Y khoa Ykhoa, y học, y tế, kiến thức, lâm sàng, cận lâm sàng, chẩn đoán, điều trị, phác đồ, diễn đàn y khoa, hệ sinh thái y khoa online, mới nhất và đáng tin cậy.
Như vậy, chúng ta đã bàn luận về chức năng của bộ não một cách độc lập với sự cấp máu, chuyển hóa của nó cũng như dịch não tủy. Tuy nhiên điều này không hoàn toàn đúng bởi sự bất thường của bất cứ một trong ba yếu tố trên đều có thể ảnh hưởng sâu sắc đến chức năng não bộ. Ví dụ, ngừng hoàn toàn cấp máu não gây mất ý thức trong 5 đến 10 giây bởi thiếu oxy cung cấp cho tế bào não sẽ gần như dừng chuyển hóa của tế bào. Hay trong dài hạn, bất thường của dịch não tủy, trong thành phần hay áp suất, có thể gây tác động nghiêm trọng lên chức năng não bộ.
Lưu lượng máu não
Não bộ được cấp máu bởi 4 động mạch lớn – hai động mạch cảnh và hai động mạch đốt sống – nối với nhau thành đa giác Willis ở mặt dưới não. Các động mạch từ đa giác Willis chạy trên bề mặt não và cho các nhánh động mạch màng mềm rồi chia nhánh nhỏ hơn cho các động mạch xuyên và tiểu động mạch (Hình 62-1). Các mạch xuyên được ngăn cách với mô não bởi phần mở rộng của khoang dưới nhện gọi là khoảng Virchow-Robin. Các động mạch xuyên đâm sâu vào mô não rồi chia ra các tiểu động mạch trong não, thứ cuối cùng phân nhánh thành các mao mạch nơi diễn ra sự trao đổi oxy, khí carbonic, các chất dinh dưỡng giữa máu và mô não.
ĐIỀU HÒA LƯU LƯỢNG MÁU NÃO
Bình thường lưu lượng máu não của một người trưởng thành trung bình là 50 đến 65 ml/100 gam nhu mô não mỗi phút. Với toàn bộ não là từ 750 đến 900 ml/ phút. Theo đó, não bộ chỉ chiếm 2% trọng lượng cơ thể nhưng nhận 15% cung lượng tim lúc nghỉ.
Giống như phần lớn các mô khác, lưu lượng máu não liên quan mật thiết đến mức chuyển hóa của mô não. Nhiều yếu tố liên quan đến chuyển hóa được cho là đóng góp vào sự điều hòa lưu lượng máu não: (1) nồng độ CO2 , (2) nồng độ ion H+ , (3) nồng độ oxy và (4) chất tiết từ tế bào hình sao, tế bào thần kinh đệm đặc biệt kết nối hoạt động thần kinh với điều hòa lưu lượng máu tại chỗ.
Tăng nồng độ CO2 hoặc ion H+ gây tăng lưu lượng máu não. Sự gia tăng nồng độ CO2 trong động mạch câp máu cho não làm tăng rõ rệt lưu lượng máu não. Hình 62-2 chỉ ra rằng khi áp lực riêng phần khí CO2 (PCO2) tăng 70% thì lưu lượng máu não tăng gần gấp đôi.
CO2 được cho rằng gây tăng lưu lượng máu não bằng cách kết hợp với nước trong thể dịch để tạo thành acid carbonic, acid này sau đó phân ly thành ion H+ . Ion H+ gây giãn mạch não, mức độ giãn mạch tỉ lệ thuận với nồng độ ion H+ đến một mức lưu lượng giới hạn khoảng gấp đôi bình thường.
Các chất khác làm tăng độ acid của mô não và theo đó làm tăng nồng độ ion H+ đều làm tăng lưu lượng máu não, bao gồm acid lactic, acid pyruvic và những acid được hình thành trong quá trình chuyển hóa ở não.
Tầm quan trọng của điều hòa lưu lượng máu não qua nồng độ khí CO2 và ion H+. Gia tăng nồng độ H+ ức chế mạnh hoạt động thần kinh. Theo đó, may mắn là tăng nồng độ H+ cũng làm tăng lưu lượng máu não, qua đó mang ion H+ , CO2 và các chất dạng acid ra khỏi mô não. Loại bỏ CO2 ra khỏi mô não cùng với loại bỏ các acid làm giảm nồng độ ion H+ về mức bình thường. Theo đó, cơ chế này giúp duy trì một nồng độ hằng định của ion H+ trong mô não và duy trì hoạt động thần kinh ở mức bình thường và hằng định.
Điều hòa lưu lượng máu não khi thiếu Oxy. Trừ giai đoạn hoạt động trí não căng thẳng, mức độ sử dụng oxy của mô não duy trì trong một giới hạn hẹp – gần đúng bằng 3.5(±0.2) ml oxy/ 100 gam mô não mỗi phút. Nếu lưu lượng máu não không cung cấp đủ lượng oxy cần thiết này, tình trạng thiếu hụt oxy gần như lập tức gây giãn mạch, đưa lưu lượng máu não và lượng oxy vận chuyển tới mô não về mức gần bình thường. Theo đó, cơ chế điều hòa lưu lượng tại chỗ này gần như giống nhau hoàn toàn giữa não với hệ mạch vành, cơ vân và hầu hết các tuần hoàn địa phương khác trong cơ thể.
