BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ Y TẾ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC CẦN THƠ

GIÁO TRÌNH

SINH LÝ HỌC Học phần 1

BỘ MÔN SINH LÝ

NĂM 2014

1

MỤC LỤC

STT NỘI DUNG

SỐ

TRANG

Nhập môn Sinh lý học 01

Chương 1. Sinh lý đại cương 05

1 Đại cương về cơ thể sống 05

2 Sinh lý thân nhiệt 14

3 Sinh lý tế bào 20

4 Vận chuyển vật chất qua màng tế bào 30

5 Điện thế màng tế bào 38

Chương 2. Sinh lý điều hòa hoạt động cơ thể bằng cơ chế thể dịch 46

6 Sinh lý dịch cơ thể 46

7 Đại cương về hormon 60

8 Sinh lý vùng hạ đồi 71

9 Sinh lý tuyến yên 74

10 Sinh lý tuyến giáp 81

11 Sinh lý tuyến cận giáp 87

12 Sinh lý tụy nội tiết 89

13 Sinh lý tuyến thượng thận 93

14 Một số hormon địa phương và hoạt chất sinh học 98

Chương 3. Sinh lý điều hòa hoạt động cơ thể bằng cơ chế thần kinh 103

15 Sinh lý nơron và synap 103

16 Sinh lý cảm giác 112

17 Sinh lý vận động 131

18 Sinh lý phản xạ 136

19 Sinh lý hệ thần kinh tự chủ 144

20 Sinh lý thần kinh cao cấp 152

1

NHẬP MÔN SINH LÝ HỌC Mục tiêu: 1. Trình bày được định nghĩa, đối tượng của sinh lý học. 2. Phân tích được mối liên quan giữa sinh lý học với các ngành khoa học tự nhiên và các chuyên ngành Y học khác. 3. Xác định được phương pháp nghiên cứu và học tập sinh lý học

1. ĐỊNH NGHĨA VÀ ĐỐI TƯỢNG CỦA SINH LÝ HỌC 1.1. Định nghĩa Sinh lý học là ngành khoa học nghiên cứu về các hoạt động chức năng của cơ thể sống, tìm cách giải thích vai trò của các yếu tố vật lý, hóa học, về nguồn gốc, sự phát triển và sự tiến hóa của sự sống ở sinh vật. Sinh lý học y học nghiên cứu về các hoạt động chức năng của từng tế bào, từng cơ quan, hệ thống cơ quan trong mối quan hệ giữa chúng với nhau và giữa cơ thể với môi trường, nghiên cứu về sự điều hòa chức năng để đảm bảo cho cơ thể tồn tại, phát triển một cách bình thường và thích ứng được với sự biến đổi của môi trường sống. Đặc biệt, sinh lý học y học xác định được các chỉ số biểu hiện các hoạt động chức năng của các cơ quan, hệ thống cơ quan và có thể đo lường được chúng trong trạng thái hoạt động bình thường, nhằm giúp các nhà lâm sàng học có tiêu chuẩn so sánh và đánh giá tình trạng bệnh lý, đồng thời có thể đề xuất những biện pháp nhằm đảm bảo và nâng cao sức khỏe cho con người.

1.2. Đối tượng Đối tượng của sinh lý học y học là cơ thể người bình thường. 2. VỊ TRÍ CỦA SINH LÝ HỌC Sinh lý học là một ngành sinh học, nó liên quan đến nhiều ngành khoa học khác nhau: - Sinh lý học kế thừa khoa học cơ bản toán, vật lý, hóa học và sử dụng những kiến thức toán, vật lý, hóa học để nghiên cứu những hoạt động chức năng và điều hòa chức năng trong cơ thể. - Trong y học, sinh lý học liên quan chặt chẽ với các ngành khoa học hình thái như giải phẫu học, mô học, liên quan đến các ngành hóa sinh học, lý sinh học.

2

- Sinh lý học y học là môn học cơ sở rất quan trọng đặc biệt gắn liền với sinh lý bệnh và dược lý. Sinh lý học góp phần cho dự phòng, chẩn đoán, điều trị và theo dõi bệnh.

3. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN MÔN SINH LÝ HỌC Lịch sử phát triển sinh lý học đi song song với lịch sử phát triển của các ngành khoa học tự nhiên và luôn gắn liền với sự thay đổi về quan niệm triết học. Có thể chia lịch sử phát triển sinh lý học thành 3 giai đoạn khác nhau.

3.1. Giai đoạn hình thành Ngay từ thuở khai sinh, nhân loại đã luôn đứng trước câu hỏi lớn về sự tồn tại của chính bản thân. Những quan niệm triết học ban đầu là những luận thuyết huyền bí của tôn giáo về linh hồn và thể xác. Cùng với việc ghi nhận các hiện tượng xảy ra bên trong và bên ngoài bản thân mình, các nhà triết học đã bắt đầu giải thích một số hiện tượng của cơ thể sống. Trước Công nguyên 5 thế kỷ, một thầy thuốc người Hy lạp là Hippocrate đã đề xướng “Thuyết hoạt khí”, thuyết này cho rằng hoạt khí trong phổi, chuyển sang máu rồi lưu thông khắp cơ thể, làm cơ thể hoạt động, tắt thở là chết. Đến thế kỷ thứ II, Galien đã phát triển thuyết này để giải thích một số hiện tượng khác. Đó là những nền móng đầu tiên của sự ra đời sinh lý học.

3.2. Giai đoạn hoàn thiện Vào khoảng thế kỷ XVI đến nửa đầu thế kỷ XX, nền kinh tế các nước châu Âu phát triển, chế độ tư bản ra đời, khoa học tự nhiên có những tiến bộ quan trọng, đặc biệt là cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật lần thứ nhất đã tạo điều kiện cho sinh lý học định hình rõ nét. Các phát minh khoa học hoàn thiện dần những hiểu biết về cấu tạo, chức năng của các cơ quan trong cơ thể. Một số nghiên cứu điển hình như Luigi Galvani phát hiện điện sinh vật, Schwann tìm ra tế bào động vật, Claude Bernard đưa ra quan niệm hằng tính nội môi, Pavlov với thuyết phản xạ có điều kiện….

3.3. Giai đoạn phát triển Từ khoảng giữa thế kỷ XX trở lại đây, những bước nhảy vọt trong nghiên cứu sinh học phân tử đã đem lại một diện mạo mới cho sinh lý học. Phát minh về cấu trúc xoắn kép của acid nucleic của Watson và Crick (1953); phát minh về ARN thông tin của Jacob và Monod (1965); phát minh về mã di truyền của Nirenberg, Holdey, Khorana; phát minh về cơ chế tác dụng của hormon của Sutherland… đã giải thích các hiện tượng sinh lý học dưới góc độ

3

phân tử. Không dừng lại ở đó, một số nghiên cứu đã bắt đầu đề cập đến vai trò của điện tử trong các quá trình sinh lý. Thế kỷ XXI, với những kỳ vọng về thế kỷ của công nghệ sinh học sẽ tiếp tục đưa sinh lý học tiến xa hơn nữa.

4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ HỌC TẬP SINH LÝ HỌC 4.1. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp chủ yếu được sử dụng để nghiên cứu sinh lý học là quan sát và thực nghiệm ở các mức độ khác nhau: - Trên cơ thể toàn vẹn (in vivo) - Trên cơ quan nào đó đã cắt sự chi phối của hệ thần kinh nhưng vẫn giữ nguyên sự nuôi dưỡng bằng đường mạch máu (insitu). - Trên một cơ quan hoặc tế bào đã tách rời ra khỏi cơ thể và nuôi dưỡng trong môi trường thích hợp giống môi trường trong cơ thể (in vitro). Và gần đây là thực hiện việc tách chiết các phân tử sinh học ….. các nhà sinh lý học có thể ghi nhận được những hoạt động chức năng , những thay đổi chức năng của tế bào, cơ quan của cơ thể bằng những phương tiện đo lường chính xác. Từ những quan sát đó, các nhà khoa học có thể tìm hiểu hoạt động và cơ chế điều hòa hoạt động của cơ thể. Nghiên cứu, học tập sinh lý học chúng ta phải luôn luôn trả lời 3 câu hỏi: - Cái gì, hiện tượng gì đã xảy ra?. - Nó đã diễn ra như thế nào?. - Tại sao nó xảy ra và diễn biến như thế?.

4.2. Phương pháp học tập Trước hết phải có kiến thức cơ bản về hình thái học (giải phẫu và mô học) vì cấu trúc và chức năng có mối liên quan chặt chẽ với nhau, trong đó chức năng quyết định cấu trúc. Đồng thời phải có kiến thức về sinh học, hóa học, lý học, đặc biệt hóa sinh học và lý sinh học vì nhờ đó ta có thể hiểu biết căn kẽ và giải thích được bản chất các hoạt động chức năng và điều hòa chức năng của cơ thể. Để học tốt môn sinh lý học cũng cần có sự so sánh, liên hệ chức năng của các cơ quan, hệ thống cơ quan với nhau và đặt chúng trong mối liên hệ giữa cơ thể với môi trường. Các hiểu biết về sinh lý học sẽ càng sáng tỏ hơn khi áp dụng kiến thức sinh lý học để giải thích các hiện tượng, các biểu hiện

4

trong trường hợp bệnh lý, cơ chế tác dụng của thuốc và thực hành thăm dò chức năng.

Câu hỏi lượng giá: 1. Sinh lý học tập trung nghiên cứu: a. Cấu trúc đại thể và vi thể của cơ thể b. Cơ chế và điều hòa hoạt động chức năng của cơ thể c. Diễn tiến bệnh lý của cơ thể d. Cơ chế tác dụng của thuốc 2. Sinh lý học không thể tách rời

các môn học: a. Toán, vật lý, hóa học

b. Hóa sinh, lý sinh c. Sinh lý bệnh và dược lý d. Tất cả đều đúng 3. In vitro là thực nghiệm trên: a. Cơ thể toàn vẹn b Cơ quan đã cắt sự chi phối của hệ thần kinh. c Cơ quan đã tách rời ra khỏi cơ thể. d. Trên các phân tử sinh học

5

Chương 1

SINH LÝ ĐẠI CƯƠNG

Con người là một sinh vật đa bào mà mỗi tế bào vừa là đơn vị cấu tạo vừa là đơn vị chức năng của cơ thể. Một cơ thể sống có những đặc điểm riêng của nó, để có thể hiểu về hoạt động chức năng của từng cơ quan và hệ thống cơ quan, trước hết cần nắm những điểm chung nhất của một cơ thể sống.

ĐẠI CƯƠNG VỀ CƠ THỂ SỐNG Mục tiêu: 1. Trình bày ba đặc điểm chính của sự sống 2. Trình bày được các dạng năng lượng, quá trình tổng hợp năng lượng và các hình thức tiêu hao năng lượng trong cơ thể. 3. Trình bày được các nguyên tắc chung trong điều hòa hoạt động cơ thể.

1. ĐẶC ĐIỂM CỦA CƠ THỂ SỐNG Cơ thể sống có 3 đặc điểm chính:

1.1. Khả năng thay cũ đổi mới Khả năng thay cũ đổi mới là hoạt động chuyển hóa, gồm 2 quá trình: - Quá trình đồng hóa: thu nhận vật chất biến thành chất dinh dưỡng để cơ thể xây dựng hình thể, tồn tại và phát triển. - Quá trình dị hóa: phân giải vật chất, tạo ra năng lượng để cơ thể hoạt động và đào thải các sản phẩm chuyển quá ra khỏi cơ thể. Hai quá trình này là 2 mặt thống nhất của chuyển hóa. Chuyển hóa ngừng là cơ thể chết. Hoạt động chuyển hóa cần những hợp chất giàu năng lượng như ATP và các men sinh học

1.2. Khả năng chịu kích thích Khả năng chịu kích thích là khả năng của cơ thể đáp ứng với những kích thích của môi trường sống. Biểu hiện đáp ứng có thể là hưng phấn hoặc ức chế. - Hưng phấn là biểu hiện của tế bào, cơ quan khi chuyển từ trạng thái nghỉ sang trạng thái hoạt động.

- Ức chế là biểu hiện kiềm hãm hoặc làm ngưng trệ hoàn toàn trạng thái hoạt động của tế bào, cơ quan trong cơ thể.

6

Khả năng chịu kích thích vừa là biểu hiện của sự sống vừa là điều kiện tồn tại của sự sống.

1.3. Khả năng sinh tồn nòi giống Khả năng sinh tồn nòi giống là khả năng sinh sản giống mình, do mã di truyền quyết định.

2. NĂNG LƯỢNG CHO SỰ SỐNG 2.1. Các dạng năng lượng của cơ thể Trong cơ thể có 5 dạng năng lượng, 4 dạng năng lượng sinh công là hóa năng, cơ năng, thẩm thấu năng, điện năng và 1 dạng năng lượng không sinh công là nhiệt năng. - Hóa năng: + Nguồn gốc: tồn tại trong liên kết của các phân tử hóa học cấu tạo nên cơ thể đặc biệt là dạng hợp chất giàu năng lượng ATP. + Ý nghĩa: giữ các phân tử có hình dạng cố định trong không gian. Năng lượng sẽ được giải phóng khi phân tử bị phá vỡ để sinh công hóa học, số năng lượng giải phóng khác nhau tuỳ loại liên kết. - Động năng hay cơ năng: + Nguồn gốc: sinh ra do sự trượt lên nhau của các sợi actin và myosin trong tế bào cơ. + Ý nghĩa: năng lượng được dùng để sinh công cơ học tạo ra sự co cơ dẫn đến một hình thái chuyển động như: vận chuyển máu trong bộ máy tuần hoàn, vận chuyển khí trong bộ máy hô hấp, vận chuyển thức ăn trong bộ máy tiêu hóa… - Thẩm thấu năng: + Nguồn gốc: sinh ra từ sự chênh lệch nồng độ chất ở hai bên màng tế bào. + Ý nghĩa: năng lượng được dùng để sinh công thẩm thấu tạo ra hiện tượng thẩm thấu. - Điện năng: + Nguồn gốc: sinh ra do sự chênh lệch nồng độ ion ở hai bên màng tế bào. + Ý nghĩa: năng lượng được dùng để sinh công điện tạo ra dòng điện sinh học. - Nhiệt năng:

7

+ Nguồn gốc: sinh ra từ các phản ứng chuyển hóa trong cơ thể. Trung bình khoảng 80% năng lượng sinh ra từ các phản ứng chuyển hóa này trở thành nhiệt năng. + Ý nghĩa: để đảm bảo duy trì thân nhiệt ổn định. Ngoài ra, tế bào sống không có bộ máy sử dụng nhiệt để sinh công nên đây còn là dạng năng lượng thoái hóa cần thường xuyên thải ra ngoài cơ thể.

2.2. Chuyển hóa năng lượng Chuyển hóa năng lượng là sự biến đổi các dạng năng lượng trong cơ thể từ dạng này sang dạng kia theo định luật bảo toàn năng lượng.

2.2.1. Tổng hợp năng lượng Cơ thể không tự sinh ra năng lượng mà phải lấy cơ sở từ hóa năng thức ăn chuyển thành các dạng năng lượng cần cho sự sống. Thức ăn là nguồn cung cấp năng lượng chủ yếu cho cơ thể. Ba chất sinh năng chính trong thức ăn là: protid, glucid, lipid. Quá trình tổng hợp năng lượng diễn ra qua 2 giai đoạn: - Quá trình phosphoryl-oxy hóa khử: là quá trình chuyển từ hóa năng thức ăn thành dạng năng lượng dự trữ ATP. Quá trình này gồm hai giai đoạn: + Oxy hóa khử: xảy ra ở bào tương và ty thể của tế bào. Đây là giai đoạn đốt cháy hay thoái hóa các chất sinh năng tạo ra năng lượng tự do, CO2 và H2O. CO2 và H2O sau đó sẽ được đào thải ra khỏi cơ thể, + Phosphoryl hóa: năng lượng tự do từ giai đoạn oxy hóa khử được sử dụng để phosphoryl hóa ADP tạo ra hợp chất giàu năng lượng ATP. - Quá trình hình thành các dạng năng lượng cơ thể: ATP là dạng năng lượng trung gian được tế bào tích trữ và sử dụng để tạo thành các dạng năng lượng của cơ thể: + Hóa năng: ở mạng lưới nội bào tương của tế bào ATP cung cấp năng lượng cho các phản ứng tổng hợp các chất tạo hình, dự trữ, thực hiện chức năng và bài tiết. Như vậy hóa năng của ATP đã chuyển thành hóa năng của các chất đó. + Động năng hay cơ năng: ở màng tế bào ATP cung cấp năng lượng cho sự vận chuyển vật chất qua màng tế bào; ở các sợi co rút của tế bào ATP cung cấp năng lượng cho sự co cơ tạo nên sự chuyển động trong tuần hoàn, hô hấp, tiêu hóa, cơ… Như vậy hóa năng của ATP đã chuyển thành động năng của sự vận động trong cơ thể.

8

+ Thẩm thấu năng: ở màng tế bào ATP cung cấp năng lượng cho sự vận chuyển vật chất qua màng tế bào và duy trì sự chênh lệch nồng độ chất hai bên màng tạo nên hiện tượng thẩm thấu. Như vậy hóa năng của ATP đã chuyển thành thẩm thấu năng của sự thẩm thấu. + Điện năng: ở màng tế bào ATP cung cấp năng lượng cho sự vận chuyển ion qua màng tế bào tạo nên điện thế nghỉ, điện thế hoạt động của màng. Như vậy hóa năng của ATP đã chuyển thành điện năng của các dòng điện sinh học. + Nhiệt năng: trong tất cả các phản ứng chuyển hóa trên bao giờ cũng có trung bình khoảng 80% năng lượng của các chất tham gia phản ứng biến đổi thành nhiệt năng, hiệu suất sử dụng còn lại khoảng 20% để tạo ra các công hóa học, cơ học, thẩm thấu hay điện

2.2.2. Tiêu hao năng lượng trong cơ thể Năng lượng dù tiêu hao ở bất cứ dạng nào cuối cùng đều thải ra ngoài dưới dạng nhiệt. Các dạng năng lượng tiêu hao bao gồm: - Năng lượng tiêu hao cho duy trì cơ thể: đây là năng lượng cần cho sự tồn tại bình thường của cơ thể, không thay đổi thể trọng, không sinh sản. Năng lượng tiêu hao cho duy trì cơ thể bao gồm các dạng: + Năng lượng tiêu hao cho chuyển hóa cơ sở: chuyển hóa cơ sở là các hoạt động cần thiết cho cơ thể tồn tại trong điều kiện cơ sở: không vận cơ, không tiêu hóa, không điều nhiệt. Như vậy đây là sự chuyển hóa năng lượng cho các hoạt động như thần kinh, hô hấp, tim mạch, bài tiết… khi cơ thể ở trạng thái hoàn toàn bình thường. Đơn vị đo chuyển hóa cơ sở: Kcal/m2 da/giờ hoặc KJ/m2 da/giờ. Các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển hóa cơ sở: . Tuổi: tuổi càng cao thì chuyển hóa cơ sở càng giảm. Riêng ở tuổi dậy thì và trước dậy thì chuyển hóa cơ sở giảm ít hơn. . Giới: chuyển hóa cơ sở ở nam cao hơn nữ cùng độ tuổi. . Nhịp ngày đêm: chuyển hóa cơ sở cao nhất vào lúc 13-16 giờ chiều và thấp nhất vào lúc 1-4 giờ sáng. . Chu kỳ kinh nguyệt và thai nghén: nửa sau chu kỳ kinh nguyệt và khi có thai chuyển hóa cơ sở cao hơn bình thường. . Trạng thái tình cảm: lo lắng và căng thẳng làm tăng chuyển hóa cơ sở; ngược lại khi ngủ, bệnh nhân trầm cảm chuyển hóa cơ sở lại giảm.

9

. Các yếu tố bệnh lý: ưu năng tuyến giáp làm tăng chuyển hóa cơ sở và ngược lại; sốt làm chuyển hóa cơ sở tăng, suy dinh dưỡng làm chuyển hóa cơ sở giảm. + Năng lượng tiêu hao cho vận cơ: trong vận cơ, hóa năng tích luỹ trong cơ bị tiêu hao: 25% chuyển thành công cơ học, 75% tỏa ra dưới dạng nhiệt. Mức tiêu hao năng lượng trong vận cơ được dùng làm cơ sở để xác định khẩu phần ăn theo nghề nghiệp. Đơn vị đo năng lượng tiêu hao trong vận cơ: Kcal/kg thể trọng/phút. Các yếu tố ảnh hưởng đến tiêu hao năng lượng trong vận cơ: . Cường độ vận cơ: cường độ vận cơ càng lớn thì tiêu hao năng lượng càng cao. Đây là cơ sở để phân loại lao động thể lực thành loại nhẹ, trung bình, nặng, cực nặng. . Tư thế vận cơ: năng lượng tiêu hao không chỉ do tạo ra công mà còn do các cơ phải co để giữ cho cơ thể ở những tư thế nhất định trong lúc vận cơ. Số cơ co càng nhiều thì tiêu hao năng lượng càng lớn. Tư thế càng dễ chịu thoải mái số cơ co càng ít, năng lượng tiêu hao càng ít. Đây là cơ sở cho việc chế tạo công cụ phương tiện lao động phù hợp với người lao động và công việc. . Mức độ thông thạo: càng thông thạo công việc thì mức độ tiêu hao năng lượng cho vận cơ càng ít do giảm bớt số cơ co không cần thiết. + Năng lượng tiêu hao cho điều nhiệt: để giữ cho thân nhiệt được hằng định đảm bảo tốc độ các phản ứng hóa học diễn ra bình thường, cơ thể phải tiêu hao năng lượng cho điều nhiệt gồm sinh nhiệt và thải nhiệt. + Năng lượng tiêu hao cho tiêu hóa: tiêu hóa có vai trò cung cấp năng lượng cho cơ thể nhưng bản thân tiêu hóa cũng làm tiêu hao năng lượng của cơ thể cho các hoạt động: cơ học, bài tiết, hóa học, hấp thu. Tác dụng động lực đặc hiệu của thức ăn (SDA: specific dynamic action) là phần trăm của mức tiêu hao năng lượng do tiêu hóa tăng lên so với mức tiêu hao trước khi ăn: . SDA của protid là 30. . SDA của glucid là 6. . SDA của lipid là 14. . SDA của chế độ ăn hỗn hợp là 10.

10

- Năng lượng tiêu hao cho sự phát triển cơ thể: năng lượng tiêu hao cho sự phát triển cơ thể là năng lượng dùng cho việc tổng hợp các thành phần tạo hình, dự trữ của cơ thể để: + Tăng chiều cao, tăng trọng lượng cơ thể đặc biệt ở tuổi đang trưởng thành. + Rèn luyện cơ thể, thể dục thể thao. + Thay thế các mô già, chết. + Hồi phục cơ thể sau khi bị bệnh.

Năng lượng tiêu hao để tăng thêm 1g thể trọng là 5Kcal. - Năng lượng tiêu hao cho sinh sản: năng lượng tiêu hao cho các hoạt động sinh sản như: + Trong thời kỳ mang thai: năng lượng tiêu hao khoảng 60.000-80.000 Kcal cho việc tạo thai, nuôi và phát triển thai, dự trữ cho việc nuôi con sau khi sanh. + Trong thời kỳ nuôi con: năng lượng tiêu hao khoảng 500 Kcal cho việc tổng hợp và bài tiết sữa.

2.3. Điều hòa chuyển hóa năng lượng 2.3.1. Điều hòa chuyển hóa năng lượng ở mức tế bào Điều hòa theo cơ chế feedback âm tính: phản ứng sinh năng → ATP → ADP + P - Khi tế bào không hoạt động: hàm lượng ADP trong tế bào thấp, tất cả các phản ứng sinh năng lượng trong tế bào giảm đi. - Khi tế bào hoạt động: hàm lượng ADP trong tế bào tăng, các phản ứng sinh năng lượng sẽ tăng lên.

Như vậy hàm lượng ATP trong tế bào luôn được duy trì ổn định.

2.3.2. Điều hòa chuyển hóa năng lượng ở mức cơ thể 2.3.2.1. Điều hòa chuyển hóa năng lượng bằng cơ chế thần kinh

- Kích thích thần kinh giao cảm làm tăng chuyển hóa năng lượng. - Vùng hạ đồi có các trung tâm điều nhiệt nên cũng ảnh hưởng đến

chuyển hóa năng lượng. Ngoài ra các phần khác của hệ thần kinh cũng đều ảnh hưởng đến

chuyển hóa năng lượng.

2.3.2.2. Điều hòa chuyển hóa năng lượng bằng cơ chế thể dịch Các hormon sau làm tăng chuyển hóa năng lượng:

11

- Hormon T3, T4 của tuyến giáp: tăng chuyển hóa năng lượng của hầu hết các mô trong cơ thể.

- Hormon catecholamin của tủy thượng thận; cortisol của vỏ thượng thận; insulin, glucagon của tuyến tụy: tăng huy động năng lượng từ glucid.

- Hormon GH của tuyến yên: tăng huy động năng lượng từ lipid. - Hormon sinh dục: làm tăng đồng hoá protid tích lũy năng lượng. hormon sinh dục nam làm tăng mạnh hơn hormon sinh dục nữ.

3. CÁC NGUYÊN TẮC CHUNG ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CƠ THỂ Con người luôn chịu sự tác động của môi trường sống, cả môi trường tự nhiên và môi trường xã hội trong điều kiện các môi trường này biến động không ngừng. Do đó, để có thể tồn tại và phát triển, con người cần luôn thích ứng với những biến động của môi trường. Nhờ các hệ thống điều hòa chức năng nhanh nhạy, cơ thể sống đã duy trì hằng định nội môi, tạo những điều kiện cần thiết cho các tế bào trong cơ thể hoạt động, giữ vững sự thống nhất hoạt động giữa các tế bào, giữa các cơ quan, hệ thống cơ quan trong cơ thể và giữa cơ thể với môi trường. Quá trình điều hòa hoạt động cơ thể được thực hiện theo một số nguyên tắc chung như sau:

3.1. Điều hòa theo ba cấp Điều hòa chức năng được tiến hành theo ba cấp là: - Điều hòa chức năng ở cấp tế bào: điều hòa hoạt động của gen, điều hòa quá trình tổng hợp năng lượng… - Điều hòa chức năng ở cấp cơ quan và hệ thống cơ quan: điều hòa hoạt động của tim, gan, thận…. - Điều hòa chức năng ở cấp cơ thể: phối hợp hoạt động của các cơ quan tạo sự thích nghi của cơ thể với môi trường sống.

3.2. Điều hòa bằng hai cơ chế Điều hòa chức năng được thực hiện nhờ hai cơ chế là cơ chế thần kinh thông qua hệ thần kinh và cơ chế thể dịch thông qua các dịch cơ thể. - Điều hòa bằng cơ chế thần kinh: thực hiện thông qua các phản xạ. Có hai loại phản xạ là phản xạ có điều khiện và phản xạ không điều kiện. - Điều hòa bằng cơ chế thể dịch: thực hiện thông qua các tính chất của các dịch cơ thể. Có hai loại dịch cơ thể là dịch nội bào và dịch ngoại bào.

