trong huyết tương tạo nên, đặc biệt là Na+. Thông qua quá trình điều hòa thành phần các chất trong huyết tương, thận đã điều hòa áp suất thẩm thấu của dịch ngoại bào, bảo đảm áp suất này hằng định ở khoảng 300 mOsm/L. 3.3. Điều hòa thể tích máu dịch ngoại bào Thông qua chức năng điều hòa áp suất thẩm thấu và điều hòa lượng nước tiểu, thận đã điều hòa thể tích máu và dịch ngoại bào. Khi thể tích máu thay đổi hoặc nồng độ Na+ sẽ làm huyết áp và mức lọc ở cầu thận thay đổi theo. Trao đổi chất ở ống thận cũng được thay đổi để điều hòa thể tích máu trở lại bình thường. 3.4. Điều hòa pH máu Nồng độ các ion quyết định độ pH, đặc biệt là H+. Thận tham gia điều hòa pH bằng cách thay đổi mức độ bài tiết H+ thông qua một số hệ thống đệm trong dịch lòng ống như HCO3-, NH3... Khi dịch lòng ống có pH giảm thấp hơn 4,5 thì quá trình bài tiết H+ sẽ bị ức chế. Các hệ thống đệm này có tác dụng trung hòa bớt H+ để pH lòng ống không giảm quá thấp tạo điều kiện cho quá trình bài tiết H+ được xảy ra thuận lợi. IV. CHỨC NĂNG NỘI TIẾT Thận có chức năng bài tiết và tham gia vào quá trình hình thành một số hormon trong cơ thể: – Bài tiết renin – Bài tiết erythropoietin – Tham gia quá trình tạo vitamin D 4.1. Bài tiết renin Thận tham gia điều hòa huyết áp thông qua hệ thống R-A-A (Renin - AngiotensinAldosteron) theo cơ chế như sau: –

Khi lưu lượng máu đến thận giảm hoặc Na+ máu giảm, có tác dụng kích thích tổ chức cạnh cầu thận bài tiết ra một hormon là renin. Dưới tác dụng của renin, một loại protein trong máu là angiotensinogen biến đổi thành angiotensin I. Angiotensin I đến phổi, do tác dụng của men chuyển (converting enzyme), biến đổi thành angiotensin II. 148

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

–

Angiotensin II có tác dụng làm tăng huyết áp mạnh theo cơ chế như sau: o Co mạch: Angiotensin II gây co mạch làm huyết áp tăng (co mạch mạnh nhất ở các tiểu động mạch). Tác dụng co mạch mạnh ở người bình thường. Tác dụng co mạch giảm ở người có Na+ giảm, bệnh nhân xơ gan, suy tim và thận nhiểm mỡ vì ở những bệnh nhân này, các thụ thể của Angiotensin II ở cơ trơn mạch máu bị giảm. o Gây cảm giác khát: Angiotensin II kích thích trung tâm khát ở vùng dưới đồi gây cảm giác khát để bổ sung nước cho cơ thể. o Tăng tiết ADH: Angiotensin II kích thích nhân trên thị tăng bài tiết ADH để tăng tái hấp thu nước ở ống lượn xa và ống góp. o Tăng tiết aldosteron: Angiotensin II kích thích vỏ thượng thận bài tiết aldosteron để tăng tái hấp thu Na+ và nước ở ống lượn xa và ống góp.

Như vậy, angiotensin II gây co mạch và tăng thể tích máu nên làm tăng huyết áp. Huyết áp tăng ảnh hưởng trở lại làm thận giảm tiết renin. 4.2. Bài tiết erythropoietin Thận tham gia điều hòa sản sinh hồng cầu nhờ hormon erythropoietin. Khi bị mất máu, thiếu máu hoặc thiếu O2, thận sẽ sản xuất ra hormon erythropoietin. Erythropoietin có tác dụng kích thích tế bào đầu dòng sinh hồng cầu (erythroid stem cell) chuyển thành tiền nguyên hồng cầu (proerythroblast) và làm tăng sinh hồng cầu. Vì vậy, erythropoietin được dùng để điều trị bệnh thiếu máu. 4.3. Tham gia trong việc tạo dạng hoạt tính của vitamin D Vitamin D3 còn gọi là cholecalciferol có 2 nguồn đưa vào cơ thể : –

Do tia cực tím của ánh sáng mặt trời chiếu trên da để chuyển 7- dehydrocholesterol thành cholecalciferol .

– Do thức ăn cung cấp o Ở gan,vitamin D3 biến đổi thành 25- Hydroxycholecalciferol , chất này qua thận và được biến đổi thành 1,25 - Dihydroxycholecalciferol. o Cả 2 chất 25- Hydroxycholecalciferol và 1,25 - Dihydroxycholecalciferol đều có hoạt tính sinh học nhưng 1,25 - Dihydroxycholecalciferol mạnh hơn 25-Hydroxycholecalciferol 100 lần. Chúng có tác dụng sau: 149

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Tại xương: tăng tế bào tạo xương, tăng hoạt động tạo xương, tăng nhập và huy động Calci và Phospho ở xương.

Tại ruột: tăng hấp thu Calci và Phospho.

Tại thận: tăng tái hấp thu Calci ở ống thận

150

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Bài 8: SINH LÝ HỆ THẦN KINH MỤC TIÊU 1. Mô tả chức năng của các đường cảm giác và vận động chính của tủy sống 2. Mô tả các thành phần chức năng của cung phản xạ và các phản xạ giữ hằng định nội môi 3. Trình bày chức năng của hành não 4. Trình bày chức năng của não giữa 5. Trình bày chức năng của cầu não 6. Trình bày cấu trúc vi thể của vỏ não 7. Trình bày các phân vùng trên vỏ não và chức năng của những phân vùng chính 8. Trình bày đặc điểm ưu thế của bán cầu đại não 9. Giải thích các họat động điện học của vỏ não 10. Trình bày chức năng dẫn truyền của tiểu não 11. Trình bày chức năng điều hòa cử động của tiểu não 12. Trình bày các nhóm nhân chính của đồi thị 13. Trình bày chức năng của đồi thị 14. Trình bày đặc điểm cấu tạo của vùng hạ đồi 15. Trình bày chức năng của vùng hạ đồi 16. Trình bày chức năng của vùng quanh đồi thị 17. Định nghĩa cảm giác, thảo luận về các thành phần của cảm giác 18. Mô tả, phân loại thụ thể cảm giác. 19. Mô tả vị trí và chức năng của thụ thể cảm giác bản thể xúc giác, nhiệt độ và đau 20. Phân biệt thụ thể cho vị trí cơ-khớp ( propioception) và chức năng của các thụ thể này 21. Trình bày các vùng vỏ não vận động 22. Trình bày các cơ chế điều hòa tư thế, vai trò tích hợp của tủy sống, thân não, vỏ não.

151

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

PHẦN A - SINH LÝ TỦY SỐNG Tủy sống có hai chức năng chính để giữ hằng định nội môi: lan truyền xung thần kinh và thống nhất thông tin. I. DẪN TRUYỀN XUNG THẦN KINH Các bó chất trắng trong tủy sống là những đường chính lan truyền xung thần kinh. Các xung cảm giác vào chạy dọc theo các bó dẫn truyền này đến não, các xung vận động từ não ra ngoại biên cũng chạy dọc theo các bó này đến cơ đến cơ xương và các mô. Chất xám của tủy sống nhận và lồng ghép các thông tin vào và ra. II. ĐƯỜNG CẢM GIÁC VẬN ĐỘNG Tủy sống tham gia hằng định nội môi bằng cách dẫn xung thần kinh dọc theo các bó, tên của các bó cho biết vị trí trong chất trắng, vị trí bắt đầu và chấm dứt. Thí dụ: bó vỏ - gai trước thì nằm ở cột chất trắng trước, bắt đầu trong vỏ não và chấm dứt ở tủy sống. Đây là bó vận động . 2.1. Đường cảm giác Xung thần kinh từ các thụ thể cảm giác lan truyền đến tủy sống, đến não dọc theo hai đường chính mỗi bên: bó tủy sống –đồi thị liên quan đến xung thần kinh cho cảm giác đau, ấm, lạnh, ngứa và cảm giác buồn buồn (muốn cười). Cột sau chứa hai bó: – Bó thon (Gracile faciculus) – Bó chêm (Cuneate faciculus). Các bó của cột sau liên quan đến cảm giác xúc giác, áp lực, rung động (vibration) và thụ cảm bản thể có ý thức (nhận biết về vị trí và cử động của cơ, gân và khớp). Hệ cảm giác giúp cho hệ thần kinh trung ương nhận các thông tin về môi trường bên ngoài và bên trong cơ thể. Các thông tin cảm giác được tích hợp bởi các neuron liên lạc trong tủy sống và trong não, sau đó đáp ứng với các quyết định tích hợp được truyền bởi hệ vận động (co cơ hoặc bài tiết tuyến). Vỏ não giữ vai trò chính trong điều hòa hoạt động cơ tự ý và chính xác. Các vùng khác của não quan trọng trong điều hòa các cử động tự động . 2.2. Đường vận động Các tín hiệu vận động đến cơ xương đi theo tủy sống bằng hai đường xuống: – Trực tiếp :

+ Vỏ - gai ngoài (lateral cortico - spinal tracts) 152

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

+ Vỏ - gai trước (anterior cortico - spinal tracts) + Vỏ - hành não (cortico - bulbar tracts). Chúng liên quan đến xung thần kinh từ vỏ não và gây co cơ xương tự ý – Gián tiếp:

+ Bó hồng - gai (rubro - spinal ) + Mái-gai (Tecto - spinal) + Tiền đình - gai (Vestibulo - spinal) + Lưới - gai bên (Lateral reticulo - spinal) + Lưới - gai trong (Medial reticulo - spinal).

Chúng liên quan đến các xung thần kinh từ thân não gây các cử động tự động điều hòa trương lực cơ, tư thế và cân bằng, định hướng đầu và thân. III. PHẢN XẠ VÀ CUNG PHẢN XẠ Cách thứ hai để tủy sống tham gia trong hằng định nội môi là tủy sống được xem là trung tâm tích hợp các phản xạ. Một vài phản xạ có từ lúc sinh như rút tay ra khỏi một bề mặt nóng trước khi ta cảm thấy nóng. Các phản xạ khác được học tập và đạt được. Thí dụ: bạn học nhiều phản xạ và đạt được kinh nghiệm lái xe, đạp thắng trong các trường hợp khẩn cấp. Khi sự tích hợp xảy ra trong chất xám của tủy sống, phản xạ gọi là phản xạ tủy (spinal reflex), thí dụ: phản xạ đầu gối, xảy ra trong thân não (brain stem), phản xạ gọi là phản xạ sọ não (cranial reflex), thí dụ: điều chỉnh cử động của mắt khi đọc. Bạn cũng có thể cảnh giác với phản xạ bản thể (somatic reflex) liên quan đến co cơ xương. Ngòai ra còn có các phản xạ nội tạng (autonomic or visceral reflex)thường không ý thức. Chúng liên quan đến cơ trơn, cơ tim và tuyến. Các chức năng của cơ thể như nhịp tim, tiêu hóa, bài niệu, và bài phân được kiểm soát bởi hệ thần kinh tự trị qua các phản xạ tự trị. Các xung thần kinh lan truyền qua hoặc ra khỏi hệ thần kinh trung ương theo các đường chuyên biệt, tùy thuộc vào loại thông tin, nguồn gốc và điểm đến. Con đường qua đó xung thần kinh đi qua tạo ra phản xạ gọi là cung phản xạ (reflex arc). Một cung phản xạ có 5 thành phần: – Thụ thể cảm giác (sensory receptor): là đưôi gai của neuron cảm giác hoặc một cấu trúc cảm giác phối hợp như là một thụ thể cảm giác. Chúng đáp ứng với kích thích chuyên biệt - một thay đổi trong môi trường bên trong hoặc bên ngoài - bằng cách tạo ra điện thế

153

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

thụ thể (generator or receptor potential). Khi điện thế thụ thể này đạt đến ngưỡng sẽ gây khử cực và khởi động một hay nhiều xung thần kinh trong neuron cảm giác. – Neuron cảm giác: xung thần kinh lan truyền từ thụ thể cảm giác dọc theo sợi trục của neuron cảm giác đến nút tận cùng nằm trong chất xám của tủy sống hoặc thân não. – Trung tâm tích hợp (integrating center): một hoặc nhiều vùng chất xám trong hệ thần kinh trung ương là trung tâm tích hợp với loại phản xạ đơn giản nhất trung tâm tích hợp chỉ là một synapse giữa neuron cảm giác và neuron vận động. Một phản xạ chỉ có một synapse trong hệ thần kinh trung ương gọi là cung phản xạ một synapse (monosynaptic reflex arc). Thường hơn, trung tâm tích hợp có một hoặc nhiều neuron trung gian (interneuron), có thể tiếp xung với nhiều neuron trung gian cũng như một neuron vận động. Một cung phản xạ nhiều synapse (polysynaptic reflex arc) có nhiều hơn hai loại neuron và hơn một synapse trong hệ thần kinh trung ương. – Neuron vận động: xung từ trung tâm tích hợp sẽ ra khỏi hệ thần kinh trung ương theo neuron vận động đến các phần khác nhau trong cơ thể và gây đáp ứng. – Cơ quan đáp ứng (effector): gồm có cơ, tuyến. Hoạt động của chúng gọi là phản xạ. Nếu cơ quan đáp ứng là cơ xương, phản xạ gọi là phản xạ bản thể (somatic reflex), nếu cơ quan đáp ứng là cơ trơn, hoặc là một tuyến, phản xạ là phản xạ tự trị hay nội tạng (autonomic or visceral reflex). Vì phản xạ thường không tiên đoán trước được, nên chúng cung cấp thông tin hữu ích về sức khỏe của hệ thần kinh và giúp trong chẩn đoán bệnh. Tổn thương hoặc bệnhở bất cứ đâu trong cung phản xạ có thể làm mất phản xạ hoặc phản xạ bất thường. Phản xạ bản thể có thể test bằng cách đập vào mặt ngoài của cơ thể. Có 4 phản xạ tủy sống bản thể quan trọng: 3.1. Phản xạ căng (stretch reflex) Phản xạ căng gây co cơ xương đáp ứng với căng cơ. Loại phản xạ này thường là cung phản xạ một synapse, xảy ra khi kích hoạt một neuron cảm giác có một synapse trong hệ thần kinh trung ương với một neuron vận động .Phản xạ căng có thể gây ra do đập trên gân cơ chỗ gắn ở khuỷu, đầu gối, và khớp mắt cá.Thí dụ : phản xạ đầu gối (knee jerk).

154

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Một phản xạ căng xảy ra như sau: 1. Căng nhẹ cơ kích thích thụ thể cảm giác trong cơ gọi là thoi cơ (muscle spindle). Thoi cơ điều hòa sự thay đổi chiều dài của cơ. 2. Đáp ứng khi bị căng, thoi cơ phát sinh một hoặc nhiều xung thần kinh lan truyền dọc theo neuron cảm giác bản thể qua rễ sau của thần kinh tủy và vào tủy sống. 3. Trong tủy sống (trung tâm tích hợp), neuron cảm giác có một synapse kích thích với neuron vận động, kích hoạt neuron vận động ở sừng trước. 4. Nếu kích thích đủ mạnh, một hoặc nhiều xung thần kinh từ neuron vận động lan truyền theo sợi trục, qua rễ trước tủy sống, qua thần kinh ngoại biên đến cơ. Đầu tạn cùng của neuron vận động tạo nên nơi tiếp hợp thần kinh-cơ (neuro-muscular junction) với sợi cơ. 5. Acetylcholine được phóng thích bởi xung thần kinh ở nơi tiếp hợp thần kinh-cơ khởi động một hoặc nhiều điện thế động trong cơ bị căng và gây co cơ. Do đó, căng cơ theo sau là co cơ, làm giảm căng cơ. Trong phản xạ vừa mô tả, xung thần kinh cảm giác vào tủy sống cùng bên và xung đi ra qua neuron vận động cùng bên gọi là phản xạ cùng bên (ipsilateral reflex). Tất cả các cung phản xạ một synapse đều là phản xạ cùng bên. Các neuron vận động có đường kính lớn đến các cơ xương đặc biệt, các neuron vận động có đường kính nhỏ, chuyên biệt hóa các cơ trong thoi cơ. Não điều hòa độ nhạy cảm của thoi cơ qua các neuron vận động nhỏ hơn này. Sự điều hòa này bảo đảm thoi cơ phát tín hiệu theo một khoảng thay đổi khá rộng về chiều dài của cơ trong co cơ tự ý và phản xạ. Tùy theo mức độ căng cơ mạnh như thế nào, não sẽ điều chỉnh một trương lực cơ chung tức là mức độ co cơ nhẹ khi cơ nghỉ ngơi. Vì kích thích của phản xạ căng là căng cơ, phản xạ này giúp ngăn ngừa tổn thương do căng cơ quá độ. Mặc dù phản xạ căng là cung phản xạ một synapse, một cung phản xạ nhiều synapse đến cơ đối kháng cùng lúc, cung phản xạ này có ba neuron và hai synapse. Một sợi trục phụ từ thoi cơ của neuron cảm giác cũng tiếp hợp với một neuron trung gian ức chế trong trung tâm tích hợp. Synapse của neuron trung gian với và ức chế neuron vận động thường kích thích cơ đối kháng. Do đó, khi cơ bị căng trong phản xạ căng, cơ đối kháng sẽ dãn. Loại sắp xếp trong đó vòng thần kinh gây co một cơ và dãn cơ đối kháng với cơ đó gọi là thuận nghịch (reciprocal innervation). Cách sắp xếp này ngăn chận sự mâu thuẩn những cơ đối kháng và quan trọng trong điều chỉnh cử động của cơ thể. Các sợi trục phụ của thoi cơ của neuron cảm giác cũng tiếp các xung thần kinh đến não qua các đường dẫn lên não. Bằng cách này, não nhận các tín hiệu vào về trạng thái 155

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

căng hoặc co cơ xương cho phép não phối hợp các cử động cơ. Các xung thần kinh qua não cũng cho phép cảnh giác ý thức là phản xạ đã xảy ra. Phản xạ căng cũng giúp giữ tư thế. Thí dụ, nếu một người đứng bắt đầu nghiêng ra trước, cơ bụng chân và những cơ bắp chân cũng căng. Hậu quả là các phản xạ được khởi động trong các cơ này làm chúng co và thiết lập tư thế đứng thẳng của cơ thể. Các loại phản xạ căng cũng xảy ra trong các cơ cẳng chân khi một người đứng bắt đầu nghiêng ra sau. 3.2. Phản xạ gân (Tendon reflex) Phản xạ căng thực hiện như một cơ chế điều khiển ngược để kiểm sóat chiều dài bằng cách gây co cơ. Ngược lại, phản xạ gân (tendon reflex) thực hiện như một cơ chế điều hòa sức căng (tension) bằng cách gây dãn cơ trước khi lực do cơ phát sinh quá lớn làm rách gân cơ. Mặc dù phản xạ gân ít nhạy cảm hơn phản xạ căng, nhưng có thể vượt qua phản xạ căng khi sức căng cơ quá lớn, thí dụ như làm cho bạn đánh rơi một vật quá nặng. Giống như phản xạ căng, phản xạ gân xảy ra cùng bên. Thụ thể cảm giác cho phản xạ gân là bộ phận Golgi, nằm trong gân cơ gần nơi tiếp hợp với cơ. Ngược với thoi cơ, nhạy cảm với sự thay đổi chiều dài cơ, bộ phận Golgi khám phá và đáp ứng với sự thay đổi sức căng cơ gây ra do sự căng thụ động hoặc co cơ. Phản xạ gân xảy ra như sau: 1. Khi sức căng trên gân tăng, bộ phận Golgi bị kích thích 2. Xung thần kinh phát sinh và truyền đến tủy sống dọc thần kinh cảm giác 3. Trong tủy sống, neuron cảm giác kích thích một neuron ức chế trung gian, neuron này tiếp hợp với một neuron vận động 4. Chất truyền thần kinh ức chế sẽ gây ức chế (tăng phân cực màng ) neuron vận động, và neuron này phát sinh một ít xung thần kinh 5. Cơ dãn ra và giảm bớt sức căng. Do đó, khi sức căng trên bộ phận gân cơ tăng, tần số xung ức chế tăng, ức chế neuron vận động gây dãn cơ. Bằng cách này, phản xạ gân che chở gân và cơ khỏi bị tổn thương do tăng sức căng cơ quá mức. Neuron cảm giác từ bộ phận gân cơ cũng tiếp hợp với neuron trung gian kích thích, neuron này tiếp hợp với neuron vận động kiểm soát cơ đối kháng. Do đó, trong khi phản xạ gân gây dãn cơ gắn với bộ phận gân cơ, nó sẽ gây co cơ đối kháng. Neuron cảm giác cũng tiếp xung thần kinh đến não qua các bó cảm giác, do đó cung cấp cho não thông tin về trạng thái căng cơ trong cơ thể. 156

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

3.3. Phản xạ gập và duổi chéo (The flexor and crossed extensor reflexes) Một lọai phản xạ khác liên quan đến cung phản xạ nhiều synapse xảy ra khi bạn bước trên đường có đinh. Đáp ứng với một kích thích đau như thế, bạn rút chân ngay. Phản xạ này gọi là phản xạ gập hay phản xạ rút lui (flexor or withdrawal reflex). Phản xạ này xảy ra như sau: 1. Bước đi trên đường có đinh, kích thích đuôi gai của neuron cảm giác đau 2. Neuron cảm giác phát sinh xung thần kinh, truyền đến tủy sống 3. Trong tủy sống , neuron cảm giác kích họat neuron trung gian vươn ra nhiều khoanh tủy sống (spinal cord segment) 4. Neuron trung gian kích họat neuron vận động trong nhiều khoanh tủy, các neuron vận động phát xung , truyền đến các đầu tận cùng của sợi trục 5. Neuron vận động phóng thích acetylcholine gây co cơ gập đùi, chân rút lại. Phản xạ này che chở chi tránh kích thích gây đau. Phản xạ gập cũng giống phản xạ căng, cùng bên. Phản xạ gập cũng minh họa cho một dạng khác của cung phản xạ nhiều synapse. Di chuyển toàn bộ chi dưới và chi trên ra khỏi một kích thích đau liên quan đến co nhiều cơ. Nhiều neuron vận động phát xung thần kinh đến nhiều cơ ở chi. Vì các xung thần kinh từ một neuron cảm giác lên và xuống trong tủy sống, kích họat nhiều neuron trung gian trong nhiều khoanh tủy, cung phản xạ này gọi là cung phản xạ giữa các khoanh tủy (intersegmental reflex arc). Qua các cung phản xạ giữa khoanh tủy, một neuron cảm giác có thể kích thích nhiều cơ quan đáp ứng. Khi bước đi bạn bắt đầu mất cân bằng khi thể trọng dời sang chân kia. Bên cạnh việc khởi động phản xạ gập làm bạn rút lui chân, các xung đau khi bước đi cũng gây ra phản xạ duỗi chéo (crossed extensor reflex) giúp bạn giữ thăng bằng. Điều này xảy ra như sau: 1. Bước đi trên đường kích thích thụ thể cảm giác của neuron nhạy cảm với đau trong chân phải 2. Neuron này phát xung truyền đến tủy sống 3. Trong tủy sống, neuron cảm giác kích họat nhiều neuron trung gián tiếp hợp với neuron vận động bên trái của tủy sống trong nhiều khoanh tủy 4. Neuron trung gian kích thích neuron vận động trong nhiều khoanh tủy đến cơ duỗi, neuron vận động phát xung, truyền đến đầu tận của sợi trục.