Thực nghiệm đã cho thấy, giảm áp lực riêng phần của oxy (PO2) trong mô não dưới 30mmHg (giá trị bình thường là 35 đến 40mmHg) ngay lập tức bắt đầu làm tăng lưu lượng máu não. Tình cờ là chức năng não bộ bị xáo trộn khi giá trị PO2 giảm, đặc biệt ở mức PO2 dưới 20mmHg có thể dẫn đến hôn mê. Theo đó cơ chế điều hòa lưu lượng máu não bởi oxy là cơ chế quan trọng bảo vệ não bộ khỏi giảm hoạt động thần kinh và rối loạn năng lực trí tuệ.
Các chất giải phóng từ tế bào hình sao điều hòa lưu lượng máu não. Ngày càng nhiều chứng cứ gợi ý rằng sự song hành chặt chẽ giữa hoạt động thần kinh và lưu lượng máu não là bởi, một phần, các chất giải phóng từ các tế bào hình sao (Astrocytes) bao quanh các mạch máu của hệ thần kinh trung ương. Tế bào hình sao là các tế bào thần kinh đệm có hình dạng ngôi sao, có chức năng nâng đỡ, bảo vệ cũng như cung cấp dinh dưỡng cho các neuron. Chúng có nhiều tua kết nối với neuron và bao quanh các mạch máu, cung cấp một cơ chế liên hệ giữa các neuron và mạch máu. Tế bào sao chất xám (protoplasmic astrocytes) vươn các nhánh gai nhỏ để che phủ phần lớn các synap và cho các nhánh gai lớn tiến sát đến thành mạch (Hình 62-1).
Thực nghiệm chỉ ra kích thích điện các neuron kích thích của hệ glutaminergic làm tăng nồng độ ion calci nội bào ở nhánh gai lớn tế bào hình sao và gây giãn các tiểu động mạch gần kề. Thêm vào đó, nghiên cứu còn gợi ý rằng quá trình giãn mạch diễn ra qua trung gian các chất chuyển hóa có tính vận mạch giải phóng từ tế bào hình sao. Dù các chất trung gian chưa được biết rõ, nitric oxit, các chất chuyển hóa của acid arachidonic, ion kali, adenosin và các chất khác tạo ra bởi tế bào hình sao dưới kích thích của các neuron kích thích gần kề đều được cho là các chất trung gian giãn mạch quan trọng.
Đo lưu lượng máu não và tác động của hoạt động não bộ trên lưu lượng máu não. Một phương pháp đã được phát triển để ghi lại đồng thời lưu lượng máu trên 256 vùng riêng biệt của vỏ não người. Để ghi được lưu lượng máu qua các vùng này, một chất phóng xạ, như là xenon phóng xạ, được tiêm vào động mạch cảnh; sau đó hoạt độ phóng xạ của mỗi vùng của vỏ não được ghi lại khi chất phóng xạ đi qua nhu mô não. Với mục đích này, 256 đầu dò phóng xạ nhấp nháy nhỏ được áp trên bề mặt vỏ não. Sự tăng giảm nhanh chóng của hoạt độ phóng xạ tại mỗi vùng mô não là phép đo trực tiếp của lưu lượng máu qua vùng đó.
Sử dụng kĩ thuật này, chúng ta biết rằng lưu lượng máu tại mỗi vùng riêng biệt của não thay đổi từ 100 đến 150% trong khoảng vài giây khi đáp ứng với thay đổi hoạt động thần kinh tại chỗ. Ví dụ, chỉ đơn thuần nắm chặt bàn tay cũng ngay lập tức làm tăng lưu lượng máu não tại vùng vỏ não vận động ở bán cầu đối diện. Đọc một cuốn sách làm tăng lưu lượng máu, đặc biệt tại vùng vỏ não thị giác ở thùy chẩm và vùng nhận thức ngôn ngữ ở thùy thái dương. Cách đo này còn có thể sử dụng để định khu khởi phát cơn động kinh bởi lưu lượng máu não tăng cao nhanh và rõ rệt ở trung tâm của mỗi cơn.
Hình 62-3 chứng minh tác động của hoạt động thần kinh tại chỗ trên lưu lượng máu não bằng cách chỉ ra sự gia tăng đặc hiệu lưu lượng máu vùng chẩm ghi lại trên não một con mèo khi chiếu ánh sáng mạnh vào mắt nó trong một phút rưỡi.