3.3. Điều hòa theo phương thức ngược

12

Hầu hết các cơ chế điều hòa chức năng trong cơ thể được diễn ra theo phương thức điều hòa ngược (feedback). Điều hòa ngược là kiểu điều hòa mà mỗi khi có một sự thay đổi hoạt động chức năng nào đó, chính sự thay đổi đó sẽ có tác dụng ngược trở lại để tạo ra một loạt các phản ứng liên hoàn nhằm điều chỉnh hoạt động chức năng đó. Có 2 kiểu điều hòa ngược: - Điều hòa ngược âm tính: có tác dụng làm tăng nồng độ của một chất hoặc tăng hoạt động của một cơ quan khi nồng độ chất đó hoặc hoạt động của cơ quan đó giảm và ngược lại. Về bản chất, điều hòa ngược âm tính tạo sự ổn định nên là kiểu điều hòa chính thường xảy ra ở tất cả các tế bào cũng như cơ quan. Nhờ phương thức điều hòa này hằng tính nội môi luôn được duy trì. Thí dụ: khi huyết áp tăng sẽ có một loạt các phản ứng làm giảm nhịp tim và sức co bóp của cơ tim để điều chỉnh huyết áp trở lại bình thường và ngược lại. - Điều hòa ngược dương tính: khi một yếu tố nào đó hay hoạt động của một cơ quan nào đó đang tăng thì một loạt các phản ứng xảy ra, kết quả làm tăng yếu tố đó hoặc tăng hoạt động của một cơ quan đó. Ngược lại, khi giảm lại càng giảm thêm. Như vậy, về bản chất, điều hòa ngược dương tính làm mất sự ổn định nhưng cần thiết cho cơ thể. Đây là kiểu điều hòa ít gặp, chỉ xảy ra ở một thời điểm nhất định sau đó sẽ quay về kiểu điều hòa ngược âm tính. Ví dụ: khi một sản phụ chuyển dạ sinh, cơn co tử cung sẽ bắt đầu từ đáy lan xuống cổ tử cung. Từ đây có một tín hiệu quay ngược trở lại đáy tử cung làm cơn co càng mạnh thêm và cứ như thế cho đến khi sổ thai ra bên ngoài.

3.4. Điều hòa theo hai tiến trình Thông thường quá trình điều hòa sẽ tiến hành theo hai tiến trình: - Điều hòa cấp thời: xảy ra nhanh nhưng thường chưa triệt để. - Điều hòa lâu dài: xảy ra chậm sau đó nhưng thường triệt để.

Câu hỏi lượng giá: 1. Tính chất sau không phải là đặc

điểm của cơ thể sống:

a. Khả năng thay cũ đổi mới b. Khả năng chịu kích thích c. Khả năng tăng trưởng d. Khả năng sinh tồn nòi giống

2. Dạng năng lượng sau đây không

sinh công trong cơ thể:

a. Cơ năng b. Thẩm thấu năng c. Điện năng d. Nhiệt năng

13

3. Oxy hóa khử là quá trình:

a. Thoái hóa các chất sinh năng tạo ra năng lượng tự do, CO2, H2O b. Đào thải CO2 và nước ra khỏi cơ thể c. Tổng hợp ATP để dự trữ năng lượng cho cơ thể d. Chuyển hóa ATP thành các dạng năng lượng của cơ thể 4. Tiêu hao năng lượng cho duy trì cơ

thể là tiêu hao năng lượng trong điều

kiện:

a. Không vận cơ, không tiêu hóa, không điều nhiệt. b. Không sinh sản, không phát triển cơ thể.

c. Không vận cơ, không sinh sản, không điều nhiệt. d. Không vận cơ, không phát triển cơ thể. 5. Hoạt động sau không phải là

chuyển hóa cơ sở:

a. Thần kinh b. Hô hấp c. Tim mạch d. Tiêu hóa 6. Chọn câu sai. Điều hòa ngược

dương tính có đặc điểm:

a. Làm mất sự ổn định b. Ít xảy ra c. Không có ích cho cơ thể d. Được tiếp nối bằng điều hòa ngược âm tính

14

SINH LÝ THÂN NHIỆT Mục tiêu: 1. Trình bày được các loại thân nhiệt và các yếu tố ảnh hưởng đến thân nhiệt. 2. Trình bày được quá trình sinh nhiệt. 3. Trình bày được các hình thức thải nhiệt của cơ thể. 4. Phân tích được các cơ chế điều hòa thân nhiệt.

1. THÂN NHIỆT - Định nghĩa: thân nhiệt là nhiệt độ của cơ thể. 2 loại thân nhiệt: + Thân nhiệt trung tâm: là nhiệt độ các phần sâu trong cơ thể như gan, não, các tạng…Thân nhiệt trung tâm thường được giữ ổn định quanh trị số 370C. Đây là nhiệt độ có ảnh hưởng trực tiếp tới tốc độ các phản ứng hóa học xảy ra trong cơ thể, là mục đích của hoạt động điều nhiệt. Thân nhiệt trung tâm thường được đo ở 3 nơi: ở trực tràng là hằng định nhất, ở miệng thấp hơn ở trực tràng 0,2-0,50C và dao động nhiều hơn, ở nách thấp hơn ở trực tràng 0,5-10C và dao động nhiều hơn nữa. + Thân nhiệt ngoại vi: là nhiệt độ da, chịu ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường và thường thấp hơn thân nhiệt trung tâm. Thân nhiệt ngoại vi có thể dùng để đánh giá hiệu quả hoạt động điều nhiệt. Thân nhiệt ngoại vi thay đổi tuỳ theo vị trí đo trên da. - Các yếu tố ảnh hưởng đến thân nhiệt: + Tuổi: tuổi càng cao thân nhiệt càng giảm, tuy nhiên càng về sau mức giảm càng ít hơn. + Nhịp ngày đêm: thân nhiệt thấp nhất vào lúc 1-4 giờ sáng và cao nhất vào lúc 14-17 giờ chiều. + Chu kỳ kinh nguyệt và thai nghén: nửa sau chu kỳ kinh nguyệt thân nhiệt tăng 0,3-0,50C, trong tháng cuối thai kỳ thân nhiệt có thể tăng thêm 0,5-0,80C. + Vận cơ: cường độ vận cơ càng lớn thân nhiệt càng cao. + Nhiệt độ môi trường: trong môi trường quá nóng hoặc quá lạnh thân nhiệt ngoại vi cũng tăng lên hoặc giảm đi tuy không nhiều.

15

+ Tình trạng bệnh: nhìn chung các bệnh nhiễm khuẩn làm tăng thân nhiệt, bệnh tả làm giảm thân nhiệt. Thân nhiệt cũng thay đổi theo hoạt động của tuyến giáp.

2. QUÁ TRÌNH SINH NHIỆT 2 nguồn gốc sinh nhiệt của cơ thể: - Phản ứng chuyển hóa: sự sinh nhiệt này diễn ra thường xuyên, cung cấp một lượng nhiệt lớn đóng vai trò quan trọng trong cơ thể. Các hoạt động chuyển hóa sinh nhiệt gồm: + Chuyển hoá cơ sở: các yếu tố làm tăng chuyển hoá cơ sở đều làm tăng sinh nhiệt, mức tăng này có lên đến 150%. + Vận cơ: trong co cơ 75% năng lượng tiêu hao dưới dạng nhiệt. Đặc biệt cóng và run là những nguyên nhân sinh nhiệt quan trọng bởi vì trong hình thức co cơ này có đến 80% năng lượng mất đi dưới dạng nhiệt. + Tiêu hóa: sinh nhiệt do tác dụng động lực đặc hiệu của thức ăn (SDA). Trong các hoạt động sinh nhiệt trên thì chuyển hóa cơ sở, cóng và run là những hình thức sinh nhiệt tự nhiên, còn lại là sinh nhiệt bằng hành vi. - Môi trường: nhiệt năng truyền từ những vật có nhiệt độ cao hơn thân nhiệt vào cơ thể như không khí nóng, vật nóng, mặt trời... Tuy nhiên sự sinh nhiệt này không thường xuyên và lượng nhiệt do nó cung cấp không lớn. Nguồn nhiệt năng này ảnh hưởng chủ yếu đến thân nhiệt ngoại vi.

3. QUÁ TRÌNH THẢI NHIỆT Nhiệt sinh ra trong cơ thể đến đâu sẽ được truyền ra bề mặt ngoài da hoặc niêm mạc đường hô hấp để thải ra ngoài đến đấy nhờ hệ thống mạch máu. 2 cơ chế thải nhiệt là truyền nhiệt và bốc hơi nước.

3.1. Thải nhiệt bằng cách truyền nhiệt Truyền nhiệt là phương thức trong đó nhiệt năng được truyền từ vật nóng sang vật lạnh. Như vậy muốn thải nhiệt ra bên ngoài bằng cách truyền nhiệt thì cơ thể phải có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh. Có 3 hình thức truyền nhiệt: bức xạ, trực tiếp và đối lưu.

3.1.1. Truyền nhiệt bức xạ - Định nghĩa: truyền nhiệt bức xạ là sự truyền nhiệt giữa các vật không tiếp xúc với nhau. Nhiệt được truyền dưới dạng tia bức xạ điện từ (tia hồng ngoại).

16

- Khối lượng nhiệt truyền tỷ lệ thuận với chênh lệch nhiệt độ giữa hai vật, không chịu ảnh hưởng của nhiệt độ khoảng không ở giữa. Nhưng khối lượng nhiệt mà vật lạnh nhận được phụ thuộc vào màu sắc của nó: màu đen hấp thu toàn bộ, màu trắng phản chiếu toàn bộ.

3.1.2. Truyền nhiệt trực tiếp - Định nghĩa: truyền nhiệt trực tiếp là sự truyền nhiệt giữa các vật tiếp xúc nhau. - Khối lượng nhiệt truyền tỷ lệ thuận với diện tích tiếp xúc, mức chênh lệch nhiệt độ và thời gian tiếp xúc giữa hai vật.

3.1.3. Truyền nhiệt đối lưu - Định nghĩa: truyền nhiệt đối lưu là sự truyền nhiệt giữa các vật tiếp xúc với nhau, nhưng trong đó vật lạnh luôn luôn chuyển động, khiến cho ở điểm tiếp xúc chênh lệch nhiệt độ được duy trì. - Khối lượng nhiệt truyền tỷ lệ thuận với căn bậc hai của tốc độ chuyển động của vật lạnh.

3.2. Thải nhiệt bằng cách bốc hơi nước Thải nhiệt bằng cách bốc hơi nước dựa trên cơ sở là nước trong lúc chuyển từ thể lỏng sang thể khí phải hút nhiệt vào. Một lít nước bốc hơi sẽ lấy đi một nhiệt lượng bằng 580Kcal. Nhiệt độ môi trường càng cao thì sự thải nhiệt bằng bốc hơi nước càng tăng với điều kiện nước thoát ra được bề mặt và bề mặt thoáng gió. Có 2 hình thức bốc hơi nước: qua da và qua đường hô hấp.

3.2.1. Bốc hơi nước qua đường hô hấp - Nước bay hơi ở đường hô hấp là nước do các tuyến ở niêm mạc đường hô hấp bài tiết ra để làm ẩm không khí vào phổi. - Lượng nhiệt toả ra bằng phương thức bốc hơi nước qua đường hô hấp phụ thuộc vào thể tích thông khí phổi. Trong môi trường nóng thông khí phổi có tăng lên nhưng bốc hơi nước qua đường hô hấp không có ý nghĩa quan trọng trong phản ứng chống nóng của loài người.

3.2.2. Bốc hơi nước qua da Bốc hơi nước qua da dưới hai hình thức: - Thấm nước qua da: lượng nước thấm qua da trung bình một ngày đêm là 0,5 lít. Lượng nước này cùng với lượng nước bốc hơi qua đường hô hấp tổng cộng khoảng 0,6lít/ngày giúp thải một nhiệt lượng khoảng 12-

17

16Kcal/giờ. Đây là lượng nước mất thường xuyên, không cảm thấy và không thay đổi theo nhiệt độ của cơ thể và không khí. - Bài tiết mồ hôi: lượng mồ hôi bài tiết trong một giờ thay đổi từ 0 lít trong môi trường lạnh lên đến tối đa 1,5-2 lít trong môi trường nóng. Mồ hôi chỉ giúp thải nhiệt khi bốc hơi được trên da nên bề mặt da cần thoáng. Lượng mồ hôi bốc hơi trên da cũng thay đổi tùy thuộc vào độ ẩm của không khí và tốc độ gió.

4. ĐIỀU HÒA THÂN NHIỆT Điều hòa thân nhiệt gọi tắt là điều nhiệt. Đây là một hoạt động chức năng nhằm giữ cho thân nhiệt hằng định trong khi nhiệt độ của môi trường sống luôn thay đổi. Nhờ đó sẽ giữ tốc độ các phản ứng hóa học diễn ra trong cơ thể tương đối hằng định. Do vậy có thể coi điều nhiệt như một mặt của sự đảm bảo hằng định nội môi. Thân nhiệt được điều hòa trên nguyên tắc: lượng nhiệt sinh ra trong cơ thể bằng lượng nhiệt toả ra khỏi cơ thể cùng trong một khoảng thời gian. Nguyên tắc này được thực hiện nhờ hoạt động của một cung phản xạ phức tạp với trung tâm là vùng hạ đồi và đường truyền ra vừa là đường thần kinh vừa là đường thể dịch. Trung tâm điều nhiệt bình thường luôn giữ một mức “điểm chuẩn” (set point) =370C để đảm bảo cho thân nhiệt ổn định.

4.1. Cơ chế chống nóng của cơ thể Những kích thích của môi trường nóng, thông qua phản xạ điều nhiệt, gây giảm quá trình sinh nhiệt và tăng quá trình thải nhiệt. - Giảm quá trình sinh nhiệt: giảm các phản ứng chuyển hoá trong cơ thể. Đây là nguyên nhân gây cảm giác mệt mỏi trong môi trường nóng. Nhưng chuyển hoá cũng là cơ sở của các hoạt động sống nên không thể giảm nhiều được. Do đó giảm sinh nhiệt không quan trọng bằng tăng thải nhiệt trong cơ chế chóng nóng. - Tăng quá trình thải nhiệt: là cơ chế chống nóng chủ yếu nên chống nóng còn gọi là điều nhiệt vật lý. Cơ chế như sau: dãn mạch máu dưới da, tăng lượng máu đến da khiến da đỏ lên trong môi trường nóng. Máu đến da tăng sẽ dẫn đến: + Tăng truyền nhiệt: do máu làm tăng nhiệt độ da. + Tăng bài tiết mồ hôi: có thể dẫn đến mất nước và muối.

4.2. Cơ chế chống lạnh của cơ thể

18

Những kích thích của môi trường lạnh, thông qua phản xạ điều nhiệt, gây giảm quá trình thải nhiệt và tăng quá trình sinh nhiệt. - Giảm quá trình thải nhiệt: co mạch máu dưới da, giảm lượng máu đến da khiến da tái đi trong môi trường lạnh. Máu đến da giảm sẽ dẫn đến giảm truyền nhiệt và bài tiết mồ hôi. Nhưng máu đến da ít cũng ảnh hưởng xấu tới việc nuôi da làm cho da bị dầy lên, nổi mẩn ngứa, nốt phỏng và hoạt tử nếu môi trường quá lạnh. Do đó giảm quá trình thải nhiệt không quan trọng bằng tăng sinh nhiệt trong cơ chế chống lạnh. Đồng thời với phản xạ co mạch da còn có phản xạ dựng lông do co cơ chân lông gây hiện tượng sởn da gà. Phản xạ này là di tích của phản xạ chống lạnh của động vật, ở loài người nó không có giá trị chống lạnh. - Tăng sinh nhiệt: là cơ chế chống lạnh chủ yếu nên chống lạnh còn gọi là điều nhiệt hoá học. Cơ chế như sau: + Tăng chuyển hoá tế bào do: Thần kinh giao cảm và catecholamin của tủy thượng thận: có tác dụng làm tăng tốc độ chuyển hoá năng lượng của tế bào để sinh ra nhiệt mà không dự trữ dưới dạng ATP gọi là nhiệt hoá học. Lượng nhiệt hoá học sinh ra tỷ lệ thuận với lượng mỡ nâu. Ở người, mỡ nâu có nhiều ở trẻ em tập trung chủ yếu xung quanh xương bả vai, đây là nguồn tạo nhiệt quan trọng của trẻ. T3-T4 của tuyến giáp: có tác dụng làm tăng tốc độ chuyển hoá năng lượng trong tất cả các tế bào sinh ra nhiệt. Tác dụng của T3-T4 chậm nhưng kéo dài hơn catecholamin. + Tăng trương lực cơ: xảy ra sau tăng chuyển hoá tế bào. Tăng trương lực cơ gây ra hiện tượng “cóng”. + Run cơ: xảy ra sau cùng. Đây là một phản xạ có trung tâm nằm ở vùng dưới đồi. Khi cơ thể bị nhiễm lạnh, các tín hiệu lạnh từ da sẽ được truyền về kích thích trung tâm gây phản xạ run cơ. Khi run cơ tối đa có thể giúp cơ thể sinh nhiệt cao hơn bình thường 4-5 lần.

4.3. Điều hòa thân nhiệt bởi hành vi Loài người ngoài các cơ chế điều nhiệt sinh học của cơ thể còn có các cơ chế điều nhiệt do hành vi tích luỹ từ cuộc sống: - Cải tạo vi khí hậu: mùa hè mở cửa đón gió, dùng quạt, ngăn các nguồn bức xạ, đội mũ, trồng cây lấy bóng mát, dùng máy điều hòa… Mùa đông: đóng cửa, dùng lò sưởi…

19

- Chọn quần áo thích hợp: mùa hè mặc quần áo màu sáng để phản chiếu tia bức xạ, quần áo mỏng, rộng và chất liệu vải dễ thấm mồ hôi (cotton) để dễ thải nhiệt. Mùa đông mặc quần áo màu thẫm, vải dầy, xốp tạo một lớp không khí dầy không di động bao quanh để chống thải nhiệt, hoặc quần áo bằng lông thú, lông nhân tạo. - Chọn chế độ ăn thích hợp: mùa hè nên ăn ít thức ăn giàu năng lượng như lipid hoặc thức ăn có SDA cao như protid để giảm sinh năng, uống nhiều nước. Chế độ ăn mùa đông thì ngược lại. Ngoài ra còn có một số loại thức ăn có thể giúp giải nhiệt hoặc gây nóng. - Rèn luyện: rèn luyện để quen chịu nóng hay chịu lạnh là một biện pháp chủ động mang lại hiệu quả lớn.

Câu hỏi lượng giá: 1. Vị trí đo sau không được dùng để

đánh giá thân nhiệt trung tâm:

a. Trán b. Miệng c. Nách d. Trực tràng 2. Các yếu tố làm tăng thân nhiệt,

NGOẠI TRỪ:

a. Vận cơ b. Nửa sau chu kỳ kinh nguyệt c. Thai nghén d. Nhiễm khuẩn tả 3. Điều kiện để cơ thể thải nhiệt

bằng truyền nhiệt là:

a. Nhiệt độ cơ thể lớn hơn nhiệt độ môi trường b. Nhiệt độ cơ thể bằng nhiệt độ môi trường

c. Nhiệt độ cơ thể nhỏ hơn nhiệt độ môi trường d. Trong mọi điều kiện 4. Trong điều kiện bình thường,

lượng nước mất hàng ngày không

nhìn thấy và không ý thức được là:

a. 0,1 lít/ngày b. 0,5 lít/ngày c. 0,6 lít/ngày d. 0-2 lít/ngày 5. Cơ chế chống nóng của cơ thể:

a. Giảm sinh nhiệt, giảm thải nhiệt b. Giảm sinh nhiệt, tăng thải nhiệt c. Tăng sinh nhiệt, giảm thải nhiệt d. Tăng sinh nhiệt, tăng thải nhiệt

20

SINH LÝ TẾ BÀO

Mục tiêu: 1. Xác định được các thành phần chính của một tế bào và cấu trúc màng tế bào 2. Trình bày được các chức năng của màng tế bào. 3. Trình bày được chức năng của các bào quan trong tế bào.

1. ĐẠI CƯƠNG Cơ thể con người được cấu tạo bởi hàng triệu triệu tế bào. Tế bào là đơn vị cấu tạo và cũng là đơn vị chức năng của cơ thể. Muốn hiểu chức năng sinh lý của các cơ quan trong cơ thể, trước hết cần tìm hiểu cấu trúc và chức năng của tế bào. Mọi hoạt động chức năng của cơ thể đều có cơ sở tại tế bào và các rối loạn chức năng cũng có cơ sở ở tế bào. Các tế bào được biệt hóa thành từng hệ: hệ tiêu hóa, hệ tuần hoàn, hệ hô hấp, hệ thần kinh,...nhưng hoạt động của chúng vẫn mang những nét chung. - Số lượng tế bào: cơ thể người có khoảng 100.000 tỉ tế bào, trong đó: + Hồng cầu: khoảng 3.800.00-4.200.000 tế bào. + Bạch cầu: khoảng 6.000-7.000 tế bào. + Tế bào não: khoảng 14 tỉ tế bào.... - Thành phần tế bào: tế bào được cấu tạo bởi những chất khác nhau gọi là nguyên sinh chất (protoplasm) gồm 5 thành phần cơ bản: + Nước: chiếm 70 - 85% khối lượng tế bào (trừ tế bào mỡ) và là môi trường dịch chính trong tế bào. + Các chất điện giải: K+, Mg++, P, SO4

--, HCO3-, Ca++, Cl-, Na+... Các

chất này cung cấp chất vô cơ cho các phản ứng nội bào và vận hành một số cơ chế của tế bào, ví dụ: co cơ cần Ca++. + Protein: chiếm 10-20% khối lượng tế bào. Protein tham gia vào nhiều thành phần cấu trúc và chức năng của tế bào. + Lipid: chiếm khoảng 2% khối lượng tế bào, riêng tế bào mỡ chứa đến 95% triglycerid và là kho dự trữ năng lượng của cơ thể. Lipid không hòa tan trong nước vì vậy được sử dụng để tạo màng bào tương tế bào và các bào quan.

21

+ Carbohydrat: ít, chiếm khoảng 1% khối lượng tế bào nói chung, 3% ở tế bào cơ, 6% ở tế bào gan. Carbohydrat đóng nhiều vai trò quan trọng. - Cấu trúc tế bào: tế bào chứa dịch bên trong gọi là dịch nội bào và được cấu trúc thành 2 phần chính: + Màng tế bào: màng bào tương bao quanh tế bào và màng các bào quan. + Các bào quan: các thể nằm trong tế bào như nhân, ty thể, tiêu thể...

Hình 1: Cấu trúc tế bào

2. SINH LÝ MÀNG TẾ BÀO 2.1. Cấu trúc chức năng của màng tế bào Trong tế bào, màng đóng vai trò chủ yếu vì nó chiếm khoảng 80% khối lượng tế bào. Màng tế bào dày khoảng 7,5-10nm và gồm các loại: màng bào tương (màng bề mặt tế bào) và màng các bào quan (màng lưới nội nguyên sinh, màng ty thể, màng Golgi, màng nhân...).

2.1.1. Thành phần lipid của màng tế bào

22

Lipid chiếm khoảng 42% thành phần màng tế bào, trong đó: 25% là phospholipid, 13% là cholesterol và 4% là các lipid khác. Lớp lipid giúp màng tế bào mềm mại, có thể uốn khúc và trượt qua lại dễ dàng, đồng thời tạo khả năng hòa màng. Thành phần lipid gồm chủ yếu là:

- Phospholipid: + Cấu hình: các phân tử phospholipid tạo thành lớp lipid kép mỏng. + Chức năng: lớp phospholipid kép là đơn vị cấu trúc cơ bản của màng sinh học, các thành phần khác sẽ khảm vào trong đó. Bên cạnh đó lớp phospholipid cũng tham gia vận chuyển các chất qua màng bằng khoảng kẽ giữa các phân tử phospholipid hoặc bằng cơ chế hòa màng. - Cholesterol: + Cấu hình: cholesterol phần nhiều ở dạng este hóa. + Chức năng: quyết định tính lỏng của màng.

Hình 2. Cấu trúc màng bào tương tế bào 2.1.2. Thành phần protein của màng tế bào Protein chiếm khoảng 55% thành phần màng tế bào. Các phân tử protein được khảm vào trong lớp phospholipid kép thành những khối cầu. Dựa vào liên kết trong cấu trúc màng, protein được chia làm hai loại: - Protein xuyên màng: + Cấu hình: protein này nằm xuyên qua màng. + Chức năng: protein xuyên màng chủ yếu là các protein vận chuyển (gồm 3 loại là protein kênh, protein mang có tính chất enzym và protein mang không có tính chất enzym), protein kháng nguyên và các protein nhận diện.

23

- Protein ngoại vi: + Cấu hình: protein này bám vào một bên màng, thường là mặt trong. + Chức năng: protein ngoại vi là các protein enzym, ngoài ra cũng có thể là các cấu trúc sợi và ống siêu vi nằm dưới màng tạo bộ khung cho màng và thực hiện chức năng co rút.

2.1.3. Thành phần glucid của màng tế bào Glucid chiếm khoảng 3% thành phần của màng tế bào và bao phủ bề mặt ngoài của tế bào thành một lớp áo lỏng lẻo, được gọi là glycocalyx. - Cấu hình: các glucid màng được chia thành hai loại: + Các glycoprotein và glycolipid: là những phân tử oligosaccharid gắn thành nhánh với bề mặt ngoài của 100% protein xuyên màng tạo thành glycoprotein hoặc với 1/10 lipid màng tạo thành glycolipid. + Proteoglycan: là những đại phân tử tạo bởi các carbohydrat bao quanh lõi protein nhỏ gắn lỏng lẻo bên ngoài tế bào. - Chức năng: lớp áo glycocalyx có 4 chức năng chính là đẩy các phân tử tích điện âm do tính tích điện âm, làm các tế bào dính vào nhau, hoạt động như những receptor của hormon và tham gia vào các phản ứng miễn dịch.

2.2. Chức năng của màng tế bào Màng tế bào thực hiện một số chức năng chính như phân cách với môi

trường xung quanh, vận chuyển chọn lọc các chất qua màng tế bào, tác nhân tạo ra điện thế màng, kết dính tế bào, tương tác tế bào, trao đổi thông tin giữa các tế bào.

2.2.1. Phân cách với môi trường xung quanh Màng tế bào phân cách các thành phần bên trong tế bào, trong các bào quan với môi trường xung quanh do đó tạo cho tế bào thành một tổ chức sống độc lập tương đối với môi trường xung quanh.

2.2.2. Vận chuyển chọn lọc các chất qua màng tế bào Tuy tế bào là một tổ chức sống độc lập nhưng nó vẫn có mối liên hệ với môi trường xung quanh thông qua hoạt động vận chuyển các chất qua màng tế bào. Đây là sự vận chuyển có chọn lọc qua lại màng tùy theo nhu cầu của tế bào. Có hai cách thức vận chuyển: vận chuyển qua các phân tử cấu tạo lên màng tế bào và vận chuyển bằng một đoạn màng tế bào. Sự vận chuyển cũng có thể đơn giản xảy ra theo hai chiều ở bất kỹ màng tế bào nào hoặc cũng có

24

thể phức tạp hơn xảy ra qua một lớp tế bào tại biểu mô ruột, biểu mô ống thận, biểu mô các tuyến ngoại tiết, đám rối mạch mạc ở não. 2.2.3. Tác nhân tạo ra điện thế màng Giữa mặt trong và mặt ngoài màng tế bào luôn tồn tại một hiệu điện thế do sự khác biệt về nồng độ các ion tạo ra mà chủ yếu là ion Na+ và K+. Đồng thời sự vận chuyển các ion qua lại màng góp phần tạo ra sự biến đổi về điện thế màng theo 3 trạng thái: trạng thái phân cực (điện thế nghỉ), trạng thái khử cực (điện thế hoạt động) và trạng thái hồi cực.

