Cơ chế nhồi máu não: Chuỗi rối loạn sinh học phía sau một cơn đột quỵ

Nhồi máu não là dạng phổ biến nhất của tai biến mạch máu não thiếu máu cục bộ, xảy ra khi dòng máu cung cấp cho một vùng não bị tắc nghẽn đột ngột. Khi mạch máu bị bít lại, não không nhận đủ oxy và glucose – hai yếu tố thiết yếu để duy trì hoạt động của tế bào thần kinh. Điều này kích hoạt một chuỗi phản ứng sinh lý bệnh phức tạp gọi là “thiếu máu – thiếu oxy não”, dẫn đến tổn thương và chết tế bào thần kinh [1].

1/ Nguyên nhân gây tắc mạch não

Nhồi máu não thường xuất phát từ hai cơ chế chính: xơ vữa động mạch và thuyên tắc từ tim .

Xơ vữa động mạch:

Trong xơ vữa động mạch, các lipid, cholesterol, tế bào viêm và mô xơ tích tụ trong thành động mạch theo thời gian, tạo thành mảng xơ vữa. Những mảng này có thể làm hẹp lòng mạch hoặc nứt vỡ [2]. Khi mảng xơ vữa vỡ, tiểu cầu và các yếu tố đông máu sẽ kết tụ tại chỗ, hình thành huyết khối gây tắc mạch. Huyết khối này thường xuất hiện ở các động mạch lớn nuôi não như động mạch cảnh trong, động mạch não giữa hoặc động mạch thân nền.

Thuyên tắc từ tim:

Trong thuyên tắc từ tim, cục máu đông hình thành trong buồng tim (thường gặp ở bệnh nhân rung nhĩ, bệnh van tim hoặc suy tim). Khi cục huyết khối này bong ra và theo dòng máu lên não, nó có thể mắc kẹt tại một nhánh động mạch não, gây tắc mạch cấp tính [3].

Nhồi máu não cấp thường xảy ra ở các vùng cấp máu của động mạch não giữa, động mạch não trước hoặc động mạch não sau. Tại vùng trung tâm của ổ nhồi máu, các tế bào thần kinh bị hoại tử hoàn toàn [1]. Bao quanh vùng này là vùng penumbra, nơi các tế bào vẫn còn khả năng hồi phục nếu được tái tưới máu kịp thời.

2/ Giảm lưu lượng máu não và chuỗi tổn thương tế bào

Sau khi xơ vữa động mạch hoặc thuyên tắc từ tim gây tắc động mạch não, dòng máu đến vùng não phía sau vị trí tắc sẽ giảm mạnh hoặc ngừng hoàn toàn. Khi đó, mô não rơi vào tình trạng thiếu máu cục bộ, tức là không còn được cung cấp đủ oxy và glucose – hai yếu tố thiết yếu cho hoạt động của tế bào thần kinh [4]. Não là cơ quan có nhu cầu năng lượng rất cao nhưng khả năng dự trữ lại rất thấp, vì vậy chỉ sau vài phút thiếu máu, các quá trình chuyển hóa trong tế bào thần kinh đã bắt đầu bị rối loạn.

2.1. Chuyển hóa yếm khí và toan hóa nội bào

Trong điều kiện bình thường, tế bào thần kinh tạo năng lượng chủ yếu thông qua chuyển hóa hiếu khí trong ty thể. Tuy nhiên, khi lượng oxy giảm do thiếu máu, tế bào buộc phải chuyển sang chuyển hóa yếm khí để duy trì sản xuất năng lượng. Con đường chuyển hóa này kém hiệu quả hơn nhiều so với chuyển hóa hiếu khí và tạo ra một lượng lớn acid lactic (lactate). Sự tích tụ lactate làm môi trường nội bào trở nên toan hóa, gây rối loạn nhiều hoạt động sinh học của tế bào thần kinh.

2.2. Suy giảm năng lượng tế bào (giảm ATP)

Song song với quá trình này, việc thiếu oxy làm giảm mạnh sản xuất ATP, là nguồn năng lượng chính của tế bào [3]. ATP đóng vai trò duy trì hoạt động của nhiều hệ thống vận chuyển ion trên màng tế bào, đặc biệt là bơm Na⁺/K⁺-ATPase. Khi lượng ATP giảm xuống, bơm ion này không còn hoạt động hiệu quả. Tế bào thần kinh rơi vào tình trạng khủng hoảng năng lượng, làm nhiều chức năng sinh lý bị đình trệ.