Lưu lượng máu và hoạt động thần kinh ở những vùng khác của bọ não cũng có thể được đánh giá gián tiếp bởi chụp cộng hưởng từ chức năng (fMRI). Phương pháp này dựa trên sự quan sát thấy oxyhemoglobin và deoxyhemoglobin chịu tác động khác nhau trong từ trường. Deoxyhemoglobin là một chất thuận từ (bị hút bởi một từ trường bên ngoài), trong khi oxyhemoglobin là một chất nghịch từ (bị đẩy bởi từ trường). Sự hiện diện của deoxyhemoglobin trong mạch máu tạo ra một sự khác biệt có thể đo được của tín hiệu cộng hưởng từ (MR) của mạch máu và các mô xung quanh. Tín hiệu phụ thuộc mức oxy máu (BOLD) thu được từ fMRI phụ thuộc vào tổng lượng deoxyhemoglobin trong khoảng không gian ba chiều (voxel) đặc hiệu của mô não được đánh giá, yếu tố này, đến lượt nó, chịu ảnh hưởng của lưu lượng máu, thể tích máu và tốc độ tiêu thụ oxy trong voxel đặc hiệu của mô não. Vì thế, BOLD fMRI chỉ cung cấp một đánh giá gián tiếp của lưu lượng máu vùng, mặc dù nó có thể dùng để tái tạo bản đồ các vùng não được kích hoạt trong các quá trình tư duy riêng biệt.
Một phương pháp MRI thay thế được gọi là arterial spin labeling (ASL) có thể được dùng để cung cấp một đánh giá có tính định lượng cao hơn về lưu lượng máu vùng. ASL thay đổi tín hiệu MR của máu động mạch trước khi nó được đưa đến những vùng khác nhau của não. Thông qua so sánh hai hình ảnh mà máu động mạch bị thay đổi, tín hiệu tĩnh trong trạng thái nghỉ của mô được loại trừ, chỉ để lại tín hiệu sinh ra từ dòng máu đến mô. ASL và BOLD có thể được sử dụng cùng nhau nhằm khảo sát cùng lúc lưu lượng máu vùng và hoạt động thần kinh.
Sự tự điều hòa lưu lượng máu não bảo vệ não trước sự dao động của huyết áp động mạch. Trong hoạt động thường ngày, huyết áo động mạch có thể dao động rộng, tăng lên mức cao trong trạng thái kích thích hoặc hoạt động căng thẳng và giảm xuống mức thấp khi ngủ. Tuy vậy, lưu lượng máu não “tự điều hòa” rất tốt trong khoảng huyết áp từ 60 đến 140mmHg. Điều đó có nghĩa là, huyết áp động mạch trung bình có thể hạ thấp xuống 60mmHg hoặc tăng cao đến 140mmHg mà không gây thay đổi đáng kể lưu lượng máu não. Thêm vào đó, ở người tăng huyết áp, sự tự điều hòa lưu lượng máu não thậm chí diễn ra khi mức huyết áp trung bình tăng cao đến 160 đến 180mmHg. Điều này được chứng minh trong Hình 62-4, chỉ ra lưu lượng máu não đo được ở cả người có huyết áp bình thường, người tăng huyết áp và người huyết áp thấp. Lưu ý lưu lượng máu gần như hằng định khi huyết áp trung bình trogn khoảng 60 đến 180mmHg. Tuy vậy, khi huyết áp giảm xuống dưới 60mmHg, lưu lượng máu não sụt giảm nghiêm trọng.
Vai trò của hệ thần kinh giao cảm trong kiểm soát lưu lượng máu não. Hệ tuần hoàn não nhận chi phổi giao cảm đi lên từ hạch giao cảm cổ trên ở vùng cổ, đi dọc theo các động mạch của não. Nó chi phối cả các động mạch lớn của não cũng như các động mạch xuyên sâu vào nhu mô não. Tuy vậy, cắt bỏ sợi giao cảm hoặc kích thích vừa và nhẹ chúng thường chỉ gây thay đổi nhe lưu lượng máu não bởi cơ chế tự điều hào có thể lấn át tác dụng của thần kinh.
Khi huyết áp trung bình tăng đột ngột đến một mức cao đặc biệt, như là trong hoạt động căng thẳng hoặc các trạng thái hoạt động tuần hoàn quá mức, hệ giao cảm thường là co các động mạch cỡ lớn và trung bình đủ để ngăn áp lực cao tới các mạch máu nhỏ trong não. Cơ chế này rất quan trọng để ngăn sự xuất huyết trong não, hay tình trạng đột quỵ não.
VI TUẦN HOÀN NÃO
Giống với phần lớn các mô khác trong cơ thể, số lượng mao mạch não sẽ nhiều nhất ở nơi nhu cầu chuyển hóa cao nhất. Tốc độ chuyển hoá chung cho chất xám nơi chứa các thân neuron cao gấp 4 lần so với chất trắng, đồng thời, số mao mach và lưu lượng máu trong chất xám cũng cao hơn khoảng 4 lần.
Một đặc điểm cấu trúc quan trọng của mao mạch não là chúng ít “thấm” hơn mao mạch ở phần lớn các mô khác trong cơ thể. Một lý do cho hiện tượng này là các mao mạch được bao bọc từ mọi phía bởi các “glial feet” các tua nhỏ từ các tế bào đệm xung quanh (ví dụ như tế bào hình sao) nằm sát bề mặt của mao mạch và có chức năng chống đỡ cơ học nhằm tránh sự căng quá mức của các mao mạch khi áp suất máu mao mạch quá cao.