2.2.4. Kết dính tế bào Màng bào tương tế bào với hệ thống các phân tử kết dính trong lớp áo glycocalyx cho phép kết dính tế bào với tế bào hoặc tế bào với các đại phân tử collagen, fibrinogen, heparin... Với sự kết dính này các tế bào được cố định, đây là cơ sở để xây dựng nên các mô, các cơ quan và cơ thể toàn vẹn. Không chỉ có ý nghĩa hình thái, sự kết dính này còn giúp các tế bào trao đổi với nhau về vật chất cũng như các tín hiệu trong quá trình sống và hơn thế nữa nó còn có thể đóng vai trò quan trọng trong quá trình biệt hóa và phát triển tế bào. Sự kết dính được thực hiện theo các cơ chế: tác dụng tương hỗ giữa các nhóm chức hóa học, cầu nối trung gian của các ion hóa trị 2+, lực tĩnh điện giữa hai tế bào. 2.2.5. Tương tác tế bào Tương tác tế bào là sự phản ứng giữa các thành phần của màng tế bào mà chủ yếu là các protein với các phân tử chất bên ngoài một cách đặc hiệu. Với tương tác này tế bào sẽ thực hiện các hoạt động chức năng của nó. Các mô hình tương tác chủ yếu là: - Tương tác kiểu kháng nguyên-kháng thể: tương tác kiểu kháng nguyên-kháng thể là cơ sở để tế bào thực hiện các chức năng miễn dịch. Màng bào tương tế bào vừa có các nhóm kháng nguyên như kháng nguyên màng hồng cầu tạo thành nhóm máu, vừa có thể có kháng thể bám dính như IgE, IgG, IgM. - Tương tác kiểu enzym-cơ chất: hiện nay người ta đã biết trên 30 enzym liên kết màng như các cyclase, ATPase (Mg++-ATPase, Na+-K+-ATPase…), hoặc các enzym khác (phosphatase kiềm, nucleotidase và phosphodiesterase...). Phần lớn các enzym này có bản chất hóa học là

25

glycoprotein, vị trí để liên kết với cơ chất là phần hydratcarbon được hướng trực tiếp ra phía bên ngoài màng. - Tương tác kiểu tín hiệu hóa học-receptor: thực hiện chức năng trao đổi thông tin giữa các tế bào ở xa nhau. 2.2.6. Tham gia trao đổi thông tin giữa các tế bào Trong cơ thể động vật đa bào, sự phối hợp giữa các tế bào trong cùng một mô để hoàn thành một chức năng hoặc giữa các tế bào trong các loại mô khác nhau để hoàn thành nhiều chức năng khác nhau được thực hiện thông qua các hệ thống thông tin giữa các tế bào. Sự thông tin có thể được thực hiện thông qua các mối liên kết hở (gap junction) giữa các tế bào nằm sát nhau hoặc qua các tín hiệu hóa học (chemical signal) giữa các tế bào xa nhau. - Trao đổi thông tin giữa các tế bào sát nhau: giữa các tế bào kế nhau như các tế bào biểu mô, thần kinh, cơ trơn, cơ tim thường có các cấu trúc được gọi là các liên kết hở giúp các tế bào trao đổi nhanh thông tin với nhau.

Hình 3: Liên kết hở giữa hai tế bào sát nhau

+ Cấu trúc: liên kết hở được cấu tạo gồm 6 phân tử protein gọi là connexin ở mỗi bên màng bào tương tạo thành 1 kênh ở giữa hình lục giác gọi là connexon. Kênh có đường kính khoảng 1,5nm nối thông giữa hai tế bào. + Hoạt động: kênh cho phép các phân tử nhỏ hòa tan trong nước có trọng lượng phân tử nhỏ hơn 1.000 đi trực tiếp từ bào tương tế bào này tới tế bào khác sát cạnh nó. + Ý nghĩa: kiểu tác động này cho phép các tế bào cạnh nhau có thể nhanh chóng chia sẻ các sản phẩm chuyển hóa. Điều này đặc biệt có vai trò quan trọng ở các tế bào thần kinh cho phép xung động đi nhanh hơn nhiều so với sự dẫn truyền qua synap; ở các tế bào cơ tim giúp chúng co lại hầu như cùng một lúc, đảm bảo cho việc bơm máu diễn ra một cách hiệu quả.

26

- Trao đổi thông tin giữa các tế bào xa nhau: cách thức truyền tin được thực hiện theo phương thức các tín hiệu hóa học dưới dạng các phân tử đặc hiệu giải phóng ra từ một tế bào sẽ tác động lên một tế bào khác ở xa gọi là tế bào đích. 3 thành tố chính tham gia vào hoạt động này là:

+ Các tín hiệu ngoại bào hay còn gọi là chất truyền tin thứ nhất: về mặt cơ chế, có thể là hormon (cơ chế thể dịch) hoặc chất truyền đạt thần kinh (cơ chế thần kinh). Về mặt hóa học, có thể hòa tan trong nước hoặc trong lipid. + Các receptor ở tế bào đích: là những phân tử protein có mặt ở tế bào đích, đóng vai trò tiếp nhận các tín hiệu hóa học ngoại bào với tính đặc hiệu và ái lực cao, qua đó sẽ khởi phát các hoạt động chức năng nhất định của tế bào. Receptor có thể nằm trên màng bào tương tế bào nhưng cũng có thể nằm trong bào tương, thậm chí nằm trong nhân tế bào. Bất cứ một phân tử tín hiệu nào có khả năng gắn vào receptor với độ đặc hiệu cao đều được gọi là ligand và khi đó xảy ra một trong hai trường hợp: nếu phân tử sau khi gắn với receptor dẫn đến một đáp ứng sinh lý của tế bào thì được gọi là chất chủ vận (agonist); nếu phân tử sau khi gắn với receptor mà không gây ra một đáp ứng nào cả sẽ được gọi là chất đối vận (antagonist), chúng làm cản trở tác động của agonist bằng cách chiếm lấy receptor của nó.

+ Các tín hiệu nội bào hay còn gọi là chất truyền tin thứ hai: tín hiệu ngoại bào khi gắn vào receptor nằm trên màng bào tương tế bào sẽ làm cấu hình của receptor thay đổi, sự thay đổi này dẫn đến xuất hiện một phân tử tín hiệu bên trong tế bào, được gọi là tín hiệu nội bào (intracellular). Quá trình này được xem là cơ sở khởi đầu của hiện tượng khuếch đại tín hiệu vì sẽ có nhiều tín hiệu nội bào được hình thành từ một phân tử tín hiệu ngoại bào. Các tín hiệu nội bào sau đó sẽ tạo ra một loạt phản ứng bên trong tế bào dẫn đến xuất hiện các đáp ứng sinh lý đặc trưng. Có 3 loại tín hiệu nội bào phổ biến: AMPc, Ca++-protein, inositol triphosphat và diacylglycerol.

3. SINH LÝ CÁC BÀO QUAN 3.1. Ty thể (Mitochondria) - Cấu tạo chức năng: ty thể có ở tất cả các tế bào, hình cầu hoặc sợi dài có hai màng. Màng trong tạo thành các vách ngăn, trên có có các enzym của chuỗi hô hấp tế bào. Trong lòng ty thể chứa chất gel với nhiều enzym hòa tan là những enzym của chu trình Krebs. Ty thể có khả năng tự phân chia vì trong

27

ty thể cũng có ADN giống trong nhân. Một ty thể có thể tạo ra 2, 3 ty thể hoặc nhiều hơn khi tế bào cần ATP. - Chức năng của ty thể: sản sinh và tích trữ năng lượng cho tế bào dưới dạng ATP qua chu trình Krebs và chuỗi hô hấp tế bào. ATP được tạo thành 5% trong bào tương tế bào và 95% trong ty thể, do vậy ty thể được mệnh danh là trạm năng lượng tế bào. 3.2. Nhân - Cấu tạo chức năng: nhân có cấu trúc màng đôi, bên trong chứa nhiễm sắc thể và hạch nhân. Mỗi nhiễm sắc thể gồm protein nâng đỡ và ADN (acid deoxyribonucleic), trên nhiễm sắc thể có các gen mang mã di truyền. Hạch nhân là một mảng hạt giàu chất ARN (acid ribonucleic). Khi tế bào phân chia có thể thấy rõ những đôi nhiễm sắc thể, giữa thời kỳ tế bào phân chia chỉ thấy những đốm sẫm màu gọi là nhiễm sắc chất (chromatin). - Chức năng: + Phân bào nguyên nhiễm: nhiễm sắc thể tự nhân đôi, phân chia cho mỗi tế bào con một bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội 2n. + Phân bào giảm nhiễm: tế bào mầm phân chia cho mỗi tế bào con một bộ nhiễm sắc thể đơn bội n. Khi tinh trùng và trứng kết hợp nhau tạo hợp tử có đủ 2n nhiễm sắc thể. + Sao mã tạo ARN để sinh tổng hợp protein cho tế bào. 3.3. Trung thể - Cấu tạo chức năng: trung thể là một trung tâm tổ chức các ống vi thể gồm hai trung tử nằm vuông góc với nhau. Mỗi trung tử có 9 mặt, mỗi mặt có 3 ống vi thể. - Chức năng : là bào quan điều hòa tiến trình phân bào. Khi thực hiện nhiệm vụ, hai trung tử tách ra thành hai cực của thoi gián phân. 3.4. Mạng lưới nội bào tương (endoplasmic reticulum) và ribosom - Cấu tạo chức năng: mạng lưới nội bào tương có cấu trúc như là một hệ thống ống dẫn chằng chịt và phát triển rộng khắp tế bào chất. Các ống dẫn nối nối kết trực tiếp với lớp màng ngoài của nhân tế bào. Trên bề mặt và bên trong mạng lưới nội bào tương có nhiều enzym. Mạng lưới nội bào tương được chia thành 2 loại: lưới nội bào tương có hạt có các hạt ribosom đính trên bề mặt và lưới nội bào tương trơn không có ribosom trên bề mặt. Ribosom

28

cấu tạo gồm hai đơn vị lớn và nhỏ bám dính lên bề mặt mạng lưới nội bào tương hạt hoặc nằm tự do trong bào tương. - Chức năng: + Sinh tổng hợp protein và lipid: mạng lưới nội bào tương hạt là nơi tổng hợp protein theo qui trình ribosom tổng hợp tiền chất của protein, sau đó đưa vào mạng lưới nội bào tương hạt, tại đây phân tử tiền chất trải qua một số phản ứng hóa sinh hình thành protein rồi được đóng gói lại. Riêng ribosom tự do trong bào tương sẽ sinh tổng hợp protein cho bào tương. Mạng lưới nội bào tương trơn là nơi sinh tổng hợp các lipid như steroid. + Dự trữ ion Ca2+: mạng lưới nội bào tương là nơi dự trữ các ion Ca2+ dùng trong nhiều phản ứng đáp ứng quan trọng của tế bào.

3.5. Bộ Golgi

- Cấu tạo chức năng: bộ Golgi được tạo thành bởi các túi màng dẹt xếp

chồng lên nhau, sinh ra từ đoạn chuyển tiếp không hạt của lưới nội sinh chất có hạt. Mỗi bộ có khoảng từ 5 đến 8 túi. - Chức năng: + Là nơi tiếp nhận các sản phẩm từ mạng lưới nội bào tương, tích trữ tạm thời và cô đặc thành các chất tiết, chuẩn bị bài xuất ra ngoài. + Sinh tổng hợp carbohydrat và kết hợp protein tạo glycoprotein. + Tạo tiêu thể. + Bổ sung lại màng tế bào và màng các bào quan khác như ty thể.

3.6. Tiêu thể (Lysosome) - Cấu tạo chức năng: tiêu thể có cấu tạo màng đơn, bên trong chứa nhiều enzym thủy phân. Tiêu thể được hình thành từ bộ Golgi. - Chức năng: tiêu thể có chức năng tiêu hóa của tế bào qua các bước: + Hiện tượng nhập bào (thực bào, ẩm bào) tạo không bào. + Không bào hoặc các bào quan bị hư hỏng trong tế bào sẽ hòa màng với tiêu thể tạo thành túi tiêu hóa (Degestive vesicle). + Các enzym của tiêu thể sẽ thủy phân các chất trong túi tiêu hóa. Sản phẩm thu được là những phân tử nhỏ (acid amin, glucose, phosphat...) sẽ được hấp thu vào bào tương tế bào. + Những phần không bị tiêu hủy còn lại gọi là thể cặn (residual body) được bài tiết ra ngoài tế bào bằng hiện tượng xuất bào. 3.7. Peroxisom

29

- Cấu tạo chức năng: peroxisom là những túi màng đơn có nguồn gốc từ mạng lưới nội nội bào tương chứa các enzym. - Chức năng: giải độc cho tế bào.

3.8. Bộ xương của tế bào (Cytoskeleton) - Cấu tạo chức năng: bộ xương tế bào gồm các sợi siêu vi (microfilament) và các ống siêu vi (microtubule) nằm dưới màng tế bào. - Chức năng: I + Tạo và duy trì hình dạng tế bào và vị trí của các bào quan bên trong. + Tạo các cử động của tế bào và các chuyển động trong tế bào. 3.9. Lông tế bào - Cấu tạo chức năng: có ở các tế bào biểu mô thành ống, thực chất là những nhánh bào tương chứa một cấu trúc giống cấu trúc của tiểu thể trung tâm điển hình với 9 nhóm ống, mỗi nhóm có 3 ống. - Chức năng: tạo các chuyển động nhanh, bất ngờ 10-20 lần/giây, làm đẩy các chất dịch trong lòng ống theo một hướng nhất định: + Ở đường hô hấp: từ hốc mũi và đường hô hấp dưới về họng, cuốn theo các chất lạ. + Ở vòi trứng: từ buồng trứng về tử cung, cuốn theo trứng.

Câu hỏi lượng giá: 1. Đơn vị cấu trúc cơ bản của

màng tế bào là:

a. Phospholipid b. Cholesterol c. Protein xuyên màng d. Glycoprotein 2. Cơ tim có thể co cùng lúc là nhờ

việc trao đổi thông tin qua:

a. Các tín hiệu hormon b. Các kênh connexon c. Các chất truyền đạt thần kinh d. Tương tác kiểu enzym-cơ chất 3. CHỌN CÂU SAI về chức năng

sinh tổng hợp của các bào quan:

a. Mạng lưới nội bào tương hạt tổng hợp protein b. Mạng lưới nội bào tương trơn tổng hợp lipid c. Bộ Golgi tổng hợp carbohydrat d. Tiêu thể tổng hợp các enzym 4. Bào quan thực hiện chức năng

khử độc cho tế bào:

a. Ty thể b. Tiêu thể c. Peroxisom d. Lông tế bào

30

VẬN CHUYỂN VẬT CHẤT QUA MÀNG TẾ BÀO

Mục tiêu 1. Phân biệt được các hình thức vận chuyển thụ động và chủ động. 2. Phân tích được đặc điểm của từng loại vận chuyển vật chất qua màng tế bào.

1. ĐẠI CƯƠNG Màng tế bào là một loại màng bán thấm sinh học. Không chỉ phân cách tế bào thành một tổ chức sống độc lập, màng tế bào còn giúp tế bào trao đổi vật chất với môi trường xung quanh. Đây là một quá trình vận chuyển có chọn lọc theo nhu cầu của tế bào đồng thời cũng để điều hòa hằng tính nội môi. Thành phần cơ bản của màng tế bào là lớp phospholipid kép được khảm bởi các phân tử protein và bao bọc bên ngoài là lớp áo glycocalyx. Có hai dạng vận chuyển vật chất qua màng: - Vận chuyển qua các phân tử cấu tạo lên màng: + Vận chuyển thụ động: qua lớp phospholipid kép, qua các kênh protein xuyên màng (khuếch tán đơn giản) hoặc qua các protein mang xuyên màng không có tính enzym (khuếch tán được gia tốc) + Vận chuyển chủ động: qua các protein mang xuyên màng có tính chất enzym (chủ động sơ cấp), hoặc kết hợp protein mang xuyên màng không có tính enzym và protein mang xuyên màng có tính enzyme (chủ động thứ cấp). - Vận chuyển qua một đoạn màng: đây là hình thức vận chuyển bằng cơ chế hòa màng theo kiểu nhập và xuất bào.

2. VẬN CHUYỂN VẬT CHẤT QUA CÁC PHÂN TỬ CẤU TẠO MÀNG TẾ BÀO Đây là quá trình vận chuyển có chọn lọc các chất và phụ thuộc vào đặc tính của các phân tử cấu tạo lên màng tế bào.

2.1. Vận chuyển thụ động (khuếch tán) 2.1.1. Khái niệm Vận chuyển thụ động còn gọi là khuếch tán có đặc điểm: - Không cần tiêu thụ năng lượng ATP mà thực hiện nhờ năng lượng chuyển động nhiệt. - Hầu hết không cần chất chuyên chở (chất mang).

31

- Diễn ra theo hướng gradient từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp tiến tới làm thăng bằng bậc thang nồng độ.

2.1.2. Các dạng khuếch tán Có hai dạng là khuếch tán đơn giản và khuếch tán được gia tốc.

2.1.2.1. Khuếch tán đơn giản (simple diffusion) Khuếch tán đơn giản là hiện tượng khuếch tán không cần chất mang.

* Hai hình thức khuếch tán đơn giản: - Khuếch tán qua lớp lipid kép: là khuếch tán qua khoảng kẽ giữa các phân tử của lớp lipid kép. Chất được vận chuyển là các chất hòa tan trong lipid như O2, CO2, nitơ, acid béo, vitamin tan trong dầu A, D, E, K, rượu ... Mặc dù nước không hòa tan trong lipid nhưng một phần nước vẫn có thể khuếch tán qua lớp lipid kép vì kích thước của chúng nhỏ nhưng động năng của chúng lại rất lớn nên chúng có thể xuyên qua lớp lipid kép như những “viên đạn” (bullets). Các ion không thể thấm qua lớp lipid kép. - Khuếch tán qua các kênh protein: là khuếch tán qua phân tử protein xuyên màng dạng kênh. Chất được vận chuyển là nước và các chất hòa tan trong nước như các ion. Các kênh protein này chọn lọc chất khuếch tán do đặc điểm về đường kính, hình dạng, điện tích. Các kênh còn được đóng mở bằng cổng theo điện thế hoặc hóa học. Các kênh quan trọng như kênh Na+ cho Na+ đi từ ngoài vào trong tế bào; kênh K+ cho K+ đi từ trong ra ngoài tế bào; kênh Cl- cho Cl- đi từ ngoài vào trong tế bào; kênh Ca++ cho Ca++ và cả Na+ đi từ ngoài vào trong tế bào.

* Các yếu tố ảnh hưởng lên sự khuếch tán đơn giản: - Ảnh hưởng của tính thấm màng: tốc độ khuếch tán qua màng phụ thuộc vào: + Bản chất của chất khuếch tán: tỉ lệ thuận với độ hòa tan trong lipid, tỉ lệ nghịch với trọng lượng phân tử.

+ Nhiệt độ: tỉ lệ thuận với nhiệt độ. + Trạng thái của màng: tỉ lệ nghịch với độ dày của màng và số kênh trên một đơn vị diện tích màng.

+ Sự khuếch tán của 1 chất khác xảy ra đồng thời. - Ảnh hưởng của sự chênh lệch nồng độ các chất ở hai bên màng: chênh lệch nồng độ càng lớn tốc độ khuếch tán càng tăng tuyến tính.

32

- Ảnh hưởng của sự chênh lệch điện thế (hiện tượng điện thẩm): khi có sự chênh lệch về điện thế giữa hai bên màng thì sẽ tạo ra sự chuyển động của các ion: ion (+) di chuyển về phía bên màng tích điện (-), ion (-) di chuyển về phía bên màng tích điện (+). Sự chuyển động này tạo nên 1 chênh lệch về nồng độ tăng dần, đến mức xu thế khuếch tán do chênh lệch nồng độ bằng xu thế khuếch tán do chênh lệch điện thế, lúc này hệ thống ở vào trạng thái thăng bằng động (cân bằng Donnan). Ở nhiệt độ 370C, khi chênh lệch điện thế cân bằng với chênh lệch nồng độ của những ion hóa trị 1 thì ta có thể xác định điện thế đó theo phương trình Nernst như sau:

EMF = ±61 log2

1

C

C

Trong đó: EMF là điện thế (lực điện động 2 bên màng) C1 là nồng độ ion bên 1 của màng C2 là nồng độ ion bên 2 của màng - Ảnh hưởng của chênh lệch các áp suất dung dịch (hiện tượng siêu lọc): một dung dịch gồm hai thành phần là dung môi (dung môi của dịch cơ thể là nước) và các chất hòa tan, mỗi thành phần sẽ tạo ra một loại áp suất có tác dụng khác nhau. + Chênh lệch của áp suất thủy tĩnh: áp suất thủy tĩnh là áp suất của dung môi (nước). Áp suất thủy tĩnh có tác dụng đẩy nước và các chất hòa tan trong nước đi từ nơi có áp suất thủy tĩnh cao sang nơi có áp suất thủy tĩnh thấp. Thí dụ ở màng mao mạch phía tiểu động mạch, áp suất thủy tĩnh trong mao mạch lớn hơn áp suất thủy tĩnh ngoài mao mạch nên nước và các chất hòa tan trong nước sẽ khuếch tán ra ngoài mao mạch. + Ảnh hưởng của chênh lệch áp suất thẩm thấu: áp suất thẩm thấu là áp suất của các chất hòa tan như muối NaCl và protein (áp suất keo). Áp suất thẩm thấu có tác dụng giữ nước ở lại (ngăn cản không cho nước di chuyển sang phía bên đối diện), đồng thời lại có tác dụng hấp dẫn (kéo) nước từ nơi có áp suất thẩm thấu thấp đến nơi có áp suất thẩm thấu cao gọi là hiện tượng thẩm thấu. Như vậy, sự thẩm thấu thực chất là một quá trình khuếch tán của các phân tử dung môi (nước). Công thức tính áp suất thẩm thấu của một dung dịch theo luật Van’t Hoff:

P = RTC

33

Trong đó: R: Hằng số khí lý tưởng T: Nhiệt độ tuyệt đối C: Nồng độ thẩm thấu. Nồng độ thẩm thấu: là nồng độ mol của của chất hòa tan và phụ thuộc vào số hạt chất tan trong 1 đơn vị thể tích do cứ mỗi hạt không thấm qua màng sẽ choán chỗ của 1 phân tử nước trên đường di chuyển qua màng. Mỗi hạt thẩm thấu là 1 phân tử của chất không phân ly hoặc 1 ion của phân tử phân ly thành ion. Đơn vị nồng độ thẩm thấu là osmol (1 osmol = 1000 mosmol), có hai loại: osmolality (osm/Kg dung dịch) và osmolarity (osm/lít dung dịch). Trong thực hành y khoa, thường dùng osmolarity. Như vậy, 1 osmol là số phân tử có trong một phân tử gram chất không phân ly hoặc là số ion có trong một phân tử gram chất phân ly thành ion hoàn toàn.

2.1.2.2. Khuếch tán được gia tốc (facilitated diffusion) Khuếch tán được gia tốc (khuếch tán được tăng cường, khuếch tán được thuận hóa, khuếch tán được hỗ trợ hay khuếch tán qua chất mang) là hiện tượng khuếch tán cần chất mang. Chất mang này chính là protein xuyên màng loại mang không có tính chất enzym. - Chất được vận chuyển: chất hữu cơ có kích thước lớn như các monosaccharid và acid amin. Ví dụ điển hình là sự hấp thu glucose vào tế bào, insulin làm tăng tốc độ khuếch tán lên 10-20 lần do làm tăng số lượng các protein mang glucose. - Cơ chế khuếch tán: chất được vận chuyển gắn vào protein mang làm cho protein mang thay đổi cấu hình và mở ra ở phía bên kia của màng. Do lực liên kết giữa chất được vận chuyển và protein mang yếu nên chuyển động nhiệt của chất được vận chuyển sẽ tách nó ra khỏi protein mang và giải phóng vào phía đối diện.

Hình 1. Cơ chế khuếch tán dược gia tốc

Khếch tán

34

- Tốc độ khuếch tán: tốc độ khuếch tán phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó có số lượng protein mang trên một đơn vị diện tích màng do đó tốc độ khuếch tán có giá trị tối đa (Vmax) chứ không phải tuyến tính như khuếch đơn giản.

2.2. Vận chuyển chủ động 2.2.1. Khái niệm Vận chuyển chủ động có đặc điểm: - Cần tiêu thụ năng lượng ATP. - Cần chất chuyên chở (chất mang có tính enzym hay còn gọi là bơm). - Diễn ra theo hướng ngược gradient từ nơi có nồng độ thấp đến nơi có nồng độ cao tiến tới làm bậc thang nồng độ ngày càng rộng hơn.

2.2.2. Các dạng vận chuyển chủ động Tùy theo nguồn gốc năng lượng sử dụng mà chia hai loại vận chuyển chủ động: vận chuyển chủ động sơ cấp và vận chuyển chủ động thứ cấp.

2.2.2.1. Vận chuyển chủ động sơ cấp (Primary active transport) - Năng lượng cung cấp cho vận chuyển trực tiếp từ sự thủy phân ATP. - Chất được vận chuyển: các ion như Na+, K+, Ca++, H+, Cl-. - Tính chất của protein mang (bơm): protein mang vừa đóng vai trò là chất chuyên chở để chất được vận chuyển gắn vào vừa đóng vai trò là một enzym thủy phân ATP để lấy năng lượng. Năng lượng đó sẽ làm thay đổi cấu hình của protein mang giúp chúng bơm các chất được vận chuyển qua màng. Một số bơm quan trọng như bơm Na+-K+-ATPase, bơm Ca++, bơm proton. + Bơm Na+-K+-ATPase: bơm hiện diện ở tất cả tế bào trong cơ thể. Khi hoạt động sẽ bơm 2 K+ từ ngoài vào trong tế bào và 3 Na+ từ trong ra ngoài. Chức năng: bơm có vai trò duy trì nồng độ Na+ và K+ khác nhau hai bên

màng: [Nao+] > [Nai

+], [Ki+] > [Ko

+]. Do đó, giúp điều hòa thể tích tế bào và là

tác nhân tạo ra điện thế màng nên còn gọi là bơm điện thế. - Bơm Ca++: hiện diện ở hầu hết tế bào trong cơ thể, khi bơm hoạt động sẽ bơm Ca++ từ trong ra ngoài tế bào duy trì nồng độ Ca++ thấp trong tế bào. - Bơm proton: vận chuyển chủ động sơ cấp ion H+ ở 2 nơi trong cơ thể: + Tế bào thành của dạ dày: bài tiết H+ để tạo HCl trong dịch vị. + Ống thận (đoạn cuối ống lượn xa, ống góp): Bài tiết H+ để điều hòa nồng độ H+ trong máu.

2.2.2.2. Vận chuyển chủ động thứ cấp (Secondary active transport)

35

- Năng lượng cung cấp cho vận chuyển gián tiếp từ sự thủy phân ATP. - Chất được vận chuyển: chất hữu cơ như glucose, acid amin, các ion. - Tính chất của sự phối hợp các protein mang: protein mang thứ nhất có tính chất enzym (bơm) hoạt động theo cơ chế vận chuyển chủ động sơ cấp tạo ra một bậc thang nồng độ của ion. Năng lượng được giải phóng từ bậc thang nồng độ ion cho phép protein mang thứ hai không có tính chất enzym vận chuyển ion theo bậc thang nồng độ và chất cùng vận chuyển khác ngược bậc thang nồng độ. Hai loại vận chuyển chủ động thứ cấp: + Đồng vận chuyển thuận: các chất được vận chuyển đi cùng một hướng. Ví dụ: đồng vận chuyển thuận Na+ và glucose/acid amin ở tế bào biểu mô ống tiêu hóa và ống thận để hấp thu các chất này vào máu. + Đồng vận chuyển nghịch (các chất được vận chuyển đi ngược hướng). Ví dụ: đồng vận chuyển nghịch với Na+ của K+ hoặc H+ ở tế bào biểu mô ống lượn xa và ống góp để tái hấp thu Na+ và bài tiết K+ hoặc H+ trao đổi.