157

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

5. Acetylcholine được phóng thích bởi neuron vận động gây duỗi cơ trong đùi của chi trái, làm duổi chân trái. Bằng cách này, trọng lượng cơ thể được đặt trên chân giúp nâng đỡ cơ thể. Một phản xạ như thế xảy ra khi khi kích thích đau ở chi dưới bên trái hoặc chi trên bên trái 6. Phản xạ duỗi chéo liên quan đến cung phản xạ đối bên (contralateral reflex arc) 7. Xung cảm giác vào một bên tủy sống và xung vận động ra bên đối diện. Do đó, phản xạ duỗi chéo xảy ra cùng lúc duỗi chi đối bên với gập chi bị kích thích. Trong phản xạ gập, khi cơ gập của chi dưới bị kích thích đau co lại, cơ duỗi cùng chi sẽ dãn cùng mức độ. Nếu hai bộ cơ co cùng lúc, hai bộ cơ sẽ đẩy xương theo hướng ngược lại, có thể làm bất động chi. Nhờ có phân bố thần kinh hỗ tương (reciprocal innervation), một bộ cơ co trong khi bộ kia duỗi. * Liên hệ lâm sàng Các phản xạ thường được sử dụng để chẩn đoán các rối lọan của hệ thần kinh và định vị trí tổn thương. Nếu mất phản xạ hoặc phản xạ bất thường, bác sĩ có thể nghi ngờ tổn thương ở một nơi nào đó dọc đường dẫn truyền. Nhiều phản xạ bản thể được test. IV. CÁC LOẠI PHẢN XẠ THÔNG THƯỜNG 4.1. Phản xạ gân xương Nguyên tắc chung – Người bệnh ở tư thế thoải mái cho mỗi loại chi. – Dùng búa phản xạ trong lượng đã qui định , gõ đúng vào gân cơ và màng xương. Không gõ vào thân cơ, vì như thế là phản xạ cơ, chứ không phải phản xạ thần kinh. – Gõ từng cặp phản xạ hai bên đối xứng nhau, từ trên xuống dưới theo một trình tự nhất định, để tránh bỏ sót. – Trước một người bệnh mất phản xạ, phải chắc chắn người đó không có sự co cơ chủ động (“lên gân”) mới có giá trị. Phải giải thích để người bệnh không lên gân. Nhiều trường hợp phải dùng cách sau: o Nói chuyện với người bệnh. o Nghiệm pháp Jendrassin: người bệnh móc hai ngón tay với nhau, cố sức kéo duỗi hai ngón ra trong khi đó ta tìm phản xạ gân xương bánh chè. – Gõ vào thân cơ trước khi tìm phản xạ thần kinh, nếu co giật tức là người bệnh không có sự co cơ chủ động. 158

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

4.1.1. Cách khám một số phản xạ chính. Có nhiều tư thế của người bệnh khi khám phản xạ: đứng, ngồi, nằm… thường để người bệnh ở tư thế nằm vì chính xác, ít mệt người bệnh. Khi ở tư thế nằm, thầy thuốc đứng bên phải người bệnh, cầm búa bằng ngón cái và ngón trỏ. Gõ nhẹ nhàng, chủ yếu dùng trọng lượng búa rơi xuống, không dùng sức mình để gõ. 4.1.1.1. Phản xạ gân xương chi trên. – Phản xạ gân xương quay o Tư thế: có hai cách. - Người bệnh nằm, cẳng tay gấp, hai bàn tay để lên bụng. - Tay người bệnh buông xuôi, thầy thuốc cầm tay người bệnh hơi gập lại 45o với mặt giường. o Địa điểm gõ: mỏm chân quay. o Phản xạ xuất hiện: gấp cẳng tay do co cơ ngửa dài. – Phản xạ tam đầu cánh tay o Tư thế: người bệnh nằm tay buông xuôi, thầy thuốc cầm tay người bệnh hơi kéo vào phía bụng để nâng cánh tay lên và thẳng góc với cẳng tay. o Địa điểm gõ: gân cơ tam đầu cánh tay. o Phản xạ xuất hiện: duỗi cẳng tay – Phản xạ cơ nhị đầu o Tư thế: như khi tìm phản xạ xương quay. o Địa điểm gõ: thầy thuốc đếm ngón tay trỏ hoặc ngón cái trên gân cơ nhị đầu, rồi gõ vào trên ngón tay đệm của mình. 4.1.1.2. Phản xạ gân xương chi dưới – Phản xạ gân bánh chè o Tư thế: người bệnh nằm ngửa, chống cẳng chân cho đầu gối gấp lại một góc 45o, thầy thuốc luồn cẳng tay trái xuống dưới khoeo chân và hơi nâng hai chân người bệnh lên. o Địa điểm gõ: gân cơ tứ đầu đùi (không gõ vào thẳng xương bánh chè). o Phản xạ xuất hiện: hất cẳng chân ra phía trước. 159

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Phản xạ gân gót o Tư thế: người bệnh nằm ngửa, ngả đùi ra phía ngoài, đầu gối hơi thấp. Có thể người bệnh quỳ gối để thả hai bàn chân ra khỏi giường (áp dụng tư thế này khi phản xạ yếu không rõ). o Địa điểm gõ: thầy thuốc nắm đầu bàn chân, hơi kéo ra phía trên cho duỗi ra, gõ vào gân Achille. Phản xạ xuất hiện: giật cơ tam đầu cẳng chân, mũi bàn chân như đạp xuống vào tay thầy thuốc. 4.1.2. Thay đổi bệnh lý của phản xạ gân xương. 4.1.2.1. Tăng phản xạ. Tiêu chuẩn. + Co giật đoạn chi mạnh, đột ngột. + Biên độ giật của chi rộng. + Ở mức độ tăng phản xạ cao hơn, có thể: ∙ Phản xạ lan truyền: gõ không đúng chỗ quy định cũng có phản xạ. Thí dụ trong tăng phản xạ bánh chè, gõ vào xương chày cũng giật mạnh cẳng chân. ∙ Phản xạ đa động: gõ một cái, chi giật 3-4 lần. ∙ Giật liên tục bàn chân và xương bánh chè (clonus): nắm bàn chân người bệnh kéo mạnh mấy cái theo chiều dọc từ dưới lên rồi giữ nguyên tư thế gấp tối đa của bàn chân, bàn chân sẽ giật liên tục hoặc nắm ngang xương bánh chè, đẩy mạnh xuống vài ba cái, rồi giữ nguyên ở tư thế đẩy xuống, xương bánh chè sẽ co giật liên tục. Giá trị triệu chứn cuả tăng phản xạ: + Có tổn thương bó tháp nghĩa là có tổn thương tế bào thần kinh trung ương. + Thường tăng phản xạ đi đôi với tăng trương lực cơ. Nhưng cũng có trường hợp trương lực cơ giảm mà phản xạ gân xương lại tăng (trường hợp liệt mềm chuyển sang liệt cứng). 4.1.2.2. Giảm phản xạ hoặc mất phản xạ – Tiêu chuẩn o

Mất phản xạ: cơ không giật tí nào (khi tìm phản xạ nên chú ý nhìn và sờ vào các cơ chứ không phải chỉ chú ý đến có giật chi hay không).

Giảm phản xạ: cơ giật yếu, phải nhìn kỹ mới thấy.

– Giá trị triệu chứng 160

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Giảm hoặc mất phản xạ gân xương có giá trị triệu chứng như nhau, chứng tỏ có tổn thương một điểm nào đó trên cung phản xạ. Ví dụ: tổn thương tế bào thần kinh cảm giác, rễ sau, sừng trước tuỷ sống.

Còn gặp trong một số tổn thương đột ngột bó tháp ở giai đoạn đầu: chảy máu não, đứt ngang tuỷ.

Phản xạ đảo ngược: khi ta gõ đúng quy định, nhưng chi lại giật ngược lại. Giá trị triệu chứng coi như mất hay giảm phản xạ.

4.2. Phản xạ, da niêm mạc 4.2.1. Phản xạ da Người bbệnh ở tư thế duỗi cơ thoải mái. Dùng vật đầu nhọn nhưng không quá sắc, rạch vào những vùng quy định trên da, sẽ phát sinh phản xạ. 4.2.1.1. Phản xạ da bụng o Tư thế: người bệnh nằm ngửa hai chân chống lên để cơ bụng mềm. o Địa điểm kích thích: có 3 trung tâm khác nhau: + Da bụng trên: kích thích phía trên rốn. + Da bụng giữa: kích thích ngang rốn. + Da bụng dưới: kích thích phía dưới rốn. o Phản xạ xuất hiện: cơ bụng co giật, nhìn rốn như rúm lại. 4.2.1.2. Phản xạ da bìu o Tư thế: người bệnh nằm ngửa, đùi hơi ngửa ra ngoài. o Địa điểm kích thích: kích thích 1/3 trên của mặt trên đùi. o Phản xạ xuất hiện: da bìu co dúm lại, tinh hoàn đi lên phía trên. 4.2.1.3. Giá trị triệu chứng: Khi phản xạ da mất hoặc giảm tức là bệnh lý chứng tỏ có tổn thương thần kinh. Trong trường hợp liệt ½ thân mà phản xạ gân xương không cho biết chắc chắn tổn thương ở bên nào thì lúc đó phản xạ da bên nào mất là bên đó có bệnh lý (nghĩa là liệt bên đó). 4.2.2. Phản xạ da lòng bàn chân và dấu Babinski o Tư thế: người bệnh nằm ngửa, chân hơi duỗi ra ngoài. 161

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

o Địa điểm kích thích: kích thích dọc bờ ngoài bàn chân, vòng xuống phía lòng bàn chân gần nếp gấp các ngón chân. o Phản xạ xuất hiện: bình thường phản xạ sẽ trả lời bằng ngón cái và các ngón khác cụp xuống. Trường hợp bệnh lý, ngón cái sẽ duỗi ra và các ngón con xoè ra như nan quạt (dấu Babinski+). Dấu hiệu Babinski có giá trị tuyệt đối trên lâm sàng, có thể viết theo phương trình sau đây: Babinski (+): có tổn thương thực thể của bó tháp. Do đó khi khám phản xạ để phát hiện dấu Babinski, cần phải rất thận trọng: – Phải khám đi khám lại nhiều lần, nhất là các trường hợp nghi ngờ. – Đối với người có da bàn chân dày thành chai. Phải ủ ấm và có khi phải ngâm nước nóng bàn chân cho da được mềm và tăng cường độ kích thích. – Phải phân biệt với Babinski giả, thể hiện như sau: + Khi kích thích, ngón cái cụp vào rồi mới duỗi ra. + Hoặc khi kích thích quá mạnh, người bệnh phản ứng đột ngột rụt bàn chân lại, ngón cái cũng duỗi theo. Do đó tính chất quan trọng của dấu Babinski, người ta còn dùng nhiều nghiệm pháp khác nhau, nhưng đều nhằm mục đích phát hiện tổn thương bó tháp, có giá trị triệu chứng như dấu Babinski Ở chi trên, có một dấu hiệu có ý nghĩa như dấu Babinski: đó là dấu Hoffmann. Bàn tay người bệnh để sấp, cầm đầu ngón tay giữa bật vài cái. Dấu hiệu Hoffmann dương tính (bệnh lý) khi mỗi lần bật như vậy, ngón cái và ngón trỏ người bệnh sẽ có động tác khép lại như gọng kìm. 4.2.3. Các phản xạ chống đỡ Giống như dấu Babinski, phản xạ chống đỡ chỉ xuất hiện trong trạng thái bệnh lý. Thường biểu hiện ở chi dưới, xuất hiện khi dùng vật kích thích ở đầu chi (véo da, châm kim). Có 3 loại: – Phản xạ thu ngắn. – Phản xạ duỗi dài. – Phản xạ duỗi dài chéo.

162

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hay gặp nhất là phản xạ thu ngắn: khi kích thích, sẽ xuất hiện hiện tượng ba co: bàn chân co vào cẳng chân, cẳng chân co vào đùi, đùi co vào mình. Ở chi trên rất ít khi gặp phản xạ chống đỡ. Giá trị triệu chứng: phản xạ chống đỡ là hiện tượng tự động tuỷ (nên còn gọi là phản xạ tự động tuỷ) gặp trong tổn thương tế bào thần kinh trung ương, đặc biệt gặp trong liệt cứng do ép tuỷ. Trong trường hợp này hiện tượng ba co có giá trị chẩn đoán quyết định, đồng thời còn có giá trị chẩn đoán địa điểm bị ép. Nếu bị kích thích (bấu, véo) từ dưới lên trên, chỗ nào hết xuất hiện hiện tượng ba co, tức là giới hạn giữa tuỷ bị ép và chỗ tuỷ lành. Bảng khu trú những phản xạ gân, xương, da chủ yếu Tên phản xạ gân xương

Tên phản xạ da

Vùng tuỷ tương ứng

Xương quay

Tam đầu cánh tay

Nhị đầu

Bụng trên

Bụng dưới

Bụng giữa

D14

Co bìu

D10

Bánh chè Gân Achilles ( Achilles reflex)

TL1 TL3 S1

4.2.4. Dấu hiệu tổn thương các bó dài: 4.2.4.1. Vận động Rối loạn chức năng neuron vận động trên được đặc trưng bởi yếu cơ, cứng cơ kiểu tháp, tăng phản xạ gân cơ, và có đáp ứng Babinski. Yếu cơ 2 chân (paraparesis) là biểu hiện phỗ biến nhất của rối loạn chức năng tủy sống, nhưng yếu tứ chi, yếu 1 chi hoặc yếu chi kết hợp khác cũng có thể gặp. Cắt ngang tủy (hoặc các sang thương nặng tương tự) có thể gây ra sốc tủy với liệt mềm và phản xạ gân cơ mất. Điều này chỉ tạm thời, sau đó sẽ chuyển sang liệt cứng. 163

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

4.2.4.2. Cảm giác Dấu hiệu đặc trưng là mất cảm giác 2 bên dưới mức tổn thương. Khi nghi ngờ bệnh lý tủy sống, thầy thuốc phải chú ý khám để xác định khoanh cảm giác ở thân và chi. Loại cảm giác bị mất tùy thuộc vào bó dài bị ảnh hưởng. 4.2.4.3. Dấu hiệu thần kinh thực vật Nhiều chức năng có thể bị ảnh hưởng, nhưng về mặt lâm sàng, các triệu chứng hữu ích nhất liên quan đến sự kiểm soát hoạt động bàng quang. Mất sự ức chế đi xuống để kiểm soát phản xạ khoanh dẫn đến tiểu láu và tiểu không kiểm soát. Tuy nhiên, các sang thương cấp tính có thể đi kèm liệt bàng quang và bí tiểu trước khi cung phản xạ khoanh tăng hoạt động. 4.2.4.4. Dấu hiệu tổn thương tại khoanh Vận động: yếu cơ và teo cơ ở vùng dây thần kinh chi phối.

PHẦN B - SINH LÝ THÂN NÃO Thân não là một phần của não nằm giữa tủy sống và gian não (diencephalon), gồm: – Hành não (Medulla oblongata) – Cầu não (Pons) – Não giữa (Midbrain). Chạy dài trong thân não là hệ lưới, một vùng lẩn lộn giữa chất xám và chất trắng.

Hình 1. Thân não. Não giữa: Midbrain. Cầu não: Pons. Hành não: Medulla 164

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

I. HÀNH NÃO Hành não bắt đầu từ phần trên của tủy sống và tạo thành phần dưới của thân não, từ lỗ chẫm (foramen magnum) vươn đến bờ dưới của cầu não, dài khoảng 3 cm. Chất trắng của hành não chứa tất cả các bó cảm giác (đi lên) và vận động (đi xuống) giữa tủy sống và các phần khác của não. Một vài chất trắng phình ra phía trước hành não tạo thành tháp (pyramids) được thành lập bởi bó vỏ - gai, bó này kiểm sóat cử động tự ý của chi và thân, ngay trên nơi tiếp hợp giữa tủy sống và hành não, 90% sợi trục của tháp phải đi chéo sang trái và ngược lại tạo nên nơi bắt chéo tại hành não (decussation of pyramids) và giải thích tại sao mỗi bên não kiểm sóat cử động tự ý của bên đối diện. Hành não có chứa nhiều nhân phối họp với 5 đôi dây thần kinh sọ: – VIII: tiền đình - ốc tai (vestibulo - cochclear) – IX: thiệt hầu (glossopharyngeal nerve – X: dây thần kinh lang thang (vagus nerve) – XI: thần kinh gai sống (accessory nerve) – XII: hạ hầu ( hypoglossal nerves) . Hành não là nơi xuất phát của nhiều dây thần kinh sọ (từ dây V đến dây XII) trong đó quan trọng nhất là dây X. Đặc biệt, hành não là trung tâm của nhiều phản xạ đóng vai trò sinh mạng. Vì vậy, khi hành não bị tổn thương, bệnh nhân sẽ tử vong. 1.1. Chức năng của hành não Hành não có 3 chức năng: – Chức năng dẫn truyền – Chức năng phản xạ – Chức năng điều hòa trương lực cơ. Trong đó chức năng phản xạ đóng vai trò rất quan trọng. 1.1.1. Chức năng dẫn truyền Hành não có chức năng dẫn truyền cảm giác và vận động tương tự tủy sống vì tất cả các đường dẫn truyền của tủy sống đều đi qua hành não. Ngoài ra, hành não còn dẫn truyền một số đường vận động và cảm giác khác: – Vận động các cơ vân ở vùng đầu mặt 165

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Cảm giác vùng đầu mặt – Vận động của ống tiêu hóa. Ngay bên cạnh mỗi tháp là cấu trúc hình trái xoan (oval) gọi là ô-liu (olive), trong ôliu có nhân ô-liu dưới nhận xung thần kinh từ vỏ não, nhân đỏ (red nucleus) ở nảo giữa, và tủy sống. Sợi trục của các neuron của nhân này vào tiểu não, chúng điều hòa hoạt động của các neuron ở tiểu não, cung cấp những thông tin mà tiểu não sử dụng để điều chỉnh hoạt động cơ khi bạn học một kỹ năng vận động mới. Nhân phối hợp với cảm giác sờ (touch), áp lực(pressure), chấn động (vibration) và cảm giác bản thể (concious propioception) nằm ở phần sau của hành não, đó là nhân thon (gracile nucleus) phải và trái và nhân chêm (cuneate nucleus). Sợi trục cảm giác lên của bó thon là một trong hai bó trong cột sau của tủy sống, tạo nhiều synapse với nhân này. Neuron sau synapse sẽ tiếp tín hiệu đến đồi thị (thalamus) bên đối diện. Các sợi trục lên theo dãi chất trắng gọi là dãi giữa (medial lemniscus) đi dọc hành não, cầu não và não giữa đến đồi thị. Các bó ở cột sau và các sợi trục của dãi giữa được gọi là đường cột sau-dãi giữa (posterior column-medial lemniscus pathways). Hành não cũng chứa các nhân là thành phần của đường cảm giác vị giác (taste), nghe (hearing ) và thăng bằng. Nhân vị giác (gustatory nucleus) của hành não là một phần của đường cảm giác vị giác từ lưỡi đến não. Nhân ốc tai (cochlear nuclei) của hành não là một phần của đường cảm giác thính giác từ tai trong đến não, nhận tín hiệu từ ốc tai ở tai trong. Nhân tiền đình (vestibular nuclei) của hành não và cầu não là thành phần của đường cảm giác thăng bằng từ tai trong đến não, nhận cảm giác phối hợp với thăng bằng từ các thụ thể gân cơ khớp (propioceptors) trong bộ máy tiền đình ở tai trong. 1.1.2. Chức năng phản xạ Hành não là trung tâm của nhiều phản xạ quan trọng đóng vai trò sinh mạng. 1.1.2.1. Phản xạ điều hòa hô hấp Hành não chứa trung tâm hô hấp nên đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình điều hòa hô hấp. Khi hành não bị tổn thương, hô hấp bị rối loạn dẫn đến tử vong. 1.1.2.2. Phản xạ tim mạch Hành não chứa trung tâm vận mạch và nhân của dây X nên nó là trung tâm của nhiều phản xạ quan trọng đối với hoạt động tim mạch: 166

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Phản xạ giảm áp: khi huyết áp tăng, các thụ thể nhận cảm áp suất (baroreceptor) ở quai động mạch chủ và xoang động mạch cảnh sẽ bị kích thích, từ đây có các xung động đi theo dây Cyon và Hering đến hành não kích thích dây X làm tim đập chậm, đưa huyết áp trở lại bình thường. – Phản xạ mắt-tim: khi ấn mạnh vào nhãn cầu sẽ kích thích vào dây V, xung động đi vào hành não kích thích dây X làm tim đập chậm lại. Phản xạ này được dùng để chẩn đoán và cấp cứu bệnh nhân bị nhịp nhanh kịch phát trên thất. – Phản xạ Goltz: đấm mạnh vào vùng thượng vị hoặc khi mổ co kéo các tạng trong ổ bụng nhiều sẽ kích thích mạnh vào phần cảm giác của dây X, xung động truyền về hành não, kích thích dây X đi xuống ức chế tim làm tim ngừng đập và có thể chết. 1.1.2.3. Các phản xạ tiêu hóa – Phản xạ bài tiết dịch tiêu hóa – Phản xạ nhai, nuốt, nôn: ở hành não có trung tâm nôn (vomiting center) gây nôn (vomiting), trung tâm nuốt (deglutition center). 1.1.2.4. Các phản xạ bảo vệ đường hô hấp – Phản xạ ho: ho (coughing) do hít vào sâu, thở ra đột ngột gởi một luồng khí qua đường hô hấp trên. – Phản xạ hắt hơi: Hắt hơi (sneezing) liên quan đến co thắt cơ hô hấp để đẩy mạnh khí qua mũi và miệng. – Nấc cục (hiccuping) do co thắt từng cơn cơ hoành. 1.1.2.5. Phản xạ giác mạc 1.1.3. Chức năng điều hòa trương lực cơ Hành não chứa một nhân xám gọi là nhân tiền đình có chức năng làm tăng trương lực cơ. Ngược lại, ở não giữa có nhân đỏ làm giảm trương lực cơ. Cả hai nhân này cùng phối hợp với nhau để điều hòa trương lực cơ cho cơ thể. Để chứng minh tác dụng làm tăng trương lực cơ của nhân tiền đình, người ta đã làm thí nghiệm như sau: – Cắt ngang não của một con thỏ ở ranh giới giữa hành não và não giữa ta sẽ thấy tất cả các cơ của con vật đều tăng trương lực vì chức năng của nhân đỏ đã mất và nhân tiền đình phát huy tác dụng. – Con vật sẽ có một tư thế đặc biệt: các chân duỗi thẳng, lưng cong lại, đầu và đuôi gập về phía lưng. Hiện tượng đó gọi là duỗi cứng mất não. 167

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Trong lâm sàng, có thể gặp hiện tượng duỗi cứng mất não ở những bệnh nhân bị tổn thương não nặng. II. CẦU NÃO (PONS) Bắt đầu từ phần trên của hành não và trước tiểu não, dài 2,5 cm. Cầu não là một cái cầu nối các phần khác nhau của não. Các kết nối này là do các bó sợi trục. Cầu não chứa nhân, bó cảm giác và vận động. Tín hiệu cho các cử động tự ý từ vùng vận động của vỏ não được truyền tiếp qua nhiều nhân cầu não (pontine nuclei) trong tiểu não. Dọc theo hành não, cầu não chứa nhân tiền đình (vestibular nuclei) liên quan đến đường giữ thăng bằng từ tai trong đến não. Các nhân khác trong cầu não là vùng trung tâm điều chỉnh hô hấp (pneumotaxic area) và vùng gây ngưng thở (apneustic area) của trung tâm hô hấp, các vùng này giúp điều hòa hô hấp. Cầu não cũng chứa các nhân phối hợp với 4 đôi thần kinh sọ: sinh ba V,vận nhãn ngoài VI , mặt VII ,tiền đình - ốc tai VIII.