Thành của các tiểu động mạch nhỏ sát mao mạch trở lên rất dày ở những người có tăng huyết áp, và các tiểu động mạch đó duy trì tình trạng co thắt rõ rệt liên tục nhằm ngăn áp lực cao truyền đến mao mạch. Chúng ta sẽ thấy về sau trong chương này rằng bất cứ khi nào hệ thống chống lại sự thoát dịch vào nhu mô não bị phá vỡ, phù não nghiêm trọng sẽ xảy ra và nhanh chóng dẫn đến hôn mê và chết.
“Đột quỵ” xảy ra khi mạch máu não bị tắc.
Phần lớn người già bị tắn nghẽn một số động mạch nhỏ trong não, và có đến 10% thực sự gây ra suy giảm chức năng não bộ nghiêm trọng, tình trạng gọi là “đột quỵ”
Phần lướn đột quỵ xảy ra do mảng xơ vữa động mạch hình thành trong một hoặc nhiều động mạch cấp máu cho não. Màng xơ vữa có thể khởi động cơ chế đông máu, hình thành cục máu đông và gây tắc mạch, từ đó dẫn đến mất đột gột chức năng não bộ vùng tương ứng.
Ở ¼ số người bị đột quỵ, áp lực máu cao khiến cho một mạch máu bị vỡ, dẫn đến chảy máu, chèn ép nhu mô não tại chỗ và gây mất chức năng. Tác động thần kinh của cơ đột quỵ được xác định bởi vùng não bị ảnh hưởng. Một trong những thể phổ biến nhất của đột quỵ là tắc động mạch não giữa cấp máu cho phần giữa của một bán cầu. Ví dụ, nếu động mạch não giữa bị tắc ở phía bên não trái, bệnh nhân sẽ gần như mất trí hoàn toàn vì mất chức năng vùng Wernicke – vùng nhận thức ngôn ngữ bên bán cầu trái và đồng thời không thể nói thành từ do mất chức năng vùng Broca – vùng vận động ngôn ngữ. Thêm vào đó, mất chức năng của vùng kiểm soát vận động của bán cầu não trái có thể dẫn đến liệt cứng phần lớn các cơ đối bên.
Một cách tương tự, tắc động mạch não sau sẽ gây nhồi máu vùng chẩm của bán cầu cùng bên, dẫn đến mất thị trường của nửa võng mạc cùng bên tổn thương ở cả hai mắt. Đột quỵ liên quan đến mạch máu cấp máu cho não giữa gây tàn phá nghiêm trọng vì nó có thể chặn đường dẫn thần kinh chính giữa não và tủy sống, dẫn đến bất thường cả cảm giác và vận động
DỊCH NÃO TỦY
Toàn bộ khoang bao quanh não và tủy sống có dung tích khoảng 1600 đến 1700 ml. Khoảng 150ml dung tích bị chiếm chỗ bởi dịch não tủy và phần còn lại bởi não và tủy sống. Lượng dịch này, như trong Hình 62-5, có mặt trong các não thất, bể quanh não và trong khoang dưới nhện bao quanh não và tủy sống. Các khoang đó thông nối với nhau và áp suất dịch được duy trì ở mức hằng định đáng ngạc nhiên.
CHỨC NĂNG ĐỆM CỦA DỊCH NÃO TỦY
Chức năng chính của dịch não tủy là lót đệm cho não trong hộp sọ cứng. Não và dịch não tủy có cùng trọng trượng riêng (chỉ khác biệt 4%), do đo não nổi trong dịch não tủy. Nhờ đó, một cú đập vào đầu, nếu không quá mạnh, làm não chuyển động cùng với hộp sọ, và không gây biến dạng bất cứ phần nào của não.
Contrecoup. Khi một cú đập vào đầu quá mạnh, nó có thể không gây tổn thương vùng não phía bị đập mà lại gây tổn thương bên đối diện. Hiện tượng này gọi là “contrecoup”, và lý do cho hiện tượng này là: Khi xảy ra va chạm, dịch não tủy phía va chạm không chịu nén ép khi hộp sọ di chuyển, do đó dịch não tủy đẩy não di chuyển cùng với hộp sọ. Ở phía đối diện, chuyển động đột ngột của hộp sọ khiến nó bị kéo xa khỏi não trong thoáng chốc do quán tính của bộ não, tạo ra một khoảng chân không trong hộp sọ ở vị trí đối diện cú đập. Sau đó khi hộp sọ ngừng di chuyển, khoảng chân không đột ngột xẹp xuống và não đập vào bề mặt phía trong của hộp sọ.
Cực và mặt dưới thùy trán và thùy thái dương, nơi não tiếp xúc với các ụ xương của nền sọ, thường xuyên bị tổn thương và đụng dập sau những cú đập mạnh vào đầu, ví dụ như trường hợp các võ sĩ đấm bốc. Nếu đụng dập ở cùng bên lực tác động thì gọi là tổn thương cùng bên; nếu đụng dập ở bên đối diện thì gọi là tổn thương đối bên.