3. VẬN CHUYỂN VẬT CHẤT BẰNG MỘT ĐOẠN MÀNG TẾ BÀO Vận chuyển vật chất bằng một đoạn màng được thực hiện thông qua cơ chế hòa màng. Hòa màng là khả năng màng tế bào có thể cắt một đoạn màng tạo thành túi hoặc ngược lại bổ sung màng túi vào màng tế bào.

3.1. Hiện tượng nhập bào (endocytosis) - Nhập bào là hiện tượng tế bào nuốt các chất bên ngoài tế bào. Có hai hình thức: + Thực bào (phagocytosis): là hiện tượng tế bào nuốt vi khuẩn, mô chết, bụi... Chỉ một số tế bào có khả năng này đó là các đại thực bào ở mô hình thành từ các bạch cầu mono trong máu, bạch cầu đa nhân trung tính (tiểu thực bào) và và bạch cầu ưa acid. + Ẩm bào (pinocytosis): là hiện tượng tế bào nuốt các dịch lỏng và các hòa chất tan có kích thước nhỏ... Ẩm bào xảy ra liên tục ở hầu hết các tế bào. - Cơ chế nhập bào: màng bào tương tế bào kết dính với chất được nhập bào. Phía trong màng bào tương tế bào sát với những chỗ kết dính này là một mạng lưới các sợi protein có cấu tạo bởi các sợi actin và myosin. Các sợi này sẽ co rút với năng lượng từ ATP làm cho màng bào tương lõm vào trong và dần dần hình thành túi nhập bào tách khỏi màng bào tương đi vào bên trong tế bào. Phần màng bào tương còn lại kết hợp lại với nhau bằng cơ chế hòa màng.

36

- Chức năng: hiện tượng nhập bào tạo hai chức năng: + Khởi đầu quá trình tiêu hóa của tế bào: khi nuốt các chất, màng tế bào đóng gói lại thành túi đưa vào bào tương tế bào. Tại đây, túi này sẽ hòa màng với lysosom (tiêu thể) thành túi tiêu hóa, các enzym thủy phân trong lysosom sẽ phân cắt các chất được hấp thu, các chất dinh dưỡng sẽ được đưa vào bào tương tế bào, các chất cặn bã được đào thải bằng cơ chế xuất bào.

Hình 4: Quá trình tiêu hóa của tế bào

+ Tạo cử động dạng amib.

3.2. Hiện tượng xuất bào (exocytosis) - Xuất bào là hiện tượng tế bào bài tiết các chất được tổng hợp trong tế bào như hormon, chất truyền đạt thần kinh hoặc các chất cặn bã (residual body) sau quá trình tiêu hóa tế bào. - Cơ chế xuất bào: các chất bài tiết được đóng gói trong các túi và được vận chuyển đến màng bào tương tế bào nhờ năng lượng ATP. Tại đây, bằng cơ chế hòa màng các túi này mở thông ra bên ngoài giải phóng các chất bài tiết và trở thành một phần của màng bào tương tế bào.

Câu hỏi lượng giá: 1. Trong khuếch tán đơn giản,

tương quan giữa tốc độ khuếch tán

và chênh lệch nồng độ chất khuếch

tán có dạng:

a. Tuyến tính. b. Sigma. c. Sin. d. Đường cong tiệm cận ngang.

2. Chất nào sau đây vận chuyển

qua màng tế bào bằng hình thức

khuếch tán được gia tốc: a. CO2. b. Nước. c. NH3. d. Acid amin.

37

3. Vận chuyển chủ động qua màng

tế bào:

a. Đi từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp. b. Không cần năng lượng dạng ATP. c. Làm thăng bằng bậc thang nồng độ.

d. Luôn cần chất chuyên chở. 4. Nhờ cơ chế “hòa màng”, tế bào

có thể thực hiện được các hoạt

động sau. NGOẠI TRỪ:

a. Tiêu hóa. b. Bài tiết. c. Tạo chuyển động dạng amib. d. Khuếch tán các chất.

38

ĐIỆN THẾ MÀNG TẾ BÀO

Mục tiêu: 1. Trình bày được các cơ sở vật lý của điện thế màng tế bào. 2. Phân tích được các đặc điểm của điện thế nghỉ và điện thế hoạt động trên màng tế bào. 3. Xác định được các trạng thái điện học của tế bào và ứng dụng.

1. ĐẠI CƯƠNG VỀ ĐIỆN THẾ MÀNG 1.1. Điện thế khuếch tán Điện thế khuếch tán là điện thế được tạo ra do sự khuếch tán ion qua màng. Điện thế khuếch tán được xác định bằng các phương trình sau:

* Phương trình Nerst: Giữa mặt trong và mặt ngoài màng tế bào luôn tồn tại một hiệu điện thế do sự khác biệt về nồng độ các ion tạo ra. Khi đó, sự khuếch tán của các ion qua màng sẽ chịu ảnh hưởng của hai lực đối lập nhau: - Xu thế khuếch tán do chênh lệch về nồng độ: các ion sẽ khuếch tán từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp. Sự chuyển động này tạo nên 1 chênh lệch về điện tích tăng dần. - Xu thế khuếch tán do chênh lệch về điện thế: các ion (+) di chuyển về phía bên màng tích điện (-), ion (-) di chuyển về phía bên màng tích điện (+). Sự chuyển động này tạo nên 1 chênh lệch về nồng độ tăng dần. Trong một hệ nhiệt động học, ở một thời điểm nhất định, 2 lực trên sẽ cân bằng nhau. Lúc này hệ thống ở vào trạng thái thăng bằng động (cân bằng Donnan). Ở nhiệt độ 370C, khi chênh lệch điện thế cân bằng với chênh lệch nồng độ của một ion hóa trị 1 thì ta có thể xác định điện thế khuếch tán đó theo phương trình Nernst như sau:

EMF(mV) = ±61log2

1

C

C

Trong đó: EMF là điện thế (lực điện động 2 bên màng) C1 là nồng độ ion bên 1 của màng C2 là nồng độ ion bên 2 của màng Ví dụ: xét sự phân bố của 3 ion chính ở hai bên màng tế bào thần kinh:

39

- Ion K+: nồng độ ion phân bố như sau: C Ko+ là 4mEq/L, C Ki

+ là

140mEq/L, tỉ số C Ki+/C Ko

+ = 35. Điện thế khuếch tán của ion K+ khi màng tế bào không thấm với các ion khác tính được là khoảng 94mV, âm ở bên trong màng. - Ion Na+: nồng độ ion phân bố như sau: C Nao

+ là 142mEq/L, C Nai+

là 14mEq/L, tỉ số C Nao+/C Nai

+ = 10. Điện thế khuếch tán của ion Na+ khi màng tế bào không thấm với các ion khác tính được là khoảng 61mV, dương ở bên trong màng.

- Ion Cl-: nồng độ ion phân bố như sau: C Clo+ là 103mEq/L, C Cli

+ là 4mEq/L, tỉ số C Clo

+/C Cli+ = 26. Điện thế khuếch tán của ion Cl+ khi màng tế

bào không thấm với các ion khác tính được là khoảng 90mV, âm ở bên trong màng.

* Phương trình Goldman-Hodgkin-Katz: Khi màng tế bào thấm với nhiều ion khác nhau thì điện thế khuếch tán phụ thuộc vào 3 yếu tố: - Dấu điện tích của ion. - Tính thấm P của màng tế bào đối với mỗi ion. - Chênh lệch nồng độ ion giữa hai bên màng. Khi đó điện thế màng được tính theo phương trình Goldman-Hodgkin-Katz gọi tắt là phương trình Goldman. Phương trình này xác định điện thế bên

trong màng với sự thấm của ion Na+, K+ và Cl-:

EMF(mV)= -61log−−++++

−−++++

++

++

ClClKKNaNa

ClClKKNaNa

PCPCPC

PCPCPC

ioo

oii

...

...

Phương trình Goldman có 4 điểm đáng lưu ý: - Các ion Na+, K+ và Cl- là những ion rất quan trọng trong việc tạo ra điện thế màng ở tế bào thần kinh và cơ. - Mức độ quan trọng của mỗi ion trong việc tạo điện thế tỷ lệ thuận với tính thấm của màng đối với ion tương ứng. - Nếu nồng độ ion dương bên trong màng cao hơn bên ngoài màng, thì bậc thang đó tạo điện thế âm trong màng vì ion dương khuếch tán ra ngoài để lại các anion không lọt qua màng. - Tính thấm của kênh Na+ và kênh K+ biến đổi cực nhanh khi có xung động thần kinh, trong khi tính thấm của kênh Cl- biến đổi chậm hơn. Hơn thế

40

điện thế khuếch tán của Cl- theo phương trình Nernst khoảng -90mV đúng bằng điện màng lúc nghỉ. Do vậy, tính thấm của Na+ và K+ có ý nghĩa chủ yếu đối với sự tạo ra điện thế màng. Trong khi tính thấm của Cl- ít ảnh hưởng hơn.

1.2. Khái niệm về điện thế màng Điện thế màng là điện thế tồn tại trên màng của hầu như mọi tế bào trong cơ thể. Điện thế màng có cơ sở vật lý là điện thế khuếch tán. Theo qui ước, điện thế màng được xác định là điện thế bên trong so với bên ngoài màng tế bào. Điện thế màng bao gồm điện thế nghỉ và điện thế hoạt động. Các hoạt động điện này diễn ra đặc biệt trên tế bào thần kinh và tế bào cơ.

2. ĐIỆN THẾ NGHỈ 2.1. Khái niệm về điện thế nghỉ Điện thế nghỉ là điện thế màng khi tế bào không hoạt động. Ở trạng thái này, màng tế bào có tính phân cực (polarization), bên ngoài tế bào tích điện dương hơn so với bên trong tế bào.

2.2. Nguồn gốc phát sinh điện thế nghỉ Điện thế nghỉ được tạo ra do sự đóng góp của 3 yếu tố sau:

- Điện thế khuếch tán của K+: ion K+ phân bố ở bên trong nhiều hơn bên ngoài tế bào sẽ khuếch tán từ trong ra ngoài theo bậc thang nồng độ qua kênh K+. Theo phương trình Nernst tính được điện thế khuếch tán của ion K+ là -94mV. Bên cạnh đó tính thấm của màng tế bào ở trạng thái nghỉ đối với K+ rất cao, gấp 100 lần Na+ (nói cách khác, ở trạng thái nghỉ kênh K+ mở nhiều hơn kênh Na+) . Do vậy, điện thế khuếch tán của K+ đóng vai trò chính tạo ra điện thế nghỉ.

- Điện thế khuếch tán của Na+: ion Na+ phân bố ở bên ngoài nhiều hơn bên trong tế bào sẽ khuếch tán từ ngoài vào trong theo bậc thang nồng độ qua kênh Na+. Theo phương trình Nernst tính được điện thế khuếch tán của ion Na+ là +61mV. Tuy nhiên do tính thấm của màng tế bào ở trạng thái nghỉ đối với Na+ kém hơn K+, nên theo phương trình Goldman điện thế màng của 2 ion này là -86mV. - Hoạt động của bơm Na+-K+-ATPase: mọi tế bào trong cơ thể đều có bơm Na+-K+-ATPase. Cứ mỗi vòng, bơm này sẽ bơm 3 Na+ ra và 2 K+ vào trong tế bào. Sự chênh lệch này sẽ liên tục làm mất điện tích dương ở bên trong tế bào, đóng góp thêm một điện thế khoảng -4mV vào điện thế nghỉ.

41

Ngoài ra, bơm này cũng tạo ra sự chênh lệch nồng độ ion Na+ và K+ ở 2 bên màng, sự phân cực này sẽ làm tiền đề cho sự xuất hiện điện thế hoạt động sau này.

Tóm lại, cuối cùng điện thế nghỉ được tạo ra có trị số khoảng -90mV ở các tế bào thần kinh và cơ có kích thước lớn. Tuy nhiên, điện thế nghỉ cũng có thể giao động từ -90 mV đến -40 mV tùy theo loại mô.

3. ĐIỆN THẾ HOẠT ĐỘNG 3.1. Khái niệm về điện thế hoạt động Điện thế hoạt động là điện thế màng khi tế bào bị kích thích và chuyển sang trạng thái hoạt động. Ở trạng thái này, tế bào sẽ khử cực (depolarization), bên ngoài tế bào tích điện âm hơn so với bên trong tế bào.

3.2. Nguồn gốc phát sinh điện thế hoạt động Điện thế hoạt động phát sinh khi có các điều kiện sau: - Tác nhân kích thích: tế bào đang ở trạng thái nghỉ, nếu có một tác nhân kích thích nào đó thích hợp, tế bào sẽ chuyển sang trạng thái khử cực. Tác nhân kích thích thường đến từ bên ngoài thông qua sự trao đổi thông tin giữa các tế bào. Cơ tim là một trường hợp đặc biệt, các tế bào cơ tim loại đáp ứng chậm có khả năng tự khởi phát điện thế hoạt động (tự phát xung) không thông qua tác nhân kích thích từ bên ngoài. - Feedback dương mở kênh Na+: tác nhân kích thích làm điện thế nghỉ của màng tăng đôi chút lên. Điện thế tăng đó đã làm mở một số kênh Na+ có cổng điện thế. Kênh mở tạo điều kiện cho ion Na+ chạy vào trong tế bào mang theo điện tích dương, dẫn đến điện thế màng tiếp tục tăng thêm đạt đến ngưỡng. Điện thế tăng thêm này lại tiếp tục làm mở thêm các kênh Na+ khác. Cứ như thế, trong khoảnh khắc rất ngắn tất cả các kênh Na+ đều mở hoàn toàn, Na+ “ồ ạt” vào trong tế bào khởi đầu cho điện thế hoạt động. - Ngưỡng tạo điện thế hoạt động: sự tăng điện thế màng phải đạt đến một mức nào đó mới làm phát sinh điện thế hoạt động. Thường sự tăng đột ngột này khoảng 15-30mV, tức là từ trị số -90mV tăng lên -75mV đến -60mV mới bùng nổ điện thế hoạt động. Người ta thường lấy mức -65mV gọi là ngưỡng kích thích. - Sự gia tăng điện thế đột ngột: kênh Na+ là kênh đóng mở cổng theo điện thế. Kênh có hai cổng, cổng phía đầu ngoài tế bào gọi là cổng hoạt hóa và cổng phía đầu trong tế bào gọi là cổng khử hoạt. Ở trạng thái nghỉ, cổng

42

hoạt hóa đóng, cổng khử hoạt mở. Khi điện thế màng tăng lên đột ngột trong vài phần vạn giây đến ngưỡng thì điện thế đó làm mở tất cả cổng hoạt hóa, tính thấm màng đối với Na+ tăng lên gấp 500-5000 lần, khởi phát điện thế hoạt động. Đáng chú ý là cổng khử hoạt sẽ bắt đầu đóng ngay sau khi mở cổng hoạt hóa, tuy nhiên cổng khử hoạt đóng từ từ, trong khi cổng hoạt hóa lại mở rất nhanh và vì vậy đến một lúc nào đó sẽ ngăn dòng Na+ vào trong tế bào. Như vậy, nếu vì lý do nào đó, điện thế màng lúc nghỉ tăng lên rất từ từ trong vòng nhiều miligiây, đủ thời gian để cổng khử hoạt đóng lại thì dù điện thế có đạt ngưỡng cũng không tạo được điện thế hoạt động. Hiện tượng này gọi là sự thích nghi của màng đối với kích thích.

3.3. Các giai đoạn của điện thế hoạt động Điện thế hoạt động là quá trình biến đổi rất nhanh của điện thế màng trong khoảng vài phần vạn giây từ điện thế âm lúc nghỉ sang điện thế dương rối quay lại điện thế âm. Trường hợp điển hình, điện thế hoạt động diễn ra qua các giai đoạn sau: - Pha 0: pha khử cực nhanh + Hiện tượng: màng tế bào tăng tính thấm đối với Na+ đột ngột đạt đến điện thế ngưỡng làm mở tất cả các kênh Na+ còn gọi là kênh nhanh (fast channel). Na+ di chuyển ồ ạt từ ngoài vào trong tế bào. + Kết quả: điện thế bên trong tế bào tăng lên. Ở một số tế bào, điện thế có thể vượt quá trị số 0mV gọi là hiện tượng quá đà (overshoot). - Pha 1: pha tái cực sớm + Hiện tượng: kênh nhanh đóng lại, kênh K+ mở làm K+ từ trong đi ra ngoài tế bào. + Kết quả: điện thế màng hơi giảm. - Pha 2: pha bình nguyên + Hiện tượng: mở các kênh Ca++ còn gọi là kênh chậm (slow channel). Kênh này cho phép Ca++ và một ít Na+ di chuyển từ ngoài và trong các bào quan vào trong bào tương tế bào. Trong khi đó kênh K+ vẫn đang mở, K+ đi ra ngoài tế bào theo bậc thang nồng độ. + Kết quả: điện thế màng ít thay đổi. - Pha 3: pha tái cực nhanh + Hiện tượng: bất hoạt kênh chậm trong khi kênh K+ vẫn mở. Đồng thời lúc này bơm Ca++ hoạt động bơm Ca++ ra ngoại bào và vào trong các bào

43

quan. Vào cuối pha 3, bơm Na+-K+-ATPase bắt đầu hoạt động bơm Na+ ra ngoài và K+ vào trong tế bào theo tỷ số 3:2. + Kết quả: điện thế màng giảm nhanh, phục hồi lại trạng thái nghỉ ban đầu (- 90 mV). - Pha 4: pha nghỉ (phân cực) + Hiện tượng: cơ tim có tính thấm tương đối với K+, K+ có khuynh hướng khuếch tán từ trong ra ngoài tế bào theo bậc thang nồng độ. Trong khi đó nhiều ion (-) (như protein) không khuếch tán ra theo. + Lúc này điện thế nghỉ có thể âm hơn lúc ban đầu (- 100mV) trong vài miligiây. Ở một số tế bào, pha 1 và pha 2 có thể không diễn ra điển hình, khi điện thế màng xem như chỉ có 3 pha.

3.4. Sự lan truyền điện thế hoạt động Ở tế bào thần kinh và tế bào cơ, sự hình thành điện thế hoạt động sẽ làm phát sinh những xung động điện hóa lan dọc theo màng. - Cơ chế lan truyền: điện thế hoạt động tạo nên một “mạch điện” giữa vùng đang khử cực và vùng tiếp giáp: điện tích dương của ion Na+ sẽ đi dọc theo màng xa tới 1-3milimét và làm phát sinh điện thế hoạt động ở vùng tiếp giáp. Cứ như thế điện thế hoạt động lan đi khắp màng tạo thành xung động. - Hướng lan truyền: về nguyên tắc từ chỗ kích thích ban đầu điện thế hoạt động sẽ lan ra khắp mọi hướng. Trong thực tế sinh học, kích thích thường đến từ một cực tế bào và lan về phía đối diện nên tạo thành một hướng lan nhất định. Trong thực nghiệm và thăm dò chức năng, có thể kích thích vào giữa tế bào, khi đó lan truyền sẽ diễn ra theo cả hai hướng về hai cực tế bào. - Đáp ứng lan truyền: điện thế hoạt động lan truyền trên tế bào thần kinh đến chi phối cho cơ hoặc lan truyền trên tế bào cơ sẽ gây đáp ứng co cơ. Đáp ứng này tuân theo qui luật “tất hoặc không”, có nghĩa là kích thích dưới ngưỡng không có đáp ứng, kích thích bằng hoặc trên ngưỡng đều đáp ứng tối đa.

4. CÁC TRẠNG THÁI ĐIỆN HỌC CỦA TẾ BÀO Xét về mặt điện thế màng, một tế bào có 3 trạng thái thái điện học sau: - Trạng thái nghỉ - quá trình phân cực: mặt trong tế bào tích điện âm

hơn so với mặt ngoài màng tế bào tạo nên điện thế nghỉ. Lúc này không xuất hiện dòng điện sinh học tại mô cơ quan.

44

- Trạng thái kích thích - quá trình khử cực: điện thế mặt trong tế bào tăng lên có thể vượt mức 0mV và trở lên dương hơn so với mặt ngoài làm phát sinh điện thế hoạt động, điện thế này lan ra thành xung động. Lúc này xuất hiện một dòng điện khử cực tại mô cơ quan.

- Trạng thái hồi cực - quá trình hồi cực (tái cực): màng tế bào tái lập sự phân bố ion và điện thế như trạng thái nghỉ ban đầu. Có hai trường hợp xảy ra, điểm hồi cực đầu tiên có thể là điểm khử cực đầu tiên nhưng cũng có thể là điểm khử cực cuối cùng như đối với cơ tim. Giống như quá trình khử cực, quá trình hồi cực cũng sẽ lan truyền từ điểm đầu tiên ra toàn bộ màng. Lúc này xuất hiện một dòng điện hồi cực tại mô cơ quan. Ứng dụng: cơ thể sinh học là một môi trường dẫn điện. Do vậy, dòng điện sinh ra từ mô cơ quan sẽ được lan truyền ra đến ngoài da, sử dụng các điện cực mắc ngoài da có thể ghi lại được dòng điện sinh học dưới dạng đồ thị gọi là thăm dò điện sinh lý. Nguyên lý chung là khi dòng điện tiến về điện cực dương sẽ tạo thành một sóng dương trên đồ thị. Trong thực hành lâm sàng có thể ghi được các dòng điện sinh học như điện tâm đồ, điện não đồ, điện cơ...

Câu hỏi lượng giá: Hãy chọn tập hợp đúng trong mỗi câu: a. Nếu 1, 2 và 3 đúng. b. Nếu 2 và 4 đúng c. Nếu 1 và 3 đúng. d. Nếu chỉ 4 đúng Câu 1. Điện thế màng tế bào lúc

nghỉ:

1. Tạo sự khuếch tán của K+ từ ngoài vào trong tế bào. 2. Thường có trị số - 90 mV đối với tế bào cơ tim. 3. Bơm Na+K+ATPase là tác nhân chính tạo ra điện thế màng. 4. Ở trạng thái phân cực.

Câu 2. Điện thế màng được tính

bằng phương trình Nernst đạt được

khi có sự cân bằng giữa 2 lực (tạo

cân bằng động): 1. Khuếch tán. 2. Thẩm thấu. 3. Điện thẩm. 4. Siêu lọc. Câu 3. Màng tế bào có tính thấm

cao nhất đối với ion:

1. Natri 2. Kali 3. Calcium 4. Sắt

45

Câu 4. Quá trình điện thẩm có đặc

điểm nào sau đây, NGOẠI TRỪ:

a. Sự di chuyển của ion khi có sự chênh lệch điện thế hai bên màng tế bào b. Đạt trạng thái cân bằng động trước khi cân bằng điện thế

c. Chênh lệch điện thế cân bằng với chênh lệch nồng độ ion d. Xác định điện thế màng tế bào bằng phương trình Nernst

46

Chương 2

SINH LÝ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CƠ THỂ BẰNG CƠ CHẾ THỂ DỊCH

Con người luôn chịu sự tác động của môi trường sống. Do đó, để có thể tồn tại và phát triển, con người cần luôn thích ứng với những biến động của môi trường. Có hai cơ chế chính điều hòa các chức năng cơ thể là cơ chế thần kinh và cơ chế thể dịch. Hai cơ chế này diễn ra chủ yếu theo kiểu điều khiển ngược (feedback). Nhờ hai hệ thống điều hòa chức năng nhanh nhạy này mà nội môi được duy trì hằng định, điều kiện cần thiết cho các tế bào trong cơ thể hoạt động, tạo ra sự hoạt động thống nhất giữa các cơ quan, hệ thống cơ quan trong cơ thể và giữa cơ thể với môi trường.

SINH LÝ DỊCH CƠ THỂ Mục tiêu: 1. Phân biệt được các ngăn dịch của cơ thể. 2. Trình bày được các khái niệm về nội môi và hằng tính nội môi. 3. Xác định được các tính chất và chức năng của các loại dịch cơ thể. 4. Phân tích được các cơ chế điều hòa thể tích dịch và thăng bằng kiềm toan

1. ĐẠI CƯƠNG VỀ DỊCH CỦA CƠ THỂ Ở người trưởng thành 50-60% trọng lượng cơ thể là dịch.

1.1. Phân bố dịch cơ thể Người trưởng thành (50Kg)

↓ Dịch cơ thể (30 lít) 20 lít ICF 10 lít ECF (40% tổng lượng cơ thể) Huyết tương 2,5lít Dịch kẽ 7,5 lít (5% tổng lượng cơ thể) (15% tổng lượng cơ thể)

Hình 1: Sơ đồ tóm tắt sự phân bố dịch trong cơ thể

47

Dịch của cơ thể được phân bố trong hai ngăn chính: + Dịch nội bào (ICF: Intracellular fluid): là lượng dịch nằm trong các tế bào chiếm 2/3 tổng lượng dịch cơ thể. + Dịch ngoại bào (ECF: Extracellular fluid): là tất cả các dịch nằm ngoài tế bào chiếm 1/3 tổng lượng dịch cơ thể.

1.2. Thành phần dịch cơ thể Dịch trong cơ thể gồm dung môi là nước và các chất hòa tan được phân thành hai nhóm chính là chất điện giải và chất không điện giải. Về mặt khối lượng, chất không điện giải chiếm tỷ lệ lớn hơn chất điện giải nhưng tính chất thẩm thấu của dịch cơ thể lại được quyết định bởi thành phần điện giải. Sự khác biệt giữa ICF và ECF là dịch ngoại bào chứa các chất dinh dưỡng như oxygen, glucose, acid béo, aminoacid, một lượng lớn Na+, Cl- và HCO3

-, ngoài ra ECF cũng chứa một lượng lớn CO2 và các sản phẩm chuyển hóa của tế bào, sẽ được chuyển đến phổi hoặc thận để được bài xuất ra ngoài. Còn dịch nội bào chứa chủ yếu là K+, Mg++, Phosphat.

Bảng 1: Thành phần dịch ngoại bào và nội bào

Thành phần ECF (mOsmol/l) ICF (mOsmol/l)

Na+ 142 14

K+ 4,2 140

Ca++ 1,3 0

Mg++ 1,2 58

Cl- 103 4

HCO3- 28 10

Phosphate 4 75

SO4- - 1 2

Glucose 90mg/dl 0- 20 mg/dl

Acid amin 30 mg /dl 200 mg/dl

Cholesterol Phospholipid Mỡ trung tính

0,5 g/dl

2- 95 g/dl

2. NỘI MÔI 2.1. Khái niệm nội môi

48

Dịch ngoại bào luân chuyển khắp cơ thể nhờ tuần hoàn máu, rồi có sự trao đổi với dịch nội bào qua thành mao mạch. Như vậy, tất cả các tế bào đều tiến hành các hoạt động của mình trong một môi trường thống nhất là dịch ngoại bào nên dịch ngoại bào còn được gọi là là môi trường bên trong cơ thể hay nội môi. 2.2. Hằng tính nội môi (Homeostasis) 2.2.1. Định nghĩa Hằng tính nội môi là duy trì các trạng thái hoặc điều kiện hằng định trong nội môi.

2.2.2. Các hệ thống tham gia điều hòa hằng tính nội môi 2.2.2.1. Hệ thống tiếp nhận chất dinh dưỡng, tiêu hóa và chuyển hóa chất dưỡng Hệ thống này bào gồm: - Hệ hô hấp: đảm bảo cung cấp đủ lượng O2 tế bào và thải CO2 ra ngoài

- Hệ tiêu hóa: cung cấp các chất dinh dưỡng cho cơ thể bao gồm glucose, acid béo, aminoacid các ion, vitamin...

- Gan: không phải tất cả chất hấp thu ở đường tiêu hóa đều được tế bào sử dụng. Gan sẽ làm thay đổi thành phần hóa học của chất này thành những dạng thích hợp cho tế bào hoặc dự trữ một số chất khi thừa. - Các mô khác như mô mỡ, niêm mạc đường tiêu hóa, thận và tuyến nội tiết: giúp thay đổi các chất được hấp thu, dự trữ nó theo nhu cầu cơ thể.