2.3. Rối loạn bơm ion và phù tế bào thần kinh

Sự thiếu hụt ATP làm bơm Na⁺/K⁺-ATPase bị ức chế. Khi bơm này ngừng hoạt động, natri bắt đầu tích tụ bên trong tế bào, kéo theo nước đi vào theo cơ chế thẩm thấu. Hậu quả là tế bào thần kinh bị phù tế bào (cytotoxic edema), làm tăng áp lực nội bào và gây rối loạn cấu trúc màng tế bào [4]. Đồng thời, kali thoát ra ngoài tế bào làm thay đổi điện thế màng của neuron.

2.4. Độc tính kích thích thần kinh (Excitotoxicity)

Sự rối loạn điện thế màng khiến neuron tăng phóng thích các chất dẫn truyền thần kinh kích thích, đặc biệt là glutamate. Nồng độ glutamate tăng cao trong khe synapse làm mở các kênh ion và cho phép một lượng lớn canxi (Ca²⁺) đi vào trong tế bào thần kinh [1]. Sự tích tụ canxi nội bào kích hoạt nhiều enzyme phá hủy cấu trúc tế bào như protease, phospholipase và endonuclease, từ đó gây tổn thương màng tế bào, protein và vật chất di truyền.

2.5. Phản ứng viêm và stress oxy hóa

Ngoài các rối loạn chuyển hóa, vùng não bị thiếu máu còn kích hoạt nhiều phản ứng viêm. Các tế bào tổn thương giải phóng cytokine gây viêm và tạo ra nhiều gốc tự do oxy hóa. Những gốc tự do này gây ra stress oxy hóa, làm phá hủy lipid màng tế bào, protein và DNA. Đồng thời, quá trình viêm còn làm tăng tính thấm của hàng rào máu – não, góp phần gây phù não và làm tổn thương lan rộng sang các vùng mô não xung quanh [2].

2.6. Chết tế bào thần kinh và hình thành ổ nhồi máu

Nếu tình trạng thiếu máu kéo dài và không được tái tưới máu kịp thời, các tế bào thần kinh sẽ bị tổn thương không hồi phục và đi đến chết tế bào thông qua nhiều cơ chế như apoptosis (chết theo chương trình), tự thực bào hoặc hoại tử [1]. Khi một số lượng lớn tế bào thần kinh bị phá hủy, vùng mô não đó sẽ mất chức năng và hình thành ổ nhồi máu não cấp, gây ra các biểu hiện lâm sàng đặc trưng của đột quỵ như liệt nửa người, rối loạn ngôn ngữ hoặc giảm ý thức.

3/ Kết luận

Nhồi máu não là hậu quả của sự tắc nghẽn dòng máu nuôi não, thường bắt nguồn từ xơ vữa động mạch hoặc thuyên tắc từ tim. Khi mạch máu bị bít lại, mô não nhanh chóng rơi vào tình trạng thiếu oxy và glucose, kích hoạt một chuỗi phản ứng sinh lý bệnh phức tạp. Quá trình này bắt đầu bằng giảm lưu lượng máu não, sau đó dẫn đến rối loạn chuyển hóa tế bào, suy giảm năng lượng, rối loạn cân bằng ion, độc tính kích thích thần kinh, phản ứng viêm và stress oxy hóa. Nếu không được tái tưới máu kịp thời, các tế bào thần kinh sẽ bị tổn thương không hồi phục và dẫn đến hình thành ổ nhồi máu não cấp.

—————————————————————-

Nguồn tài liệu tham khảo:

1/ Kumar, V., Abbas, A. K., & Aster, J. C. (2023). Robbins & Cotran pathologic basis of disease (11th ed.). Elsevier.

2/ Campbell, B. C. V., De Silva, D. A., Macleod, M. R., Coutts, S. B., Schwamm, L. H., Davis, S. M., & Donnan, G. A. (2019). Ischaemic stroke. Nature Reviews Disease Primers, 5(1), 70.

3/ Trần Quang Thắng. (2022). Nhồi máu não (Tài liệu giảng dạy nội khoa – thần kinh). Bệnh viện Tân Phú.

4/ Bộ Y tế. (2024). Hướng dẫn chẩn đoán và điều trị đột quỵ não (Ban hành kèm Quyết định số 3312/QĐ-BYT ngày 05/11/2024). Bộ Y tế Việt Nam