Tổn thương cùng và đối bên cũng có thể gây ra bới sự tăng hoặc giảm tốc đột ngột mà không có mặt tác động vật lý do một cú đánh vào đầu. Trong trường hợp đó, não có thể va vào thành hộp sọ gây tổn thương cùng bên rồi văng vào thành đối diện gây tổn thương đối bên. Những tổn thương đó có thể xảy ra trong “hội chứng rung lắc ở trẻ em” hoặc đôi khi trong tai nạn xe cộ.
SỰ HÌNH THÀNH, LƯU THÔNG VÀ HẤP THU DỊCH NÃO TỦY
Dịch não tủy được sản xuất khoảng 500ml mỗi ngày, gấp 3 đến 4 lần thể tích dịch não tủy. Khoảng 2/3 hoặc hơn được bài tiết từ đám rối mạch mạc trong các não thất, chủ yếu là hai não thất bên. Một lượng nhỏ được bài tiết từ màng bề mặt của tất cả các não thất và từ màng nhện. Một lượng nhỏ hình thành từ mô não qua các khoang quanh mạch bao quanh các mạch xuyên của não.
Mũi tên trong Hình 62-5 chỉ ra sự lưu thông dịch não tủy từ đám rối mạch mạc qua hệ thống dịch não tủy. Dịch được bài tiết từ não thất bên đầu tiên đến não thất ba, sau khi bổ sung thêm một lượng nhỏ dịch từ não thất ba, chảy xuống qua công Sylvius vào não thất bốn, nơi một lượng nhỏ dịch tiếp tục được bài tiết thêm. Cuối cùng, dịch não tủy ra khỏi não thất bốn qua ba đường, hai lỗ bên của Luschka và một lỗ Magendie ở giữa, vào bể lớn, một khoang chứa dịch nằm sau hành não và dưới tiểu não.
Bể lớn liên tiếp với khoang dưới nhện bao quanh toàn bộ não và tủy sống. Phần lớn dịch não tủy sau đó chảy hướng lên từ bể lớn qua khoang dưới nhện quanh tiểu não. Từ đây, dịch não tủy chảy qua vô số nhung mao màng nhện lồi vào lòng xoang dọc giữa và các xoang tĩnh mạch khác của tiểu não. Sau đó, dịch chảy vào máu tĩnh mạch qua các lỗ của nhung mao màng nhện
Sự bài tiết của đám rối mạch mạc. Đám rối mạch mạc, một lát cắt của nó được trình bày trong Hình 62-6, là một cấu trúc phát triển từ mạch máu có dạng hoa lơ và được bao phủ môt lớp mỏng tế bào biểu mô. Đám rối này lan vào sừng thái dương của mỗi não thất bên, phần sau não thất ba và mái của não thất bốn.
Bài tiết dịch não tủy vào não thất bởi đám rối mạch mạc phụ thuộc chủ yếu vào sự vận chuyển tích cực ion natri qua hàng tế bào biểu mô nằm phía ngoài đám rối. Ion natri sẽ kéo theo một lượng lớn ion clo do điện tích dương của ion natri sẽ thu hút điện tích âm của ion clo. Hai ion này kết hợp làm tăng áp lực thẩm thấu do đó ngay lập tức kéo nước qua màng để cân bằng.
Quá trình phụ vận chuyển một lượng nhỏ glucose vào trong dịch não tủy và cả ion kali và bicarbonate ra khỏi dịch não tủy vào lòng mao mạch. Do đó, tính chất cuối cùng của dịch não tủy như sau; áp lực thẩm thấu xấp xỉ bằng huyết tương, nồng độ ion natri xấp xỉ bằng trong huyết tương, ion clo nhiều hơn huyết tương khoảng 15%, ion kali ít hơn 40% và glucose ít hơn 30%.
Hấp thu dịch não tủy qua hạt màng nhện. Nhung mao màng nhện là các cấu trúc vi thể của màng nhện như ngón tay trồi qua thành và vào trong xoang tĩnh mạch. Các nhung mao tập hợp lại thành cấu trúc gọi là hat màng nhện trồi vào xoang tĩnh mạch. Các tế bào biểu mô bao phủ nhung mao, dưới kính hiển vi điện tử, có các hốc xuyên trực tiếp qua thân tế bào đủ rộng cho sự lưu thông tự do của (1) dịch não tủy, (2) các phân tử protein hòa tan, (3) cả các thành phần lớn như hồng cầu và bạch cầu vào máu tĩnh mạch
Khoang quanh mạch và dịch não tủy. Các động và tĩnh mạch lớn của não nằm trên bề mặt não nhưng đầu tận của nó xuyên vào trong, mang theo lớp màng nuôi vốn che phủ bề mặt não, Hình 62-7. Màng nuôi chỉ dính lỏng lẻo vào các mạch máu, nên một khoảng trống, khoang quanh mạch, tồn tại giữa nó và mạch máu. Màng nuôi đi theo các động và tĩnh mạch đến tận các tiểu động mạch và tiểu tĩnh mạch.