2.2.2.2. Hệ thống vận chuyển chất dinh dưỡng Hệ thống này bao gồm: tim và mạch máu giúp dịch ngoại bào được vận chuyển khắp cơ thể qua 2 giai đoạn: - Giai đoạn 1: Di chuyển dịch trong hệ tuần hoàn đến các mô. - Giai đoạn 2: trao đổi dịch và chất dinh dưỡng giữa máu và dịch kẽ.

2.2.2.3. Hệ thống bài tiết các sản phẩm chuyển hóa Hệ thống này bao gồm: - Hệ hô hấp: máu vận chuyển CO2 đến phổi, khuếch tán vào phế nang và được khí phế nang vận chuyển ra ngoài. - Hệ niệu: qua hoạt động bài tiết nước tiểu, thận đào thải hầu hết các sản phẩm chuyển hóa không cần thiết hoặc các chất có nồng độ vượt quá yêu cầu của cơ thể.

49

- Hệ tiêu hóa: qua quá trình tiêu hóa và hấp thu các chất dinh dưỡng những sản phẩm còn lại mà cơ thể không sử dụng sẽ được đào thải ra ngoài dưới dạng phân. - Da: da vừa làm nhiệm vụ bảo vệ cơ thể vừa là cơ quan bài tiết. Da tham gia điều hòa thân nhiệt rất quan trọng. 2.3. Các khoang dịch ngoại bào 2.3.1. Huyết tương - Khái niệm: huyết tương là thành phần lỏng của máu, chiếm 5% trọng lượng cơ thể. Như vậy, huyết tương là thành phần của ECF nằm trong lòng mạch. - Chức năng của huyết tương: + Protein của huyết tương cao gấp ba lần của dịch kẽ, 7,3g/dL, gồm:

albumin, Globulin (α1,, α2, β1, β2, γ), fibrinogen. Do có kích thước phân tử lớn, các protein không thấm qua các lỗ nhỏ của thành mao mạch, tạo ra một lực thẩm thấu vào khoảng 28mmHg, gọi là áp suất keo, áp suất này có khuynh hướng kéo nước vào mao mạch, đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất qua thành mao mạch. + Ngoài ra, huyết tương còn có chức năng điều hòa thăng bằng toan kiềm, đông máu, bảo vệ cơ thể, vận chuyển các chất…

2.3.2. Dịch kẽ - Khái niệm: dịch kẽ là dịch nằm trong các khoảng kẽ giữa các tế bào, là thành phần ECF ở bên ngoài hệ thống mạch, chiếm khoảng 15% tổng trọng lượng cơ thể. - Chức năng của dịch kẽ: cung cấp oxy và các chất dinh dưỡng cho tế bào đồng thời nhận của các tế bào CO2 và các sản phẩm chuyển hóa để chuyển thải ra ngoài.

2.3.3. Dịch bạch huyết - Khái niệm: dịch bạch huyết là dịch kẽ chảy vào hệ thống bạch mạch, đổ vào tĩnh mạch qua ống ngực và ống bạch huyết phổi. - Chức năng của dịch bạch huyết: + Thành phần của dịch bạch huyết tương tự như dịch kẽ, nồng độ protein khoảng 2g/dL thay đổi tuỳ cơ quan như: của gan khoảng 6g/dL, của ruột 3-4g/dL; khoảng 2/3 bạch huyết của cơ thể xuất phát từ gan và ruột nên nồng độ protein của bạch huyết trong ống ngực là 3-5g/dL. Dịch bạch huyết

50

sẽ đưa trở lại hệ thống tuần hoàn một lượng protein và dịch từ dịch kẽ. Vì vậy hệ bạch huyết đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát nồng độ protein trong dịch kẽ, thể tích và áp suất dịch kẽ. + Khoảng 2/3 bạch huyết của cơ thể xuất phát từ gan và ruột, đây là một trong những con đường chủ yếu để hấp thu các chất dinh dưỡng từ ống tiêu hóa, đặc biệt hấp thu mỡ. + Bạch cầu lympho đi vào hệ thống tuần hoàn chủ yếu qua đường bạch huyết vì vậy có một số bạch cầu lympho trong bạch huyết của ống ngực.

2.3.4. Dịch não tủy - Khái niệm: dịch não tủy là dịch trong các não thất, bể chứa quanh não, các khoang dưới màng nhện và tủy sống. Các khoang này lưu thông với nhau và áp suất dịch não tủy được điều hòa ờ mức hằng định. Mỗi ngày có khoảng 500mL dịch não tủy được bài tiết từ các đám rối màng mạch của các não thất, chủ yếu là hai não thất bên và màng ống nội tủy, màng nhện, ngoài ra một phần do não bài tiết qua các khoang quanh mạch đi vào trong não. - Hàng rào máu-não và hàng rào máu-dịch não tủy: + Màng các mao mạch não tạo thành 2 hàng rào: . Hàng rào máu-não: là màng ngăn giữa máu và dịch kẽ của mô não trừ một số vùng hypothalamus, tuyến yên và postrema. Đây là nơi trực tiếp thực hiện chức năng dinh dưỡng của các mạch não. . Hàng rào máu-dịch não tủy: là màng ngăn giữa máu và dịch não tủy hay chính là màng của các đám rối màng mạch trong các não thất. Đây là nơi bài tiết ra dịch não tủy. + Tính chất của hàng rào máu-não và hàng rào máu-dịch não tủy: khác với thành các mao mạch ở những nơi khác trong cơ thể là tế bào nội mô mao mạch não được kết nối với nhau chứ không đứng cách nhau tạo thành các lỗ lọc. Do vậy tính thấm của các hàng rào cũng khác tính thấm của màng mao mạch ở những nơi khác và thành phần dịch não tủy, dịch kẽ của nhu mô não khác với dịch ngoại bào ở những nơi khác. Cụ thể tính thấm của các hàng rào như sau: tính thấm cao với nước, CO2, O2 và các chất hòa tan trong lipid như rượu, các chất gây mê; ít thấm với các ion như Na+, Cl-, H+ và hầu như không thấm với protein và các phân tử hữu cơ có kích thước lớn. Như vậy, các kháng thể và các thuốc không hòa tan trong lipid không vào được dịch não tủy và nhu mô não. Do tính chất như vậy nên dịch não tủy là dịch không màu,

51

tỉ trọng khoảng 1.005, thành phần: hầu như không có protein (20-30mg/dL), không có tế bào (5BC lympho/mm3), nồng độ ion Na+ tương đương với huyết tương, nồng độ Cl- cao hơn 15%, nồng độ K+ thấp hơn 40% và nồng độ glucose thấp huyết tương hơn 30%. - Chức năng của dịch não tủy: + Chức năng chính của dịch não tủy là đệm cho não trong hộp sọ cứng (não nổi trong dịch ). + Dịch não tủy cũng đóng vai trò của một bình chứa để thích nghi với những thay đổi thể tích của hộp sọ: nếu thể tích não hoặc thể tích máu tăng lên, lượng dịch não tủy được hấp thu vào máu tĩnh mạch sẽ tăng lên và ngược lại.

2.3.5. Các khoang dịch khác - Dịch nhãn cầu: là dịch nằm trong ổ mắt và giữ cho ổ mắt luôn căng ra. Trong ổ mắt thủy dịch liên tục được tạo ra và được tái hấp thu. Sự cân bằng giữa bài tiết và tái hấp thu của thủy dịch có tác dụng điều hòa thể tích và áp suất của nhãn cầu (15mmHg). Trong bệnh Glaucome áp suất của ổ mắt có thể tăng đến 60 hoặc 70mmHg và có thể gây mù trong vòng vài giờ hoặc vài ngày. - Dịch trong các khoang tiềm ẩn như khoang phúc mạc, khoang màng phổi, khoang màng tim, bao hoạt dịch: có vài trò giúp các màng bao trượt lên nhau dễ dàng tạo điều kiện thuận lợi cho sự cử động của các tạng.

3. ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CƠ THỂ BẰNG CƠ CHẾ THỂ DỊCH Điều hòa hoạt động cơ thể bằng cơ chế thể dịch là điều hòa thông qua hằng tính nội môi (homeostasis). Giữa nội môi và các cơ quan trong cơ thể có mối quan hệ qua lại rất chặt chẽ, mọi sự thay đổi ở một trong hai bên đều dẫn đến sự thay đổi ở phía bên kia và từ đó điều hòa ngược trở lại tạo ra sự ổn định. Ví dụ: khi hệ tim mạch thay đổi hoạt động sẽ làm thay đổi về huyết áp, sự thay đổi này sẽ dẫn đến một số biến động về nội môi, từ đó tạo ra một loạt các phản ứng làm điều chỉnh huyết áp trở lại bình thường và khi đó nội môi cũng quay trở về trạng thái hằng tính ban đầu. Nội môi là dịch ngoại bào với hai thành phần chính gồm nước và các chất hòa tan. Duy trì hằng tính nội môi là duy trì sự ổn định của hai thành phần này, nói cách khác là điều hòa thông qua dịch và nồng độ các chất có trong dịch.

52

3.1. Điều hòa thể tích dịch Thể tích dịch trong từng ngăn và trong toàn cơ thể luôn được giữ ổn định thông qua quá trình xuất nhập nước và tái phân bố nước giữa các ngăn, các vùng.

3.1.1. Quá trình xuất nhập nước Quá trình xuất nhập nước được kiểm soát thông qua hoạt động của hệ nội tiết với vai trò của ADH, hệ thống RAA (renin-angiotensin-aldosterol), các natriuretic peptid (NP)… và hệ thần kinh với vai trò của cảm giác khát. Thông qua các cơ chế này, hệ tiêu hóa và tiết niệu sẽ hoạt động làm cho lượng nước cơ thể liên tục giao động trong một giới hạn rất nhỏ (khoảng 1%) giữa trạng thái hơi thừa nước và trạng thái hơi thiếu nước. - Vai trò của ADH: Thiếu nước Tăng nồng độ thẩm thấu Tăng nước tiểu Ngưng uống Khát Tăng ADH Giảm ADH Hết khát uống tái hấp thu nước ở ống thận Giảm nồng độ thẩm thấu Thừa nước

Hình 2: Vai trò của ADH - Vai trò của ANP:

Hình 3: Vai trò của ANP

Giãn mạch

Tăng VECF

ANP

Giảm Na+ECF

Giảm VECF

Tăng bài tiết Na+ và nước

Tăng GFR

Ống thận

Ức chế Aldosteron

53

- Vai trò của hệ thống RAA:

Hình 4: Vai trò của hệ thống Renin-Angiotensin 3.2.2. Tái phân bố nước giữa các ngăn dịch và các vùng - Tái phân bố nước giữa các ngăn dịch: nước có thể khuếch tán qua lại giữa các ngăn dịch một cách dễ dàng và nhanh chóng do đó mọi sự thay đổi về thể tích ở một ngăn sẽ dẫn đến sự chia đều cho các ngăn còn lại. Các áp suất chủ yếu ảnh hưởng lên sự di chuyển của nước là áp suất thủy tĩnh và áp suất thẩm thấu. Áp suất thủy tĩnh có tác dụng đẩy nước đi; trong khi áp suất thẩm thấu có tác dụng kéo nước lại, áp suất keo là một dạng áp suất thẩm thấu đặc biệt do protein tạo ra. Ví dụ: cân bằng Starling là lực quyết định sự trao đổi qua màng mao mạch. Theo Starling, bình thường có một trạng thái cân bằng: lượng dịch tiết ra khỏi tuần hoàn hệ thống (qua mao mạch) = lượng dịch hấp thu vào tuần hoàn (mao mạch và hệ bạch mạch).

Kích thích vào những receptor đáp ứng với

áp suất thẩm thấu

Tăng ADH

Tổ chức cận cầu thận Do giảm NaCl đến thể đặc (Maculadensa)

Angiotensinogen Renin

Angiotensin I

Converting enzym

Angiotensin II

Hypothalamus Vỏ thượng thận Vỏ não Tiểu động mạch

ADH Aldosteron Cảm giác khát *Co tiểu ĐM

Tăng VECF

Giữ nước

Điều chỉnh GFR

Điều chỉnh lượng giữ Na+, H2O hoạt động uống Tại thận: nước xuất ở thận điều chỉnh lượng +↑ sức kháng ĐM ra nước nhập +↓ sức kháng ĐM vào

Giảm thể tích dịch ngoại bào: Tăng P thẩm thấu trong huyết tương

Khi mất nước

(+)

54

mao mạch đầu TM mao mạch đầu ĐM khoang kẽ Hệ bạch mạch

Hình 5: Cân bằng Starling

Bảng 2: Các áp suất ở hai đầu mao mạch

Các áp suất Tác dụng với lòng mạch

Mao mạch đầu động mạch

Mao mạch đầu tĩnh mạch

P thủy tĩnh mao mạch Đẩy dịch ra 30mmHg 10mmHg

P keo dịch kẽ Kéo dịch ra 8mmHg 8mmHg

P âm dịch kẽ Kéo dịch ra -3mmHg -3mmHg

P keo huyết tương Hút dịch vào 28mmHg 28mmHg

Chênh lệch Lực đẩy và lực hút: 13mmHg

Lực hút và lực đẩy: 7mmHg

Như vậy, ở mao động mạch, dịch bị đẩy ra khỏi mao mạch với áp suất lọc là 13mmHg; ở mao tĩnh mạch, dịch được hút từ khoảng kẽ vào mao mạch với áp suất tái hấp thu là 7mmHg. Lượng dịch được tái hấp thu trở lại mao mạch chỉ bằng 9/10 lượng dịch lọc, 1/10 còn lại sẽ được hệ bạch mạch thu nhận.

Khi xảy ra trường hợp bất thường: + Cản trở tuần hoàn bạch mạch. + Thay đổi các áp suất: tăng áp suất thủy tĩnh mao mạch, giảm áp suất keo huyết tương. Những bất thường có thể riêng lẻ hoặc phối hợp nhiều cơ chế dẫn đến một lượng dịch thặng dư không hấp thu hết vào hệ thống tuần hoàn mà ứ đọng trong khoang kẽ, gây ra hiện tượng phù. - Tái phân bố nước giữa các vùng: nước còn có thể di chuyển từ vùng này đến vùng khác để đảm bảo hoạt động của các cơ quan quan trọng trong cơ thể. Ví dụ: khi thể tích tuần hoàn giảm, một lượng máu dự trữ trong gan sẽ được bổ sung vào vòng đại tuần hoàn để duy trì huyết áp, hoặc khi thể tích

1/10

9/10

55

máu tăng sẽ tác động lên các áp cảm thụ quan ở xoang động mạch cảnh làm giảm lượng máu lên não.

3.2. Điều hòa thăng bằng toan kiềm Hầu hết các phản ứng chuyển hóa trong cơ thể muốn xảy ra luôn đòi hỏi một pH thích hợp, trong khi đó phần lớn các sản phẩm chuyển hóa lại có tính acid làm cho pH có khuynh hướng giảm xuống. Ví dụ, sự oxy hóa hoàn toàn carbohydrat và lipid sẽ sinh ra khoảng 22.000mEq CO2 mỗi ngày. CO2 hóa hợp với nước hình thành acid carbonic (H2CO3). Mặt khác, có khoảng

70mEq chất acid cố định (acid không bay hơi) hình thành từ các nguồn chuyển hóa khác: các acidd hữu cơ (acid lactic, acid pyruvic, aceton) sinh ra từ sự oxy hóa không hoàn toàn chất carbohydrat và lipid; các acid cố định dưới dạng sulfat (từ oxy hóa các acid amin có chứa sulfua), nitrat và photphat (từ oxy hóa các phosphoprotein). Tuy các chất chuyển hóa acid được hình thành một cách liên tục như vậy nhưng pH của các dịch cơ thể vẫn ít thay đổi là nhờ cơ thể tự duy trì pH bằng các hệ đệm trong và ngoài tế bào, sự đào thải acid của phổi và thận.

3.2.1. Khái niệm về pH và ion H+ Theo khái niệm của Bronstedt, acid được định nghĩa như là một chất có thể giải phóng ion H+, còn base là chất có thể tiếp nhận ion H+. Độ acid của một dung dịch được biểu thị bằng giá trị pH với:

pH = - logH+

Sự duy trì cân bằng acid-base trong giới hạn bình thường cũng chính là sự duy trì nồng độ ion H+ trong giới hạn bình thường. Dung dịch acid chứa một lượng ion H+ cao hơn so với lượng ion OH-, dung dịch base thì ngược lại, còn dung dịch trung tính lượng ion H+ và OH- tương đương nhau và bằng 10-7. Chỉ số nồng độ ion H+ và OH- trong dung dịch là một hằng số:

[H+].[OH-]=10-14. Do nồng độ ion H+(aH+) trong huyết tương khoảng

0,0004mEq/L = 4.10-5mEq/L = 4.10-8Eq/L. Suy ra:

pH máu = - log [H+]= -(log 4.10-8) = 7,398 Hay theo phương trình Henderson-Haselbach:

pH = pK + log [HCO3-/H2CO3] = 6,1 + log 20/1 ≈ 7,4

Trong cơ thể ion H+ tuần hoàn dưới hai hình thức:

56

- Các ion H+ liên kết với các anion bay hơi (HCO3-) liên quan đến

những rối loạn cân bằng acid-base kiểu hô hấp. - Các ion H+ liên kết với các anion cố định, không bay hơi (SO4

2-,

PO43-, lactat,...) liên quan đến những rối loạn cân bằng acid- base kiểu

chuyển hóa.

3.2.2. Các hệ thống điều hòa pH 3.2.2.1. Điều hòa do hệ thống đệm * Nguyên tắc hoạt động: Hệ thống đệm gồm đủ hai thành phần: một acid yếu và một muối của base mạnh hoặc một base yếu với muối của nó với một acid mạnh. Ví dụ hệ đệm bicarbonat gồm H2CO3/ NaHCO3 (acid yếu: H2CO3) /muối của base

mạnh: NaOH), hệ đệm NH4OH/NH4Cl (base yếu: NH4OH/muối của acid

mạnh: HCl). Trong một hệ thống đệm nhất định khi lượng ion H+ phân ly và lượng ion H+ kết hợp bằng nhau và bằng 50% thì người ta nhận thấy pH của hệ đệm không thay đổi nên gọi là pK của hệ thống ấy (tức pH = pK) . Theo phương trình Henderson - Hassenbach:

pH = pK + log [ A- / A- H+ ] A- là hình thái kết hợp, A- H+ là hình thái phân ly của hệ đệm.

* Các hệ thống đệm chính: - Hệ đệm bicarbonat: NaHCO3/H2CO3 = HCO3- / HCO3- H+

Đây là một hệ đệm rất quan trọng và rất linh hoạt, là hệ đệm chính của ngoại bào vì: + Nồng độ ion bicarbonat dưới hình thái kết hợp NaHCO3 trong

huyết tương cao. Bình thường nó được thận đào thải hoặc tái hấp thu thường xuyên để có nồng độ ổn định trong huyết tương là 27mEq/L (còn gọi là dự trữ kiềm). + Acid carbonic là một acid bay hơi có thể tăng giảm nồng độ một cách nhanh chóng nhờ hoạt động của phổi (tăng hoặc giảm thông khí) để có nồng độ ổn định trong huyết tương là 1,35mEq/L.

- Hệ đệm photphat: Na2HPO4/NaH2PO4 = NaHPO4-/NaHPO4-H+

Đây là một hệ đệm của nội bào (PO43- nội bào = 140mEq/L) và của

nước tiểu, có hiệu suất lớn vì pK bằng 6,8 gần với pH sinh lý.

57

- Hệ đệm protein/proteinat: đây cũng là một hệ thống đệm của huyết tương. Hệ đệm proteinat bằng các gốc amin và gốc carboxyl của nó (NH3+

- R- COO-). - Hệ đệm hemoglobinat/ hemoglobin: đây là hệ đệm của hồng cầu, có hàm lượng rất lớn nên chúng có vai trò quan trọng trong điều hòa pH máu qua sự bắt giữ và đào thải CO2 ở phổi.

3.2.2.2 Điều hòa do hô hấp Khi cơ thể ứ đọng nhiều CO2 sẽ làm pH giảm, pH giảm tới 7,33 sẽ làm

trung tâm hô hấp bị kích thích mạnh dẫn tới tăng thông khí, nhờ vậy CO2 được đào thải ra ngoài. Ngược lại, khi H2CO3 giảm hoặc NaHCO3 tăng , pH

sẽ có xu hướng tăng thì trung tâm hô hấp sẽ bị ức chế dẫn tới thở chậm, CO2 tích tụ lại. Điều hòa hô hấp là là một cơ chế điều hòa thăng bằng toan kiềm xảy ra rất sớm, đầu tiên bảo vệ cơ thể nhằm hạn chế các biến thiên của pH máu bằng cách thay đổi tỷ lệ acid carbonic trong máu qua sự tăng hay giảm thông khí phổi được điều khiển bởi trung tâm hô hấp và bởi các thụ thể hoá học. Tuy sự điều hòa của hô hấp xảy ra nhanh và sớm nhưng thường không triệt để, về sau là sự điều hòa thăng bằng toan kiềm của thận hiệu quả hơn.

3.2.2.3. Điều hòa do thận

- Thận đóng vai trò quan trọng trong việc đào thải H+, HCO −3 . Tuy

nhiên sự điều hòa chính xác nồng độ H+ ngoại bào thì phức tạp chứ không chỉ đơn thuần là thải H+ ra ngả thận. - Ta có thể tóm tắt cơ thể điều hòa thăng bằng toan kiềm như sau: khi tăng H+ thặng dư trong cơ thể: + Bước 1: H+ được đệm bởi hệ thống đệm trong cơ thể. + Bước 2: Cơ chế bù trừ của hô hấp, thải tất cả CO2 sinh ra qua phổi. + Bước cuối cùng: là cơ chế bù trừ của thận để khôi phục lại "kho dự trữ" đệm trong cơ thể, bài tiết các H+ còn thừa trong cơ thể. Quá trình bù trừ của thận đòi hỏi thời gian lâu hơn (vài giờ đến vài

ngày) nhưng với kết quả hoàn hảo hơn. (Cả pH và tổng lượng HCO −3 của dịch

thể cơ thể đều được khôi phục). Thận điều chỉnh toan kiềm của dịch ngòai bào (ECF) theo hai phương

thức chính là: tái hấp thu HCO −3 được lọc, bổ sung HCO −

3 mới.

58

Khả năng điều chỉnh HCO −3 trong ECF của thận thông qua 4 họat động

chính: bài tiết H+, tái hấp thu Na+, tái hấp thu HCO −3 , bài tiết NH3.

2.3. Điều hòa nồng độ các chất có trong dịch - Các chất khí: sự thay đổi nồng độ O2 và CO2 tạo những phản xạ điều chỉnh nhanh nhạy làm thay đổi hoạt động thông khí ở phổi nhằm điều chỉnh trở lại mức bình thường. Duy trì nồng độ O2 và CO2 là một trong những điều kiện quan trọng để đảm bảo hằng tính nội môi. - Các ion: Na+, K+ tham gia vào cơ chế tạo điện thế màng. Ca++ ngoài việc tham gia vào cơ chế tạo ra điện thế màng còn tham gia vào dẫn truyền xung động qua synap thần kinh, tác dụng của các hormon, co cơ và đông máu. - Các hormon: hormon là thành phần đóng vai trò quan trọng nhất trong cơ chế thể dịch để điều hòa hoạt động cơ thể.

Câu hỏi lượng giá: 1. Dịch và thành phần trong ngăn dịch của cơ thể: a. Về mặt khối lượng, chất điện giải chiếm ưu thế trong huyết tương. b. Dịch nội bào chiếm 1/3 tổng lượng dịch của cơ thể. c. Dịch nội bào chứa nhiều oxy, glucose, các amino acid. d. Ion Na+ chiếm ưu thế ở ngăn ngoại bào. 2. CHỌN CÂU SAI. Chức năng của hệ thống bạch huyết: a. Vận chuyển mỡ được hấp thu vào tuần hoàn máu. b. Là con đượng bạch cầu lymphocyte tái tuần hoàn máu. c. Vận chuyển một lượng protein và dịch từ dịch kẽ trở lại hệ thống tuần hoàn. d. Tham gia điều hoà thể tích và áp suất máu. 3. Phù trong bệnh suy tim có thể do yếu tố nào sau đây:

a. Giảm áp suất thủy tĩnh trong mô kẽ b. Giảm áp suất keo trong huyết tương . c. Tăng áp suất thủy tĩnh trong mao mạch. d. Kết hợp ba yếu tố trên . 4. Đáp ứng nào sau đây của cơ thể khi giảm thể tích dịch ngoại bào? a. Ức chế trung khu khát. b. Hậu yên giảm tiết ADH. c. Thận giảm lượng nước tiểu bài xuất. d. Vỏ thượng thận giảm bài tiết Aldosteron. 5. Cân bằng thể tich dịch ngọai bào trong cơ thể: a. Do vai trò của Renin. b. Qua cơ chế khát. c. ADH tham gia điều hòa. d. Kiểm soát cân bằng Na+ là cơ chế chính đề cân bằng thể tich dịch ngọai bào.

59

6. Angiotensin II có tác dụng sau, NGOẠI TRỪ: a. Gây co tiểu động mạch mạnh. b. Kích thích lớp cầu vỏ thượng thận bài tiết aldosteron. c. Kích thích bài tiết acetylcholin. d. Kích thích bài tiết ADH. 7. ANP (Atrial Natriuretic Peptid) trong điều hòa thể tích dịch ngọai bào: a. Được tăng tiết khi tăng thể tích dịch ngoại bào.

b. Kích thích vỏ thượng thận tiết Aldosteron. c. Làm giảm lọc ở cầu thận. d. Làm thận giảm bài tiết Na+, nước. 8. Các hệ thống đệm chính trong hoạt động điều hòa thăng bằng toa kiềm: a. Hệ đệm bicarbonate b. Hệ đệm photphat c. Hệ đệm Hemoglobinat/Hemoglobin d. Tất cả đều đúng.

60

ĐẠI CƯƠNG VỀ HORMON

Mục tiêu: 1. Trình bày được các khái niệm về hormon, mô đích, receptor. 2. Phân loại hormon và nêu được các đặc điểm chung trong quá trình sinh tổng hợp, bài tiết, vận chuyển hormon. 3. Phân tích được hai cơ chế tác dụng của hormon. 4. Trình bày được các cơ chế điều hòa hoạt động hệ nội tiết.