Hình 2. Cầu não. Tổ chức lưới: reticular formation. Các sợi của bó tháp: fibers of pyramidal tract III. NÃO GIỮA (MIDBRAIN) Não giữa là một phần nhỏ của não, là nơi trạm dừng của những thông tin thị giác và thính giác. Não giữa kiểm sóat hệ thống thông tin thị giác và thính giác và cử động mắt. Não giữa có nhân đỏ (red nucleus) và chất đen (substantia nigra) kiểm sóat cử 168

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

động cơ thể. Chất đen chứa một số lượng lớn neuron tiết Dopamine. Thoái hóa chất đen gây bệnh Parkinson. Não giữa là một phần của hệ thần kinh trung ương liên quan đến thị giác, thính giác, điều hòa vận động, ngủ/thức, báo động (arousal) và điều hòa nhiệt độ. Não giữa gồm nóc, mái, cuống não, nhiều nhân và bó. Phần đuôi nối với cầu não, phần đầu nối với gian não (diencephalon: đồi thị , vùng dưới đồi..). Não giữa nằm ngay dưới vỏ não, gần trung tâm của não. 3.1. Chức năng Não giữa là một phần của thân não. Chất đen phối hợp với hệ vận động của hạch nền não (basal ganglia), chất đen có nhiều neuron tiết dopamine có chức năng trong thúc đẩy (motivation) và làm quen (habituation).

3.2. Thể sinh tư (corpora quadrigemina) Thể sinh tư gồm 4 thùy nằm trên lưng của cống não, đôi trên sau gọi là thể gối trên (superior colliculi) và đôi dưới sau gọi là thể gối dưới (inferior colliculi). 4 thùy thị giác giúp các sợi thần kinh thị giác giao thoa chéo. Tuy vậy cũng có một số sợi không chéo, chạy song song và cùng bên. Thể gối trên liên quan đến cử động giật mạnh mắt trong, thể gối dưới là điểm tiếp hợp cho các thông tin về âm thanh. Dây thần kinh ròng rọc (trochlear nerve) đi ra khỏi mặt sau của não giữa, bên dưới thể gối dưới.

3.3. Cuống não (Cerebral peduncle) Cuống não là cấu trúc đôi, ở phần bụng của ống não, phía trên là mái (tegmentum) và mào (cresta) ở phần bụng, cả hai cung cấp các sợi của bó vỏ-gai (corticospinal tract), giữa các cuống não là hố giữa cuống não và dây thần kinh ròng rọc hay thần kinh cảm động nằm trên và ngòai cuống não. Dây thần kinh vận nhãn gây co mống mắt (phó giao cảm) và cử động mắt.

PHẦN C - SINH LÝ TIỂU NÃO 1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO Tiểu não là phần thần kinh trung ương nằm ở hố sọ sau, ngay phía sau thân não, nhận những bó thần kinh từ tủy sống, hành não, vỏ não đi đến và từ tiểu não có những bó thần kinh đi đến vỏ não, hành não, cuống não và tủy sống. Tiểu não nối với thân não bằng 3 đôi cuống tiểu não: o Đôi trên nối với não giữa o Đôi giữa nối với cầu não 169

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

o Đôi dưới nối với hành não. Thực chất các cuống tiểu não là những đường liên hệ của tiểu não với các phần khác của hệ thần kinh. Tiểu não gồm có thùy nhộng ở giữa và 2 bán cầu tiểu não ở 2 bên. Mỗi bán cầu tiểu não có một lớp chất xám bao bọc bên ngoài gọi là vỏ tiểu não, bên trong là chất trắng chứa một số nhân xám quan trọng như nhân răng (Dentate nucleus) và nhân mái (Fastigial nucleus).

Hình 1 : Cấu trúc của tiểu não 1.1. Vỏ tiểu não Trên bề mặt có nhiều nếp nông và sâu chia thành nhiều thùy, gồm rất nhiều neuron, chia thành 3 lớp: – Lớp phân tử: ngoài cùng, gồm: o Các tế bào sao ngoài và tế bào rỗ, các tế bào này có sợi trục ngắn, là tế bào trung gian ức chế, gây ức chế ngang các tế bào Purkinje bên cạnh. Các tế bào sao ngoài và tế bào rổ tiếp nhận xung thần kinh từ các nhánh nằm ngang song song của tế bào hạt. o Đuôi gai của tế bào Purkinje và tế bào Golgi. o Sợi trục của tế bào hạt đi theo hướng nằm ngang gọi là sợi song song. – Lớp tế bào Purkinje: ở giữa Có các tế bào Purkinje tiếp nhận các xung thần kinh từ các nhánh ngang song song của tế bào hạt do sợi rêu và sợi leo từ nhân trám dưới của hành não kích hoạt, đồng thời phát xung gây ức chế hoạt động của nhân răng, nhân mái, nhân xen, nhân tiền đình bên.

170

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Lớp tế bào hạt: trong cùng, chứa các tế bào Golgi. Các tế bào hạt nhận xung hoạt hóa từ các sợi rêu. Sợi rêu đi vào lớp hạt cho nhiều nhánh bên, tận cùng là hoa hồng sợi rêu. Mỗi hoa hồng là trung tâm của tiểu cầu tiểu não có: hoa hồng sợi rêu, tận cùng đuôi gai của tế bào hạt, tận cùng sợi trục của tế bào Golgi. Tế bào Golgi có tác dụng ức chế tiểu cầu tiểu não, hay ức chế tế bào hạt. 1.2. Chất trắng Gồm các sợi trục đi đến và ra khỏi tiểu não. 1.3. Nhân 1.3.1. Nhân mái Nhận các sợi từ thùy nhộng và nhân tiền đình, dây VIII qua cuống tiểu não dưới, cho các sợi đến nhân tiền đình. Chức năng: điều chỉnh thăng bằng, tư thế (phối hợp với thể lưới). 1.3.2. Nhân xen Gồm nhân nút và nhân tiểu cầu. Nhận các sợi từ vùng trung gian của bán cầu tiểu não, cho các sợi đến đồi thị, vỏ não đến nhân đỏ và nhân lưới ở phần trên của thân não đến cấu trúc đường giữa đồi thị rồi đến nhân hạch nền não liên quan đến chức năng phối hợp giữa 2 nhóm cơ đối kháng ở phần ngoại biên của chi. 1.3.4. Nhân răng Nhận sợi từ phần ngoài của bán cầu tiểu não, cho sợi đến nhân bụng bên và nhân bụng trước của đồi thị và sau đó là đến vỏ não. Căn cứ theo bậc thang tiến hóa, người ta chia tiểu não ra làm 3 phần: – Nguyên tiểu não: chính là thùy nhộng, đây là phần xuất hiện sớm nhất theo bậc thang tiến hóa, nguyên tiểu não có liên quan mật thiết với nhân tiền đình ở hành não nên nó có chức năng chủ yếu trong việc điều hòa trương lực cơ và duy trì thăng bằng cho cơ thể. – Tiểu não cổ: phần này nhận những đường dẫn truyền từ tủy sống đưa lên, trong đó quan trọng là đường cảm giác sâu không có ý thức để từ đó tiểu não điều hòa các động tác tự động, điều hòa trương lực cơ và giữ thăng bằng cho cơ thể. – Tiểu não mới: o Là phần phát triển muộn nhất theo bậc thang tiến hóa. o Tiểu não mới phát triển ở những động vật cấp cao và ở người là hoàn thiện nhất

171

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

o Tiểu não mới liên quan chặt chẽ với vỏ não để góp phần cùng vỏ não điều hòa các động tác chủ động. II. CHỨC NĂNG CỦA TIỂU NÃO 2.1. Chức năng dẫn truyền Đường dẫn truyền vào và ra khỏi tiểu não qua cuống tiểu não. Đường vào tận cùng trong vỏ tiểu não, đường ra từ các nhân. 2.1.1. Đường vào – Bó tủy - tiểu não chéo: bị kích thích bởi các tín hiệu vận động từ bó tháp và bó hồng -gai, đến sừng trước tủy sống và từ các đường trong nội bộ tủy sống . – Bó tủy - tiểu não thẳng: truyền xung từ các thoi cơ, gân cơ, thụ thể ở da và khớp cho tiểu não những thông tin về tình trạng co cơ, mức độ căng trên gân cơ, vị trí, tư thế và tốc độ di chuyển của những phần cơ thể để tiểu não điều hòa và phối hợp các động tác. – Bó thon - chêm (Goll -Burdach): đưa đến tiểu não thông tin về cảm giác bản thể của cơ thể . – Bó tiền đình - tiểu não: dẫn truyền cảm giác về không gian để tiểu não giữ thăng bằng cơ thể bằng cách điều hòa trương lực cơ. – Bó lưới - tiểu não: Bó trám-tiểu não: Khi kích thích vùng vận động, hạch nền não, chất lưới và tủy sống, các xung thần kinh sẽ tiếp hợp ở nhân trám (nhân ô -liu dưới) sau đó theo cuống dưới vào tiêu não đối bên. – Bó vỏ cầu - tiểu não: liên hệ giữa vỏ não và tiểu não. 2.1.2. Đường ra Gồm sợi ra từ nhân răng và nhân mái. – Từ nhân mái ra: đến các nhân của thân não, neuron vận động sừng trước tủy sống và nhân điều khiển cơ mắt, gồm : o Bó tiểu não - tiền đình o Bó móc bắt chéo: đến chất lưới, tiền đình đối bên, đồi thị đối bên, vỏ não, cầu não, tủy (bó mái - tủy) – Từ nhân răng ra o Bó tiểu não - nhân đỏ o Bó tiểu não - đồi thị - vỏ não 2.2. Chức năng điều hòa cử động 172

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

2.2.1. Kiểm soát và điều chỉnh vận động không tự ý – Kiểm soát và điều chỉnh trương lực cơ: ở loài vật, thùy nhộng có chức năng ức chế trương lực cơ. Ở người: tổn thương tiểu não, giảm trương lực cơ cùng bên. o Tăng trương lực cơ ở chi và thân là một phản xạ từ các bộ phận nhận cảm ở gân, cơ, khớp, trung tâm phản xạ là thùy nhộng . o Tăng trương lực cơ vùng cổ là phản xạ từ các bộ phận nhận cảm ở tiền đình và trung tâm phản xạ này là tiểu não cổ. – Kiểm soát sự phối hợp các động tác và duy trì tư thế trong không gian khi hoạt động nhanh Do thùy nhộng. Thùy nhộng nhận tín hiệu từ bộ phận nhận cảm của gân, cơ, khớp xung đi ra đến các nhân vận động ngoại tháp để điều chỉnh hoạt động các cơ sao cho phối hợp trong một động tác nhất định nhất là các động tác liên tiếp được nhịp nhàng khi thực hiện nhanh. Thùy nhộng là nơi kiểm soát vận động của thân, cổ, vai và hông trong khi có các thay đổi nhanh tư thế của cơ thể. Sự phối hợp hoạt động cơ cần để duy trì một tư thế nhất định: khi vật đứng yên, đầu phải hướng lên cao, bốn chi chống xuống đất. – Kiểm soát và điều chỉnh thăng bằng của cơ thể Được kiểm soát bởi tiểu não cũ (lưỡi, lưỡi gà) và tiểu não cổ (thùy nhung). Phản xạ bắt đều từ bộ phận nhận cảm ở tiền đình (khi cơ thể, đầu thay đổi vị trí hoặc tốc độ vận động theo 3 hướng trong không gian), xung đi ra đến nhân vận động ngoại tháp, tư thế sẽ được điều chỉnh ngay để giữ thăng bằng. 2.2.2. Kiểm soát vận động tự ý Do bán cầu tiểu não và có liên quan đến vỏ não. – Kiểm soát vận động ngọn chi o Do vùng trung gian bán cầu tiểu não. Vỏ não phát xung theo bó tháp đến neuron vận động sừng trước tủy sống đồng thời xung cũng đến tiểu não. Khi cơ hoạt động, tín hiệu hoạt động sẽ được các bộ phận nhận cảm báo lại cho tiểu não, tiểu não so sánh 2 thông tin này và nhân xen sẽ gởi tín hiệu đến vỏ não và nhân đỏ để điều chỉnh cho phù hợp. o Tiểu não cung cấp tín hiệu bật nhanh, mạnh cơ đồng vận lúc bắt đầu cử động và ức chế cơ đối kháng, đến giai đoạn cuối của cử động thì ngược lại. o Tiểu não làm giảm các cử động quá mức và hãm lại các cử động đu đưa làm cử động đúng tầm, đúng hướng. 173

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

2.3. Chức năng lập kế hoạch Cho những cử động liên tiếp nhau. Định thời gian thích hợp cho các cử động liên tiếp nhau. 2.4. Chức năng thực vật Tiểu não có liên hệ về giải phẫu và chức năng với vùng dưới đồi và thể lưới nên có vai trò điều hòa các chức năng thực vật. III. HỘI CHỨNG TIỂU NÃO Khi tiểu não bị tổn thương (u, nhiễm khuẩn, chấn thương...) sẽ xuất hiện các triệu chứng bệnh lý. Tập hợp các triệu chứng bệnh lý đó gọi là hội chứng tiểu não. Một hội chứng tiểu não đầy đủ gồm những biểu hiện sau: – Giảm trương lực cơ – Hội chứng 3 sai: sai tầm, sai hướng, sai nhịp. Bảo người bệnh chỉ ngón tay vào mũi, họ sẽ chỉ vào má, cằm, họ có dáng đi “con gà trống “, không dừng được các động tác một cách kịp thời. – Run: run khi làm việc, động tác càng phức tạp càng run nhiều. – Giật nhãn cầu: lay tròng mắt khi nhìn cố định vào một vật. – Mất thăng bằng: đi lảo đảo, dễ bị ngã, đi hình zích zắc. – Rối loạn phát âm: nói khi nhanh khi chậm, khi to khi nhỏ, nói khó. – Rối loạn chữ viết do không phối hợp được các cơ tương ứng.

PHẦN D - SINH LÝ ĐỒI THỊ Đồi thị (thalamus: Greek θάλαμος = room, chamber) là một cấu trúc đôi đối xứng qua đường giữa, có dạng hình bầu dục, nằm trong não, giữa vỏ não và não giữa. Đồi thị có chức năng: tiếp nối cảm giác, cảm giác chuyên biệt, tín hiệu vận động đến vỏ não, điều hòa ý thức, giấc ngủ, báo động. Đồi thị bao quanh não thất thứ 3. Đồi thị là nơi trung gian, tập trung tất cả kích thích bên ngoài, các xung được biến đổi và đưa đến các trung khu dưới vỏ và vỏ não để cơ thể đáp ứng và thích ứng với những điều kiện của môi trường sống. Đồi thị nằm gần trung tâm của não, từ đó có thể gởi xung thần kinh đến vỏ não theo mọi hướng. Ở người, hai phần nữa của đồi thị là khối ô - van dài khỏang 5,7cm, nghiêng khỏang 30°, đối xứng hai bên của não thất thứ 3.

174

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 1. Đồi thị (Thalamus) Đồi thị là một tổ chức lớp (cấu tạo bởi các sợi có myelin) chia nhiều phần phụ. Các vùng khác nhau được xác định bởi các cụm neuron. Các nhóm nhân : 1.Theo Hassler thì đồi thị có gần 150 nhân phụ thuộc vào sự có hay không có các đường liên hệ giải phẫu giữa các nhân đồi thị với vỏ não. Có 2 nhóm : – Nhóm 1: có các sợi chạy đến vỏ bán cầu đại não + Nhóm nhân trước + Nhóm nhân giữa + Nhóm nhân bên + Thể gối trong + Thể gối ngòai + Khối sau đồi não (pulvinar). – Nhóm 2 : không có sợi đến vỏ não + Chất xám trung tâm + Các nhân nhỏ nằm trong thể gối và nhân lưng. 2. Phân chia theo nguyên tắc định khu (topographia): –

Nhóm trước

–

Nhóm nhân đường giữa 175

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

–

Nhóm nhân giữa

–

Nhóm nhân bụng trên

–

Nhóm sau

–

Nhóm trước nóc.

3. Phân chia theo chức năng: –

Nhóm nhân đặc hiệu: chức năng chủ yếu là chuyển tiếp các xung thần kinh. Các nhân này cùng với các vùng chiếu của chúng trên vỏ não tham gia vào quá trình phân tích tín hiệu tạo ra cảm giác.

–

Nhóm nhân không đặc hiệu: chức năng biến đổi và gây họat hóa nhiều vùng vỏ não, tạo điều kiện cho vỏ não tiếp nhận các tín hiệu hình thành các phản ứng.

–

Nhóm nhân liên hợp: chức năng tích hợp, tham gia vào cơ chế điều hòa bên trong, vào các họat động của các nhân đồi thị và các vùng chiếu của chúng ở vỏ não, bảo đảm việc tiếp nhận các kích thích một cách nguyên vẹn và đầy đủ.

I. Chức năng Đồi thị có nhiều chức năng: – Tác dụng tiếp hợp giữa nhiều vùng dưới vỏ và vỏ não. Đặc biệt, mỗi hệ thống cảm giác (ngọai trừ thính giác) gồm có nhân ở đồi thị nhận tín hiệu cảm giác và gởi đến vỏ não phối hợp. Thí dụ: trong hệ thị giác, tín hiệu từ võng mạc (retina) được gởi đến nhân gối bên (lateral geniculate nucleus) của đồi thị, sau đó gởi đến vỏ não thị giác chính (primary visual cortex: vùng V1) ở thùy chẩm. Giống vậy, nhân gối trong (medial geniculate nucleus) là nơi tiếp chính của cảm giác nghe và gởi đến vỏ não thính giác chính (primary auditory cortex), và nhân bụng sau là nơi tiếp chính của cảm giác bản thể (somatosensory), gởi tín hiệu sờ (touch) và gân cơ khớp đến vỏ não cảm giác bản thể chính. – Đồi thị giữ vai trò quan trọng trong điều hòa trạng thái thức ngủ. Nhân đồi thị có những kết nối qua lại với vỏ não, tạo nên những vòng đồi thị - vỏ não - đồi thị liên quan đến ý thức. Đồi thị giữ vai trò trong điều hòa trạng thái tỉnh thức (arousal), mức độ nhận thức (awareness), và họat động. Tổn thương đồi thị sẽ gây hôn mê. – Nhiều chức năng khác nhau liên quan đến những vùng khác nhau của đồi thị, đó là những hệ thống như thính giác, bản thể, nội tạng, vị giác và thị giác (ngọai trừ khứu giác), các tổn thương khu trú sẽ gây khiếm khuyết cảm giác. – Một chức năng khác của đồi thị dành cho hệ vận động, như tiếp nối các xung vào từ tiểu não là đích đến của tín hiệu lập thể (stereotactian) đặc biệt cho việc cải thiện 176

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

triệu chứng run (tremor). Vai trò của đồi thị trong vùng áo não trước và vùng đen của hệ hạch nền não chưa được hiểu rõ và sự tham gia của đồi thị trong chức năng tiền đình hoặc nóc vẫn chưa được biết. II. BỆNH LÝ Các tai biến mạch máu não (đột quỵ: strokes) có thể gây hội chứng đồi thị (thalamic syndrome), gồm tê nữa bên đối diện (contralateral hemianaesthesia), cảm giác bỏng và đau nữa bên (tê đau: painful anaesthesia) kèm tính khí thay đổi. Thiếu máu ở vùng do động mạch cận giữa cung cấp, nếu xảy ra hai bên sẽ gây rối lọan vận động (akinetic mutism) có kèm theo hoặc không rối lọan vận động mắt. Điều này liên quan đến phối hợp không đều nhịp giữa đồi thị và vỏ não. (Thalamocortical Dysrhythmia). Hội chứng Korsakoff's do tổn thương thể vú, thể vú đồi thị và đồi thị. Mất ngủ nặng có tính cách gia đình là một bệnh di truyền trong đó đồi thị bị thoái hóa làm người bệnh không thể ngủ và có thể gây tử vong. Tổn thương đồi thị sẽ gây những rối lọan sau : – Mất cảm giác: những cảm giác bình thường của bên đối diện giảm hoặc mất hẳn. – Lọan cảm giác: Người bệnh có thể bị tăng cảm giác do những tổn thương gây kích thích đồi thị: phản ứng vận động liên quan đến những biểu hiện cảm xúc, tăng cảm giác đau, tăng họat động nội tạng, tê nữa thân, thất điều vận động ... – Run: do tổn thương làm rối lọan điều hòa các động tác có ý thức .

PHẦN E - VÙNG HẠ ĐỒI (HYPOTHALAMUS) I. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO Vùng dưới đồi là một tập hợp nhiều nhân xám (khoảng 40 nhân) nằm ngay dưới đồi thị và xung quanh não thất 3. Kích thước khoảng 1 cm3. Các neu ron cấu tạo vùng dưới đồi chia làm hai loại: – Neu ron có chức năng dẫn truyền – Neu ron có chức năng bài tiết hormon. Các nhân xám của vùng dưới đồi có thể chia làm 3 nhóm, mỗi nhóm có một số nhân chính sau đây:

177

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 2.Vùng dưới đồi 1.1. Nhóm trước – Nhân cạnh não thất – Nhân trên thị – Nhân tréo thị 1.2. Nhóm giữa – Nhân bụng giữa – Nhân lưng giữa – Nhân phễu 1.3. Nhóm sau – Nhân trước vú – Nhân sau vú – Nhân củ vú II. CHỨC NĂNG Vùng hạ đồi điều hòa nhiều hoạt động cơ thể và là cơ quan điều hòa hằng định nội môi chính. Các xung cảm giác bản thể và nội tạng cũng như xung từ các thụ thể thị giác, vị giác và khứu giác. Các thụ thể khác trong vùng dưới đồi điều hòa áp suất thẩm thấu, 178

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

mức đường máu, nồng độ một số hormon và nhiệt độ của máu vùng hạ đồi có nhiều kết nối với tuyến yên, sản xuất một vài loại hormon. Các chức năng quan trọng của vùng hạ đồi gồm: 2.1. Điều hòa hệ thần kinh thực vật VHĐ điều hòa và phối hợp hoạt động của hệ thần kinh thực vật, điều hòa co cơ trơn, cơ tim và bài tiết nhiều tuyến. Các sợi trục vươn từ VHĐ đến các nhân giao cảm và phó giao cảm trong thân não và tủy sống. Thông qua hệ thần kinh thực vật, VHĐ là cơ quan điều hòa hoạt động nội tạng chính, nhịp tim, di chuyển thức ăn qua đường tiêu hóa và co bọng đái. 2.2. Sản xuất hormon VHĐ bài tiết vài hormon và có hai loại có kết nối quan trọng với tuyến yên – Thứ nhất là các hormon giải phóng (releasing hormones) và ức chế (inhibiting hormones) được phóng thích vào mạng mạch máu trong vùng lôi giữa (mediance eminence). Máu sẽ mang các hormon này đến thùy trước tuyến yên, tại đây chúng sẽ kích thích hoặc ức chế bài tiết hormon của tiền yên. – Thứ hai, các sợi trục từ nhân cận não thất và trên thị qua vùng phễu đến hậu yên, thân tế bào của các neuron này bài tiết hai hormon là oxytocin và hormon kháng lợi niệu ADH , các hormon này sẽ theo sợi trục đến hậu yên, ở đây chúng sẽ được bài tiết. 2.3. Điều hòa cảm xúc và thái độ Cùng với hệ viền ,VHĐ tham gia trong các biểu lộ cảm xúc như giận dữ, gây hấn, đau, vui lòng, và các thái độ liên quan đến tính dục. -

Điều hòa ăn và uống: VHĐ điều hòa ăn vì có trung tâm ăn (feeding center) và trung tâm no (satiety center) gây cảm giác đầy bụng và ngưng ăn, trung tâm khát (thirst center), khi một vài tế bào trong VHĐ bị kích thích bởi sự tăng áp suất thẩm thấu của dịch ngoại bào, gây cảm giác khát, uống nước sẽ làm áp suất thẩm thấu trở về bình thường và bớt khát.