Chức năng bạch huyết của khoang quanh mạch. Giống với các phần khác trong cơ thể, một lượng nhỏ protein thoát ra ngoài mao mạch não vào khoảng kẽ. Bở lẽ không có một hệ bạch huyết thực thụ trong mô não, các protein này và dịch kẽ theo khoang quanh mạch chảy vào khoang dưới nhện. Khi đến khoang dưới nhện, protein sẽ chảy theo dịch não tủy và được hấp thu qua nhung mao mang nhện vào máu tĩnh mạch. Do đó, khoang quanh mạch, về chức năng, là hệ bạch huyết đặc biệt ở não.
Ngoài vận chuyển dịch và protein, khoang quanh mạch còn vận chuyển các chất ngoại lai ra khỏi não. Ví dụ, khi nhiễm trùng xảy ra trong não, bạch cầu chết và các mảnh mô chết được vận chuyển khỏi não qua khoang quanh mạch.
Áp suất dịch não tủy
Áp suất dịch não tủy bình thường khi nằm trung bình là 130 mmH20 (10 mmHg), tuy nhiên áp suất này cũng có thể thấp chỉ 65 mmH2O hoặc cao đến 195 mmH2O ở người khỏe mạnh bình thường
Điều hòa áp suất dịch não tủy nhờ nhung mao màng nhện. Tốc độ sản xuất dịch não tủy bình thường là không đổi nên hiếm khi ảnh hưởng đến điều hòa áp suất. Ngược lại, nhung mao màng nhện hoạt động như một “van” chỉ cho dịch não tủy và các thành phần khác chảy vào máu tĩnh mạch mà không theo hướng ngược lại. Thông thường, van này sẽ cho dịch não tủy chảy vào máu khi mà áp suất dịch não tủy cao hơn 1,5mmHg so với áp suất máu trong xoang tĩnh mạch. Nếu áp suất dịch não tủy tăng cao hơn nữa thì van sẽ mở rộng hơn. Trong điều kiện bình thường, áp suất dịch não tủy gần như không cao quá vài milimet thủy ngân so với áp suất trong xoang tĩnh mạch.
Trong tình trạng bệnh lý, các nhung mao đôi khi bị tắc bởi các mảnh kích thước lớn, bởi sợi huyết, hoặc quá nhiều tế bào máu thoát vào dịch não tủy trong các bệnh não. Sự tắc nghẽn đó có thể làm tăng áp suất dịch não tủy như được mô tả dưới đây.
Tăng áp suất dịch não tủy trong các tình trạng bệnh lý của não. Một khối u não lớn thường làm tăng áp suất dịch não tủy do làm giảm hấp thu dịch não tủy trở lại máu. Kết quả là áp suất dịch não tủy có thể tăng cao đến 500mm nước (37mmHg) hay gấp 4 lần bình thường.
Áp suất dịch não tủy có thể cũng tăng cao khi có nhiễm trùng hoặc chảy máu trong hộp sọ. Trong cả hai trường hợp, số lượng lớn hồng cầu và/hoặc bạch cầu đột ngột có mặt trong dịch não tủy có thể gây tắc nghiêm trọng những kênh hấp thu qua nhung mao màng nhện. Đoi khi áp suất dịch não tủy cũn tăng cao 400 đến 600mm nước (gấp khoảng 4 lần bình thường).
Một số trẻ em sinh ra với áp suất dịch não tủy cao hơn bình thường, nguyên nhân thường do sự hấp thu dịch não tủy qua nhung mao màng nhện bị cản trở, hậu quả của việc có quá ít nhung mao hoặc bất thường trong quá trình hấp thu. Vấn đề này sẽ được bàn luận cùng với bệnh não úng thủy.
Đo áp suất dịch não tủy. Cách thức đo áp duất dịch não tủy khá đơn giản: đầu tiên, bệnh nhân nằm trên mặt phẳng ngang để áp suất dịch trong hộp sọ cân bằng với trong ống tủy. Một kim nhỏ được chọc vào ống tủy đoạn thắt lưng dưới chóp tủy, sau đó kim được nối với một ống thủy tinh dựng thẳng đứng, đầu trên ống để hở. Dịch não tủy sẽ tự dâng cao trong ống, nếu nó dâng lên mức 136mm so với kim thì áp suất đo được là 136mm nước – hay, chia con số này cho 13,6 là trọng lượng riêng của thủy ngân, khoảng 10mmHg.
Tắc nghẽn dòng chảy dịch não tủy có thể gây não úng thủy. “Não úng thủy” nghĩa là có quá nhiều nước trong hộp sọ. Tình trạng này thường được chia thành thể lưu thông và thể không lưu thông. Trong thể lưu thông, dịch não tủy chảy từ hệ não thất đến được khoang dưới nhện, ngược lại trong thể không lưu thông, dịch não tủy bị tắc lại ở một hay nhiều não thất.
Não úng thủy thể không lưu thông thường do tắc ở cống Sylvius, hậu quả của hẹp, tắc trước sinh ở nhiều trẻ em hoặc bị chèn ép bởi u não ở bất kỳ lứa tuổi. Dịch não tủy sinh ra ở não thất bên và não thất ba khiến thể tích của chúng tăng mạnh, khiến não căng lên thành một vỏ mỏng dưới xương sọ. Ở trẻ sơ sinh, tăng áp suất dịch não tủy cũng khiến đầu chúng phồng to bởi các xương sọ chưa liền với nhau.