Có hai hệ thống chính điều hòa các chức năng cơ thể là hệ thần kinh thông qua cơ chế thần kinh và hệ nội tiết thông qua cơ chế thể dịch. Hệ nội tiết bao gồm các tuyến nội tiết nhỏ, nằm rải rác, không liên quan về mặt giải phẫu nhưng lại liên quan rất chặt chẽ về mặt chức năng. Bên cạnh đó, có thể nói tất cả các cơ quan và tế bào trong cơ thể đều làm nhiệm vụ nội tiết. Về mặt mô học, tuyến nội tiết là những tuyến không có ống dẫn, sản phẩm bài tiết (hormon) được đổ thẳng vào máu. Cấu tạo của tuyến nội tiết gồm hai phần: phần chế tiết tạo thành từng đám tế bào có nhiệm vụ tổng hợp và phóng thích hormon, lưới mao mạch phong phú bao bọc xung quanh các tế bào chế tiết có nhiệm vụ tiếp nhận hormon đưa vào hệ thống tuần hoàn. Các tuyến nội tiết chính trong cơ thể gồm: vùng hạ đồi, tuyến yên, tuyến giáp, tuyến cận giáp, tuyến tụy, tuyến thượng thận và tuyến sinh dục. 1. KHÁI NIỆM VỀ HORMON, MÔ ĐÍCH VÀ RECEPTOR 1.1. Khái niệm về hormon - Quan niệm trước đây: hormon là một chất trung gian hóa học, được bài tiết bởi các tế bào chuyên biệt nằm trong các tuyến nội tiết và được chuyên chở trong máu đến các tế bào đáp ứng với nó (tế bào đích) nhằm điều hòa quá trình chuyển hóa của các tế bào này. - Quan niệm hiện nay: hormon có thể là một trong ba chất sau: + Hormon chung (general hormone): là những hormon theo quan niệm cổ điển. Ví dụ: các hormon của vùng hạ đồi, tuyến yên, tuyến giáp, tuyến cận giáp, tuyến tụy, tuyến thượng thận và tuyến sinh dục. + Hoạt chất sinh học: là những chất trung gian hóa học do các cơ quan không phải là tuyến nội tiết chế tiết, được dòng máu phân phối và có tác dụng sinh học trên mô đích. Ví dụ: gan tiết angiotensinogen (angiotensin I -

61

angiotensin II); thận tiết renin, erythropoietin, 1,25dihydroxycholecalciferol; tim tiết atrial natriuretic peptid. + Hormon địa phương (local hormone): là những chất trung gian hóa học do các tế bào chế tiết vào dịch gian bào và có tác dụng sinh học tại chỗ. Hormon địa phương có thể tác động theo một trong hai phương thức là cận tiết (paracrine) và tự tiết (autocrine). Ví dụ: thần kinh phó giao cảm tiết acetylcholin, tế bào S niêm mạc tá tràng tiết secretin, tế bào T niêm mạc tá - hỗng tràng tiết cholecystokinin.

1.2. Khái niệm về mô đích (target tissues) Mô đích là mô chịu sự tác động của hormon một cách đặc hiệu. Những trường hợp đặc biệt: - Có những hormon mà mô đích của nó là tất cả hoặc hầu như tất cả các tế bào của cơ thể, ví dụ: somatomedin (gan), T3, T4 (tuyến giáp). - Có thể tuyến nội tiết này lại là mô đích cho hormon của tuyến nội tiết khác, ví dụ: tuyến giáp là mô đích của hormon TSH do tuyến yên tiết ra.

1.3. Khái niệm về receptor chuyên biệt (specific receptor) Receptor là chất tiếp nhận hormon ở mô đích. Mỗi receptor có tính đặc hiệu cao đối với một loại hormon. Bản chất của receptor là protein, đôi khi là glycoprotein. Mỗi tế bào có khoảng 2.000-100.000 receptor. Vị trí của các receptor: + Receptor nằm trong màng hoặc trên bề mặt màng bào tương tế bào đích: tiếp nhận hormon peptid và catecholamin. + Receptor nằm trong bào tương tế bào đích: tiếp nhận hormon steroid. + Receptor nằm trong nhân tế bào đích: tiếp nhận hormon T3, T4.

2. PHÂN LOẠI VÀ CÁC ĐẶC ĐIỂM CỦA HORMON TRONG QUÁ TRÌNH SINH TỔNG HỢP, BÀI TIẾT VÀ VẬN CHUYỂN 2.1. Phân loại hormon Hormon có thể chia thành hai loại tan trong nước và tan trong dầu, tuy nhiên người ta thường chia thành 3 loại theo theo bản chất hóa học: * Hormon peptid, là các hormon có bản chất là peptid hoặc protein. Các hormon này có thể chỉ là một chuỗi peptid hoặc nhiều chuỗi peptid được liên kết nhau bằng cầu nối disulfur (-S-S-). Một số hormon có thêm gốc carbohydrat tạo thành glycoprotein (như: FSH, TSH, LH, HCG). Hormon peptid gồm:

62

- Hormon vùng hạ đồi: như TRH là một tripeptid. - Hormon tuyến yên: + Thùy trước: protein hoặc polypeptid. + Thùy sau: ADH và oxytocin là những peptid có 9 acid amin. - Hormon tuyến cận giáp: parathormon là một polypeptid. - Hormon tuyến tụy: insulin, glucagon là những polypeptid. * Hormon acid amin, là các dẫn xuất của acid amin như: - Dẫn xuất của acid amin tyrosin: hormon tuyến giáp (T3, T4), hormon tủy thượng thận (catecholamin: epinephrin và norepinephrin). - Dẫn xuất của acid amin tryptophan như melatonin, serotonin. - Dẫn xuất của acid amin histidin như histamin. - Dẫn xuất của acid amin glutamic như GABA. * Hormon lipid, là các dẫn xuất của lipid như: - Hormon là dẫn xuất của acid béo, thường là các hormon địa phương. Ví dụ: hormon của tuyến tiền liệt, của các tế bào ruột, gan (như các prostaglandin). - Hormon steroid là các dẫn xuất của lipid có nhân steroid. Ví dụ: hormon vỏ thượng thận (mineralocorticoid, glucocorticoid, androgen), hormon sinh dục (buồng trứng, nhau thai: estrogen, progesteron, tinh hoàn: testosteron), hormon của da - gan - thận (vitamin D3).

2.2. Sinh tổng hợp, bài tiết và vận chuyển hormon trong máu 2.2.1. Sinh tổng hợp và bài tiết hormon * Hormon peptid : Hormon peptid được tổng hợp thông qua quá trình sinh tổng hợp protein với nguyên liệu là các acid amin. Quá trình này diễn ra trong nhân (sao mã), ribosom (dịch mã), sản phẩm tạo thành là preprohormon sẽ được đưa vào mạng lưới nội bào tương có hạt. Tại đây, preprohormon được chuyển thành prohormon và đưa đến bộ golgi. Tại bộ golgi, dạng hoạt động của hormon được hình thành và dự trữ sẵn đủ để đáp ứng nhanh chóng cho các kích thích gây bài tiết. Các kích thích này cũng đồng thời xúc tiến việc tạo hormon mới.

* Hormon acid amin: Được tổng hợp trong bào tương các tế bào chế tiết dưới tác động của các enzym.

63

- Hormon tủy thượng thận (catecholamin) và melatonin: là những amin được tạo thành trong tế bào chế tiết từ sự chuyển hóa acid amin. Sau khi tổng hợp sẽ được hấp thu vào các túi có sẵn trong bào tương dự trữ đến khi bài tiết. Kích thích gây bài tiết hormon cũng đồng thời kích hoạt các enzym trong chuỗi phản ứng tạo các hormon mới. - Hormon giáp trạng (T3, T4): đầu tiên được tạo thành trong tế bào nang giáp. Sau đó đưa vào trong lòng nang đến gắn lên một phân tử protein lớn gọi là thyroglobulin và được dự trữ ở đó. Khi bài tiết, những hệ thống enzym chuyên biệt trong tế bào chế tiết sẽ phân cắt thyroglobulin tạo ra hormon và bài tiết vào máu.

* Hormon steroid: Nguyên liệu để tổng hợp là cholesterol được cung cấp chủ yếu từ LDL (low density lipoprotein) trong máu và một lượng nhỏ từ acetyl coenzym A trong tế bào. Quá trình tổng hợp diễn ra tại mạng lưới nội bào tương trơn. Dạng hoạt động được tạo thành và dự trữ với số lượng rất ít mà chủ yếu là các phân tử tiền chất hiện diện trong tế bào chế tiết. Khi có một kích thích thích hợp, các enzym trong vòng vài phút sẽ tạo các phản ứng hóa học cần thiết biến dạng tiền chất thành dạng hoạt động và sau đó bài tiết ra ngoài.

2.2.2. Vận chuyển hormon trong máu - 2 dạng vận chuyển: dạng kết hợp chất vận chuyển và dạng tự do. + Hormon peptid: dạng tự do. + Hormon acid amin: catecholamin: 1/2 dạng kết hợp, 1/2 dạng tự do. T3, T4: phần lớn ở dạng kết hợp. + Hormon steroid: phần lớn ở dạng kết hợp.

- Dạng kết hợp là một phức chất dễ phân ly. Đây là dạng dự trữ hormon. Khi cần phức chất sẽ giải phóng hormon tự do (dạng tác dụng).

3. CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA HORMON 3.1. Cơ chế tác dụng thông qua chất truyền tin thứ II * Đặc điểm: - Các hormon tác dụng theo cơ chế này là hormon peptid và catecholamin. Các hormon này có tính chất tan trong nước, không tan trong lipid nên không qua được lớp lipid kép của màng tế bào, do vậy cần có chất truyền tin thứ hai trong tế bào. Receptor đặc hiệu nằm ở màng bào tương tế bào đích.

64

- Khi hormon (chất truyền tin thứ I) gắn với receptor đặc hiệu tạo thành phức hợp hormon-receptor sẽ dẫn đến sự xuất hiện chất truyền tin thứ II. Chất truyền tin thứ II có nhiệm vụ hoạt hóa các enzym nội bào tạo ra một dòng thác phản ứng (cascade of reactions) mà mỗi phản ứng sau ảnh hưởng tác động lại được khuếch đại lớn hơn phản ứng trước. Kết quả là từ một lượng rất ít hormon ban đầu đã tạo được đáp ứng sinh lý to lớn cuối cùng. - Các hormon khác nhau cùng tác động thông qua trung gian một loại chất truyền tin thứ II nhưng lại gây được đáp ứng chuyên biệt vì bản chất và số lượng khác nhau của hệ thống enzym trong tế bào. Các đáp ứng sinh lý (hưng phấn hoặc ức chế) có thể là thay đổi tính thấm của màng tế bào, co hoặc giãn cơ, tổng hợp protein, kích thích tế bào bài tiết chất. - Đáp ứng sinh lý thường xảy ra nhanh nhưng ngắn.

* Các chất truyền tin thứ II: - AMPc (cyclic 3’, 5’-adenosine monophosphate) (phổ biến) hoặc GMPc (cyclic 3’, 5’-guanosine monophosphate)

Sơ đồ 9.1. Cơ chế hình thành và tác dụng của AMPc

Ví dụ: ACTH tác dụng lên tế bào tuyến giáp gây tổng hợp và bài tiết T3, T4; histamin tác dụng lên tế bào viền ở dạ dày gây bài tiết HCl; ADH tác dụng lên tế bào ống thận gây tăng tái hấp thu nước. Tất cả các tác dụng này đều thông qua trung gian AMPc. - Ca++-calmodulin:

65

Hormon đến gắn lên receptor làm mở cổng kênh Ca++. Ca++ từ ngoài sẽ khuếch tán vào trong tế bào và kết hợp với calmodulin. Calmodulin là một phân tử protein có ái lực cao với Ca++. Khi có từ 3 đến 4 ion Ca++ gắn kết, calmodulin sẽ thay đổi cấu hình và trở lên hoạt hóa. Sự kích hoạt này sẽ dẫn đến hoạt hóa các enzym nội bào, gây đáp ứng sinh lý. Ví dụ: Ca++- Calmodulin hoạt hóa enzym myosin kinase gây co cơ trơn. - Inositol triphosphat (IP3) và diacylglycerol

Sơ đồ 9.2. Cơ chế hình thành và tác dụng của IP3 và diacylglycerol

Các đáp ứng có thể là co cơ trơn, hoạt động bài tiết của tế bào, hoạt động của lông tế bào và đặc biệt là hoạt động phân chia và sinh sản của tế bào. Lưu ý: + PIP2 (phosphatidyl inositol 4,5 diphosphate) là một phần phospholipid của màng tế bào bị tách ra dưới tác động của phospholipase C. + Phần lipid của diacylglycerol là arachidonic acid - một tiền chất của prostaglandin và các hormon địa phương khác (gây ra những tác động tại chỗ). + Hormon tác động theo cơ chế này thường là những hormon địa phương nhất là những yếu tố được phóng thích từ các phản ứng miễn dịch và dị ứng của mô.

66

3.2. Cơ chế tác dụng thông qua hoạt hóa hệ thống gen của tế bào * Đặc điểm: - Các hormon tác dụng theo cơ chế này là hormon steroid và hormon T3, T4. Những hormon này có tính chất hòa tan trong dầu, không tan trong nước nên đi qua được lớp lipid kép của màng tế bào, do vậy không cần chất truyền tin thứ hai. Receptor đặc hiệu nằm trong bào tương (đối với hormon steroid) và nằm trong nhân (đối với hormon T3, T4) của tế bào đích. - Hormon vào trong tế bào gắn với receptor đặc hiệu tạo thành phức hợp hormon-receptor. Phức hợp này có nhiệm vụ hoạt hóa các gen chuyên biệt nằm trên DNA trong nhân, xúc tiến quá trình sao mã tạo RNAm (messenger RNA). RNAm khuếch tán ra bào tương đến ribosom để dịch mã tạo các protein gây đáp ứng sinh lý. - Các đáp ứng sinh lý thường chậm (ít nhất phải sau 45 phút đến vài giờ, thậm chí nhiều ngày). Tuy nhiên, sau khi hình thành tác dụng thì tác dụng có thể kéo dài trong nhiều tháng thậm chí trong nhiều năm.

* Hai hình thức tác dụng: - Hormon steroid - receptor đặc hiệu nằm trong bào tương: + Phức hợp hormon - receptor phải đi vào trong nhân để gắn với ADN. + Protein được tổng hợp thường là những enzym, protein vận chuyển, protein cấu trúc. Ví dụ: ở vỏ thượng thận, aldosteron vào trong tế bào ống thận, sau 45 phút tổng hợp được protein gây tái hấp thu Na+ và bài tiết K+ vào trong ống thận. - Hormon T3, T4 - receptor đặc hiệu nằm trong nhân: + Phức hợp hormon - receptor hình thành ngay trong nhân. + Nhiều loại protein nội bào được tổng hợp (khoảng 100 loại hoặc hơn). Đa số protein này là các enzym làm tăng hoạt động chuyển hóa nội bào trong hầu như tất cả tế bào cơ thể.

4. ĐIỀU HÒA BÀI TIẾT HORMON Nồng độ hormon trong máu bình thường rất thấp chỉ khoảng vài picogram/mL (1 picogram=1/1.000 tỉ gram) đến vài microgam/mL và chịu ảnh hưởng của một số yếu tố.

4.1. Điều hòa bài tiết theo trục vùng hạ đồi – tuyến yên – tuyến nội tiết

67

Đây là cơ chế điều hòa bài tiết căn bản mà trong trong dó vùng hạ đồi giữ vai trò trung tâm, chỉ huy sự bài tiết hormon của tuyến yên. Tuyến yên, đến lượt mình lại chỉ huy sự bài tiết của một cơ quan nội tiết khác. - Trục vùng hạ đồi – tuyến yên – gan: GHRH-GH-somatomedin. - Trục vùng hạ đồi – tuyến yên – tuyến giáp: TRH-TSH-T3 và T4. - Trục vùng hạ đồi – tuyến yên – vỏ thượng thận: CRH-ACTH-cortisol. - Trục vùng hạ đồi – tuyến yên – tuyến sinh dục: GnRH-LH-hormon sinh dục. Ngoài ra còn có trục thận – gan – vỏ thượng thận: renin-angiotensin-aldosteron.

4.2. Điều hòa bài tiết theo nhịp sinh học Hormon không phải được bài tiết liên tục với một nồng độ nhất định vào trong máu mà có khi nhiều khi ít, có hormon được bài tiết gián đoạn từng lúc theo nhịp sinh học. Ví dụ: tuyến yên bài tiết ACTH, ACTH kích thích vỏ thượng thận bài tiết glucocorticoid. ACTH được bài tiết theo chu kỳ, cao nhất vào buổi sáng và giảm dần vào buổi chiều. Corticoid bài tiết cao nhất vào khoảng 9 giờ sáng và thấp nhất vào 24 giờ đêm.

4.3. Điều hòa bài tiết do tác nhân kích thích Tác nhân kích thích gây bài tiết hormon có thể là các tín hiệu thần kinh, tín hiệu của các hormon khác hoặc các tác nhân vật lý, hóa học. Ví dụ: nồng độ glucose trong máu tăng kích thích bài tiết insulin từ tuyến tụy; kích thích thần kinh giao cảm gây bài tiết PTH từ tuyến cận giáp.

4.4. Điều hòa bài tiết theo cơ chế feedback Hormon sau khi được bài tiết ra sẽ gây đáp ứng sinh học trên cơ quan đích, độ lớn của các đáp ứng sẽ được theo dõi kiểm tra bởi tế bào nội tiết. Nói cách khác chính hiệu quả đáp ứng sinh học sẽ điều hòa sự bài tiết hormon và được gọi là cơ chế feedback. Có 2 kiểu feedback là feedback dương và feedback âm.

* Cơ chế feedback âm: Điều hòa bài tiết hormon theo hướng ngược lại với đáp ứng sinh học. Nếu đáp ứng quá nhỏ, tế bào nội tiết sẽ gia tăng sản xuất và bài tiết hormon; nếu đáp ứng quá lớn, tế bào nội tiết sẽ giảm bài tiết hormon để đưa đáp ứng

68

trở về giới hạn bình thường. Đây là cơ chế điều hòa chủ yếu, nhanh nhậy nhằm duy trì hằng định nồng độ hormon. Các ví dụ:

Sơ đồ 9.3. Cơ chế feedback âm trong điều hòa bài tiết insulin

TRHVùng hạ đồi

Tuyến yên

vòng dài

(+)

(+)

TSH

Tuyến giáp T3, T4

vòng ngắn

vòng cực ngắn

vòng ngắn

Sơ đồ 9.4. Cơ chế feedback âm nhiều cấp trong điều hòa bài tiết của

trục vùng hạ đồi-tuyến yên-tuyến giáp

* Cơ chế feedback dương: Tăng bài tiết hormon theo hướng làm gia tăng đáp ứng sinh học. Kiểu điều hòa này về bản chất làm mất đi sự ổn định, ít gặp nhưng cần thiết, chỉ xảy ra trong một thời gian ngắn sau đó trở lại kiểu feedback (-) thông thường. Hai ví dụ điển hình: - Estrogen làm tăng sự bài tiết của GnRH và làm tăng đáp ứng của tuyến yên đối với GnRH vào thời điểm trước khi phóng noãn, kết quả gây phóng noãn.

69

GnRHVùng hạ đồi

Tuyến yên

Feedback (+)

(+)

(+)

LH

Buồng trứng Estrogen

Feedback (+)

Sơ đồ 9.5. Cơ chế feedback dương trong điều hòa

bài tiết estrogen ngay trước phóng noãn

- Bài tiết cortisol xảy ra khi cơ thể bị stress, giúp cơ thể chống lại stress

Sơ đồ 9.6. Cơ chế feedback dương trong điều hòa

bài tiết cortisol khi stress

Câu hỏi lượng giá: 1. Điểm khác biệt giữa hormon địa

phương và hormon chung là:

a. Bản chất hóa học lipid và protein b. Vị trí receptor trên màng bào tương và trong tế bào c. Nguồn gốc và dịch phân phối d. Cơ chế tác dụng 2. Đặc điểm của hormon tác dụng

theo cơ chế chất truyền tin thứ II:

a. Hormon tan được trong nước và có receptor nằm trong tế bào. b. Hormon tan được trong lipid và có receptor nằm trong tế bào. c. Hormon tan được trong nước và có receptor nằm trên màng tế bào. d. Hormon tan được trong lipid và có receptor nằm trên màng tế bào.

70

3. Chất nào sau đây không phải là

chất truyền tin thứ hai:

a. AMPc và GMPc. b. Ca++-calmodulin. c. PIP2 (phosphatidyl inositol 4,5-diphosphate) d. Inositol triphosphat và diacylglycerol.

4. Tuyến nội tiết sau không được

điều hòa bài tiết theo trục vùng hạ

đồi-tuyến yên:

a. Tuyến giáp b. Tuyến cận giáp và tuyến tụy c. Vỏ thượng thận d. Tuyến sinh dục nam và nữ

71

SINH LÝ VÙNG HẠ ĐỒI Mục tiêu: 1. Trình bày được tên, bản chất hóa học, nguồn gốc của các hormon vùng hạ đồi 2. Trình bày được tác dụng và điều hòa bài tiết các hormon vùng hạ đồi.

1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CHỨC NĂNG Vùng hạ đồi (hypothalamus) thuộc não trung gian, có nhiều nơron tập

trung thành các nhóm nhân, ví dụ: nhân trên thị, nhân cạnh não thất.... Các nơron vùng hạ đồi có chức năng dẫn truyền xung động thần kinh đồng thời lại có khả năng tổng hợp và bài tiết hormon.

Hình 1: Liên quan giữa vùng hạ đồi và tuyến yên

2. CÁC HORMON GIẢI PHÓNG VÀ ỨC CHẾ CỦA VÙNG HẠ ĐỒI Các hormon này được tổng hợp từ thân các nơron vùng hạ đồi, bài tiết vào máu và theo hệ thống cửa hạ đồi - yên đến thùy trước tuyến yên kích thích hoặc ức chế hoạt động thùy trước tuyến yên. 2.1. Hormon giải phóng GH: GHRH (Growth hormone releasing hormone) - Bản chất: polypeptid có 44 acid amin. - Nguồn gốc: nhân bụng giữa. - Tác dụng: kích thích thùy trước tuyến yên tổng hợp và bài tiết GH.

Vùng hạ đồi

Thùy sau tuyến yên Thùy trước tuyến yên

72

- Điều hòa bài tiết: IGF (gan) feedback âm vòng dài, GH (tuyến yên) feedback âm vòng ngắn.

2.2. Hormon ức chế GH: GHIH (Growth hormone inhibitory hormone), Somatostatin

- Bản chất: peptid có 14 acid amin. - Nguồn gốc: vùng hạ đồi. - Tác dụng: ức chế thùy trước tuyến yên tổng hợp và bài tiết GH.

- Điều hòa bài tiết: IGF (gan) feedback âm vòng dài, GH (tuyến yên) feedback âm vòng ngắn.

2.3. Hormon giải phóng TSH: TRH (Thyrotropin releasing hormone) - Bản chất: peptid có 3 acid amin. - Nguồn gốc: chưa rõ. - Tác dụng: kích thích thùy trước tuyến yên tổng hợp và bài tiết TSH. - Điều hòa bài tiết: T3-T4 (tuyến giáp) feedback âm vòng dài, TSH (tuyến yên) feedback âm vòng ngắn và chính TRH (vùng hạ đồi) feedback âm vòng cực ngắn.

2.4. Hormon giải phóng ACTH: CRH (Corticotropin releasing hormone) - Bản chất: polypeptid có 41 acid amin. - Nguồn gốc: nhân cạnh não thất. - Tác dụng: kích thích thùy trước tuyến yên tổng hợp và bài tiết ACTH. - Điều hòa bài tiết: cortisol (tuyến thượng thận) feedback âm vòng dài, ACTH (tuyến yên) feedback âm vòng ngắn.

2.5. Hormon giải phóng FSH và LH: GnRH (Gonadotropin releasing hormone) - Bản chất: peptid có 10 acid amin. - Nguồn gốc: nhân cung. - Tác dụng: kích thích thùy trước tuyến yên tổng hợp và bài tiết FSH và LH mà chủ yếu là LH. - Điều hòa bài tiết: hormon sinh dục (tuyến sinh dục) feedback âm vòng dài, LH và FSH (tuyến yên) feedback âm vòng ngắn, GnRH (vùng hạ đồi) feedback âm vòng cực ngắn.

2.6. Hormon ức chế prolactin: PIH (prolactin inhibitory hormone) - Bản chất: chưa rõ. - Nguồn gốc: chưa rõ.

73

- Tác dụng: ức chế thùy trước tuyến yên tổng hợp và bài tiết prolactin. - Điều hòa bài tiết: prolactin (tuyến yên) feedback âm.

3. CÁC HORMON KHÁC Gồm ADH (vasopressin) và oxytocin được tổng hợp từ nhân trên thị và nhân cạnh não thất vùng hạ đồi, sau đó theo bó sợi thần kinh hạ đồi-yên xuống dự trữ ở thùy sau tuyến yên (xem bài sinh lý tuyến yên).

Câu hỏi lượng giá: 1. Hormon kích thích tổng hợp và

bài tiết TSH:

a. GHRH b. TRH c. CRH d. GnRH

2. Các hormon sau là hormon ức

chế của vùng hạ đồi:

a. GHRH, GnRH b. TRH, CRH c. GHIH, PIH d. ADH và oxytocin

74

SINH LÝ TUYẾN YÊN Mục tiêu: 1. Trình bày được tên, bản chất hóa học, nguồn gốc của các hormon tuyến yên. 2. Phân tích được tác dụng và điều hòa bài tiết các hormon tuyến yên.

1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CHỨC NĂNG - Tuyến yên là một tuyến nhỏ (1cm, 0,5-1g), nằm trong hố yên xương bướm thuộc nền sọ. - Các thùy của tuyến yên: + Thùy trước có các tế bào chế tiết còn được gọi là thùy tuyến. + Thùy giữa ở người rất kém phát triển, thường được gộp chung vào thùy trước. + Thùy sau có các tế bào giống tế bào thần kinh đệm còn được gọi là thùy thần kinh.

Hình 1: Hormon của tuyến yên

- Tuyến yên liên hệ mật thiết với vùng hạ đồi qua 2 đường: + Đường mạch máu: hệ thống cửa hạ đồi-yên (hệ cửa Popa-Fielding)

nối vùng hạ đồi với thùy trước tuyến yên. Các hormon giải phóng và ức chế của vùng hạ đồi sẽ theo đường này xuống tuyến yên kích thích hoặc ức chế bài tiết hormon thùy trước tuyến yên.

75

+ Đường thần kinh: bó sợi thần kinh hạ đồi-yên là bó thần kinh đi từ nhân trên thị và nhân cạnh não thất vùng hạ đồi đến thùy sau tuyến yên. Các hormon ADH và oxytocin của vùng hạ đồi sẽ được vận chuyển theo đường này xuống dự trữ ở thùy sau tuyến yên.

2. CÁC HORMON TIỀN YÊN 2.1. Hormon tăng trưởng (GH: growth hormone)

- Bản chất: protein 191 acid amin, 1 chuỗi đơn, TLPT 22.005. - Nguồn gốc: tế bào ưa acid thùy trước tuyến yên. - Tác dụng: GH có mô đích là gan, nó sẽ kích thích gan bài tiết somatomedin (IGF: insulin-like growth factor). Somatomedin tác dụng lên hầu hết tế bào trong cơ thể, làm phát triển kích thước và số lượng tế bào dẫn đến tăng kích thước và trọng lượng cơ thể. + Trên xương: phát triển khung xương cả chiều dài và chiều dày do làm tăng tạo khung protein ở xương, tăng tốc độ sinh sản các tế bào sụn và tế bào tạo xương, tăng cốt hóa sụn liên hợp. + Trên chuyển hóa protein: tăng tổng

hợp protein, đây là tác dụng quan trọng nhất của GH. Tác dụng này được thực hiện do tăng vận chuyển acid amin vào trong tế bào, tăng quá trình sao mã DNA thành RNAm, tăng quá trình dịch mã RNAm ở ribosom đồng thời giảm thoái hóa protein và acid amin. + Trên chuyển hóa glucid: tăng đường huyết do giảm sử dụng glucose để tạo năng lượng, giảm vận chuyển glucose vào trong tế bào (kháng insulin). Tuy nhiên đường huyết thường không tăng quá cao do nó cũng làm tăng dự trữ glycogen trong tế bào. + Trên chuyển hóa lipid: tăng thoái hóa triglycerid dự trữ làm tăng acid béo trong máu. Các acid béo sẽ được oxy hóa ở mô để tạo năng lượng. + Tác dụng khác: kích thích tăng bài tiết insulin.