Điều hòa nhiệt độ cơ thể: VHĐ điều hòa nhiệt độ cơ thể. Nếu nhiệt độ của máu qua VHĐ tăng, VHĐ sẽ ra lệnh cho hệ thần kinh thực vật kích thích các hoạt động làm mất nhiệt. Khi nhiệt độ của máu giảm, VHĐ sẽ phát xung kích thích sự sinh nhiệt và giữ nhiệt.

Điều hòa nhịp ngày đêm và trạng thái ý thức: Nhân trên thị có chức năng như một đồng hồ sinh học vì thiết lập nhịp ngày đêm (circadian rythms) như chu kỳ 179

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

thức -ngủ (khoảng 24 giờ). Nhân này nhận tín hiệu từ võng mạc và gửi tín hiệu đến các nhân của VHĐ , hệ lưới, và tuyến tùng (pineal gland).

PHẦN F - VÙNG TRÊN ĐỒI THỊ (EPITHALAMUS) Vùng trên đồi thị là một vùng nhỏ trên và sau đồi thị, có tuyến tùng và nhân habenular 1. TUYẾN TÙNG Là một phần của hệ nội tiết, bài tiết hormon melatonin. Melatonin tham gia trong việc thiết lập đồng hồ sinh học, được kiểm soát bởi nhân trên thị. Trong tối melatonin được bài tiết nhiều hơn khi có ánh sáng, hormon này tạo thuận lợi cho ngủ. Khi võng mạc bị ánh sáng kích thích, nhân trên thị kích thích tuyến tùng bài tiết melatonin có chu kỳ, ít vào ban ngày và cao vào ban đêm. 2. NHÂN HABENULAR Liên quan đến khứu giác, đặc biệt cảm giác với mùi (nước hoa, chocolat).

PHẦN G - CÁC CƠ QUAN VÒNG QUANH NÃO THẤT ( CIRCUMVENTRICULAR ORGANS) Là một phần của gian não, các cơ quan này lót thành của não thất thứ 3, có thể điều hòa sự thay đổi hóa học trong máu vì chúng không có hàng rào máu - não. Các cơ quan này (CVOs) gồm một phần của VHĐ, tuyến tùng, tuyến yên, và một ít cấu trúc lân cận. Chức năng: Điều hòa hoạt động hằng định nội môi của hệ nội tiết và hệ thần kinh như điều hòa huyết áp, cân bằng dịch cơ thể, đói và khát. CVOs được nghĩ là nơi mà siêu vi HIV xâm nhập vào não, gây bệnh AIDS, một khi vào não, siêu vi HIV gây chứng mất trí (dementia) và những rối loạn thần kinh khác.

PHẦN H - SINH LÝ VỎ NÃO I. GIẢI PHẪU SINH LÝ Vỏ não là lớp chất xám bao quanh hai bán cầu đại não, dày 2 - 5 mm, diện tích là 0,25m2, có khoảng 100 tỉ tế bào thần kinh. Vỏ não có 3 lọai: – Vỏ não cổ: có 3 lớp tế bào – Vỏ não cũ: có 4 - 5 lớp tế bào – Vỏ não mới (90%) gồm 6 lớp tế bào từ nông đến sâu Lớp trên hạt : nhiệm vụ liên hợp trong vỏ não

180

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Lớp I hay lớp phân tử: có ít tế bào thần kinh, được tạo thành do tập hợp các sợi thần kinh – LớpII hay lớp hạt ngoài: có tế bào hạt và vài tế bào tháp Lớp dưới hạt : – Lớp III hay lớp tháp ngoài: gồm phần lớn là những tế bào tháp nhỏ – Lớp IV hay lớphạt trong: gồm phần lớn là tế bào hạt. Hầu hết các cảm giác chuyên biệt tận cùng ở lớp này. – Lớp V hay lớp tế bào tháp lớn cho sợi trục thần kinh đến thân não và tủy sống – Lớp VI hay lớp đa dạng: gồm tế bào tháp, tế bào thoi và những tế bào khác.Tế bào tháp cho những sợi trục thần kinh đến đồi thị. Vỏ não liên hệ chặt chẽ với đồi thị, tạo thành hệ thống vỏ não - đồi thị.

Hình 3. Cấu trúc của vỏ não II. PHÂN VÙNG VỎ NÃO (Broadman chia vỏ não thành 52 vùng).

181

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình4. Phân vùng chức năng của vỏ não 2.1.Vùng vận động Vùng vận động chính: vùng 4 Broadman hay vùng hồi trước trung tâm, là nơi xuất phát bó tháp thẳng và chéo. Vùng vận động chính chi phối vận động theo ý muốn của nữa thân bên kia. Kích thích điện học bất cứ điểm nào trong vùng vận động chính gây co các sợi cơ chuyên biệt ở nữa thân bên kia. Theo Adrian thì bộ phận nào của cơ thể có cử động tinh vi và nhiều thì vùng vận động tương ứng ở vỏ não rộng. Các vùng vỏ não dành cho các cơ làm cử động ngón tay lớn hơn vùng dành cho cơ gây cử động ngón chân. Vùng tiền vận động: gồm phần lớn vùng 6B, ở phía dưới vùng vận động bổ túc. Sự phân phối hình chiếu của các bộ phận trong cơ thể ở vùng này gần như vùng vận động chính. Kích thích vùng tiền vận động gây các cử động phối hợp phức tạp để thực hiện một nhiệm vụ đặc biệt. Vùng tiền vận động gửi tín hiệu trực tiếp đến vùng vận động chính hoặc gián tiếp đến hạch nền não, sau đó trở lại đồi thị rồi mới tới vùng vận động chính. Vùng vận động bổ túc: một phần của vùng 6 và 8, có chức năng lập chương trình cho các cử động phức tạp. 2.2. Vùng cảm giác – Vùng cảm giác bản thể còn gọi làvùng cảm giác chính: vùng cảm giác I và II 182

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

o Nằm ở hồi sau trung tâm, nhận cảm giác nóng lạnh và đau ở nữa thân bên kia. o Vùng cảm giác II nằm ở phía sau và dưới vùng I, hình chiếu cảm giác của các phần cơ thể lên vùng này được định vị sơ sài hơn. – Vùng cảm giác liên hợp o Nhận tín hiệu thần kinh đến vùng cảm giác I, nhân của đồi thị, vỏ não thị giác, và vỏ não thính giác. o Chức năng: giải thích ý nghĩa các tín hiệu cảm giác đi vào vùng cảm giác I. o Tổn thương: mất khả năng nhận biết các vật phức tạp bằng cảm giác, mất hầu hết cảm giác về hình thể ở nữa thân đối diện, quên sự hiện diện của nó và thường hay quên không vận động nữa bên thân đối diện. 2.3. Vùng giác quan 2.3.1. Vỏ não thị giác (vỏ não rãnh cựa, thùy chẩm, vùng 17) – Vùng thị giác thông thường (17B) ở thùy chẫm, cho cảm giác ánh sáng, cho phép nhìn thấy vật. Tổn thương: gây mù vỏ não. – Vùng thị giác nhận thức (18B, 19B) cho phép nhận thức được vật nhìn thấy. Tổn thương: vẫn nhìn thấy vật nhưng không biết là vật gì . Tổn thương 1 bên trước giao thị chỉ gây khiếm khuyết thị trường ở 1 mắt, trong khi tổn thương từ giao thị về sau, khiếm khuyết giới hạn ở 1 vùng thị trường (nhưng thường ở 2 mắt) 2.3.2. Vỏ não thính giác (hồi Heschl, thùy thái dương, bên trong khe Sylvian) – Vùng thính giác thông thường (41B, 42B) ở thùy thái dương hai bên, cho cảm giác âm thanh, nghe được tiếng. Tổn thương hai bên: giảm khả năng nghe, không định hướng được âm thanh tới tai. – Vùng thính giác nhận thức (22B) cho phép nhận thức được ý nghĩa của âm thanh. Tổn thương: vẫn nghe tiếng nhưng không hiểu được ý nghĩa 2.3.3. Vỏ não khứu giác – Vùng khứu giác bên phụ trách việc điều hòa tính tự động của sự “ăn vào”, tránh những thức ăn độc, dựa vào kinh nghiệm đã tiếp xúc với thức ăn ấy. – Vùng trán thị phụ trách việc nhận mùi vị một cách có ý thức. 183

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Vùng khứu giác giữa phụ trách những phản xạ căn bản của khứu giác như liếm mép, tiết nước bọt, ăn khi ngửi thấy mùi thức ăn, cảm xúc thô sơ khi kết hợp với mùi 2.3.4. Vỏ não vị giác – Ở đầu dưới của hồi sau trung tâm của thùy đỉnh, nằm sâu vào rãnh bên tới vùng nắp thùy đảo, ở gần vùng cảm giác lưỡi của vùng cảm giác thân thể I, cho cảm giác vị của thức ăn (mặn, ngọt, chua,cay), độ đặc, lỏng, nhiệt độ của thức ăn, truyền cảm giác đau, mùi… Tổn thương: lưỡi bị tê, không nếm được. 2.4. Vỏ não liên hợp – Vỏ não kết hợp đơn vùng (unimodal): mỗi vùng vỏ não cảm giác nguyên phát được tiếp cận bởi 1 vùng vỏ não kết hợp đơn (tức là chỉ liên kết trực tiếp với 1 vùng vỏ não kết hợp). – Vỏ não kết hợp đa vùng (polymodal và supramodal) được liên kết với các vùng vỏ não kết hợp đơn vùng cũng như các vùng vỏ não kết hợp cao cấp hơn khác. Vùng vỏ não liên hợp nhận và phân tích những thông tin từ nhiều vùng chức năng khác nhau của vỏ não và các cấu trúc dưới vỏ. Những vùng quan trọng là: 2.4.1. Vùng liên hợp đỉnh - chẫm - thái dương: có chức năng giải thích ý nghĩa của các tín hiệu từ chung quanh đi vào. Các phân vùng: – Phân vùng phân tích các phối hợp trong không gian của tất cả các phần của cơ thể và mối liên hệ với môi trường chung quanh.

184

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 5. Vỏ não vận động và cảm giác

185

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 6. Vỏ não thị giác

Hình 7. Vỏ não thính giác – Phân vùng để hiểu ngôn ngữ :vùng Wernicke nằm ở phía sau vùng thính giác thông thường , ở phần sau của hồi thái dương trên o Chức năng: giải thích những ý nghĩa phức tạp của nhiều cảm giác khác nhau đã trải qua, còn gọi là vùng giải thích tổng quát hay vùng hiểu biết, hoặc vùng liên hợp thứ ba. – Hồi góc: nằm ngay sau vùng Wernicke, ưu thế thường ở bán cầu đại não trái (95% các trường hợp) o Chức năng: Khi bị tổn thương bệnh nhân nghe, hiểu được lời nói nhưng không hiểu được ý nghĩa của chữ dù thấy chữ, gọi là mù lời, vùng trước trán, và vùng liên hợp hệ viền. – Vùng đỉnh - chẫm - thái dương phía bên bán cầu không ưu thế có chức năng hiểu và giải thích âm nhạc, liên hệ trong không gian giữa người và chung quanh, tầm quan trọng của ngôn ngữ hình thể và âm điệu của giọng nói, kinh nghiệm liên hệ đến sử dụng chi và bàn tay. – Phân vùng để gọi tên vật: tên được học chính yếu qua đường nghe, đặc tính vật lý và hình dạng của vật được học qua thị giác. 186

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

2.4.2. Vùng liên hợp trước trán Chức năng: lập kế họach cho những cử động vận động phức tạp và kế tiếp nhau, cần cho suy nghĩ trong một thời gian dài, suy nghĩ nhằm đạt một mục đích nào đó, ghi nhớ nhiều thông tin cùng lúc, gợi nhớ thông tin ngay khi cần. Cắt thùy trước trán: mất khả năng giải quyết những vấn đề phức tạp, không thể liên kết những công việc kế tiếp, không thể học để làm vài công việc cùng lúc, mất tất cả mong muốn, ước vọng. 2.4.3. Vùng liên hợp viền Gồm cực trước thùy thái dương, phần bụng của thùy trán, hồi đai ở mặt trong bán cầu não. Chức năng: liên quan đến hành vi, cảm xúc và động cơ hành động . 2.5. Các vùng chức năng khác – Vùng nhận diện khuôn mặt: ở phần trong mặt dưới thùy chẫm, phần trong mặt bụng thùy thái dương. – Vùng ngôn ngữ: o Tiếp nhận và hiểu ngôn ngữ: vùng Wernicke hiểu ý nghĩa, thành lập ý nghĩa, lựa chọn từ để diễn đạt các ý nghĩ. o Vùng phát âm Broca: tín hiệu từ vùng Wernicke được truyền tới vùng Broca qua bó cung, sau đó đến vỏ não vận động phụ trách cử động của thanh quản, môi, miệng, hệ thống hô hấp để phát âm hoặc viết. 2.5.1. Bán cầu ưu thế (Cerebral dominance) Hai bán cầu đại não không tương đương nhau về mặt chức năng. Các sự không cân xứng về mặt chức năng đã được ghi nhận như sau: – Ngôn ngữ Ở trên 95% người thuận tay phải, bán cầu trái là vùng ưu thế về mặt ngôn ngữ. Ở người thuận tay trái, bán cầu ưu thế hoặc cũng là bán cầu trái hoặc có khả năng ngôn ngữ cả 2 bên; thỉnh thoảng mới có bán cầu phải ưu thế. – Tay thuận/Thực dụng Tay thuận phản ánh sự không cân xứng về mặt chức năng của hai bán cầu đối với khả năng làm các động tác tinh vi. Mất thực dụng là do tổn thương bán cầu đối bên tay thuận. – Sự chú ý tập trung (Attention) 187

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Sự thờ ơ nửa thân nặng được thấy nhiều ở tổn thương bán cầu bên phải hơn bên trái. Điều này phản ánh sự mất cân xứng 2 bán cầu về cơ chế tập trung chú ý. – Khả năng thị giác không gian (Visuaspatial abilities) Các kỹ năng thị giác không gian được phát triển cao hơn ở bán cầu phải. – Cảm xúc Ảnh hưởng cảm xúc trong tổn thương bán cầu trái khác với trong tổn thương bán cầu phải. Các sang thương thùy trán trái thường đi kèm với trầm cảm nhiều hơn, trong khi tổn thương bán cầu phải thường gây sự vô cảm. 2.5.2. Vỏ não viền (Limbic cortex): cảm xúc và trí nhớ Limbus có nghĩa là viền. Các cấu trúc của vỏ não viền tạo thành một vòng bao quanh thân não và gian não. Các cấu trúc hệ viền bao gồm (đi theo 1 vòng): hạnh nhân, hải mã và hồi cạnh hải mã, vỏ não vùng đai (cingulate cortex), vỏ não thùy trán phần ổ mắt và vỏ não thùy đảo. Vùng viền xu hướng có một cấu trúc nguyên thủy hơn là tân sinh, và được liên kết chặt chẽ với phần nền não trước và hạ đồi. Chức năng: – Cảm xúc: thái độ cảm xúc lệ thuộc vào các thay đổi nội tiết, thần kinh thực vật và vận động, được điều hòa bởi hạ đồi. Bởi vì vỏ não viền não trước nằm chen giữa tân vỏ não và hạ đồi, nên về mặt lý luận nó được giả định rằng nó là trung gian ảnh hưởng của vỏ não lên vùng hạ đồi. Các dữ liệu lâm sàng và thực nghiệm đã xác nhận điều này: ở động vật, các sang thương vùng ổ mắt của vỏ não thùy trán và vỏ não cực thái dương, và sang thương của hạnh nhân (amygdala) đi kèm với các thay đổi trạng thái độ cảm xúc. Ở người động kinh xuất phát từ các cấu trúc thái dương trong (đặc biệt là amygdala) có thể biểu hiện bằng cảm giác cảm xúc như cảm giác sợ. – Trí nhớ: Các sang thương ở vùng hồi hải mã và các liên kết của nó không làm ảnh hưởng đến cảm xúc, nhưng thay vào đó có thể làm ảnh hưởng sâu sắc đến trí nhớ. Các sang thương đúng vào các cấu trúc sau có thể gây ra các rối loạn trí nhớ sâu sắc. Hồi hải mã và vỏ não thái dương lân cận, đồi thị trong (đồi thị trước, bó thể vú-đồi thị, đồi thị lưng trong), nền não trước, có lẽ đặc biệt là các neuron sinh cholinergic của nhân vách, phóng chiếu về hồi hải mã. Các cấu trúc khác của vùng phức tạp này cũng có thể góp phần tạo trí nhớ. 2.5.3. Chức năng của thể chai và mép trước trong việc liên lạc giữa hai bán cầu đại não

188

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Các sợi thần kinh trong thể chai nối liền các phần vỏ não tương ứng ở hai bán cầu, ngọai trừ phần trước của thùy thái dương. Chức năng của thể chai và mép trước: truyền thông tin từ vỏ não một bên qua vùng tương ứng bên đối diện. Thể chai cần để hai bán cầu não hợp tác họat động, mép trước giữ vai trò quan trọng trong việc thống nhất các đáp ứng cảm xúc của hai bán cầu. III. HIỆN TƯỢNG ĐIỆN Ở NÃO Hoạt động điện học của vỏ não có thể ghi được ở vùng da đầu hoặc ghi được ở bề mặt của vỏ não. Ghi nhận những biến đổi về điện ở não cho thấy có họat động điện liên tục ở não. Cường độ và kiểu họat động điện não tùy thuộc trạng thái thức hay ngủ, tuổi, vị trí của điện cực đo, trạng thái sinh lý. Điện thế của tín hiệu điện não được thể hiện qua biên độ của các sóng điện não. Do các tín hiệu điện não phải đi qua các tổ chức dưới vỏ và dưới da đầu trước khi đi đến bề mặt của da đầu nên biên độ ghi được tại da đầu rất nhỏ, nhỏ hơn nhiều so với biên độ thực sự của sóng điện não ghi tại vỏ não. Tập hợp tất cả những sóng điện não ghi nhận được gọi là điện não đồ. 3.1. Các lọai sóng điện não ở người bình thường Khi tế bào thần kinh bị kích thích sẽ bị khử cực. Điện não ghi được là do hàng ngàn hoặc hàng triệu tế bào thần kinh phát xung cùng một lúc. Cường độ của sóng điện não được xác định bởi số lượng tế bào thần kinh và sợi cùng phát xung một lúc chứ không phải là tổng mức họat động điện của não. Năm 1929, Hans Berger là người đầu tiên phát hiện và ghi được hoạt động điện não trên người và thuật ngữ alpha được dùng để mô tả loại hoạt động này. Dạng hoạt động điện não được phát hiện tiếp theo được đặt tên là hoạt động điện não beta (theo thứ tự các chữ cái Hy Lạp). Loại sóng thứ ba được đặt tên là theta xuất phát từ giả thiết cho rằng nguồn gốc của chúng xuất phát từ đồi thị (thalamus) và thuật ngữ delta được xử dụng cho loại hoạt động điện não mà người ta cho rằng có bản chất đau, chết (dolor, death). Các hoạt động điện não nêu trên được gọi là có nhịp khi chúng ghi được ở dưới da đầu thành từng đợt và có biên độ ổn định. Ở người trưởng thành bình thường, tỉnh táo, trong tình trạng hoàn toàn thư giãn về mặt thể chất và tâm thần, người ta thường ghi được hai loại nhịp sinh lý alpha và beta. 3.1.1. Nhịp alpha Đây là một nhịp cơ bản có thể ghi được ngay từ lứa tuổi 4 tháng với tần số là 4 Hz. Người ta cho rằng nguồn gốc của nhịp này là ở vỏ não. Vào lứa tuổi 12 tháng, tần số 189

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

của nhịp alpha tăng lên 6 Hz và ở tuổi 3 năm là 8 Hz. Lúc10 tuổi, tần số của nhịp alpha là 10Hz. Đối với người già, nhịp này có khuynh hướng giảm đi về tần số do có thể mắc nhiều bệnh lý phối hợp (các bệnh về thoái hoá, các bệnh về mạch máu...). Biên độ của nhịp alpha thay đổi tuỳ theo hoàn cảnh lâm sàng và các điều kiện ghi điện não.Biên độ trung bình của sóng alpha khoảng 50 microvolts, nhưng biên độ từ 5-10 microvolts cũng có thể thấy được ở người bình thường. Cũng vào năm 1929 Berger, là người đầu tiên phát hiện ra sự biến mất của nhịp alpha khi mở mắt. Nhịp alpha cũng có thể bị mờ nhạt đi khi có kích thích tiếng động, xúc giác và tính nhẩm. Tuy nhiên, theo Niedermayer (1989), chỉ có 1,6% của bệnh nhân là biểu hiện mờ nhạt nhịp alpha khi có tính nhẩm. Nhịp alpha xuất hiện mạnh nhất ở vùng chẫm, nhưng cũng ghi nhận ở vùng đỉnh và vùng trán của sọ, có ở điện não đồ của hầu hết người bình thường trưởng thành, đang thức và nghỉ ngơi, yên tĩnh, mất khi ngủ sâu, hoặc khi thức nhưng tập trung suy nghĩ . Nhịp alpha bệnh lý có thể gặp ở những bệnh nhân hôn mê có tổn thương các cấu trúc gian não. Đó là hoạt động điện não duy nhất ghi lại được và thường loại nhịp alpha này không có khả năng phản ứng đối với các kích thích. Sóng alpha không xuất hiện ở vỏ não bị cắt đứt liên lạc với đồi thị. Sóng alpha là do sự dao động phản hồi tự nhiên của hệ thống đồi thị-vỏ não, có thể bao gồm hệ thống lưới ở thân não. Alpha cổ điển – Tần số: 8 -13 Hz. – Biên độ: trung bình dưới 50 microvolts. – Hình thái: điều hoà dạng sóng hình sin. – Định khu: ở vùng chẩm hai bên, đối xứng và đồng bộ. – Khả năng phản ứng đối với các kích thích: biến mất hoặc mờ nhạt đi khi mở mắt. – Tuổi xuất hiện: trên 6 tuổi. – Ý nghĩa: nhịp sinh lý ở người trưởng thành khi tỉnh táo. 3.1.2. Nhịp beta Nhịp beta lần đầu tiên được Berger (1929) mô tả. Thuật ngữ beta sử dụng dựa theo thứ tự các chữ của Hy lạp do nhịp này được phát hiện thứ hai sau nhịp alpha. Tần số: >13 Hz (từ 14 đến 45 Hz). Biên độ: 5 - 20 microvolts. 190

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình thái: không đồng bộ, thường bị nhịp alpha che khuất. Định khu: thường thấy ở vùng trung tâm, hai bên, không đối xứng, không đồng bộ. Thường ghi nhận ở vùng đỉnh và vùng trán của sọ, khi họat động tinh thần nhiều hoặc căng thẳng, hay kích thích hệ thần kinh trung ương mạnh do giác quan (mở mắt). 3.1.3. Nhịp theta Có tần số từ 4 - 7 chu kỳ/giây, biên độ trung bình 50 microvolts, xuất hiện ở vùng đỉnh và thái dương của trẻ em, xuất hiện khi có stress ở người lớn, khi ngủ. 3.1.4. Sóng delta Có tần số < 3,5 chu kỳ/giây, xuất hiện khi ngủ sâu, ở trẻ con, hoặc khi có tổn thương thực thể nặng ở não. Sóng delta có thể xuất hiện ở vỏ não, họat động độc lập với các vùng dưới vỏ. Khi cắt đứt liên lạc từ đồi thị lên vỏ não, sẽ làm mất sóng alpha nhưng không mất tất cả sóng delta, điều này cho thấy cơ chế tự đồng bộ có thể xảy ra ở tế bào vỏ não, độc lập với những cấu trúc dưới vỏ để tạo sóng delta. Sóng delta cũng xuất hiện trong giấc ngủ sâu, khi vỏ não đã được giải phóng khỏi ảnh hưởng họat hóa của những trung tâm dưới vỏ.