Não úng thủy thể lưu thông thường do tắc nghẽn ở khoang dưới nhện xung quanh vùng nền sọ hoặc do tắc nghẽn các nhung mao màng nhện nơi mà thông thường dịch não tủy được hấp thu vào xoang tĩnh mạch. Dịch não tủy sẽ tập trung quanh não cũng như một phần ít hơn trong các não thất. Tình trạng này cũng gây phồng to đầu nếu xảy ra ở trẻ nhỏ khi mà hộp sọ còn mềm và có thể dãn nở, nó cũng gây tổn thương não dù ở bất kỳ lứa tuổi nào. Một phương pháp điều trị cho nhiều thể khác nhau của não úng thủy là phẫu thuật đặt một ống silicon nối thông từ não thất đến khoang phúc mạc, nơi mà dịch não tủy có thể được hấp thu vào máu.
Hàng rào máu – dịch não tủy và hàng rào máu não.
Người ta thấy rằng nồng độ của nhiều thành phần quan trọng trong dịch não tủy không giống với dịch ngoại bào ở các vùng khác trong cơ thể. Hơn nữa, nhiều phân tử lớn rất di chuyển từ máu vào trong dịch não tủy hay vào dịch kẽ của mô não, mặc dù chất đó thấm hoàn toàn vào dịch kẽ ở các vùng khác. Do đó, người ta cho rằng có một hàng rào, gọi là hàng rào máu – dịch não tủy và hàng rào máu – não, tồn tại riêng biệt giữa máu và dịch não tủy và dịch kẽ của não.
Hàng rào tồn tại ở cả đám rối mạch mạc và ở quanh mao mạch não tại hầu hết các vùng nhu mô não ngoại trừ một số vùng như vùng dưới đồi, tuyến tùng và vùng postrema, nơi các chất khuếch tán dễ dàng vào mô não. Sự khuếch tán dễ dàng ở các vùng ddoscos vai trò quan trọng vì ở đó có các thụ thể đáp ứng với những thay đổi đặc hiệu của dịch ngoại bào, như là áp suất thẩm thấu hay nồng độ glucose cũng như thụ thể cho các hormon loại peptid điều họa sự khát như là angiotensin II. Hàng rào máu – não cũng chứa những chất mang đặc biệt, tăng cường sự vận chuyển của hormon, chẳng hạn là leptin, từ máu vào vùng dưới đồi, nơi chúng gắn với thụ thể đặc biệt nhằm kiểm soát các chức năng khác như sự ngon miệng và hoạt động hệ giao cảm.
Thông thường, hàng rào máu – não và hàng rào máu – dịch não tủy có tính thấm cao với nước, CO2, oxy và phần lớn các chất tan trong lipid như rượu và các chất gây tê; kém thấm với các chất điện giải như natri, clo và kali; và gần như không cho các protein huyết tương và các chất kích thước lớn không tan trong lipid đi qua. Do đó, hàng rào máu – não và hàng rào máu – dịch não tủy khiến việc đạt được nồng độ hiệu dụng của các thuốc điều trị, như là các kháng thể bản chất protein và các thuốc không tan trong lipid, trong nhu mô não hay trong dịch não tủy rất khó khăn.
Nguyên nhân của tính thấm thấp của hàng rào máu – não và hàng rào máu – dịch não tủy là do cách mà các tế bào nội mô của mao mạch não nối với nhau. Chúng nối với nhau bởi các kết nối chặt chẽ, nghĩa là màng của của các tế bào nội mô gần kề hòa vào nhau chặt chẽ chứ không tạo thành các khe như ở phần lớn các mao mạch khác trong cơ thể.
Phù não
Một biến chứng nguy hiểm của rối loạn động học dịch trong não là sự hình thành phù não. Bởi não nằm trong hộp sọ cứng, ứ đọng dịch sẽ gây chèn ép các mạch máu, gây giảm lưu lượng máu nghiêm trọng và phá hủy nhu mô não.
Nguyên nhân thường gặp của phù não là do tăng áp lực trong mao mạch hoặc tổn thương thành mao mạch khiến dịch thấm qua thành mạch. Một nguyên nhân phổ biến là do chấn thương vùng đầu, dẫn đến chấn thương não, tình trạng tổn thương nhu mô não và các mao mạch khiến dịch trong lòng mạch rò rỉ vào mô tổn thương.
Khi phù não xảy ra, nó thường dẫn đến hai vòng xoắn bởi các phản hồi ngược dương tính sau:
- Phù chèn ép mạch máu dẫn đến giảm lưu lượng máu và gây thiếu máu não. Thiếu máu não lại dẫn đến giãn tiểu động mạch khiến cho áp lực trong mao mạch càng tăng cao. Tăng áp lực mao mạch gây thoát nhiều dịch hơn và phù não tiến triển xấu nhanh chóng.
- Giảm lưu lượng máu não đồng thời làm giảm cung cấp oxy cho não, điều này làm tăng tính thấm mao mạch khiến thoát dịch nhiều hơn. Nó đồng thời cũng ngừng hoạt động của bơm natri của các tế bào thần kinh khiến các tế bào bị trương phồng.