Hình 2: Trục vùng hạ đồi-tuyến yên-gan

76

- Điều hòa bài tiết: + GHRH của vùng hạ đồi kích thích tuyến yên bài tiết GH. Trong khi GHIH của vùng hạ đồi ức chế tuyến yên bài tiết GH. + Somatomedin của gan gây feedback âm. + Dưới ảnh hưởng của GH, acid béo được sử dụng tạo năng lượng nhiều hơn glucid và protid do vậy đáp ứng tăng bài tiết GH thường xảy ra trong những trường hợp khẩn cấp (đói, hạ đường huyết, stress). + GH cũng được điều hòa bài tiết theo nhịp giờ và nhịp ngày đêm.

2.2. Hormon kích thích tuyến giáp (TSH: thyroid stimulating hormone)

- Bản chất: glycoprotein, 2 chuỗi α

và β, TLPT 28.000.

- Nguồn gốc: tế bào ưa base thùy trước tuyến yên. - Tác dụng: mô đích là nang tuyến giáp + Trên cấu trúc tuyến giáp: dinh dưỡng và phát triển nang tuyến giáp do làm tăng số lượng và kích thước tế bào nang giáp, tăng biến đổi tế bào nang giáp sang dạng bài tiết (dạng trụ) và tăng hệ thống mao mạch của tuyến. + Trên chức năng tuyến giáp: tăng T3, T4 trong máu do làm tăng hoạt động bơm iod, tăng bắt iod vào trong nang giáp,

tăng gắn iod vào tyrosin và tăng phân giải thyroglobulin giải phóng T3, T4 vào máu. - Điều hòa bài tiết:

+ TRH của vùng hạ đồi kích thích tuyến yên bài tiết TSH. + T3, T4 của tuyến giáp gây feedback âm.

2.3. Hormon kích thích tuyến vỏ thượng thận (ACTH: adreno corticotropin hormone) - Bản chất: polypeptid 39 acid amin, TLPT 5.000. - Nguồn gốc: tế bào ưa base thùy trước tuyến yên. - Tác dụng:

Hình 3: Trục vùng hạ đồi-tuyến yên-tuyến giáp

Tăng chuyển hóa

Vùng hạ đồi

Tuyến yên

Tuyến giáp

77

+ Trên lớp bó và lớp lưới của vỏ thượng thận: làm tăng sinh các tế bào đồng thời kích thích các tế bào tổng hợp và bài tiết cortisol. + Trên tế bào hắc tố: 13 acid amin đầu tiên của ACTH giống hormon MSH (melanocyte stimulating hormone). Ở động vật bậc thấp (ếch, cóc...) thùy giữa phát triển bài tiết nhiều MSH tác dụng lên tế bào hắc tố, ở người do thùy giữa kém phát triển tác dụng này chủ yếu do ACTH đảm nhận. Tác dụng của MSH và ACTH trên tế bào hắc tố là làm phân tán các hạt sắc tố ra bào tương tế bào gây sẫm màu da, không có mặt MSH

và ACTH các hạt sắc tố sẽ tập trung quanh nhân tế bào làm da sáng màu hơn. + Trên não: ACTH có vai trò trong học tập, trí nhớ và hành vi.

- Điều hòa bài tiết: + CRH của vùng hạ đồi kích thích tuyến yên bài tiết ACTH. + Cortisiol của vỏ thượng thận gây feedback âm. + Stress làm tăng bài tiết ACTH theo cơ chế feedback dương. + ACTH cũng được điều hòa bài tiết theo nhịp ngày đêm.

2.4. Kích dục tố: gonadotropin gồm: FSH (Follicle stimulating hormone, hormon kích thích nang trứng) LH (Luteinizing hormone, hormon kích thích hoàng thể)

- Bản chất: glycoprotein. FSH có 236 acid amin, trọng lượng phân tử 32.000, LH có 215 acid amin, trọng lượng phân tử 30.000. - Nguồn gốc: tế bào ưa base thùy trước tuyến yên. - Tác dụng: mô đích là tinh hoàn và buồng trứng + Ở nam: FSH kích thích sự phát triển ống sinh tinh làm tăng sản sinh tinh trùng; LH kích thích phát triển tế bào Leydig (tế bào kẽ) gây bài tiết testosteron.

Hình 4: Trục vùng hạ đồi-tuyến yên-vỏ thượng thận

Ảnh hưởng chuyển hóa

Vỏ thượng thận

Tuyến yên

Vùng hạ đồi

78

+ Ở nữ: FSH kích thích nang trứng phát triển; LH phối hợp với FSH làm phát triển nang trứng đến chín và gây rụng trứng, kích thích tạo hoàng thể, kích thích tế bào hạt của nang trứng và hoàng thể bài tiết estrogen và progesteron. - Điều hòa bài tiết: + GnRH của vùng hạ đồi kích thích tuyến yên bài tiết FSH và LH. + Testosteron, estrogen và progesteron gây feedback âm. Riêng vào thời điểm trước khi phóng noãn estrogen có tác dụng feedback dương.

+ Inhibin của nang trứng ức chế bài tiết FSH.

+ Ở nữ, FSH và LH được bài tiết thay đổi theo chu kỳ kinh nguyệt.

2.5. Prolactin - Bản chất: protein 198 acid amin, trọng lượng phân tử 22.500. - Nguồn gốc: tế bào ưa acid thùy trước tuyến yên. - Tác dụng: mô đích là tuyến vú đã chịu tác dụng của estrogen và progesteron. Prolactin làm bài tiết sữa vào nang sữa nhưng không gây bài xuất ra ngoài. - Điều hòa bài tiết: + PIH của vùng hạ đồi ức chế tuyến yên bài tiết prolactin. + Động tác mút vú của trẻ và sự gần gũi, tình cảm mẹ con sẽ kích thích bài tiết prolactin. + Dopamin bình thường ức chế, khi cho con bú kích thích bài tiết prolactin. TRH kích thích bài tiết prolactin.

+ Prolactin cũng được tiết theo chu kỳ trong 24 giờ với nồng độ cao nhất vào ban đêm rồi trở lại nhịp tiết ban ngày vào khoảng 6-8 giờ

3. CÁC HORMON HẬU YÊN 3.1. Hormon chống bài niệu (ADH: antidiuretic hormone, vasopressine)

Hình 5: Trục vùng hạ đồi-tuyến yên-tuyến sinh dục

Tinh hoàn Buồng trứng

Tuyến yên

Vùng hạ đồi

79

- Bản chất: peptid 9 acid amin. - Nguồn gốc: nhân trên thị vùng hạ đồi. - Tác dụng:

+ Nồng độ sinh lý (thấp): chống bài niệu do tăng tái hấp thu nước ở ống lượn xa và ống góp.

+ Nồng độ cao: co mạch gây tăng huyết áp. Tác dụng tăng huyết áp mạnh hơn cả angiotensin II. - Điều hòa bài tiết: + Áp suất thẩm thấu tăng gây tăng bài tiết ADH và ngược lại. + Thể tích máu giảm gây tăng bài tiết ADH và ngược lại.

3.2. Oxytocin - Bản chất: peptid 9 acid amin. - Nguồn gốc: nhân cạnh não thất vùng hạ đồi. - Tác dụng: + Trên tử cung: gây co tử cung mang thai đặc biệt lúc chuyển dạ. + Trên tuyến vú: bài xuất sữa ra ngoài do co các tế bào biểu mô cơ quanh nang tuyến sữa. - Điều hòa bài tiết: + Kích thích cơ học núm vú (động tác mút, se đầu núm vú) gây tăng bài tiết oxytocin. + Căng thẳng tâm lý, rượu, thuốc lá giảm bài tiết oxytocin.

Câu hỏi lượng giá:

1. Dưới tác dụng của GH, cơ thể

tạo năng lượng chủ yếu từ:

a. Glucid. b. Protid. c. Lipid. d. Tất cả đều sai. 2. Các mô đích của ACTH, ngoại

trừ:

a. Lớp bó, lớp lưới của tuyến thượng thận. b. Tế bào hắc tố.

c. Não. d. Tuyến sinh dục. 3. Tuyến sữa chịu tác dụng trực

tiếp của những hormon sau, ngoại

trừ:

a. Estrogen và progesteron. b. Prolactin và oxytocin. c. GH và HCS. d. ADH và ACTH. 4. Hormon có vai trò gây co tử

cung kích thích chuyển dạ:

80

a. FSH b. LH

c. Prolactin d.Oxytocin

81

SINH LÝ TUYẾN GIÁP

Mục tiêu 1. Trình bày được tên, bản chất hóa học, nguồn gốc của các hormon tuyến giáp. 2. Phân tích được tác dụng và điều hòa bài tiết các hormon tuyến giáp.

1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CHỨC NĂNG Là một trong những tuyến nội tiết lớn nhất nằm trước sụn giáp, có hai thùy, eo ở giữa, trọng lượng tuyến thay đổi theo hoạt động chức năng. Có hai loại tế bào nội tiết trong tuyến giáp: - Tế bào nang giáp: cấu tạo thành những nang giáp, xung quanh là mạch máu, trong lòng nang có chất keo chứa thyroglobulin. Các tế bào nang giáp đỉnh quay vào lòng nang, đáy tiếp xúc mao mạch, bài tiết 2 hormon chính là T3, T4. Hình thái tế bào nang giáp thay đổi theo hoạt động, khi không hoạt động tế bào dẹt, nang nhiều chất keo; khi hoạt động tế bào hình trụ, nang ít chất keo. - Tế bào cạnh nang (tế bào C): nằm giữa các nang giáp, bài tiết calcitonin.

Hình 1: Cấu tạo tuyến giáp 2. THYROID HORMON T4: Tetraiodothyronin, thyroxin T3: Triiodothyronin

82

2.1. Bản chất: iod hóa acid amin tyrosin.

2.2. Nguồn gốc: Nguyên liệu để tổng hợp T3 và T4 là acid amin tyrosin có sẵn trong cơ thể và iod. Iod được cung cấp từ thức ăn, đặc biệt là các thức ăn có nguồn gốc từ biển với nhu cầu khoảng 0,2mg/ngày, nhu cầu tăng khi tuổi đang lớn, thai nghén, lạnh. Iod được hấp thu dưới dạng I - giống Cl - và bài xuất qua nước tiểu. Trong tuyến giáp: 95% iod ở trong lòng nang (2/3 ở dạng MIT và DIT không hoạt động, 1/3 ở dạng T3 và T4, tỷ số T3/T4=1/9-1/10), 5% ở trong tế bào. T3-T4 được tổng hợp trong tế bào nang giáp qua 4 giai đoạn:

* Giai đoạn bắt iod: bắt I - Iod trong máu dưới dạng iodur (I-) sẽ được vận chuyển chủ động vào trong tế bào nang giáp qua màng đáy của tế bào. Nồng độ iod trong tế bào nang giáp cao hơn trong máu (có thể chênh lệch 250 lần). Một số ion hóa trị 1 như perclorat, thiocyanat ức chế cạnh tranh với iod.

* Giai đoạn oxy hóa iod: I - � I2 Xảy ra ở đỉnh tế bào nang giáp, men peroxidase sẽ xúc tác phản ứng chuyển I - thành I2.

* Giai đoạn iod hóa tyrosin: Thyroglobulin là một glycoprotein được tổng hợp trong tế bào nang giáp theo cơ chế tổng hợp protein thông thường. Trong phân tử thyroglobulin có các acid amin tyrosin

I2 + tyrosin → MIT (Monoiodotyrosin)

MIT + I2 → DIT (Diiodotyrosin)

MIT + DIT → T3

DIT + DIT → T4

MIT, DIT, T3, T4 gắn với thyroglobulin được vận chuyển qua màng đỉnh tế bào nang giáp vào trong lòng nang và dự trữ ở đó. Lượng hormon dự trữ đủ dùng trong 2-3 tháng.

* Giải phóng T3, T4: Màng đỉnh tế bào nang giáp bắt lấy chất keo trong lòng nang bằng cơ chế ẩm

bào. Sau đó men tiêu protein của lysosom là catheptase sẽ cắt T3, T4, MIT, DIT ra khỏi thyroglobulin. T3, T4 khuếch tán vào máu. Trong khi đó men

83

deiodase sẽ phân cắt MIT và DIT thành I2 và tyrosin, chúng sẽ được tái sử dụng cho những lần tổng hợp tiếp theo.

Hình 2: Công thức hóa học của T3 và T4

2.3. Tác dụng Trong máu, tỷ số T3/T4=1/10, nhưng T3 mới là dạng tác dụng chính. T3-T4 được vận chuyển trong máu phần lớn ở dạng kết hợp mà chủ yếu là kết hợp với globulin (TBG), một lượng nhỏ gắn với albumin. Lượng rất nhỏ ở dạng tự do: 0,05% T4; 0,5% T3.

2.3.1. Các tác dụng chính T3-T4 có mô đích là hầu hết các tế bào trong cơ thể với 2 tác dụng chính: * Tăng trưởng: tăng trưởng cấu trúc và chức năng tế bào - Làm tăng tốc độ phát triển cơ thể phối hợp với GH. - Kích thích sự biệt hóa tế bào đặc biệt là tế bào não trong vài năm đầu sau sinh. Thiếu thyroid hormon trẻ sẽ chậm phát triển trí tuệ, đần. * Trên chuyển hóa năng lượng ở tế bào: tăng hoạt động chuyển hóa của hầu hết các mô trong cơ thể T3-T4 kích thích sự tổng hợp năng lượng cung cấp cho các hoạt động chức năng của cơ thể. Nếu thyroid hormon được bài tiết nhiều có thể làm

84

chuyển hóa cơ sở tăng 60-100%. Tăng tổng hợp năng lượng là do: - Tăng tốc độ các phản ứng hóa học. - Tăng tiêu thụ và thoái hóa thức ăn tạo năng lượng. - Tăng số lượng và kích thước ty thể làm tăng tổng hợp ATP. Khi thyroid hormon bài tiết quá nhiều, ty thể phồng to mất cân xứng giữa hai quá trình oxy hóa và phosphoryl hóa, một lượng lớn năng lượng thải ra dưới dạng nhiệt chứ không tổng hợp thành ATP được.

2.3.2. Các tác dụng cụ thể - Trên chuyển hóa glucid: tăng đường huyết do tăng thoái hóa glucose, tăng phân giải glycogen, tăng tân tạo đường và tăng hấp thu glucose ở ruột. - Trên chuyển hóa lipid: tăng thoái hóa triglycerid dự trữ làm tăng acid béo trong máu. Các acid béo sẽ được oxy hóa ở mô để tạo năng lượng. Ngoài ra còn làm giảm cholesterol, phospholipid, triglycerid trong huyết tương. - Trên chuyển hóa protein: tăng tổng hợp protein làm tăng trưởng cơ thể ở thời kỳ đang phát triển. Tuy nhiên khi bài tiết quá nhiều sẽ tăng thoái hóa protein làm tăng acid amin trong máu để tạo năng lượng, cơ thể gầy sút. - Trên chuyển hóa vitamin: tăng nhu cầu tiêu thụ vitamin như tăng hấp thu vitamin B12 ở ruột, chuyển caroten thành vitamin A. - Điều hòa sự phân bố dịch trong cơ thể. Thiếu T3-T4 sẽ gây phù trước xương chày và 2 mi dưới. - Trên tim mạch: tăng nhịp tim, tăng lực co cơ tim dẫn đến tăng lưu lượng tim và tăng huyết áp. - Trên thần kinh: thúc đẩy sự phát triển kích thước và chức năng hệ thần kinh trung ương (trẻ em) đồng thời cung cấp năng lượng duy trì hoạt động của chúng. Nhược năng làm chậm chạp, đần độn. Ưu năng làm căng thẳng, dễ bị kích thích.

- Cơ: hoạt hóa các synap thần kinh cơ điều hòa trương lực cơ. Nhược năng làm chậm chạp, yếu cơ. Ưu năng làm run cơ. - Cơ quan sinh dục: cần cho sự phát triển và hoạt động bình thường của cơ quan sinh dục. Nam: nhược năng làm mất dục tính, ưu năng làm bất lực; Nữ: nhược năng làm băng kinh, đa kinh, ưu năng làm ít hoặc vô kinh, giảm dục tính. - Tác dụng khác: làm tăng bài tiết hầu hết các hormon khác, tăng nhu cầu sử dụng hormon.

85

2.4. Điều hòa bài tiết - TRH (vùng hạ đồi) kích thích tuyến yên bài tiết TSH. TSH kích thích tuyến giáp bài tiết T3, T4. - Lạnh, stress kích thích bài tiết T3, T4. - Iod vô cơ cao trong tuyến giáp ức chế bài tiết T3, T4. Iod hữu cơ cao làm giảm hấp thu iod vào tuyến giáp, giảm tổng hợp T3, T4.

3. CALCITONIN 3.1. Bản chất hóa học: polypeptid, 32 acid amin. 3.2. Nguồn gốc: tế bào C của tuyến giáp (tế bào cạnh nang). 3.3. Tác dụng: giảm Ca++ và phosphat máu - Trên xương: giảm hoạt động tiêu xương và sự tạo thành các tế bào hủy xương mới, tăng lắng đọng Ca++ ở xương. Tác dụng này có ý nghĩa quan trọng ở trẻ đang lớn nhưng rất yếu ở người trưởng thành. - Trên thận: tăng đào thải Ca++ và phosphat qua nước tiểu, giảm tái hấp thu Na+ và Cl- ở ống lượn gần, có vai trò điều hòa thể tích ngoại bào. 3.4. Điều hòa bài tiết: Ca++ máu tăng kích thích bài tiết calcitonin.

Hình 3: Tác dụng của calcitonin

Tái hấp thu Canxi ở thận

(Tăng bài xuất PO4

3-)

Hormon tuyến

Tăng hấp thu Canxi từ hệ tiêu

Tăng lấy Ca2+ từ xương

86

Câu hỏi lượng giá: 1. Kết quả xét nghiệm trong ưu

năng tuyến giáp nguyên phát:

a. Tăng T3-T4, tăng TSH b. Tăng T3-T4, giảm TSH c. Giảm T3-T4, tăng TSH d. Giảm T3-T4, giảm TSH 2. Triệu chứng sau của một người

cường giáp không phải do T3-T4

trực tiếp gây ra:

a. Nóng, sợ nóng b. Nhịp tim nhanh

c. Run tay d. Mắt lồi 3. Tác dụng của calcitonin:

a. Tăng tạo xương, tăng tái hấp thu canxi ở thận b. Tăng tạo xương, giảm tái hấp thu canxi ở thận c. Tăng tiêu xương, tăng tăng hấp thu canxi ở thận d. Tăng tiêu xương, giảm tái hấp thu canxi ở thận

87

SINH LÝ TUYẾN CẬN GIÁP Mục tiêu: 1. Trình bày được tên, bản chất hóa học, nguồn gốc của hormon PTH. 2. Phân tích được tác dụng và điều hòa bài tiết hormon tuyến cận giáp.

1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CHỨC NĂNG Có 4 tuyến cận giáp nằm ngay sau tuyến giáp, hai tuyến ở cực trên, hai tuyến ở cực dưới tuyến giáp. Kích thước mỗi tuyến nhỏ 6x3x2mm nhưng có tính sinh mạng. Có hai loại tế bào: tế bào chính tiết hormon, tế bào ưa acid chức năng chưa rõ.

Hình 1: Tuyến cận giáp 2. HORMON CẬN GIÁP: PTH (parathyroid hormon, parathormon) - Bản chất: polypeptid, 84 acid amin. - Nguồn gốc: tế bào chính tuyến cận giáp. - Tác dụng: tăng Ca++ và giảm phosphat máu + Trên xương: tăng hoạt động tiêu xương và sự tạo thành các tế bào hủy xương mới, tăng giải phóng Ca++ từ xương vào máu.

+ Trên thận: tăng tái hấp thu Ca++ ở ống lượn xa và ống góp, giảm tái hấp thu phosphat ở ống lượn gần. + Trên ruột: tăng tạo thành 1,25 dihydroxycholecalciferol làm tăng hấp thu Ca++ ở ruột.

88

- Điều hòa bài tiết: + Ca++ máu tăng ức chế bài tiết hormon cận giáp và ngược lại.

+ Kích thích thần kinh giao cảm làm tăng bài tiết PTH.

Câu hỏi lượng giá: 1. PTH có tác dụng ngược lại với

hormon:

a. ACTH b. TSH

c. T3-T4 d. Calcitonin

2. Tác nhân làm tăng bài tiết PTH:

a. Giảm Ca++ máu b. Kích thích thần kinh phó giao cảm

c. Vitamin D d. Giảm phosphat máu

89

SINH LÝ TỤY NỘI TIẾT Mục tiêu: 1. Trình bày được tên, bản chất hóa học, nguồn gốc của các hormon tuyến tụy. 2. Phân tích được tác dụng và điều hòa bài tiết hormon tuyến tụy.

1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CHỨC NĂNG Tụy là một tuyến pha: phần ngoại tiết là mô acini bài tiết dịch tiêu hóa đổ vào tá tràng; phần nội tiết là đảo Langerhans bài tiết hormon đổ vào máu. Đảo Langerhans có số lượng 1-2 triệu, kích thước 0,3mm, chứa các loại tế bào chính:

- Tế bào α: 25%, bài tiết glucagon.

- Tế bào β: 60%, bài tiết insulin, nằm giữa đảo tụy.

- Tế bào δ: 10%, bài tiết somatostatin. - Tế bào PP: rất ít, bài tiết polypeptid, chức năng chưa rõ. Các tế bào đảo tụy có liên hệ mật thiết với nhau, điều hòa trực tiếp sự bài tiết hormon của nhau. Ví dụ: insulin ức chế bài tiết glucagon, somatostatin ức chế bài tiết insulin và glucagon.

Hình 2: Tụy nội tiết 2. INSULIN 2.1. Bản chất

90

Polypeptid, 51 acid amin, 2 chuỗi nối nhau bằng cầu nối disulfur (chuỗi 21 acid amin và chuỗi 30 acid amin).

2.2. Nguồn gốc:

Tế bào β đảo Langerhans.

2.3. Tác dụng Nhìn chung có vai trò quan trọng trong dự trữ các chất sinh năng lượng. - Chuyển hóa glucid: giảm đường huyết + Tăng vận chuyển glucose vào trong tế bào trừ tế bào não, hồng cầu, tế bào gan, biểu mô tiêu hóa, biểu mô ống thận và tế bào cơ khi nó đang hoạt động glucose vào tế bào không cần insulin.

Hình 2: Hấp thu glucose dưới tác dụng của insulin + Tăng sử dụng glucose tạo năng lượng. + Tăng tổng hợp glucogen ở gan và cơ do tăng hoạt tính của các enzym tham gia vào quá trình này đặc biệt là glycogen synthetase. + Giảm phân giải glycogen do bất hoạt enzym phosphorylase. + Tăng chuyển glucose thừa thành acid béo ở gan. + Giảm tân tạo đường do giảm hoạt tính các enzym tham gia vào quá trình này và giảm nguyên liệu acid amin từ các mô ngoài gan. - Chuyển hóa protid: tăng tổng hợp và dự trữ protein làm phát triển cơ thể + Tăng vận chuyển tích cực acid amin vào trong tế bào đặc biệt valin, leucin, tyrosin, isoleucin và phenylalanin. + Tăng sao mã DNA thành mRNA, tăng dịch mã mRNA tại ribosom.

91

+ Giảm thoái hóa protein trong tế bào đặc biệt là tế bào cơ. + Giảm tân tạo đường ở gan tiết kiệm acid amin. - Chuyển hóa lipid: tăng dự trữ lipid + Tăng vận chuyển acid béo từ các mô đến mô mỡ do sử dụng glucose tạo năng lượng nên tiết kiệm acid béo, chuyển glucose thừa thành acid béo ở gan, thoái hóa glucose sinh năng lượng sẽ tạo ra các ion citrat và isocitrat làm hoạt hóa enzym acetyl-CoA-carboxylase tham gia tổng hợp acid béo. + Tăng tổng hợp và dự trữ triglycerid tại mô mỡ do ức chế enzym thủy phân triglycerid, tăng vận chuyển acid béo vào mô mỡ, tăng vận chuyển glucose vào mô mỡ để cung cấp phần glycerol cho triglycerid.

2.4. Điều hoà bài tiết - Cơ chế thể dịch: + Trong máu nồng độ glucose, acid amin, acid béo, thể ceton theo thứ tự sẽ kích thích bài tiết. + Gastrin, secretin, cholecystokinin, glucagon kích thích bài tiết. + Somatostatin, catecholamin ức chế bài tiết. - Cơ chế thần kinh (bình thường có vai trò rất ít): + Phó giao cảm kích thích bài tiết. + Giao cảm ức chế bài tiết.

3. GLUCAGON 3.1. Bản chất: polypeptid, 29 acid amin, trọng lượng phân tử 3.485.

3.2. Nguồn gốc: tế bào α đảo Langerhans.

3.3. Tác dụng - Chuyển hóa glucid: tăng đường huyết do tăng phân giải glycogen ở gan, tăng tân tạo đường ở gan do tăng hoạt tính các enzym tham gia vào quá trình này và tăng nguyên liệu acid amin từ các mô ngoài gan. - Chuyển hóa protid: tăng phân giải protein. - Chuyển hóa lipid: tăng thoái hóa lipid ở mô mỡ dự trữ làm tăng acid béo trong máu, ức chế vận chuyển acid béo vào gan.

3.4. Điều hòa bài tiết - Nồng độ glucose trong máu giảm kích thích bài tiết. - Acid amin (đặc biệt alanin, arginin) tăng kích thích bài tiết. - Luyện tập, lao động kích thích bài tiết.

92

4. SOMATOSTATIN 4.1. Bản chất: peptid, 14 acid amin.

4.2. Nguồn gốc: tế bào δ đảo Langerhans.

4.3. Tác dụng - Ức chế bài tiết insulin, glucagon, gastrin, secretin, cholecystokinin. - Giảm các hoạt động tiêu hóa: cơ học, bài tiết, hấp thu.

4.4. Điều hòa bài tiết - Nồng độ glucose, acid amin, acid béo trong máu tăng kích thích bài tiết. - Gastrin, secretin, cholecystokinin tăng kích thích bài tiết.

Câu hỏi lượng giá: 1. Các mô sau đây hấp thu đường

không cần insulin, ngoại trừ:

a. Não, hồng cầu b. Biểu mô ruột, ống thận c. Tế bào gan d. Cơ khi đăng nghỉ ngơi

2. Nhìn chung, glucagon có tác

dụng ngược lại hormon sau:

a. GH b. T3-T4 c. Insulin d. Cortisol

93

SINH LÝ TUYẾN THƯỢNG THẬN

Mục tiêu: 1. Trình bày được tên, bản chất hóa học, nguồn gốc, tác dụng và điều hòa bài tiết hormon vỏ thượng thận. 2. Trình bày được tên, bản chất hóa học, nguồn gốc, tác dụng và điều hòa bài tiết hormon tủy thượng thận.

1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC CHỨC NĂNG Tuyến thượng thận gồm hai phần riêng biệt khác nhau về giải phẫu, mô học, phát triển và chức năng. - Vỏ thượng thận: 3 lớp, sản xuất các hormon steroid gồm khoảng hơn 30 loại và được chia thành 3 nhóm: + Ngoài cùng là lớp cầu hay lớp cung (zona glomerulosa), bài tiết hormon mineralocorticoid + Ở giữa là lớp bó (zona fasciculata) và trong cùng là lớp lưới (zona reticularis), bài tiết hormon glucocorticoid và hormon sinh dục - Tủy thượng thận: bài tiết hormon catecholamin gồm epinephrin (adrenalin) và norepinephrin (noradrenalin).