Hình 8. Các loại sóng điện não 3.2. Sự thờ ơ nữa thân (Unilateral neglect) Bệnh nhân không đáp ứng hoặc đáp ứng chậm hơn khi kích thích xuất hiện ở trong thị trường đối diện với bên tổn thương. Đầu tiên họ có vẻ như bán manh 1 bên, hoặc như mất cảm giác 1 bên, nhưng cuối cùng thì chức năng cảm giác có thể bình thường nếu sự tập trung có thể duy trì được. Bệnh nhân cũng có thể không nhận thức được bệnh của họ (anosognosia). Họ có thể phủ nhận liệt nữa người, hoặc không chấp nhận họ bị 191

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

tai biến mạch máu não. Sự thờ ơ thường gặp và nặng nề hơn trong tổn thương bán cầu phải hơn bán cầu trái. 3.3. Hội chứng mất trí nhớ (amnesic symdome) Các nét chính của hội chứng mất trí nhớ là: (1) Mất trí nhớ xuôi, không có khả năng học thuộc các thông tin mới xảy ra sau khởi phát mất trí nhớ; (2) Mất trí nhớ ngược, mất khả năng phục hồi lại các thông tin đã được học trước khi khởi phát mất trí nhớ; và (3) Sự tập trung và chức năng trí tuệ bình thường. Nhiều người mất trí nhớ có chức năng ngôn ngữ, thực dụng, thị giác không gian và thậm chí chức năng thùy trán bình thường. Nếu bạn không dùng những test trí nhớ đặc biệt thì bạn có thể xếp họ vào trí nhớ bình thường. Hơn nữa, một số loại trí nhớ nào đó lại nguyên vẹn trong hội chứng mất trí nhớ: Bệnh nhân có thể học những điều thường qui như các kỹ năng vận động, và đọc ngược qua gương ; hành vi của họ có thể bị ảnh hưởng bởi các thông tin mà họ không thể nhớ lại liên tục. Do đó các chức năng còn sót lại này được điều hòa bởi các cấu trúc não khác. Ví dụ, người ta nghĩ rằng trí nhớ vận động và thói quen có thể được điều hòa thông qua hạch nền, nhưng điều này vẫn chưa rõ ràng. Các bệnh thường đi kèm với hội chứng mất trí nhớ bao gồm tai biến mạch máu não, u não, chấn thương sọ não, rối loạn Wernicke- Korsakoff do thiếu thiamin, và bệnh Alzheimer (ảnh hưởng đến hồi hải mã và nền não trước). Trong bệnh Alzheimer, các khiếm khuyết nhận thức (mất ngôn ngữ, mất thực dụng, rối loạn thị giác không gian) chẳng bao lâu sẽ kết hợp với mất trí nhớ để tạo ra một hình ảnh lâm sàng phức tạp hơn. 3.4. Các hội chứng thùy trán (Frontal lobe syndromes) Thùy trán có vai trò quan trọng bậc cao trong hành vi. Không có sự hướng dẫn của thùy trán, chúng ta sẽ bị mất sự kiểm soát các hành động. Do đó bệnh nhân thùy trán có thể có cư xử “bất thường”: họ có thể sử dụng những đồ vật một cách thành thạo thậm chí khi không có lý do để dùng, họ lập lại các hành vi, việc làm mới xảy ra, và họ không tìm hiểu cái gì rõ ràng nhất. Họ có thể diễn tả các hành vi như có bệnh tâm thần, không cần quan tâm đến hậu quả hành động của họ, đưa ra những quyết định vô trách nhiệm trong công việc, và với thời gian, họ có thể có những hình thái tình dục không đúng đắn (mặc dù nhìn chung là họ bị giảm khoái cảm tình dục). Các bệnh nhân sa sút trí tuệ do tổn thương thùy trán cũng không thể hệ thống được kinh nghiệm của họ và cũng không biết lên kế hoạch tương lai. Họ thường quên nhiều thứ, không phải họ không thể mã hóa trí nhớ mới, mà bởi vì họ không thể khởi phát trí nhớ thích hợp. Ví dụ, bệnh nhân có thể nói là đi đến cửa hàng để mua 5 món đồ vật, nhưng khi đến nơi họ lại bị thu hút bởi tạp chí, đọc nó, và sau đó trở về nhà mà không mua thứ gì. Khi được hỏi tại sao ông ta đi đến cửa hiệu, ông ta có thể nhớ lại các thứ mà ông ta dự định 192

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

mua; ông ta đã quên để nhớ lại chúng cho đúng lúc. [Bệnh nhân mất trí nhớ kinh điển thì không thể nhớ lại danh sách khi đã quên]. Các bệnh nhân tổn thương vùng trán ổ mắt bộc lộ sự khó khăn trong việc ức chế những hành vi không thích hợp. Các bệnh nhân với các sang thương trán trong thường bị bất động, khó khởi đầu hành vi. 3.5. Động kinh Là tình trạng họat động quá mức không kiểm sóat được của một phần, hoặc tòan thể hệ thần kinh trung ương, gây co giật một phần hoặc tòan cơ thể . Có 3 lọai động kinh: cơn lớn, cơn nhỏ, cục bộ.

PHẦN G - SINH LÝ CẢM GIÁC Cảm giác là biết một cách ý thức và dưới ý thức (conscious or subconscious awareness) những thay đổi của môi trường bên trong và bên ngoài. Bản chất của cảm giác và cách đáp ứng thay đổi theo nơi đến của xung thần kinh mang thông tin cảm giác đến hệ thần kinh trung ương (HTKTU). Tín hiệu vào của các phản xạ tủy sống là xung cảm giác đến tủy sống. Xung cảm giác đến phần não dưới gợi các phản xạ phức tạp hơn như thay đổi nhịp tim hay nhịp thở. Khi xung thần kinh cảm giác đến vỏ não, chúng ta y thức được cảm giác và có thể định vị trí, phân biệt các cảm giác chuyên biệt như sờ, đau, nghe, hoặc nếm. Vỏ não có chức năng tiếp nhận là nhận biết một cách y thức và phân tích cảm giác. Một vài cảm giác không được nhận biết vì các tín hiệu không đến vỏ não.

I. CÁC LOẠI CẢM GIÁC (SENSORY MODALITIES) Mỗi loại cảm giác như sờ, đau, thấy, hoặc nghe được gọi là một phương thức cảm giác. Một loại neuron cảm giác chỉ mang thông tin cho một phương thức cảm giác. Các neuron mang tín hiệu cảm giác xúc giác sẽ đến vùng cảm giác bản thể (somatosensory area) trên vỏ não và không truyền cảm giác đau. Giống như vậy, xung thần kinh từ mắt được nhận là cảm giác nhìn thấy, xung thần kinh từ tai được tiếp nhận là âm thanh. Hai loại phương thức cảm giác: – Cảm giác chung (The general senses). Cảm giác bản thể (Somatic senses) (somat = của cơ thể) gồm cảm giác xúc giác (tactile sensations) như sờ, áp lực, rung động, ngứa và nhột, cảm giác về nhiệt độ (thermal sensations) như nóng, lạnh, cảm giác đau (pain sensations), và cảm giác về vị trí cơ - khớp (propioceptive sensations), cảm giác này cho phép nhận vị trí tĩnh của chi, các phần của cơ thể (vị trí cơ - khớp) và cử động của chi và đầu. – Cảm giác nội tạng (Visceral senses) cho những thông tin về nội tạng. 193

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Cảm giác chuyên biệt (The special senses) gồm khứu giác, vị giác, thị giác, thính giác, trạng thái thăng bằng.

II. QUÁ TRÌNH THÀNH LẬP CẢM GIÁC Để có cảm giác, có 4 sự kiện xảy ra: – Kích thích thụ thể cảm giác (sensory receptor). Một kích thích phù hợp xảy ra trong vùng tiếp nhận của thụ thể. – Truyền kích thích (Transduction of the stimulus) thụ thể cảm giác chuyển năng lượng của kích thích thành điện thế tại chỗ (graded potential). Mỗi loại thụ thể cảm giác chỉ chuyển đổi một loại kích thích. – Tạo xung thần kinh (Generation of nerve impulses): khi điện thế tại chỗ đạt ngưỡng, sẽ khởi động một hoặc nhiều xung thần kinh và sau đó truyền đến HTKTU. Neuron cảm giác dẫn xung từ hệ thần kinh ngoại biên (HTKNB) đến HTKTU gọi là neuron thứ nhất (first-order neurons). – Tích hợp tín hiệu vào (Integration of sensory input): một vùng chuyên biệt trên HTKTU nhận và tích hợp xung thần kinh cảm giác, cảm giác có ý thức được vỏ não tiếp nhận và tích hợp. Chúng ta thấy với mắt, nghe với tai, có cảm giác đau ở vùng cơ thể bị tổn thương là do các xung thần kinh đến các vùng chuyên biệt trên vỏ não.

III. THỤ THỂ CẢM GIÁC (SENSORY RECEPTORS) 3.1. Các loại thụ thể cảm giác Ở mức vi thể, thụ thể cảm giác có thể là đầu tận tự do của thần kinh (Free nerve endings). Là các thụ trạng hay tua gai (dendrites). Thụ thể cho cảm giác đau, nhiệt độ, ngứa, nhột và một vài cảm giác sờ là đầu tận tự do của neuron. Thụ thể cảm giác bản thể khác và nội tạng như áp lực, rung động và một vài cảm giác sờ là đầu tận thần kinh có bao bọc bên ngoài (encapsulated nerve endings). Thụ trạng của những neuron này được bao trong một bao bằng mô liên kết có cấu trúc vi thể đặc biệt (thể Pacini : Pacinian corpuscles). Thụ thể cảm giác của vài cảm giác chuyên biệt được chuyên biệt hóa, là các tế bào tách rời tiếp hợp với neuron cảm giác như tế bào lông (hair cells) cho cảm giác nghe và cân bằng trong tai trong, tế bào vị giác (gustatory receptor cells) trong các gai vị giác và tế bào nhận cảm ánh sáng (photoreceptors) trong võng mạc mắt.

194

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 1. Các thụ thể cảm giác Thụ thể cảm giác cho 2 loại điện thế tại chỗ khác nhau: – Điện thế khởi động (Generator potentials): do thụ trạng của các đầu tận tự do tạo ra, các đầu tận có bao bên ngoài, và phần tiếp nhận của thụ thể khứu giác. Khi điện thế khởi động đạt ngưỡng, sẽ khởi động một hoặc nhiều xung thần kinh trong sợi trục của neuron thứ nhất, sau đó xung sẽ truyền đến HTKTU, do đó điện thế khởi động sẽ tạo ra điện thế động. – Điện thế thụ thể (Receptor potentials): do các tế bào riêng biệt tạo ra (separate cells). Điện thế thụ thể khởi động sự phóng thích chất truyền thần kinh bằng hiện tượng xuất bào của các nang tại synapse. Chất truyền thần kinh sau đó khuyếch tán qua khe synapse và tạo ra điện thế sau synapse (postsynaptic potential: PSP) trong neuron thứ nhất. Điện thế sau synapse(PSPs) có thể khởi động một hoặc nhiều xung thần kinh truyền dọc sợi trục đến HTKTU. Biên độ của điện thế khởi động và điện thế thụ thể thay đổi theo cường độ kích thích, cường độ càng cao thì biên độ càng lớn.

195

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Một cách phân nhóm thụ thể cảm giác dựa vào vị trí của thụ thể và nguồn gốc của kích thích. – Thụ thể ngoài (Exteroreceptors): nằm gần hoặc bên ngoài bề mặt cơ thể, nhạy cảm với kích thích bắt nguồn từ ngoài cơ thể và cho thông tin về môi trường bên ngoài. Các cảm giác nghe, thấy, ngữi, nếm, áp lực, rung động, nhiệt độ, đau đều là các thụ thể ngoài.

Hình 2. Các cảm giác chuyên biệt: kích thích ngoài – Các thụ thể trong (Interoreceptors): hay gọi là thụ thể nội tạng (visceroreceptors) nằm trong thành mạch máu, nội tạng, cơ, hệ thần kinh và các cơ quan điều hòa nội môi trường. Các xung thần kinh thường được nhận biết một cách không y thức. Đôi khi, kích thích các thụ thể bên trong với cường độ mạnh sẽ gây cảm giác đau hoặc áp lực. – Thụ thể về vị trí cơ-khớp (Propioceptors): (propio = của ai đó) nằm trong cơ, gân, khớp và tai trong, cung cấp thông tin về vị trí cơ thể và cử động của khớp. Phân loại theo kích thích mà thụ thể tiếp nhận: Hầu hết kích thích dưới dạng năng lượng cơ học (mechanical energy), như tiếng động hoặc thay đổi áp suất, năng lượng điện từ (electromagnetic energy) như ánh sáng, nhiệt hoặc năng lượng hóa học (chemical energy) như glucose. – Thụ thể cơ học (Mechanoreceptors) 196

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Thụ thể nhiệt độ (Thermoreceptors) – Thụ thể đau (Nocireceptors) đáp ứng với kích thích đau do tổn thương ly học và hóa học của mô. – Thụ thể ánh sáng (Photoreceptors) bị kích thích bởi ánh sáng đến võng mạc mắt – Thụ thể hóa học (Chemoreceptors) bị kích thích bởi các chất hóa học trong miệng (vị: taste), mũi (mùi), và dịch cơ thể. 3.2. Tính thích nghi của các thụ thể (Adaptation in sensory receptors) Một đặc điểm của thụ thể cảm giác là tính thích nghi, điện thế khởi động hoặc điện thế thụ thể giảm dần khi kích thích ổn định và duy trì. Điều này làm tần số xung thần kinh trong neuron thứ nhất giảm dần. Do tính thích nghi, sự nhận biết cảm giác bị mờ đi và mất dù kích thích vẫn còn. – Thụ thể thích nghi nhanh (Rapidly adapting receptors RAR): thường chuyên biệt cho một loại kích thích (thụ thể đi cùng với cảm giác sờ, áp lực, vị giác). – Thụ thể thích nghi chậm (Slowly adapting receptors SAR): thích nghi chậm và vẫn còn tiếp tục khởi động xung thần kinh một khi kích thích vẫn còn. SAR đi cùng kích thích đau, vị trí cơ thể, thành phần hóa học của máu.

IV. CẢM GIÁC BẢN THỂ (SOMATIC SENSATION) Cảm giác bản thể nảy sinh từ kích thích thụ thể cảm giác trong da và lớp dưới da; trong màng niêm mạc miệng, âm đạo và hậu môn ; cơ, gân, khớp, và tai trong. Vùng có mật độ thụ thể bản thể cao nhất là đầu lưỡi, môi, và đầu ngón tay. Cảm giác bản thể xuất phát từ kích thích ngoài mặt da là cảm giác da. Có 4 loại cảm giác bản thể: xúc giác, nhiệt, đau và vị trí cơ - khớp. 4.1. Xúc giác (Tactile sensations) Bao gồm sờ, áp lực, ngứa, và nhột .Mặc dù chúng ta nhận biết những cảm giác khác nhau nhưng chúng cùng nảy sinh từ kích thích của một vài thụ thể cùng loại. Thụ thể xúc giác trong da hoặc lớp dưới da gồm thể Meissner, mạng chân lông (hair root plexus), đĩa Merkel, thể Ruffini, và đầu tận tự do. 4.2. Sờ (Touch) Cảm giác sờ là do kích thích thụ thể xúc giác trong da và lớp dưới da. Có 2 loại thụ thể Thụ thể sờ thích nghi nhanh có 2 loại 197

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Thể Meissner là thụ thể sờ nằm ở gai bì của vùng da không có lông. Mổi thụ thể có dạng hình trứng gồm các thụ trạng được bao bên ngoài bởi bao bằng mô liên kết.Chúng phát sinh xung thần kinh chính yếu ngay lúc bắt đầu sờ. Chúng có nhiều ở đầu ngón tay, bàn tay, mi mắt, đầu lưỡi, môi, đầu vú, gót chân, âm hạch và đầu dương vật. – Mạng chân lông (Hair root plexus) là thụ thể sờ thích nghi nhanh có trong da có lông: chúng có đầu tận cùng thần kinh bao quanh nang lông, chúng khám phá cử động trên da gây xáo trộn lông.

Touch-pressure receptors

Hình 3. Thụ thể sờ-áp lực Thụ thể sờ thích nghi chậm có 2 loại – Đĩa Merkel, còn gọi là thụ thể cơ học của da loại I, là những đầu tận thần kinh tự do phẳng tiếp xúc với tế bào Merkel của lớp tế bào đáy. Chúng có nhiều ở đầu ngón tay, bàn tay, môi,và cơ quan sinh dục ngoài. – Thể Ruffini hay còn gọi là thụ thể cơ học da loại II, nằm sâu trong da và trong dây chằng, gân. Hiện diện trong bàn tay, có nhiều ở lòng bàn chân, nhạy cảm với sự căng khi ngón và chi cử động. 4.3. Áp lực (Pressure)

198

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Áp lực, là một cảm giác duy trì cảm thấy trong một vùng lớn của da, xảy ra khi có biến dạng mô ở sâu hơn. Thụ thể liên quan đến cảm giác áp lực là thể Meissner, đĩa Merkel và thể Pacini.

Hình 4. Thể Pacini Thể Pacini hay là thể lớp (lamellated corpuscles) gồm một bao nhiều lớp mô liên kết bao quanh một thụ trạng. Thể Pacini thích nghi nhanh, có nhiều trong da và lớp dưới da, dưới niêm mạc và màng nhày, quanh khớp, gân và cơ, phúc mạc, vú, cơ quan sinh dục ngoài, một vài nội tạng như tụy và bọng đái. 4.5. Rung động (Vibration) Cảm giác rung động là do tín hiệu cảm giác lập đi lập lại từ thụ thể xúc giác. Thụ thể gây ra cảm giác rung động là thể Meissner và Pacini. Thể Meissner có thể khám phá các dao động có tần số thấp và Pacini khám phá các dao động có tần số cao. 4.6. Ngứa (Itch) Là cảm giác do kích thích các đầu tận tự do bởi một vài hóa chất như bradykinin, thường do viêm tại chỗ. 4.7. Nhột (Tickle) Các đầu tận cùng thần kinh gây cảm giác nhột, xảy ra khi ai đó sờ bạn, không xảy ra khi bạn tự sờ. Giải thích chính là những xung thần kinh truyền đến tiểu não khi di chuyển ngón tay lúc tự sờ không xảy ra khi ai đó cù bạn. 4.8. Nhiệt (Thermal sensations) – Thụ thể nhiệt là những đầu tận cùng thần kinh có vùng tiếp nhận khoảng 1mm đường kính trên da. Cảm giác nóng-lạnh được khám phá bởi 2 loại thụ thể khác nhau. – Thụ thể lạnh ở lớp của biểu bì và dính với các sợi A có myelin, nhiệt độ giữa 10 40oC kích hoạt thụ thể lạnh. – Thụ thể nóng nằm ở lớp bì và dính với sợi C không có myelin, bị kích hoạt bởi nhiệt độ giữa 32 đến 48oC. 199

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Thụ thể lạnh và nóng thích ứng nhanh lúc bắt đầu có kích thích, nhưng khi kích thích kéo dài chúng phát xung với tần số chậm. Nhiệt độ dưới 10oC và trên 48oC kích thích thụ thể đau hơn là nhiệt và gây cảm giác đau. 4.9. Cảm giác đau (Pain sensations) Đau cần thiết cho sống còn, đau có chức năng che chở báo cho biết có chất độc hoặc các điều kiện gây tổn thương cho mô . Thụ thể đau (Nociceptors: noci = harmful) là đầu tận cùng thần kinh có trong các mô trừ não. Những kích thích nhiệt, cơ học hay hóa học có thể kích hoạt thụ thể đau. Kích thích mô hoặc tổn thương mô làm phóng thích chất hóa học như prostaglandins, kinins và K+ sẽ gây đau. Các trường hợp cấu trúc bị căng quá mức, co cơ kéo dài, co thắt cơ hoặc thiếu máu sẽ gây đau. –

Các loại đau: đau nhanh, chậm, nông, sâu, nội tạng.

–

Vị trí đau: đau nhanh thường ngay vùng bị kích thích.

–

Đau bản thể chậm có vị trí rõ ràng nhưng khá lan rộng.

–

Đau nội tạng chậm: đau xảy ra ở vùng bị tổn thương. Trong nhiều trường hợp đau được cảm thấy hoặc sâu trong da bên ngoài cơ quan bị tổn thương, hoặc trên một bề mặt ở xa vùng bị tổn thương. Hiện tượng này gọi là đau liên đới (referred pain).