Khi hai vòng xoắn trên đã bắt đầu, cần tiến hành các biện pháp cấp bách để ngăn sự phá huye hoàn toàn nhu mô não. Một biện pháp đó là truyền một chất có nồng độ thẩm thấu cao, như là dung dịch mannitol nồng độ cao, nhằm kéo dịch ra khỏi nhu mô não và phá vỡ vòng xoắn trên. Một biện pháp khác là loại bỏ dịch một cách nhanh chóng từ não thất bên của não bằng cách chọc kim và não thất, nhờ đó giảm áp lực nội sọ
CHUYỂN HÓA CỦA NÃO
Như các mô khác, não cần oxy và các chất dinh dưỡng cho nhu cầu chuyển hóa. Tuy vậy, chuyển hóa của não có những nét riêng biệt cần chú ý.
Tốc độ chuyển hóa toàn phần của não và tốc độ chuyển hóa của neuron. Trong trạng thái nghỉ ngơi nhưng hoàn toàn tỉnh táo, chuyển hóa của não chiếm 15% tổng chuyển hóa trong cơ thể mặc dù bộ não chỉ chiếm 2% trọng lượng cơ thể. Theo đó, trong trạng thái nghỉ, tốc độ chuyển hóa của một đơn vị khối lượng nhu mô não cao gấp 7,5 lần trung bình các mô khác.
Phần lớn sự chuyển hóa của não xảy ra ở các neuron mà không phải ở các tế bào thần kinh đệm. Nhu cầu chuyển hóa chính của các neuron là để bơm các ion qua màng, chủ yếu là vận chuyển natri và canxi ra phía ngoài màng và vận chuyển kali vào bên trong màng. Mỗi khi neuron dẫn truyền một điện thế hoạt động, các ion di chuyển qua màng, gia tăng nhu cầu vận chuyển qua màng nhằm tái lập sự chênh lệch nồng độ các ion ở hai phía màng neuron. Do đó khi các neuron hoạt động tích cực, tốc độ chuyển háo của chúng có thể tăng cao 100 đến 150%.
Nhu cầu oxy đặc biệt của não – Sự thiếu hụt quá trình chuyển hóa yếm khí. Phần lớn các mô trong cơ thể có thể tồn tại khi thiếu oxy trong vài phút và đôi khi đến 30 phút. Trong thời gian đó, các tế bào lấy năng lượng từ quá trình chuyển hóa yếm khí, tức là phân giả năng lượng từ việc phá vỡ cấu trúc phân tử glucose và glycogen mà không kết hợp chúng với oxy. Quá trình phân giải năng lượng này tiêu thị một lượng lớn glucose và glycogen để duy trì tế bào tồn tại.
Khả năng chuyển hóa yếm khí của não rất hạn chế. Một nguyên nhân à do tóc độ chuyển hóa cao của neuron, nên phần lớn hoạt động thần kinh phụ thuộc vào sự vận chuyển liên tục oxy tới từ dòng máu. Phôi hợp các yếu tố trên, chúng ta có thể hiểu vì sao ngừng đột ngột cấp máu cho não hoặc đọt ngột giảm oxy trong máu có thể gây mất ý thức trong vòng 5 đến 10 giây.
Trong điều kiện bình thường, phần lớn năng lượng của não được cung cấp bởi glucose. Trong điều kiện bình thường, phấn lớn năng lượng sự dụng bởi tế bào não được cung cấp bởi glucose đến từ máu. Giống như với oxy, lượng glucose này được cung cấp liên tục từ dòng máu, với tổng cộng chỉ khoảng 2-phút cung cấp của glucose được dự trữ dưới dạng glycogen trong neuron ở bất cứ thời điểm nào.
Một đặc trưng của cung cấp glucose đến các neuron là sự vận chuyển glucose vào trong các neuron không phụ thuộc insulin, dù insulin là cần thiết cho sự vận chuyển glucose vào hầu hết các tế bào khác. Do đó, ở những bệnh nhân bị đái tháo đường nặng, gần như không bài tiết insulin, glucose vẫn khuếch tán được vào trong các neuron, nhờ đó ngăn chặn tình trạng mất tri giác ở các bệnh nhân đái táo đường. Khi bệnh nhân đái tháo đường bị điều trị quá liều insulin, nồng độ glucose trong máu có thể hạ xuống rất thấp vì quá nhiều insulin khiến gần như toàn bộ glucose máu bị vận chyển nhanh chóng vào trong số lượng lớn các tế bào nhạy cảm insulin trong cơ thế, đặc biệt là tế bào cơ và tế bào gan. Khi điều này xảy ra, lượng glucose còn lại trong máu không đáp ứng đủ nhu cầu của các neurn và chức năng thần kinh bị suy giảm nghiêm trọng, đôi khi dẫn đến hôn mê và phổ biến hơn là mất cân bằng nhận thức và rối loạn tâm thần – đều do điều trị quá liều insulin.
Bài viết được dịch từ sách: Guyton and Hall text book of Medical and Physiology