4.10. Cảm giác cơ - khớp (Propioceptive sensations) Cho chúng ta biết vị trí đầu và chi ở đâu và chúng di động ra sau ngay cả khi không nhìn chúng cho đến đổi chúng ta có thể đi, đánh máy hoặc mặc quần áo mà không cần sử dụng mắt. Nhận biết cử động (Kinesthesia, kin = motion, esthesia = perception) là nhận biết cử động của cơ thể. Cảm giác vị trí cơ khớp là do các thụ thể cơ - khớp (propioceptors). Các thụ thể này nằm trong cơ và gân cho thông tin về độ co của cơ, sức căng trên gân cơ và vị trí của khớp. Các tế bào lông trong tai trong theo dõi hướng của đầu so với mặt đất và vị trí của đầu khi cử động. Vì propioceptors thích ứng chậm và nhẹ nhàng, não liên tục nhận xung thần kinh liên quan đến vị trí các phần khác nhau của cơ thể giúp điều chỉnh và bảo đảm phối hợp. Propioceptors cũng cho phép nhận thức về cân nặng, khả năng ước lượng cân nặng của một vật. Các thông tin này giúp xác định sự gắng sức của cơ cần để thực hiện một công việc. Có 3 loại propioceptors: – Thoi cơ (Muscle spindles): nằm trong cơ xương điều hòa chiều dài cơ xương và tham gia trong phản xạ căng cơ. Do điều chỉnh một thoi cơ đáp ứng với sự căng cơ 200

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

ra sao, não thiết lập một mức trương lực cơ chung, là một mức độ co cơ khi cơ nghỉ. Mỗi thoi cơ chứa 3 - 10 sợi cơ chuyên biệt gọi là sợi trong thoi cơ. Chức năng chính của thoi cơ là đo chiều dài cơ, cơ bị căng nhiều ít. Khi vùng trung tâm của các sợi cơ trong thoi bị căng sẽ kích thích đầu tận của thần kinh cảm giác, xung thần kinh sẽ truyền đến hệ thần kinh trung ương. Thông tin từ thoi cơ đến vùng cảm giác bản thể ở vỏ não rất nhanh, cho phép tiếp nhận một cách có y thức vị trí và cử động của chi. Cùng lúc đó, xung từ thoi cơ đi qua tiểu não, có vai trò trong phối hợp co thắt cơ. Thoi cơ có chứa neuron vận động gamma (gamma motor neurons), các neuron nàychấm dứt gần hai đầu của các sợi trong thoi cơ và điều chỉnh sức căng (tension) trong thoi cơ theo các chiều dài khác nhau của cơ. Bao quanh thoi cơ là những sợi cơ xương gọi là sợi cơ ngoài thoi cơ (extrafusal muscle fibers), nhận sợi thần kinh có đường kính lớn A. gọi là neuron vận động alpha (alpha motor neurons).

Hình 6. Thoi cơ – Bộ phận gân (Tendon organs): nằm nơi tiếp hợp giữa gân và cơ. Qua khởi động phản xạ gân, bộ phận gân che chở gân và cơ liên quan khỏi tổn thương do căng quá mức. Mỗi bộ phân gân có một bao mỏng bằng mô liên kết bao một ít gân cơ. Một hoặc nhiều đầu tận thần kinh cảm giác xuyên qua bao quấn giữa và quanh sợi collagen của gân. Khi cơ bị căng, bộ phận gân phát sinh xung thần kinh lan truyền đến hệ thần kinh trung ương, cho thông tin về sự thay đổi sức căng cơ. Phản xạ gân làm giảm sức căng cơ do làm dãn cơ.

201

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 7. Bộ phận gân – Thụ thể động học ở khớp (Joint kinesthetic receptors): Nhiều loại JKR có trong và quanh bao khớp của khớp loại hoạt dịch (synovial joints). Đầu tận thần kinh tự do và thể Ruffini trong bao khớp đáp ứng với kích thích áp lực. Các thể Pacini trong mô liên kết ngoài bao khớp đáp ứng với gia tốc hoặc giảm tốc trọng lực của khớp khi cử động. Các dây chằng khớp chứa thụ thể giống bộ phận gân điều chỉnh ức chế phản xạ các cơ gần khin khớp bị căng quá mức. * Bản đồ của vùng cảm giác bản thể nguyên thủy (Mapping the Primary Somatosensory area) Vùng bản thể trên vỏ não nhận xung cảm giác bản thể vào từ nhiều phần của cơ thể. Các vùng khác của vỏ não cung cấp tín hiệu ra dưới dạng những chỉ thị cho cử động của những phần đặc biệt của cơ thể. Bản đồ cảm giác bản thể và bản đồ vận động bản thể liên quan các phần khác nhau trên vùng vỏ não này. Vị trí chính xác của cảm giác bản thể xảy ra khi xung thần kinh đến vùng cảm giác bản thể nguyên thủy, nằm ở sau khúc cuộn trung tâm của thùy đỉnh của vỏ não. Mỗi vùng trong vùng này nhận tín hiệu vào từ những phần khác nhau của cơ thể bán cầu não trái có vùng cảm giác bản thể nguyên thủy nhận tín hiệu từ cơ thể bên phải. Một vài vùng của cơ thể - môi, mặt, lưỡi và bàn tay-cho tín hiệu trong một vùng lớn. Các phần khác của cơ thể như than và chi dưới, cho tín hiệu đến một vùng vỏ não nhỏ hơn. Cỡ lớn tương đối của các vùng trong vùng cảm giác bản thể nguyên thủy tỷ lệ với số thụ thể cảm giác chuyên biệt trong những phần tương ứng của cơ thể.

202

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 8. Đường cảm giác – Vỏ não: cortex. – Đồi thị: thalamus. – Tủy sống hoặc thân não: spinal cord or brain stem – Hệ thần kinh trung ương: central nervous system. – Hệ thần kinh ngoại biên: peripheral nervous system

Hình 9. Bản đồ cảm giác bản thể 203

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Đường cảm giác bản thể đến tiểu não (Somatic sensory pathways to the cerebellum): 2 bó trong tủy sống - bó tủy sống - tiểu não sau (posterior spinocerebellar tract) và tủy sống - tiểu não trước (anterior spinocerebellar tract) là những đường cảm giác cơ - khớp chính đến tiểu não. Mặc dù những cảm giác này được tiếp nhận không ý thức, các xung cảm giác truyền đến tiểu não theo 2 đường này chịu trách nhiệm cho tư thế, thăng bằng và phối hợp cử động khéo léo. Liên hệ lâm sàng: Giang mai là một bệnh truyền nhiễm qua đường tình dục do khuẩn Treponema pallidum. Nếu không điều trị sẽ gây suy nhược và triệu chứng thần kinh. Một trong những triệu chứng thường gặp là thoái hóa phần sau của tủy sống, gồm các cột sau, bó tủy sống - tiểu não sau và rễ trước. Cảm giác bản thể mất, dáng điệu không phối hợp tốt, giật do các xung cơ-khớp không lên được đến tiểu não.

PHẦN H - ĐIỀU HÒA TƯ THẾ VÀ VẬN ĐỘNG Hoạt động vận động bản thể tùy thuộc vào kiểu và nhịp phát xung của các neuron vận động tủy sống (spinal motor neurons) và những neuron tương ứng trong nhân vận động của các thần kinh sọ. Có nhiều xung thần kinh từ cùng đoạn tủy sống, từ những đoạn tủy phía trên, thân não, vỏ não đến một neuron vận động tủy sống. Một số tín hiệu vào chấm dứt trực tiếp trên neuron vận động, nhưng một số tín hiệu qua trung gian của neuron liên lạc, hoặc qua hệ gamma ra đến thoi cơ và qua sợi vào Ia trở ngược lại tủy sống. Những hoạt động tích hợp của những tín hiệu này từ tủy sống, hành não, não giữa, vỏ não điều hòa tư thế của cơ thể và phối hợp cử động. Tín hiệu vào hội tụ trên neuron vận động phục vụ 3 chức năng: – Chúng mang đến hoạt động tự ý – Chúng điều chỉnh tư thế của cơ thể và tạo nền móng cố định cho cử động – Và phối hợp hoạt động của nhiều cơ khác nhau tạo nên những cử động mềm mại và chính xác. Các kiểu hoạt động tự ý được lập kế hoạch trong não, và các yêu cầu sẽ được gửi đến cơ quan qua bó vỏ - gai và vỏ não - hành não (corticospinal and corticobulbar). Tư thế liên tục được điều chỉnh không những trước mà còn trong lúc vận động bởi hệ thống điều hòa tư thế. Cử động được mềm mại và phối hợp bởi các phần trung gian của tiểu não và các phần liên quan. Các hạch nền và phần ngoài của tiểu não là một phần của vòng phản hồi đến vỏ não tiền vận động và vận động liên quan đến việc lập kế hoạch và tổ chức cử động tự ý. I. CÁC NGUYÊN TẮC CHÍNH Tổ chức: 204

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Xung vận động vào có 2 loại: –

Phản xạ, hoặc không tự ý

–

Tự ý

Một nhóm đáp ứng phản xạ như nuốt, nhai, bước đi không tự ý nhưng có thể điều chỉnh và kiểm soát tự ý. Điều hòa cử động tự ý – Não có thể lập kế hoạch cho các cử động, sắp xếp cử động ở nhiều khớp khác nhau cùng lúc, điều chỉnh cử động bằng cách so sánh kế hoạch và hành động thực hiện. Hệ vận động “học bằng cách làm “và việc thực hành sẽ càng ngày càng tốt hơn khi lập lại nhiều lần. Điều này liên quan đến tính mềm dẽo, linh động. – Yêu cầu cho cử động tự ý bắt nguồn từ vùng liên hợp trong vỏ não. Các cử động được lập kế hoạch trong vỏ não, trong hạch nền và phần ngoài của bán cầu đại não. Các hạch nền và tiểu não đưa tín hiệu đến vùng vỏ não tiền vận động và vận động thông qua đồi thị. Các yêu cầu vận động từ vỏ não vận động được tiếp nối trong bó vỏ - gai để đến tủy sống và bó vỏ não - hành não đến các neuron vận động trong thân não và tủy sống. Cử động cũng được thiết lập thay đổi theo xung cảm giác vào từ các cơ quan cảm giác đặc biệt và từ cơ, gân, khớp và da. Những thông tin phản hồi này, điều chỉnh và làm mềm hóa cử động được tiếp nối trực tiếp lên vỏ não và đến tủy sống - tiểu não. Bó tủy sống - tiểu não sẽ phóng lên thân não. Phần thân não chính liên quan đến tư thế và phối hợp là bó hồng - gai (rubrospinal), lưới - gai (reticulospinal), mái - gai (tectospinal) và tiền đình - gai (vestibulospinaltracts) và những đường chiếu của chúng đến neuron vận động trong thân não. II. ĐIỀU HÒA CƠ TRỤC THÂN VÀ XA THÂN Trong thân não và tủy sống, các bó giữa, bụng và những neuron liên quan điều hòa cơ thân và phần gần của chi, trong khi các đường ngoài liên quan đến điều hòa cơ ở phần xa thân của chi. Các cơ ở trục thân liên quan đến điều chỉnh tư thế và những cử động tổng quát trong khi cơ ở xa thân của chi trung gian cho các cử động khéo léo, tinh vi.G iống như vậy, bó vỏ - gai bụng (ventral corticospinal tract) và những bó giữa từ thân não xuống liên quan đến việc điều chỉnh cơ gần thân và tư thế, trong khi bó vỏ - gai ngoài (lateral corticospinal tract) và bó hồng - gai (rubrospinal tract) điều hòa cơ xa thân của chi và bó vỏ - gai ngoài (lateral corticospinal tract) điều hòa cử động khéo léo, tự ý. Hệ tháp (pyramidal system): các bó vỏ - gai

205

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hệ ngoại tháp (extrapyramidal system): phần còn lại của thân não và tủy sống không qua nơi giao thoa chéo (tháp) ở hành não và liên quan đến điều hòa tư thế. Các neuron của hệ vận động thường được chia thành neuron vận động trên và dưới (upper and lower motor neurons). Tổn thương neuron vận động dưới - các neuron vận động tủy và sọ đến cơ trực tiếp-sẽ đưa đến liệt mềm (flaccid paralysis) teo cơ (muscular atrophy) và không có đáp ứng phản xạ. Tổn thương neuron vận động trên gây hội chứng liệt co cứng (spastic paralysis) và tăng phản xạ căng cơ (hyperactive stretch reflexes) không teo cơ, các neuron trong não và tủy sống kích họat các neuron vận động này. Tổn thương trong nhiều tư thế các đường điều hòa sẽ gây liệt co cứng, nhưng tổn thương giới hạn ở bó vỏ - gai và vỏ não - hành não (corticospinal and corticobulbar tracts) gây yếu cơ (paresis) hơn là liệt (paralysis). Tổn thương tiểu não gây mất phối hợp (incoordination) trong cử động. III. HỆ VỎ-GAI VÀ VỎ NÃO-HÀNH NÃO (CORTICOSPINAL & CORTICOBULBAR SYSTEM) Thần kinh từ bó vỏ não - hành não đi qua vỏ não vận động đến nhân của thần kinh sọ não. Các sợi thần kinh qua đường giữa trong tháp ở hành não và tạo thành bó vỏ - gai ngoài (lateral corticospinal tract) tham gia 80% sợi trong bó vỏ - gai. 20% còn lại tạo nên bó vỏ - gai trước và bụng (anterior and ventral corticospinal tract), không chéo qua đường giữa cho đến khi chúng tiếp hợp với neuron vận động. Ngoài ra, bó này chứa các sợi trục của neuron vỏ - gai không chéo qua đường giữa, chấm dứt cùng bên của cơ thể. Các đường bụng chấm dứt trên các neuron liên lạc, những neuron này tiếp hợp với neuron trong phần giữa sừng bụng điều hòa cơ thân và gần thân của chi. Ngược lại, đường vỏ - gai ngoài đến các neuron bên trong sừng bụng liên quan đến các cơ xa thân của chi, do đó liên quan đến cử động khéo léo. Ở người các sợi của hệ này chấm dứt trực tiếp trên neuron vận động bên. 3.1. Vùng vỏ não vận động (Cortico motor areas) Các vùng vỏ não nơi phát xuất các bó vỏ - gai và vỏ não - hành não nếu bị kích thích sẽ gây cử động riêng rẽ, đơn giản. Vùng vỏ não vận động chính (M1) trong rãnh trước trung tâm, vùng vận động bổ túc (supplementary motor area) nằm ngay trước và trên vùng tiền vận động, phía trong bán cầu đại não đến vùng tiền vận động ở mặt bên của não. Kích thích vùng cảm giác bản thể chính I nằm ở hồi sau trung tâm và vùng cảm giác bản thể II trong thành rảnh Sylvius sẽ gây đáp ứng vận động. Hình chiếu của vận động nhiều vùng khác nhau của cơ thể được biểu thị bằng bản đồ ở hồi trước

206

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Bó lưới-tủy sống ngoài

Bó vỏ nãotủy sống bụng

Bó vỏ não-tủy sống ngoài

Động mạch thận

Bó mái-tủy Bó lưới-tủy trong

ĐM phân thùy

Bó tiền đình-tủy ngòai

Bó tiền đình-tủy trong

ĐM gian thùy

Bó tủy –tiểu não Bólưng tủy –tiểu não bụng Hệ thống trước bên Bó tủy-đồi thị Bó tủy –lưới

Hình 1. Các bó tủy sống trung tâm với chân ở đầu rảnh và mặt ở cuối. Chỉ có mặt là được trình bày ở hai bên, còn lại là chỉ một bên. Vỏ não vận động kiểm sóat cơ bên kia cơ thể. Diện tích của bản đồ tỷ lệ với mức độ khéo léo trong các cử động tự ý và tinh vi. Vùng liên quan đến ngôn ngữ và cử động bàn tay có diện tích rất lớn trên vỏ não: sử dụng hầu, môi, lưỡi để tạo chữ. Vùng liên quan đến ngón tay, ngón cái cũng lớn vì liên quan đến các họat động khéo léo. Bán cầu đại não ưu thế cũng ảnh hưởng đến vỏ não vận động ở người. Cử động ngón tay bàn tay trái đi cùng với kích họat vỏ não vận động phải và ngược lại. Cử động ngón tay của bàn tay trái cũng kích họat vỏ não vận động trái, đặc biệt ở người thuận tay phải. Tổn thương vỏ não vận động trái gây rối lọan chức năng vận động tay trái cũng như tay phải trong khi tổn thương vỏ não vận động phải có ít ảnh hưởng trên tay phải. 3.2. Tính mềm dẽo (Plasticity) Vỏ não vận động cũng có tính mềm dẽo như vỏ não cảm giác. Khi hoạt động cơ nhiều (học tập) vùng vỏ não cho tín hiệu đến cơ cũng tăng cỡ lớn. Ở khỉ, khi tổn thương do thiếu máu, nhỏ, khu trú ở vùng vỏ não vận động bàn tay, vùng này có thể tái xuất hiện, chức năng vận động cơ trở lại trong vùng vỏ não không bị tổn thương lân cận. Do đó bản đồ của vỏ não vận động có thể thay đổi. 3.3. Vùng vỏ não bổ túc (Supplementary motor area) Hầu hết các phần của vỏ não vận động bổ túc đều phóng đến vùng vỏ não vận động chính. Vùng này liên quan đến việc lập chương trình cho chuỗi cử động. Tổn thương vùng này gây sự vụng về khi thực hiện những cử động phức tạp cần có sự phối hợp 207

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hình 2. Vùng 4: Vỏ não vận động chính (M1), vùng 6: Vùng tiền vận động (PMA: premotor area) và vùng vận động bổ túc (SMA: supplemental motor area)

Hình 3. Bản đồ vỏ não vận động Khi một người tự đếm số mà không nói thì vỏ não vận động yên lặng, nhưng khi họ nói lên số họ đếm, lưu lượng máu tăng ở vùng vỏ não vận động và vùng vận động bổ túc. Vỏ não vận động bổ túc cũng giống vỏ não vận động chính liên quan đến cử động tự ý khi các cử động này được thực hiện phức tạp và cần lập kế họach. 208

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

3.4. Vỏ não tiền vận động (Premotor cortex) Vỏ não tiền vận động liên quan đến tư thế lúc bắt đầu cử động, gây ra các cử động phối hợp phức tạp để thực hiện một nhiệm vụ đặc biệt. Vùng tiền vận động gửi tín hiệu trực tiếp đến vùng vận động chính hoặc gián tiếp đến hạch nền não, sau đó trở lại đồi thị rồi mới tới vùng vận động chính. 3.5. Vỏ não đỉnh sau (Posterior parietal cortex) Ngoài việc cung cấp các sợi cho bó vỏ não - tủy sống và bó vỏ não-hành não, vùng cảm giác bản thể và các phần liên quan đến thùy đỉnh sau phóng đến vùng tiền vận động. Tổn thương vùng cảm giác bản thể sẽ gây khiếm khuyết trong việc thực hành cử động nhất là không thể thực hiện chuỗi cử động đã học tập như ăn với dao và nĩa. 3.6. Vai trò trong cử động Bó vỏ não - tủy sống và vỏ não-hành não chịu trách nhiệm chính trong việc khởi động các cử động tự ý khéo léo. Trong thực nghiệm, giải phẫu cẩn thận phần tháp gây tổn thương bó vỏ não - tủy sống ngoài ở loài khỉ, khỉ mất khả năng nắm những vật nhỏ giữa hai ngón tay và mất những cử động riêng rẽ của cổ tay. Con vật có thể đứng và đi,sử dụng bàn tay một cách vụng về, mất kiểm sóat các cơ xa thân của chi liên quan đến các cử động khéo léo và tinh vi. Tổn thương bó vỏ - gai bụng gây mất kiểm sóat cơ gần thân của chi gây khó cử động thăng bằng, khó bước đi hoặc leo trèo. 3.7. Ảnh hưởng trên phản xạ căng cơ (Effects on stretch reflexes) Cắt ngang vùng tháp ở khỉ làm cơ giảm trương lực và mềm nhũn. Tổn thương bó vỏ gai và vỏ não - hành não làm mất con đường điều hòa tư thế. Tổn thương bó vỏ - gai ở người gây dấu hiệu Babinski : Khi kéo một vật nhọn, cùn, bờ ngoài lòng bàn chân từ gót chân đến ngón chân út, ngón chân cái ngẩng lên,các ngón chân khác xòe ra. Dấu hiệu Babinski thường dùng để kiểm tra hệ vỏ - gai ngoài (hệ tháp). IV. ĐIỀU HÒA TƯ THẾ Có nhiều cơ chế điều hòa tư thế, liên quan đến các nhân và nhiều cấu trúc khác, tủy sống, thân não và vỏ não. 4.1. Tích hợp (Integration) Ở tủy sống, các tín hiệu vào gây các phản xạ đơn giản. Ở mức cao hơn,các liên lạc thần kinh phức tạp hơn, trung gian các đáp ứng vận động phức tạp hơn. Ở con vật còn nguyên vẹn, đáp ứng vận động riêng rẽ được hòa trong hoạt động vận động chung. Khi cắt ngang tủy sống, hoạt động tích hợp dưới nơi cắt bị mất, hoặc nói cách khác là được thoát ra khỏi sự kiểm soát của các trung tâm cao cấp và đáp ứng thường theo hướng gia 209

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

tăng. Có thể nói khi bị cắt ngang tủy sống, phần dưới chỗ cắt bị mất kiểm soát ức chế của hệ thần kinh trung ương. 4.2. Điều hòa tư thế (Postural control) Điều chỉnh tư thế bao gồm giữ các phản xạ tĩnh (static reflexes) và động có pha ngắn (dynamic, short -term phasic reflexes). Phản xạ tĩnh liên quan đến co cơ duy trì trong khi phản xạ động liên quan đến các cử động thoáng qua. Cả hai được tích hợp ở nhiều nơi trong hệ thần kinh trung ương và chịu ảnh hưởng nhiều bởi các đường vận động khác nhau. Một yếu tố chính trong điều hòa tư thế là sự thay đổi ngưỡng của phản xạ căng của tủy sống, gây ra do thay đổi tính hưng phấn của các neuron vận động và gián tiếp bởi sự thay đổi nhịp phát xung của neuron gamma vào thoi cơ. V. TÍCH HỢP TẠI TỦY SỐNG (Spinal integration) 5.1. Sốc tủy (Spinal shock) Cắt ngang tủy sống theo sau đó là giai đoạn sốc tủy, trong giai đoạn này các đáp ứng phản xạ bị ức chế sâu. Thời gian sốc tủy tỷ lệ với mức độ não hóa (encephalization) của chức năng vận động, ở người, thời gian này kéo dài ít nhất là 2 tuần lễ. Nguyên nhân của sốc tủy chưa được biết rõ. Có thể do ngưng xung kích thích trên đường vận động xuống, nhưng sau thời gian sốc tủy, các phản xạ có trở lại nhưng thường là tăng. Sự hồi phục của phản xạ có thể do chất trung gian được phóng thích từ đầu tận cùng của kích thích tủy sống. 5.2. Biến chứng sau khi cắt ngang tủy sống Sau khi bị tổn thương cắt ngang tủy sống, bệnh nhân bị liệt. Quản lý một bệnh nhân bị liệt hai chi hoặc cả 4 chi rất phức tạp. Giống như các bệnh nhân bị bất động, họ có cân bằng nitrogen âm và chuyển hóa nhiều protein của cơ thể, bệnh nhân có thể có: – Loét – Bất động làm Ca++ được giải phóng với số lượng lớn: gây tăng Calci/máu và đái ra Calci và sạn calci gây nhiễm trùng tiết niệu. – Chết do nhiễm trùng hoặc tăng urê/máu. 5.3. Đáp ứng ở người hoặc vật tủy sống mạn (chronic spinal animals) Một khi phản xạ tủy sống bắt đầu xuất hiện sau sốc tủy, ngưỡng của các phản xạ này bị giảm. Ở người bị liệt tứ chi ngưỡng của phản xạ rút lại rất thấp. Ngay cả những kích thích đau rất ít cũng có thể gây rút một chi nhưng lại làm duỗi 3 chi còn lại. Cử động gấp có thể xảy ra trong một thời gian dài và sau đó là co các cơ gấp. Có sự tăng phản

210

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

xạ căng cơ. Nếu tổn thương cắt ngang tủy sống không hoàn toàn, co thắt các cơ gấp do kích thích đau có thể đi cùng với cảm giác bỏng. 5.4. Phát sinh vận động (Locomotion generator) Mèo và chó tủy sống có thể đứng và các vòng nội tại trong tủy sống có thể gây các cử động bước đi khi bị kích thích một cách phù hợp. Có hai nơi phát sinh vận động, một ở vùng cổ và một ở vùng lưng, ngoài ra còn có vùng thứ 3 trong não giữa là vùng vận động não giữa, có thể xảy ra ở bệnh nhân bị cắt ngang tủy sống không hoàn toàn. 5.5. Phản xạ tự trị (Autonomic reflexes) Co thắt bọng đái khi đầy và trực tràng do phản xạ xảy ra ở sinh vật tủy và người bị cắt ngang tủy sống, mặc dù bọng đái hiếm khi bị trống hoàn toàn. Phản xạ làm tăng hoạt động bọng đái có thể làm bọng đái ở trạng thái co lại trong một thời gian dài gây phì đại và xơ hóa thành bọng đái. Huyết áp có thể bình thường khi nghỉ ngơi nhưng cơ chế điều hòa bởi thụ thể áp suất không có và áp suất máu có thể dao động khá rộng, bệnh nhân có thể bị đổ mồ hôi và da tái nhợt. 5.6. Phản xạ khối (Mass reflex) Ở sinh vật tủy mạn tính,các kích thích vào có thể lan tỏa từ một trung tâm phản xạ này đến trung tâm khác. Ngay cả khi một kích thich đau nhẹ ngoài da cũng có thể lan đến trung tâm của hệ thần kinh tự trị gây tiểu và đi cầu, đổ mồ hôi, nhợt nhạt, huyết áp dao động và đáp ứng rút bỏ những quan tâm của bản than đối với môi trường chung quanh: đó là phản xạ khối. Phản xạ này đôi khi được sử dụng ở bệnh nhân bị liệt tứ chi giúp họ thoát tiểu hoặc đi cầu bằng cách véo vào đùi gây phản xạ khối. VI. ĐIỀU HÒA BỞI HÀNH NÃO (MEDULLARY COMPONENTS) Cắt ngang thân não ở bờ trên của cầu não, sẽ gây co cứng cơ của cơ thể. Trạng thái này gọi là duỗi cứng mất não (decebrate rigidity). Cơ chế Cứng do mất não là do lan tỏa của tăng hoạt động của các phản xạ căng, do 2 nguyên nhân: – Tăng tính hưng phấn của khối neuron vận động. – Tăng nhịp phát xung của neuron gamma ra (gamma efferent neurons). 6.1. Điều hòa trên tủy sống của phản xạ căng 211

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Những vùng này hoạt động làm tăng hoặc giảm độ nhạy cảm của thoi cơ. Vùng làm thuận lợi khá rộng nằm trong hệ lưới phát xung ngẫu nhiên, có thể do xung vào kích thích hệ lưới. Vùng thân não, nhỏ hơn, ức chế phát xung của neuron gamma ra, ức chế do các sợi từ vỏ não và tiểu nảo. Vùng ức chế trong hạch nền có thể tác dụng qua các đường liên lạc xuống hay kích thích trung tâm ức chế ở vỏ não. Vùng ức chế ở tiểu não cũng có và ở sinh vật mất não, lấy đi tiểu não sẽ làm tăng triệu chứng cứng cơ. Hiệu quả chính khi hủy tiểu não ở người là giảm trương lực cơ hơn là tăng. Sự cứng cơ là do tác dụng trực tiếp trên neuron vận động alpha làm tăng tính hưng phấn. 6.2. Phản xạ trương lực mê cung (Tonic labyrinthine reflexes) Sinh vật mất não, cứng cơ ở chi thay đổi theo vị trí. Con vât mất phản xạ đứng dậy,nó sẽ ở vị trí như khi người ta để nó. Nếu để nó nằm, bốn chân sẽ duổi tối đa. Khi xoay sang bên kia, độ cứng cơ giảm, khi nằm sấp độ cứng cơ thấp nhất nhưng vẫn còn. Sự thay đổi độ cứng cơ này gọi là phản xạ trương lực mê cung (tonic labyrinthine reflexes), được khởi động bởi tác dụng của trọng lực trên cơ quan sỏi tai trong tai và chịu ảnh hưởng của bó tiền đình-gai. 6.3. Phản xạ trương lực cổ (Tonic neck reflexes) Nếu di động đầu của sinh vật mất não, độ cứng cơ sẽ thay đổi. Nếu xoay đầu sang một bên, chi bên đó trở nên duổi cứng trong khi chi đối diện ít hơn. Gâp đầu, làm gấp chi trên và tiếp tục duổi chi dưới, tư thế của con vật giống như đâm thủng trong đất. Ngẩng đầu làm gấp chi trước và duổi chi sau, tư thế con vật nhìn bao quát một chướng ngại vật. Các đáp ứng này là phản xạ trương lực cổ (tonic neck reflexes). Các phản xạ này được khởi động do căng các thụ thể bản thể trong phần trên cổ và có thể duy trì trong một thời gian dài. VII. ĐIỀU HÒA BỞI NÃO GIỮA (MIDBRAIN) 7.1. Phản xạ đứng dậy (Righting reflexes) Phản xạ đứng dậy có nhiệm vụ giữ vị trí đứng bình thường và giữ vị trí đầu thẳng. Những phản xạ này là một loạt đáp ứng tích hợp, phần lớn do các nhân trong não giữa. Khi giữ thân của con vật não giữa (midbrain animal) và lật từ bên này sang bên kia, đầu vẫn giữ thẳng. Khi lật sang một bên, áp lực trên phần bên của cơ thể sẽ phát động phản xạ giữ thẳng đầu, cơ cổ bị căng. Các đáp ứng này cần có vỏ não nguyên vẹn. Ở người, các phản xạ này giữ cho đầu ở vị trí ổn định, mắt cố định trên một hình ảnh đích mặc dù cơ thể cử động. Các kích thích này được khởi động bởi tiền đình, căng cơ cổ, di chuyển của hình ảnh thị giác trên võng mạc và đáp ứng là phản xạ mắt-tiền đình, phản xạ co cơ cổ và cơ ngoại nhãn. 7.2. Phản xạ nắm (Grasp reflex) 212

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Ở loài khỉ bị lấy đi mô não phía trên đồi thị, chi trên gấp, và bàn tay nắm chặt bất cứ vật gì tiếp xúc được, đó là phản xạ nắm. Phản xạ này là một đáp ứng nâng đở, giúp con vật vững hơn và đứng thẳng. 7.3. Những đáp ứng khác của não giữa Sinh vật có não giữa nguyên vẹn, nếu dây thần kinh thị giác còn nguyên vẹn, sẽ có phản xạ đồng tử với ánh sáng (pupillary light reflexes) và có rung giật nhãn cầu (Nystagmus) là phản xạ đáp ứng với gia tốc và xoay, nếu bịt mắt con vật và hạ thấp nó rất nhanh, chân nó sẽ duổi và các ngón chân xòe ra. Đáp ứng này do phản xạ tiền đình nhằm chuẩn bị cho con vật đứng được trên sàn nhà. VIII. ĐIỀU HÒA BỞI VỎ NÃO (CORTICAL COMPONENTS) Hiệu quả mất vỏ não (Effects of decortications) – Mất vỏ não gây ít khiếm khuyết vận động. Sinh vật mất vỏ não có tất cả đáp ứng phản xạ như sinh vật não giữa nhưng các cơ chế điều hòa nhiệt độ và hằng định nội môi do vùng dưới đồi điều hòa vẫn còn. – Sinh vật mất vỏ não có co cứng nhẹ do mất vùng vỏ não ức chế neuron gamma ra, thông qua hệ lưới. Sau khi bị xuất huyết hoặc bị nghẽn mạch trong bao trong (internal capsule) sẽ có co cứng phía bên liệt do mất vỏ não. – Hai loại phản ứng nhảy lò cò và đặt chỗ (Hopping & Placing reactions) không còn khi vật bị mất vỏ não. Phản ứng nhảy lò cò giữ cho chi ở vị trí nâng đỡ cơ thể khi sinh vật đang đứng bị đẩy sang bên, phản ứng đặt chỗ giúp đặt chân chắc chắn trên một bề mặt nâng đỡ. IX. ĐIỀU HÒA BỞI HẠCH NỀN NÃO (BASAL GANGLIA)

Hình 4. Hạch nền não 213

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Hạch nền não liên quan đến việc lập kế hoạch và chương trình hóa cử động hay nói cách khác là lập qui trình biến một ý tưởng trừu tượng thành một hành động tự ý, hạch nền cũng có vai trò trong quá trình nhận thức nhất là ở vùng nhân đuôi (caudate nucleus). Rối loạn cử động do bệnh của hạch nền có 2 loại: tăng động (hyperkinetic) và giảm động (hypokinetic). 9.1. Tăng động (Hyperkinetic): có những cử động quá mức và bất thường như múa giật (chorea) cử động như múa, không tự ý, nhanh, múa vờn (athetosis) cử động vặn vẹo không cố ý bàn tay, mặt và lưỡi. 9.2. Giảm động (Hypokinetic) Chứng mất vận động (Akinesia): khó khởi động cử động hoặc giảm cử động ngẫu nhiên. Vận động chậm (Bradykinesia): chậm trong cử động. 9.3. Bệnh Parkinson (paralysis agitans) Bệnh Parkinson có hai dạng giảm động và tăng động. Trong bệnh này các hệ thống chất đen chứa các neuron bài tiết dopamine bị thoái hóa, các sợi của nhân vỏ hến (putamen) bị tổn thương. Trong dạng giảm động bệnh nhân mất cử động hoặc cử động chậm,và trong dạng tăng động bệnh nhân có co cứng và run, do giảm phối hợp trong cử động. X. ĐIỀU HÒA DO TIỂU NÃO (CEREBELLUM) Phân vùng chức năng – Tiểu não chia thành 3 vùng. Thùy nhung nhân (flocculonodular lobe) hay còn gọi là tiểu não tiền đình (vestibulocerebellum), thùy này có liên lạc với tiền đình liên quan đến việc giữ thăng bằng và học tập. – Phần còn lại của thùy nhộng và phần bên trong của bán cầu tiểu não tạo thành tiểu não tủy (spinocerebellum), vùng này nhận tín hiệu từ thụ thể bản thể của cơ thể cũng như bản sao của kế hoạch cử động từ vỏ não. – Phần bên của bán cầu tiểu não gọi là tiểu não mới, tham gia cùng với vỏ não trong việc lập kế hoạch và chương trình hóa các cử động. – Sinh vật bị tổn thương thùy nhung nhân bước đi lảo đảo, có khuynh hướng té ngã, không sẳn sàng di chuyển mà không có vật nâng đỡ. Bệnh do tổn thương tiểu não ở người gây giảm trương lực cơ (hypotonia), thất điều vận động (ataxia) là do khiếm khuyết trong phối hợp khi vận động do những sai lầm về tốc độ, lực, hướng của cử động. Bệnh nhân bị rối loạn trong đo đạc (dysmetria), bắt đầu cử động đúng nhưng 214

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

lại quá đà khi đến đích, ngón tay bị run, mất khả năng ngưng cử động đột ngột. Bệnh nhân bị chứng mất liên động (adiadochokinesia), không có khả năng thực hiện nhanh những cử động đối nghịch liên tiếp (xấp-ngữa bàn tay). Tiểu não còn liên quan đến điều chỉnh học tập khi thực hiện một công việc lập lại nhiều lần thì sự phối hợp dễ dàng hơn.

215

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Bài 9: SINH LÝ HỆ TIÊU HÓA MỤC TIÊU 1. Cách tổ chức của hệ tiêu hóa. 2. Họat động cơ học của các đọan khác nhau của ống tiêu hóa. 3. Thành phần và chức năng của các dịch tiêu hóa. 4. Sự điều hòa bài tiết dịch tiêu hóa bởi hệ thần kinh và nội tiết. 5. Sự hấp thu của các chất dinh dưỡng, chất điện giải và nước. I. CÁCH TỔ CHỨC CỦA HỆ TIÊU HÓA Hệ tiêu hóa là một ống cơ dài, bắt đầu từ miệng và tận cùng tại hậu môn, bao gồm thực quản, dạ dày, ruột non và ruột già. Giữa các đọan khác nhau của ống cơ tiêu hóa là các cơ thắt: cơ thắt thực quản trên, cơ thắt thực quản dưới, cơ thắt môn vị, cơ thắt hồi manh tràng và 2 cơ thắt hậu môn. Ngòai ra còn có các cơ quan phụ, nằm ngòai ống tiêu hóa, như răng, lưỡi, tuyến nước bọt, gan, tuyến tụy, cũng tham gia vào họat động ống tiêu hóa. Chức năng tổng quát của hệ tiêu hóa là cung cấp chất dinh dưỡng, nước, chất điện giải cho cơ thể và thải chất bã ra ngòai. Để hòan thiện chức năng này hệ tiêu hóa phải thực hiện các họat động cơ học, bài tiết, tiêu hóa, hấp thu và đào thải. Thành ống tiêu hoá bao gồm: – Lớp thanh mạc: bảo vệ mô bên dưới và tiết dịch làm giảm ma sát khi ruột cử động trong ổ bụng. – Lớp cơ dọc và lớp cơ vòng: phụ trách họat động cơ học – Lớp dưới niêm mạc: nuôi các mô của thành ống tiêu hóa và vận chuyển các chất được hấp thu. – Lớp niêm mạc: phụ trách họat động tiêu hóa và hấp thu. Họat động của ống tiêu hóa được điều khiển bởi hệ thần kinh và hệ nội tiết. Hệ thần kinh gồm một hệ thần kinh nội tại của hệ tiêu hóa gọi là hệ thần kinh ruột và một hệ thần kinh ngọai lai là hệ thần kinh tự chủ. Hệ nội tiết gồm các hormone do các tế bào nội tiết trong tuyến tiêu hóa bài tiết ra.

216

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

II. HOẠT ĐỘNG CƠ HỌC Các cử động cơ bản của cơ trơn hệ tiêu hóa là nhu động, có nhiệm vụ đẩy thức ăn dọc theo ống cơ tiêu hóa và cử động phân đọan, nhào trộn thức ăn với dịch tiêu hóa và giúp các sản phẫm tiêu hóa tiếp xúc với niêm mạc hấp thu của ruột non. 2.1. Nhai và nuốt Nhai giúp phân nhỏ thức ăn để dễ nuốt. Lúc đầu nuốt là một động tác tự ý do lưỡi đẩy viên thức ăn vào hầu nhưng từ vùng hầu trở đi nó thành tự động, do một trung tâm nuốt ở hành não điều khiển (phản xạ nuốt). Khi thức ăn đến vùng hầu, phản xạ nuốt làm co các cơ vùng hầu, gây bít đường thông thương với mũi và khí quản để thức ăn không đi ngược trở lại vào mũi hay lạc vào khí quản. Viên thức ăn sau đó được đẩy vào thực quản và nhu động thực quản tiếp tục đưa viên thức ăn xuống dạ dày. 2.2. Họat động cơ học của dạ dày Dạ dày được chia thành 3 vùng chức năng là đáy, thân và vùng hang môn vị. Sau khi thức ăn vào đến dạ dày, đáy sẽ giãn ra theo phản xạ để chứa thể tích của một bữa ăn (phản xạ gian tiếp nhận). Sau đó thức ăn được các sóng nhu động phát xuất từ thân đưa xuống hang môn vị. Tại hang môn vị các sóng này trở nên mạnh hơn, nhào trộn kỹ thức ăn với dịch dạ dày, biến thức ăn thành dưỡng trấp là một chất nữa lỏng nữa đặc. Sự thóat thức ăn chậm lại bởi một số yếu tố: thành tá tràng bị căng, dưỡng trấp chứa mỡ, chứa axit và có tính ưu trương. Chỉ khi nào lượng dưỡng trấp trước đã được ruột non trung hòa axit, tiêu hóa mỡ và biến thành đẳng trương thì lượng dưỡng trấp tiếp theo mới được đưa xuống. Do đó phải mất khỏang 3 - 4 giờ thức ăn của một bữa ăn mới được đưa từ dạ dày xuống ruột non. 2.3. Họat động cơ học của ruột Thức ăn được vận chuyển trong ruột non với vận tốc chậm để quá trình hấp thu có thể xảy ra. Cử động phân đọan rất quan trọng tại ruột non vì giúp thức ăn được trộn kỹ với dịch tụy, mật và dịch ruột và giúp cho sự hấp thu chất dinh dưỡng. Ruột già là nơi dự trữ chất bã cho đến khi nó được đào thải. Khi chất bã đủ nhiều sẽ làm căng thành trực tràng, gây ra phản xạ đại tiện làm co thắt phần cuối ruột già và làm gian co thắt hậu môn trong. Nếu thuận tiện thì cơ thắt hậu môn ngòai sẽ gian ra do sự điều khiển tự ý của vỏ não. Nếu chưa thuận tiện thì cơ thắt hậu môn ngòai vẫn đóng và phản xạ đại tiện tạm thời lắng xuống.

217

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

III. HOẠT ĐỘNG BÀI TIẾT VÀ TIÊU HÓA Lượng dịch tiêu hóa tổng cộng được bài tiết mỗi ngày khỏang 7L, so với lượng dịch do ăn và uống vào khỏang 1,5L. Trong dịch tiêu hóa có các thành phần chính là men tiêu hóa, chất điện giải và chất nhày: – Các men tiêu hóa xúc tác các phản ứng thủy phân làm cho các phân tử thức ăn trở nên nhỏ hơn và đơn giản hơn để có thể hấp thu. Các men này chỉ họat động trong môi trường có pH thích hợp. – Chất nhầy có nhiệm vụ bôi trơn thức ăn và bảo vệ niêm mạc ống tiêu hóa. Các tuyến tiêu hóa bài tiết các dịch tiêu hóa theo ba giai đọan: tâm linh (trước khi thức ăn vào dạ dày), dạ dày (khi thức ăn vào đến dạ dày) và ruột ( khi thức ăn vào đến ruột) 3.1. Nước bọt Lượng nước bọt được bài tiết tổng cộng trong một ngày từ 1 - 2 lít. Thành phần chính của nước bọt bao gồm nước và chất điện giải, amylase và chất nhầy. – Nước giữ ẩm cho miệng, giúp các họat động cơ học dễ thực hiện (nói, nhai, nuốt) và giúp hòa tan thức ăn để kích thích các nụ vị giác nằm trên lưỡi. Nước còn rửa các mảnh thức ăn bám vào răng và dịch kiềm trong nước bọt góp phần trung hòa axit do các vi khuẩn lên men thức ăn tạo thành, giúp ngừa sâu răng. – Amylase là men tiêu hóa tinh bột thành maltose và dextrin. – Chất nhầy trong nước bọt giúp bôi trơn thức ăn và kết dính các mảnh thức ăn thành viên thức ăn, giúp cho việc nhai và nuốt thức ăn được thực hiện dễ dàng. Sự bài tiết nước bọt được điều khiển chủ yếu bởi hệ phó giao cảm. Khi ăn, sự hiện diện của thức ăn trong miệng kích thích các dây thần kinh cảm giác, đưa thông tin về các nhân nước bọt ở hành não. Các nhân này họat hóa các dây thần kinh phó giao cảm làm tăng sự bài tiết nước bọt theo cơ chế này. 3.2. Dịch dạ dày Mỗi ngày dạ dày bài tiết khỏang 2 - 3 L dịch dạ dày. Các tuyến dạ dày bài tiết axit, yếu tố nội tại, men tiêu hóa và chất nhày. – Axit chlorhydric (HCl) có vai trò diệt khuẩn, họat hóa pepsinogen thành men pepsin tạo pH thuận lợi cho pepsin họat động. – Pepsinogen là tiền chất của pepsin. Pepsin là men tiêu hóa protein, cắt phân tử protein thành các polypeptid. 218

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Yếu tố nội tại gắn vào vitamin B12, giúp cho sự hấp thu vitamin B12 sau này ở ruột non. – Chất nhầy ngoài việc bôi trơn thức ăn, còn có vai trò tạo thành một lớp bảo vệ, phủ lên niêm mạc dạ dày để tránh gây tổn thương cho niêm mạc dạ dày bởi thức ăn hay axit. – Dịch dạ dày được bài tiết khi thức ăn vào là do sự kích thích của hệ thần kinh phó giao cảm và các chất histamine, được bài tiết ở đáy và thân dạ dày và gastrin được bài tiết ở hang môn vị. 3.3. Dịch tụy Tuyến tụy có hai chức năng, nội tiết và ngọai tiết. Tụy ngọai tiết được cấu tạo bởi các nang tuyến, bài tiết các men tiêu hóa, và các ống dẫn bài tiết một chất dịch kiềm. Các ống dẫn nhỏ tập hợp lại thành ống dẫn lớn, đổ vào lòng ruột non. Natri carbonat (NaHCO3) trong dịch tụy giúp trung hòa axit trong dưỡng trấp từ dạ dày đi xuống. Sự trung hòa axit có 2 tác dụng : a. Giảm tác dụng có hại của axit đối với niêm mạc ruột b. Kiềm hóa môi trường bên trong lòng ruột đủ để họat hóa các men tiêu hóa của dịch tụy và ruột. Tiết các men tiêu hóa protein, carbohydrate và lipid. Men tiêu hóa protein quan trọng nhất là trypsin, cắt phân tử protein thành các polypeptide. Amylase là men tiêu hóa tinh bột, glycogen, thành maltose và dextrin. Lipase là men tiêu hóa triglyceride thành glycerol và acid béo. Sự bài tiết dung dịch kiềm là do hormone secretin của tá tràng. Sự bài tiết các men là do hệ thần kinh phó giao cảmvà các hormon gastrin của hang môn vị và do cholecystokinin của tá tràng. 3.4. Mật Mỗi ngày gan bài tiết khỏang 500 mL mật. Khỏang 1/5 số lượng này được đổ thẳng vào ruột non qua ống mật chủ còn phần lớn được dự trữ trong túi mật cho đến khi túi mật co thắt để đưa mật xuống tá tràng. Thành phần mật bao gồm: muối mật, sắc tố mật, cholesterol, nước và chất điện giải. – Muối mật giúp cho sự tiêu hóa và hấp thu mỡ. – Sắc tố mật là bilirubin, chất chuyển hóa của hemoglobin được phóng thích từ hồng cầu già bị hủy.Tế bào gan lấy bilirubin từ máu rồi thải bilirubin ra mật. Nếu tích tụ trong cơ thể, bilirubin sẽ gây hội chứng vàng da. 219

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Cholesterol chỉ được thải ra khỏi cơ thể bằng đường mật. Cholesterol dư thừa sẽ tích tụ trên thành động mạch gây xơ vữa động mạch, có thể dẫn đến tai biến mạch máu não hay nhồi máu cơ tim. – Dịch kiềm trong mật giúp trung hòa axit của dạ dày. Sự bài tiết mật là do hệ thần kinh phó giao cảm gây co thắt túi mật, cholecystokinin của tá tràng cũng gây co thắt túi mật, còn secretin của tá tràng gây bài tiết dung dịch kiềm. 3.5. Dịch ruột Tế bào ruột non bài tiết một chất dịch giống dịch ngọai bào và các men tiêu hóa, không được bài tiết vào trong lòng ruột mà nằm trên màng tế bào ruột (men bờ bàn chải). Các men này bao gồm: maltase tiêu hóa maltose, lactase tiêu hóa lactose, sucrose tiêu hóa sucrtose và dextrinase tiêu hóa dextrin. Các men này hòan tất sự tiêu hóa carbohydrate thành monosaccharide. Ngoài ra còn có các men peptidase, hoàn tất sự tiêu hóa polypeptide thành axit amin.

IV. HOẠT ĐỘNG HẤP THU Họat động hấp thu chủ yếu xảy ra tại ruột non. Các sản phẫm tiêu hóa của thức ăn được hấp thu vào mạch máu hay mạch bạch huyết. Sau đó chúng đi theo tĩnh mạch cửa về gan, từ đó sẽ về tim để được phân phối cho các tế bào khắp cơ thể. Bình thường từ 95% đến 98% các chất dinh dưỡng được hấp thu. Diện tích hấp thu của ruột non tăng lên nhiều do sự xếp nếp của niêm mạc ruột, sự hiện diện của các nhung mao và vi nhung mao trên bề mặt các tế bào biểu mô ruột. – Glucose và axit amin được hấp thu bằng cơ chế đồng vận chuyển với Natri. – Glycerol và axit béo được hấp thu theo sản phẫm tiêu hóa mỡ. – Sắt được hấp thu dưới dạng ion hay heme. – Calci được hấp thu do một protein mang được họat hóa bởi vitamin D. Sự hấp thu các chất dinh dưỡng và các chất điện giải sẽ kéo theo sự hấp thu nước. 98% lượng nước đến ruột non sẽ được hấp thu nên chỉ còn khỏang 500 mL nước đi xuống ruột già. Ruột già tiếp tục hấp thu nước và Natri và bài tiết Kali.

220

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Câu hỏi tự lượng giá 1. Liệt kê bốn hoạt động của hệ tiêu hóa. 2. Liệt kê bốn loại kích thích gây ra các phản xạ tiêu hóa. 3. Hệthần kinh ruột nằm ở đâu và vai trò của nó trong việc gây ra các phản xạ tiêu

hóa. 4. Vì sao ruột non lại có diện tích hấp thu lớn? 5. Liệt kê thứ tự các sự kiện xảy ra trong hoạt động nuốt. 6. Mô tả các yếu tố kiểm soát sự thoát thức ăn ra khỏi dạ dày. 7. Mô tả các yếu tố khởi sựvàkiểm soát sự tống thoát phân. 8. Cho biết thành phần và vai trò của dịch dạ dày. 9. Cho biết thành phần và vai trò của dịch tụy. 10. Cho biết vai trò của muối mật. 11. Carbohydrate được tiêu hóa và hấp thu như thế nào ? 12. Proteinđược tiêu hóa và hấp thu như thế nào? 13. Mỡ được tiêu hóa và hấp thu như thế nào ? 14. Natri và nước được hấp thu như thế nào ?

Ca thảo luận (sau khi học xong hệ tiêu hóa và hệ nội tiết) Chị Thảo, một điều dưỡng ngoại khoa, về nhà trễ vì hôm nay có ca mổ dài. Chị cảm thấy rất đói bụng. Câu hỏi 1. Những phản ứng chuyển hóa nào xảy tại gan ở một người đã không ăn trong nhiều giờ ? (Các) hormone nào kích thích các phản ứng. Chị Thảo quá mệt nên chỉ ăn qua loa: một lát bánh mì và một quả trứng chiên. Câu hỏi 2. Nước bọt được bài tiết theo cơ chế nào?Sự bài tiết nước bọt có lợi ích nào ? Câu hỏi 3. Mỡ trong món trứng chiên được tiêu hóa và hấp thu như thế nào ? Câu hỏi 4. Protein trong trứng được tiêu hóa và hấp thu như thế nào ? Câu hỏi 5. (Các) hormone tiêu hóa nào và (các) hormone nào của tuyến tụy được bài tiết sau bữa ăn ? Tóm tắt vai trò của chúng. 221

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Bài 10: SINH LÝ HỆ NỘI TIẾT- SINH DỤC MỤC TIÊU 1. Chức năng chung của hệ nội tiết 2. Cách tổ chức của hệnội tiết. 2. Vai trò của hormone tuyến yên. 3. Vai trò của insulin tuyến tụy. 4. Vai trò của các hormone tuyến giáp. 5. Vai trò của các hormone tuyến thượng thận. 6. Vai trò của hormone tuyến cận giáp. 7. Vai trò của các hormone sinh sản. Hệ nội tiết là một trong hai hệ thống tham gia điều hòa mọi hoạt động của cơ thể, trong đó chủ yếu là các hoạt động chuyển hóa, tăng trưởng, cân bằng năng lượng, chống stress và sinh sản. I. CÁCH TỔ CHỨC CỦA HỆ NỘI TIẾT Hệ nội tiết bao gồm hạ đồi, tuyến yên, tuyến giáp, tuyến thượng thận, tuyến tụy, tuyến cận giáp và các tuyến sinh sản là tinh hoàn và buồng trứng. Các tuyến này bài tiết hormone, hormone đi vào máu và theo máu đến các tế bào có thụ thể với hormone, gọi là tế bào đích của hormone và tác dụng tại đây. Hệ nội tiết hoạt động theo cơ chế điều khiển ngược. Vùng hạ đồi điều khiển sự bài tiết của tuyến yên, tuyến yên điều khiển sự bài tiết của tuyến giáp, tuyến thượng thận và tuyến sinh sản. Các hormone do các tuyến này bài tiết có thể tác dụng ngượctrở lại, ức chế sự bài tiết vùng hạ đồi và tuyến yên, gọi là cơ chế điều khiển ngược hay “feedback” âm tính. II. HẠ ĐỒI Tuyến yến được cấu tạo bởi hai phần riêng biệt: tuyến yên trước hay tuyến yên tuyến và tuyến yên sau hay tuyến yên thần kinh. Các neuron của nhân trên thị và nhân cạnh não thất của hạ đồi tổng hợp hormone của tuyến yên thần kinh còn các neuron khác của hạ đồi tổng hợp các hormone hướng tuyến yên, kiểm soát sự bài tiết của hormone tuyến yên trước. Sáu hormone hướng tuyến yên – Thyrotropin - releasing hormone (TRH): kích thích sự bài tiết TSH 222

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Gonadotropin hormone (GnRH): kích thích sự bài tiết FSH và LH. – Corticotropin - releasing hormone (CRH): kích thích sự bài tiết ACTH. – Growth hormone - releasing hormone (GHRH): kích thích sự bài tiết GH. – Growth hormone - inhibiting hormone (GHIH): ức chế sự bài tiết GH. – Prolactin - inhibiting hormone (PIH): ức chế sự bài tiết PRL. Hormone tuyến yên sau – Antidiuretic hormone (ADH): làm tăng sự tái hấp thu nước tại ống thận. – Oxytocin: gây phóng thích sữa và kích thích sự co thắt của cơ tử cung. III. TUYẾN YÊN 3.1. Tuyến yên trước Tuyến yên trước sản xuất 6 hormone: – Adrenocorticotropic hormone (ACTH): kích thích sản xuất hormone vỏ thượng thận. – Thyroid - stimulating hormone (TSH): kích thích sản xuất hormone tuyến giáp. – Follicle - stimulating hormone (FSH): kích thích sự phát triển của nang trứng; điều hòa sự sinh tinh trong tinh hoàn. – Luteinizing hormone (LH): gây rụng trứng và thành lập thể vàng trong buồng trứng; kích thích sản xuất estrogen và progesterone; kích thích tinh hoàn sản xuất testosterone. – Prolactin (PRL): kích thích sự bài tiết và sản xuất sữa. – Growth hormone (GH): kích thích sự tăng trưởng của cơ thể. 3.2. Tuyến yên sau Các hormone của tuyến yên sau được tổng hợp trong hạ đồi và được đưa từ hạ đồi qua các sợi trục thần kinh đến dự trữ tại tuyến yên sau. Khi các tế bào thần kinh của hạ đồi bị kích thích các hormone này sẽ được bài tiết vào máu tại tuyến yên sau. Đó là các hormone ADH (antidiuretic hormone) và oxytocin. 3.2.1. Hormone tăng trưởng GH (growth hormone) Sự bài tiết GH cao nhất lúc dậy thì và giảm ở người trưởng thành. GH có các tác dụng sau:

223

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Kích thích sự tăng trưởng của xương. GH kích thích sụn tiếp hợp ở đầu xương dài, dẫn đến sự kéo dài thân xương. Vào cuối thời kỳ dậy thì, khi không còn sụn đầu xương và thân xương đã hòa với đầu xương (đóng đầu xương), GH không còn làm cho xương dài thêm nhưng vẫn làm tăng trọng lượng xương. – Kích thích sự tổng hợp protein trong mô. – Kích thích sử dụng mỡ để cung cấp năng lượng. – Ngăn sử dụng carbohydrate cho việc cung cấp năng lượng, kết quả là nồng độ glucose trong máu có khuynh hướng tăng. 3.2.2. Hormone kháng lợi niệu ADH (antidiuretic hormone) ADH có vai trò quan trọng trong việc điều hòa nồng độ thẩm thấu của huyết tương. Khi nồng độ thẩm thấu của huyết tương giảm sự bài tiết ADH cũng giảm. Khi nồng độ ADH giảm, ống góp trở nên không thấm nước nên sự tái hấp thu nước giảm đáng kể ở đoạn này của nephron. Kết quả là thể tích nước tiểu tăng lên, nước tiểu loãng và cơ thể bị mất nước, dẫn đến tăng nồng độ thẩm thấu của huyết tương. Khi nồng độ thẩm thấu của huyết tương tăng, sự bài tiết ADH tăng để làm tăng sự tái hấp thu nước ở ống góp, giúp giảm nồng độ thẩm thấu của huyết tương. 3.2.3. Oxytocin – Oxytocin đóng vai trò quan trọng trong sự phóng thích sữa. Phản xạ phóng thích sữa được khởi sự do em bé bú. Từ các thụ thể trên núm vú các xung động thần kinh đi về hạ đồi, rồi đến tuyến yên sau, kích thích sự bài tiết oxytocin. Oxytocin gây co thắt các nang tuyến vú, đẩy sữa vào các ống dẫn sữa để em bé bú. – Oxytocin tham gia vào sự chuyển dạ. Khi chuyển dạ, bào thai đi xuống vào trong ống cổ tử cung, kích thích các thụ thể trên cổ tử cung, đưa tín hiệu về hạ đồi và gây bài tiết oxytocin. Oxytocin gây co thắt cơ tử cung, góp phần vào sự chuyển dạ. IV. TUYẾN GIÁP Sự tổng hợp của hormone tuyến giáp cần đến iốt. Hormone tuyến giáp là triiodothyronine (T3) và thyroxine (T4), có các tác dụng sau: – Tăng tốc độ chuyển hóa của tế bào. Trong phần lớn các mô của cơ thể hormone tuyến giáp làm tăng sự tiêu thụ O2 và sản xuất năng lượng, dẫn đến nhiều tác dụng thứ phát sau sự tăng tốc độ chuyển hóa: + Tăng sinh nhiệt và đổ mồ hôi, do lưu lượng máu đến da tăng vì nhu cầu thải nhiệt. + Tăng tần số và biên độ hô hấp, do tăng nhu cầu O2. 224

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

+ Tăng cung lượng tim,ndo sự gia tăng chuyển hóa và sử dụng O2 trong mô gây giãn mạch. + Tăng sử dụng cơ chất để cung cấp năng lượng. – Cần cho sự tăng trưởng và phát triển bình thường của cơ thể, đặc biệt là xương và hệ thần kinh. – Kích thích hệ thần kinh trung ương. Sự bài tiết hormone tuyến giáp được điều hòa chủ yếu bởi TSH. Sự bài tiết TSH từ tuyến yên tăng do TRH và bị ức chế bởi T4 và T3 theo cơ chế điều khiển ngược. V. TUYẾN THƯỢNG THẬN Tuyến thượng thận bao gồm hai phần: (1) tủy thượng thận, có liên hệ về mặt chức năng với hệ thần kinh giao cảm và bài tiết chủ yếu epinephrine và một phần norepinephrine; (2) vỏ thượng thận, bài tiết corticosteroid. Các corticosteroid được bài tiết bởi vỏ thượng thận là mineralocorticoid, có vai trò quan trọng trong cân bằng natri và kali; glucocorticoid, ảnh hưởng lên chuyển hóa carbohydrate, mỡ và protein; và hormone sinh sản, chủ yếu là androgen, đóng góp vào đặc điểm giới tính thứ phát. – Aldosterone: Aldosterone là mineralocorticoid chính được vỏ thượng thận bài tiết. Aldosterone tác dụng lên tế bào ống thận xa để làm tăng sự tái hấp thu natri và bài tiết kali. Khi cơ thể bị giảm thể tích máu và hạ áp, hệ thống renin-angiotensin được hoạt hóa, kích thích sự bài tiết aldosterone. Aldosterone làm tăng sự tái hấp thu natri tại phần xa của ống thận, kéo theo sự tái hấp thu nước nên thể tích máu và huyết áp trở lại bình thường. Tăng nồng độ kali huyết tương làm tăng sự bài tiết aldosterone – Cortisol: Cortisol là glucocorticoid chính được vỏ thượng thận bài tiết. Cortisol có tác dụng rộng khắp trên hoạt động chuyển hóa. Khi bị suy tuyến thượng thận sẽ có những rối loạn đáng kể trong chuyển hóa carbohydrate, mỡ và protein. o Giảm dự trữ protein trong mô ngoài gan. o Tăng nồng độ glucose máu.Cortisol làm tăng sự sinh đường mới tại gan và ngăn cản sử dụng glucose trong mô ngoại biên. o Huy động axít béo từ mô mỡ. o Cortisol có vai trò quan trọng trong sự đề kháng với stress. 225

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

o Cortisol được dùng trong điều trị do tác dụng kháng viêm, chống dị ứng và ức chế đáp ứng miễn dịch. o Tăng nồng độ cortisol trong máu làm giảm bài tiết ACTH qua tác dụng trực tiếp lên tuyến yên cũng như ức chế gián tiếp sự phóng thích CRH bởi hạ đồi.Stress làm tăng sự bài tiết cortisol. VI. TUYẾN TỤY Tuyến tụy được cấu tạo bởi hai loại mô: (1) nang tuyến bài tiết dịch tiêu hóa đi vào tá tràng qua ống dẫn của tụy (chức năng ngoại tiết) và (2) đảo Langerhans đổ chất tiết vào trong máu (chức năng nội tiết), trong đó tế bào bêta, chiếm khoảng 60%, bài tiết insulin và tế bào alpha, chiếm 25%, bài tiết glucagon. 6.1. Insulin là hormone của sự tiến biến. 6.1.1. Tác dụng của insulin trên chuyển hóa carbohydrate – Tại cơ insulin kích thích tế bào lấy glucose vào và chuyển hóa glucose. – Tại gan insulin kích thích việc tế bào lấy glucose vào, dự trữ glucose và ức chế sản xuất glucose mới. – Tại mô mỡ insulin hỗ trợ việc lấy glucose vào tế bào. – Insulin ít có tác dụng trên việc lấy và sử dụng glucose bởi não. – Do đó insulin làm giảm đường huyết. 6.1.2. Tác dụng của insulin trên chuyển hóa mỡ – Tại mô mỡ, insulin kích thích sự dự trữ mỡ và ức chế sự huy động axít béo. – Tại gan, insulin kích thích sự tổng hợp mỡ và ức chế sự oxít hóa axít béo. 6.1.3. Tác dụng của insulin trên chuyển hóa protein. Insulin rất cần cho sự tăng trưởng giống như GH. – Tăng việc lấy axít amin vào tế bào. – Tăng tổng hợp protein. – Ức chế sự thoái biến protein và do đó làm giảm sự phóng thích axít amin từ cơ. 6.2. Glucagon là hormone của sự thoái biến. – Tăng phóng thích glucose từ gan bằng cách kích thích thủy phân glycogen và kích thích sự sinh đường mới. – Tàm tăng nồng độ axít béo và glycerol trong máu và tăng sự thành lập cetone. 226

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

Sự điều hòa chính đối với sự bài tiết insulin và glucagon được thực hiện bằng cơ chế feedback của glucose máu trên tế bào nội tiết của tuyến tụy. – Khi nồng độ glucose trong máu tăng trên mức lúc đói, sự bài tiết insulin tăng. Tác dụng sau đó của insulin là làm tăng việc lấy glucose vào gan và mô ngoại biên, giúp nồng độ glucose trong máu trở bề bình thường. – Khi nồng độ glucose trong máu giảm, glucagon được bài tiết. Tác dụng sau đó của glucagon là làm tăng phóng thích glucose từ gan, giúp nồng độ glucose trong máu tăng trở lại. VII. TUYẾN CẬN GIÁP Hormone của tuyến cận giáp là PTH (parathyroid hormone). Sự bài tiết PTH được điều hòa chặt chẽ bởi nông độ ion canxi trong dịch ngoại bào. Khi nồng độ canxi trong dịch ngoại bào giảm, sự bài tiết PTH tăng, dẫn đến: – Kích thích hoạt động của hủy cốt bào và làm cho canxi di chuyển từ xương ra dịch ngoại bào – Tăng tốc độ hấp thu canxi từ lòng ruột – Tăng tái hấp thu canxi tại ống góp. VII. SINH SẢN NAM Hormone của tinh hoàn là testosterone. Testosterone tác dụng lên các cơ quản sinh sản và không sinh sản. – Kích thích hiện tượng biệt hóa trước khi sanh và sự phát triển lúc dậy thì của các cơ quan sinh sản nam. – Cần cho người nam trưởng thành để duy trì và đảm bảo hoạt động bình thường của các cơ quan sinh sản nam. – Tăng mật độ xương. – Tác dụng lên sự phân bố lông tóc và làm cho da dày lên. – Ảnh hưởng lên gan: tổng hợp các yếu tố đông máu, giảm HDL và tăng LDL máu. – Kích thích sản xuất erythropoietin nên dung tích hồng cầu và nồng độ hemoglobin tăng. – Tăng sự tổng hợp protein mô. VIII. SINH SẢN NỮ Chức năng sinh sản của người nữ được điều hòa bởi sự tương tác giữa các hormone từ hạ đồi, tuyến yên trước và buồng trứng. 227

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– GnRH (gonadotropin releasing hormone) là yếu tố được phóng thích từ hạ đồi, kích thích sự bài tiết FSH và LH của tuyến yên. Sự phóng thích GnRH bị ức chế bởi estrogen và progesterone. – LH được bài tiết bởi tuyến yên trước, kích thích sự rụng trứng và sự phát triển của thể vàng trong buồng trứng. – FSH được bài tiết bởi tuyến yên trước, kích thích sự phát triển của nang trứng trong buồng trứng. – Estrogen và progesterone là các hormone steroid được bài tiết bởi nang trứng và thể vàng trong buồng trứng. 8.1. Chu kỳ kinh nguyệt Buồng trứng và tử cung của người phụ nữ hoạt động theo chu kỳ gọi là chu kỳ kinh nguyệt, có thời gian trung bình là 28 ngày. 8.1.1. Hoạt động của buồng trứng Trong một chu kỳ kinh nguyệt có nhiều nang trứng nguyên thủy cùng phát triển nhưng thường chỉ có một nang lớn nhất tiếp tục phát triển đến giai đoạn nang trưởng thành để phóng thích trứng. Sự rụng trứng xảy ra vào ngày thứ 14 của chu kỳ kinh nguyệt. Sau khi trứng rụng phần còn lại của nang trứng biến thành thể vàng. Nếu trứng không được thụ tinh thể vàng sẽ thoái hóa. Do đó có thể chia chu kỳ kinh nguyệt thành 2 giai đoạn: – Giai đoạn nang trứng: từ lúc bắt đầu chu kỳ kinh nguyệt đến lúc rụng trứng. – Giai đoạn thể vàng: từ sau rụng trứng đến lúc thể vàng thoái hóa. 8.1.2. Hoạt động của tử cung Trong chu kỳ kinh nguyệt tử cung có những biến đổi qua những giai đoạn sau: – Xuất huyết: bắt đầu từ ngày có kinh đầu tiên, thường kéo dài 3 - 5 ngày. Lượng máu kinh nguyệt vào khoảng 50 - 150 mL, là do niêm mạc tử cung bị tróc ra. – Tăng trưởng: từ lúc hết kinh đến lúc rụng trứng niêm mạc tử cung được tái tạo, cơ tử cung phát triển, cổ tử cung bài tiết một chất nhầy trong và không quánh để hỗ trợ cho sự di chuyển của tinh trùng vào thời điểm rụng trứng. – Bài tiết: sau rụng trứng nội mạc tử cung biến thành một mô bài tiết, sẵn sàng đón nhận phôi thai nếu có thụ tinh; cơ tử cung giảm co thắt để phôi không bị đào thải trước khi nó gắn vào thành tử cung; cơ tử cung bài tiết chất nhầy quánh để ngăn ngừa các vi trùng hay tinh trùng khác đi vào tử cung. 8.2. Chức năng của estrogen – Kích thích sự tăng trưởng và phát triển của tử cung và cơ quan sinh sản nữ bên ngoài. 228

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

– Kích thích sự phát triển của vú và tích tụ mỡ tại vú. – Kích thích sự tăng trưởng của xương. 8.3. Chức năng của progesterone – Kích thích những thay đổi về bài tiết trong nội mạc tử cung trong nửa sau chu kỳ kinh nguyệt để nội mạc tử cung tiếp nhận trứng làm tổ nếu có sự thụ tinh. – Kích thích sự phát triển của vú. – Làm tăng nhiệt độ cơ thể khoảng 0,5F. Câu hỏi tự lượng giá 1. Nêu mối liên hệ giữa vùng hạ đồi, tuyến yên và các tuyến nội tiết. 2. Nêu các hoạt động chịu sự điều khiển của hệ nội tiết. 3. Trình bày vai trò của các hormone GH, insulin và tuyến giáp trong sự tăng trưởng. 4. Vai trò của insulin trong giai đoạn “no” và “”đói” của hoạt động chuyển hóa. 5. Khi trời lạnh vì sao sự bài tiết hormone tuyến giáp lại tăng? 6. Hormone nào được bài tiết khi bị stress? Hormone này có vai trò gì? 7. Nồng độ canxi trong máu được điều hòa như thế nào? 8. Liệt kê các tác dụng của testosterone. 9. So sánh các giai đoạn của chu kỳ kinh nguyệt dựa trên các sự kiện diễn ra tại buồng trứng và tử cung. 10. Liệt kê tác dụng của estrogen và progesterone trên nội mạc, cơ và cổ tử cung trong một chu kỳ kinh nguyệt bình thường. 11. Sự phát triển của tuyến vú và sự tạo sữa là do các hormone nào ? Tại sao sữa lại được tiết ra khi trẻ bú mẹ ?

229

Giáo trình sinh lý – Khoa Dược – Đại học Lạc Hồng 2014

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Công Thắng và Cao Phi Phong: Tủy sống - Trường Đại học Y Dược – TP Hồ Chí Minh 2. Phạm Đình lựu, Sinh lý Y khoa, Tập I, II, Nhà xuất bản Y học Tp HCM, 2009 3. Thư viện sinh học .com 4. Berne RM, Levy MN (1993): Physiology, 3rd ed., 1091 pp. C. V. Mosby, St. Louis. 5. Gerald J. Tortora, Brayan H. Derrickson: Principles of anatomy and physiology 12th edition 6. Guyton & Hall, Textbook of medical Physiology, 11th ed., Elsevier Saunders, 2006 7. William F.Ganong: Review of medical physiology, 20th edition, 197-215,1999 8. www.ju.edu.jo/sites/Academic/tamimi/Material/Bio1 9. 4-Sites.google.com/site/seadropblog/gtslh/sinhlyhocthan

230