Hình 1: Tuyến thượng thận

94

2. HORMON VỎ THƯỢNG THẬN 2.1. Mineralocorticoid

Chủ yếu là aldosteron chiếm 90% hoạt tính mineralocorticoid của các hormon vỏ thượng thận. Ngoài ra còn các hormon khác như DOC (deoxycorticosteron) hoạt tính = 1/50 aldosteron. - Bản chất: steroid. - Nguồn gốc: lớp cầu vỏ thượng thận. - Tác dụng: + Tác dụng trên thận và tuần hoàn: là chức năng quan trọng nhất. Aldosteron gây tái hấp thu chủ động Na+ kéo theo Cl- và bài tiết K+ hoặc H+ để trao đổi ở ống thận (đặc biệt là ống góp và một phần ống lượn xa). Hiện tượng này dẫn đến tăng tổng lượng Na+ và giảm K + trong dịch ngoại bào. Một lượng nhỏ Na+ tái hấp thu sẽ được trao đổi với việc bài tiết H+ dẫn đến giảm nhẹ nồng độ H+ trong dịch ngoại bào (nhiễm kiềm nhẹ). Việc tái hấp thu Na+ sẽ kéo theo nước do tăng áp suất thẩm thấu từ đó làm tăng thể tích dịch ngoại bào, tăng huyết áp và làm nồng độ Na+ trong dịch ngoại bào tăng ít. Tăng huyết áp sẽ dẫn đến thận tăng bài tiết nước và muối gọi là hiện tượng thoát aldosteron (aldosterone escape). + Tác dụng trên tuyến mồ hôi, tuyến nước bọt và ruột: ảnh hưởng trên tuyến mồ hôi, tuyến nước bọt tương tự như trên ống thận. Ở ruột, aldosteron gây tăng tái hấp thu Na+ nhất là ở đại tràng kéo theo nước, Cl- và các anion khác. - Điều hòa bài tiết: các yếu tố đóng vai trò đặc biệt trong điều hòa bài tiết aldosteron được sắp xếp theo thứ tự mức độ quan trọng như sau: + Tăng nồng độ K+ trong dịch ngoại bào gây tăng bài tiết aldosteron. Nồng độ K+ chỉ tăng nhẹ cũng dẫn đến tăng bài tiết aldosteron lên vài lần. + Tăng hoạt tính của hệ thống renin-angiotensin dẫn đến tăng bài tiết aldosteron. + Tăng nồng độ Na+ trong dịch ngoại bào làm giảm nhẹ bài tiết aldosteron. Nồng độ Na+ giảm 10-20% làm tăng bài tiết aldosteron lên gấp đôi. Ngoài ra, aldosteron cũng được bài tiết theo nhịp sinh học tăng cao vào buổi sáng và giảm vào buổi chiều.

2.2 Glucocorticoid

95

Chủ yếu là cortisol (hydrocortison) chiếm 95% hoạt tính glucocorticoid của các hormon vỏ thượng thận. Ngoài ra còn các hormon khác như corticosteron chiếm 4% hoạt tính glucocorticoid. - Bản chất: steroid. - Nguồn gốc: lớp bó và lớp lưới vỏ thượng thận. - Tác dụng: + Trên chuyển hóa glucid: tăng đường huyết do kích thích tân tạo đường và giảm sử dụng glucose ở tế bào. Đường huyết tăng sẽ dẫn đến tăng tổng hợp glycogen ở gan. + Trên chuyển hóa protid: ngoại trừ tế bào gan, cortisol làm giảm protein trong tất cả các tế bào (đặc biệt ở mô cơ và lympho) do giảm tổng hợp protein, tăng dị hóa protein. Tăng acid amin trong máu, giảm vận chuyển acid amin vào các mô ngoài gan (nhất là mô cơ) và tăng vận chuyển acid amin vào các tế bào gan gây: tăng tốc độ khử amin của các acid amin ở gan tạo urê, tăng tổng hợp protein ở gan, tăng tạo các protein huyết tương bởi gan, tăng tân tạo đường. + Trên chuyển hóa lipid: tăng thoái hóa lipid ở mô mỡ dự trữ làm tăng acid béo trong máu, tăng oxy hóa acid béo ở mô tạo năng lượng. + Tác dụng chống stress: hầu như tất cả các loại stress đều kích thích tiền yên bài tiết ACTH (feedback dương). ACTH sẽ tác dụng lên vỏ thượng thận làm phóng thích nhiều cortisol trong vòng vài phút sau đó. Cortisol có tác dụng làm giảm các bất lợi do stress gây ra. + Tác dụng kháng viêm: ngăn cản sự hình thành và phát triển của phản ứng viêm do làm ổn định màng tiêu thể giảm phóng thích các enzym thủy phân protein, giảm tính thấm mao mạch giảm thoát huyết tương ra mô kẽ, giảm di chuyển bạch cầu đến mô viêm và giảm hiện tượng thực bào do ngăn cản tổng hợp prostagandin và leukotrien từ acid arachidonic ở màng tế bào tổn thương, giảm tái sản xuất tế bào lympho đặc biệt là lympho T, giảm tạo kháng thể ở mô viêm (ngăn cản hoạt động miễn dịch), giảm sốt do giảm phóng thích interleukin -1 từ bạch cầu, ngăn giãn mạch. Làm phản ứng viêm mau kết thúc nếu phản ứng viêm đã xảy ra. + Chống dị ứng. + Trên tế bào máu: giảm số lượng eosinophil và tế bào lympho, giảm tạo kháng thể, tăng hồng cầu.

96

+ Một số glucocorticoid cũng có hoạt tính mineralocorticoid như cortisol, corticosteron nhưng hoạt tính thấp = 1/400 aldosteron. + Trên dạ dày: tăng bài tiết HCl, giảm chất nhầy. + Trên tâm thần: khó ngủ, hưng phấn, thèm ăn, tăng các triệu chứng tâm thần có sẵn. + Đối kháng với vitamin D, hiệp đồng với adrenalin và thyroxin làm tăng đường huyết. - Điều hòa bài tiết: khác mineralocorticoid, việc điều hòa bài tiết glucocorticoid hầu như hoàn toàn do ACTH của tiền yên quyết định. + Bài tiết theo nhịp sinh học: ở điều kiện căn bản ACTH được bài tiết theo chu kỳ cao nhất vào buổi sáng và giảm dần vào buổi chiều (cortisol được bài tiết nhiều nhất vào khoảng 9 giờ sáng, giảm dần và thấp nhất lúc nửa đêm). + Stress làm tăng bài tiết cortisol theo cơ chế feedback dương.

2.3. Hormon sinh dục Chủ yếu là các androgen (hormon sinh dục nam) trong đó quan trọng nhất là dehydroepiandrosteron. Ngoài ra cũng bài tiết một lượng rất nhỏ hormon sinh dục nữ progesteron và estrogen. Tham gia vào việc phát triển các đặc tính sinh dục.

3. HORMON TỦY THƯỢNG THẬN Chủ yếu là hormon catecholamin gồm adrenalin và noradrenalin. - Bản chất: iod hóa acid amin tyrosin. - Nguồn gốc: tủy thượng thận. - Tác dụng: gây tác dụng giống như kích thích trực tiếp thần kinh giao cảm nhưng ảnh hưởng kéo dài gấp 5-10 lần. Được gọi là tác dụng giao cảm

gián tiếp với hai loại receptor tiếp nhận α (α1, α2) và β (β1, β2). Adrenalin

tác dụng trên cả receptor α và β trong khi noradrenalin tác dụng chủ yếu trên

receptor α, ít tác dụng trên β.

+ Trên tim: tác dụng của adrenalin mạnh hơn noradrenalin làm tăng tần số tim, tăng trương lực, tăng co bóp, tăng dẫn truyền. + Trên mạch máu: adrenalin gây giãn các mạch máu ở cơ vân cùng lúc co mạch ở da và các cơ quan nội tạng; noradrenalin gây co mạch toàn thân làm tăng sức cản ngoại biên.

97

+ Trên huyết áp: tác dụng của noradrenalin mạnh hơn adrenalin. Adrenalin làm tăng huyết áp tâm thu, huyết áp tâm trương không tăng. Trong khi đó noradrenalin làm cả tăng huyết áp tâm thu và tâm trương. + Gây trạng thái hưng phấn tinh thần. + Trên mắt: giãn đồng tử do co cơ tia mống mắt. + Trên cơ trơn: tác dụng của adrenalin mạnh hơn noradrenalin. Giãn cơ trơn đường tiêu hóa, phế quản, bàng quang. + Trên chuyển hóa: tác dụng của adrenalin mạnh gấp 5-10 lần noradrenalin. Ly giải glycogen trong gan, cơ, tăng tân tạo đường làm tăng đường huyết. Ly giải mỡ làm tăng acid béo trong huyết tương và kích thích sinh ceton. Giảm phóng thích acid amin từ cơ. + Trên hệ nội tiết: ức chế bài tiết insulin, renin, PTH. Tăng bài tiết glucagon, hormon tuyến giáp. Lưu ý: tủy thượng thận và hệ thần kinh giao cảm (sợi hậu hạch tiết noradrenalin) hoạt động liên hệ mật thiết với nhau: hỗ trợ hoặc thay thế cho nhau. Hầu như tất cả các cơ quan khi bị kích thích bởi hoạt tính giao cảm chịu cùng lúc tác động của thần kinh giao cảm và hormon tủy thượng thận. Ngoài ra có những cấu trúc của cơ thể không có sự phân bố của thần kinh giao cảm sẽ nhận được sự chi phối của hormon tủy thượng thận. - Điều hòa bài tiết: đường huyết giảm, huyết áp giảm, lạnh, stress... gây kích thích bài tiết hormon tủy thượng thận.

Câu hỏi lượng giá: 1. Chọn câu sai về tác dụng kháng

viêm của cortisol:

a. Ổn định màng tiêu thể tế bào b. Giảm tính thấm thành mạch c. Giảm hóa hướng động và thực bào của bạch cầu d. Tăng số lượng lympho và kháng thể

2. Receptor α và β của

catecholamin nằm ở:

a. Trên màng tế bào.

b. Trong bào tương tế bào. c. Trên màng nhân tế bào. d. Trong nhân tế bào. 3. Các tác dụng sau là của

catechomin, ngoại trừ:

a. Tăng hoạt động của tim, tăng huyết áp. b. Hưng phấn về tinh thần. c. Ly giải glycogen và tăng tân tạo đường. d. Co đồng tử.

98

MỘT SỐ HORMON ĐỊA PHƯƠNG VÀ HOẠT CHẤT SINH HỌC

Mục tiêu: trình bày được tên, bản chất hóa học, nguồn gốc và tác dụng của một số hormon địa phương và hoạt chất sinh học

1. MỘT SỐ HORMON HỆ TIÊU HÓA 1.1. Gastrin - Bản chất: polypeptid. - Nguồn gốc: niêm mạc hang vị. - Tác dụng: + Bài tiết dịch tiêu hóa: dịch vị, dịch tụy (cả phần dịch và phần enzym). + Co cơ trơn ống tiêu hóa.

1.2. Secretin (hepatocrinin) - Bản chất: polypeptid. - Nguồn gốc: niêm mạc tá tràng. - Tác dụng: + Bài tiết dịch tiêu hóa: dịch mật, dịch tụy (phần dịch). + Giãn cơ trơn ống tiêu hóa.

1.3. Cholecystokinin (pancreozymin) - Bản chất: polypeptid. - Nguồn gốc: niêm mạc tá tràng. - Tác dụng: + Bài tiết dịch tiêu hóa: dịch tụy (phần enzym). + Co túi mật.

1.4. Bombesin - Bản chất: polypeptid. - Nguồn gốc: niêm mạc dạ dày, tá tràng. Ngoài ra: da, não, phổi. - Tác dụng: + Bài tiết dịch tiêu hóa: dịch vị (HCl). + Co cơ trơn ruột non, túi mật. + Bài tiết gastrin.

1.5. Vasoactive intestinal peptid (VIP)

99

- Bản chất: polypeptid. - Nguồn gốc: niêm mạc ruột. Ngoài ra: vỏ não, vùng hạ đồi. - Tác dụng: + Ức chế bài tiết dịch tiêu hóa: dịch vị (HCl). + Giãn cơ trơn dạ dày, phế quản, động mạch vành, động mạch phổi.

1.6. Serotonin - Bản chất: sản phẩm chuyển hóa cuả tryptophan. - Nguồn gốc: niêm mạc ruột, dạ dày. Ngoài ra: tiểu cầu, vùng hạ đồi, tiểu não, tủy, hệ viền. - Tác dụng: co cơ trơn gây co mạch tham gia vào cơ chế cầm máu, co phế quản, tăng nhu động ruột.

2. MỘT SỐ HORMON HỆ TIM MẠCH 2.1. Hệ thống renin - angiotensin - Bản chất: renin là một enzym thủy phân protein. Angiotensinogen là một protein. Angiotensin I (10 acid amin) và II (8 acid amin) là những peptid. - Nguồn gốc: renin do tế bào của phức hợp cận cầu thận bài tiết khi

dòng máu đến thận giảm. Trong khi đó angiotensinogen là một protein lưu

hành trong máu do gan tổng hợp và bài tiết. Renin Men chuyển

Angiotensinogen Angiotensin I Angiotensin II (Men chuyển: coverting enzym có ở mao mạch phổi)

- Tác dụng: angiotensin II có tác dụng làm tăng huyết áp do làm tăng sức cản ngoại biên + Trên mạch máu: angiotensin II kích thích thần kinh giao cảm gây co tiểu động mạch. Tác dụng này xảy ra nhanh. + Trên thận: tác dụng xảy ra chậm hơn làm tăng tái hấp thu Na+ và nước do angiotensin II trực tiếp tác dụng lên ống thận. Ngoài ra angiotensin II còn gián tiếp tác dụng thông qua việc kích thích vỏ thượng thận tổng hợp và bài tiết aldosteron. + Các tác dụng khác: kích thích trung tâm khát ở vùng hạ đồi gây cảm giác khát, kích thích thùy sau tuyến yên bài tiết ADH, kích thích vùng postrema ở nền não thất IV làm tăng trương lực mạch.

100

Hình 1: Tác dụng của hệ RAA và các NP 2.2. Các natriuretic peptid Các peptid thải muối bao gồm ANP (atrial natriuretic peptide), BNP (brain natriuretic peptide) và CNP (C-type natriuretic peptide). - Bản chất: polypeptid (ANP: 28 acid amin, BNP: 32 acid amin và CNP: 22 acid amin) - Nguồn gốc: ANP được tiết ra từ tâm nhĩ khi bị căng, BNP được tiết ra từ tâm thất khi bị căng, CNP được tiết ra từ tế bào nội mô mạch máu. Ngoài ra , BNP và CNP còn có nguồn gốc ở não. - Tác dụng: + Trên thận: tăng độ lọc cầu thận, tăng đào thải natri, nước và các ion khác như phospho, magne, canxi, kali. + Trên mạch máu: giãn mạch, giảm đáp ứng với các tác nhân gây co mạch. + Trên hệ nội tiết: ức chế tiết aldosteron, renin và ADH. + Trên não: giảm cảm giác khát và thèm ăn muối.

2.3. Endothelin - Bản chất: polypeptid có 21 aicd amin. - Nguồn gốc: tế bào nội mô mạch máu. - Tác dụng: co mạch mạnh hơn cả angiotensin và vasopressin.

101

2.4. Nitric oxid (NO) - Bản chất: NO được tạo thành từ acid amin L-arginine bởi sự xúc tác

của enzym nitric oxide synthetase (NOS). - Nguồn gốc: tế bào nội mô mạch máu. - Tác dụng: giãn mạch.

3. MỘT SỐ HORMON CỦA CÁC CƠ QUAN KHÁC 3.1. Histamin - Bản chất: sản phẩm khử carboxyl của histidin. - Nguồn gốc: hầu hết các mô trong cơ thể. - Tác dụng: + Giãn mạch, tăng tính thấm mao mạch. + Kích thích tế bào viền ở dạ dày làm tăng bài tiết HCl.

3.2. Prostaglandin - Bản chất: acid béo không no có vòng 5 cạnh và 2 mạch nhánh. Căn cứ vào vòng 5 cạnh người ta chia ra 5 loại A, E, F, B, I. Mỗi loại chia thành nhiều nhóm. - Nguồn gốc: hầu hết các mô trong cơ thể. - Tác dụng: + Tim: điều hòa trương lực mạch vành. + Mạch: giãn mạch, tăng tính thấm mao mạch (prostaglandin I2, E2, A2)

+ Phổi: prostaglandin E1, E2 làm giãn phế quản; prostaglandin F2α làm

co phế quản. Trong hen phế quản có rối loạn tỷ lệ prostaglandin E2/ F2α. + Tiêu hóa: giảm bài tiết dịch vị (prostaglandin E, I2), tăng nhu động ruột, bài tiết dịch tụy (giảm phần dịch, tăng phần enzym), tăng bài tiết mật. + Sinh dục: co cơ tử cung + Tiểu cầu: ức chế kết dính tiểu cầu (prostaglandin E1, I2), tăng kết dính tiểu cầu (prostaglandin E2). + Phản ứng viêm: tăng tính thấm thành mạch (prostaglandin E, A), gây sốt, giảm ngưỡng cảm giác đau (prostaglandin E, I2).

3.3. Vitamin D3 (Cholecalciferol) - Bản chất: steroid - Nguồn gốc: cholecalciferol được tạo ra ở da dưới tác dụng của tia cực tím. Ở gan, cholecalciferol được chuyển thành 25-hydroxy-cholecalciferol. Ở

102

thận, 25-hydroxy-cholecalciferol được chuyển thành 1,25-dihydroxy-cholecalciferol. - Tác dụng: 1,25-dihydroxy-cholecalciferol có hoạt tính sinh học mạnh nhất làm tăng Ca++ và phosphat máu. + Trên ruột: tăng hấp thu Ca++ và phosphat do tăng tạo protein vận chuyển Ca++, tăng tạo men Ca++ - ATPase, tăng tạo men phosphatase kiềm. + Trên xương: tăng tác dụng của PTH trên xương hơn là khi PTH tác dụng một mình dẫn đến tiêu xương. + Trên thận: tăng tái hấp thu Ca++ và phosphat.

3.4. Erythropoietin - Bản chất: glycoprotein. - Nguồn gốc: tế bào biểu mô quanh ống thận, tế bào gan

- Tác dụng: kích thích sinh tổng hợp hồng cầu + Kích thích tạo tế bào tiền nguyên hồng cầu từ tế bào gốc. + Kích thích tổng hợp hemoglobin. + Kích thích vận chuyển hồng cầu lưới từ tủy xương ra máu ngoại vi.

Câu hỏi lượng giá: 1. Hormon sau đây ức chế bài tiết

dịch tiêu hóa:

a. Gastrin b. Secretin c. Cholecystokinin d. VIP 2. Hormon sau đây được bài tiết từ

sự căng lên của thành tâm nhĩ:

a. Angiotensin II b. ANP c. Endothelin d. NO 3. Vitamin D có vai trò quan trọng

trong sự hấp thu ion:

a. Natri b. Kali

c. Clo d. Canxi 4. Hormon cần thiết cho việc hấp

thu canxi:

a. Vitamin D b. Erythropoietin c. Histamin d. Prostaglandin 5. Nhóm gia đình các hormon sau

có tác dụng làm giảm huyết áp:

a. ANP, BNP, CNP b. Renin, angiotensin, aldosteron c. Các prostaglandin d. Các hormon steroid

103

Chương 3

ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CÓ THỂ BẰNG CƠ CHẾ THẦN KINH

Hệ thần kinh thực hiện chức năng điều hòa hoạt động cơ thể thông qua việc chi phối các cơ. Có hai cách phân chia hệ thần kinh, về mặt giải phẫu có thể chia thành thần kinh trung ương (não và tủy sống) và thần kinh ngoại biên (các dây thần kinh sọ não và dây thần kinh tủy sống); và về mặt chức năng có thể chia thành thần kinh động vật (chi phối cơ vân) và thần kinh thực vật (chi phối cơ trơn và cơ tim). Trong quá trình hoạt động, hệ thần kinh đón nhận thông tin từ bên ngoài đưa vào (hệ cảm giác), xử lý thông tin và ra quyết định (trung tâm thần kinh), truyền dẫn tín hiệu đến chi phối các cơ (hệ vận động). Các trung tâm thần kinh có màu xám định vị ở thần kinh trung ương sẽ hoạt động phân tích, tổng hợp một cách có ý thức (tùy ý) nếu nằm ở vỏ não và không ý thức (không tùy ý) nếu nằm dưới vỏ não. Như vậy các trung tâm thần kinh hoạt động theo nhiều cấp độ khác nhau, cấp thấp nhất là ở tủy sống và cao nhất là ở vỏ não.

SINH LÝ NƠRON VÀ SYNAP

Mục tiêu 1. Xác định được đặc điểm và các yếu tố ảnh hưởng lên sự hưng phấn của nơron. 2. Trình bày được sự dẫn truyền xung động trên sợi trục nơron. 3. Phân tích được cơ chế dẫn truyền xung động qua synap. 4. Phân biệt được chất truyền đạt thần kinh phân tử nhỏ và lớn 5. Trình bày được các đặc điểm dẫn truyền xung động qua synap.

1. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CHỨC NĂNG 1.1. Nơron Nơron vừa là đơn vị cấu trúc vừa là đơn vị chức năng của hệ thần kinh. Nơron có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau nhưng đều gồm 3 phần chính:

104

Hình 1: Nơron - Đuôi gai: là những tua bào tương ngắn, phân nhánh. Mỗi nơron có nhiều đuôi gai trừ nơron hạch gai chỉ có 1 đuôi gai và đuôi gai này rất dài. Đuôi gai đóng vai trò tiếp nhận thông tin nên có nhiều receptor trên màng. - Thân nơron: có chứa nhân, nhiều tơ thần kinh và ty thể. Đặc biệt thân nơron cũng chứa nhiều thể Nissl (RNA) làm cho nó có màu xám. Thân là nơi xử lý thông tin của nơron. Tập hợp các thân nơron ở hệ thần kinh trung ương tạo thành các nhân xám (trong những trường hợp đặc biệt có thể dùng các thuật ngữ khác như vỏ, thể gối, củ não, cấu tạo lưới, sừng của tủy sống), đây chính là các trung tâm phản xạ. Tập hợp các thân nơron ở hệ thần kinh ngoại biên gọi là các hạch thần kinh. - Sợi trục: là tua bào tương dài, đầu tận cùng phân nhánh gọi là nhánh tận cùng kết thúc bằng các cúc tận cùng. Trong cúc tận cùng có nhiều túi nhỏ chứa chất truyền đạt thần kinh. Trong sợi trục cũng có nhiều tơ thần kinh và ty thể. Bao quanh sợi trục là tế bào Schwann cuộn thành nhiều lớp, khoảng cách giữa các tế bào Schwann là eo Ranvier. Sợi trục đóng vai trò dẫn truyền xung động thần kinh và có hai loại về mặt cấu trúc: + Sợi có myelin (sợi trắng): giữa các lớp cuộn tế bào Schwann có chất myelin cách điện. Tập hợp các sợi trục ở hệ thần kinh trung ương tạo thành các bó thần kinh và ở ngoại biên tạo thành các dây thần kinh. + Sợi không có myelin (sợi xám): không có myelin giữa các lớp cuộn của tế bào Schwann.

1.2. Synap

105

Synap là "khớp" giữa nơron với một nơron khác hoặc với tế bào đáp ứng (tế bào cơ). Một số rất ít là synap điện còn lại đa phần là synap hóa học với 3 phần: - Màng trước synap: màng các cúc tận cùng. Trong màng trước synap có chất truyền đạt thần kinh. - Khe synap: khoảng giữa 2 màng. - Màng sau synap: màng của đuôi gai hoặc thân nơron tiếp theo hay màng của tế bào đáp ứng. Trên màng sau synap có các receptor.

Hình 2: Synap 2. HOẠT ĐỘNG CỦA NƠRON 2.1. Hoạt động tiếp nhận và xử lý thông tin của nơron Trên màng đuôi gai, thân và thậm chí có khi màng sợi trục của nơron có các receptor tiếp nhận các kích thích khác nhau. Sau khi tiếp nhận thông tin, thân nơron có nhiệm vụ xử lý và mã hóa các tín hiệu thành các xung động thần kinh. - Khả năng hưng phấn của nơron rất cao với 3 đặc điểm: + Ngưỡng kích thích rất thấp: chỉ cần kích thích với cường độ rất thấp. + Hoạt tính chức năng cao (thời gian trơ rất ngắn): có khả năng đáp ứng với các kích thích nhịp nhàng tần số cao. + Khi nơron hưng phấn chuyển hóa của nơron tăng: nhu cầu O2 tăng, sản xuất NH2, acetylcholin, glutamat, nhiệt… tăng.

106

- Các yếu tố ảnh hưởng lên tính hưng phấn của nơron: + Ảnh hưởng của pH: nhiễm kiềm làm tăng tính hưng phấn của nơron có thể gây co giật, động kinh; nhiễm toan làm giảm tính hưng phấn của nơron có thể gây hôn mê. + Ảnh hưởng của oxy: thiếu oxy, nơron sẽ ngừng hưng phấn và gây mất tri giác sau 3-5 giây. + Ảnh hưởng của thuốc: thuốc làm tăng tính hưng phấn do làm giảm ngưỡng kích thích như cafein, theophillin, theobromin; thuốc làm tăng tính hưng phấn do ức chế các chất truyền đạt ức chế như strychnine; thuốc làm giảm tính hưng phấn do làm tăng ngưỡng kích thích như thuốc tê, thuốc mê.

2.2. Hoạt động dẫn truyền xung động trên sợi trục của nơron 2.2.1. Hoạt động dẫn truyền xung động trên một sợi trục * Đặc điểm dẫn truyền xung động trên sợi trục: - Xung động thần kinh chỉ được dẫn truyền trên nơron còn nguyên vẹn dưới dạng điện thế hoạt động theo cả hai chiều. Do vậy, khi điện thế hoạt động xuất hiện tại một điểm bất kỳ nào đó trên màng nơron thì quá trình khử cực sẽ lan ra toàn bộ màng. 2 kiểu dẫn truyền: + Dẫn truyền trên sợi không có myelin: điện thế hoạt động lan dần sang các điểm lân cận. + Dẫn truyền trên sợi có myelin: điện thế hoạt động lan truyền theo kiểu “nhảy cách” qua các eo Ranvier. Do đó kiểu dẫn truyền này có tốc độ nhanh hơn dẫn truyền trên sợi không có myelin và tiết kiệm năng lượng cho nơron. - Tuân theo quy luật “tất cả hoặc không”: kích thích dưới ngưỡng thì không đáp ứng; kích thích bằng hoặc trên ngưỡng thì đáp ứng tối đa về mặt biên độ. Tuy nhiên kích thích càng mạnh thì tần số xung động sẽ càng cao. - Tốc độ dẫn truyền tỷ lệ thuận với đường kính sợi trục.

* Phân loại sợi trục: Bảng 11.1. Phân loại sợi trục

Loại sợi

Chức năng Đường kính

(µm)

Tốc độ dẫn truyền (m/s)

Aα Sợi cảm giác suốt cơ, thị giác, sợi vận động cơ vân

15 70-120

107

Aβ Sợi truyền xúc giác (da) 8 30-70

Aγ Sợi vận động ở suốt cơ 5 15-30

Aδ Sợi truyền cảm giác nhiệt và đau “nhanh” (da)

3 12-30

B Sợi tiền hạch giao cảm 3 3-15

C Sợi truyền cảm giác đau “chậm”, sợi hậu hạch giao cảm

1 (không myelin)

0,5-2

2.2.2. Hoạt động dẫn truyền xung động trong một bó sợi trục Dây thần kinh ở ngoại biên cũng như các đường dẫn truyền trong hệ thần kinh trung ương không phải là một sợi trục mà là một bó gồm nhiều sợi trục có và không có myelin. Sự dẫn truyền xung động xảy ra trên từng sợi không lan tỏa sang các sợi khác do đó thông tin được đảm bảo dẫn truyền chính xác dến đích.

3. HOẠT ĐỘNG DẪN TRUYỀN XUNG ĐỘNG QUA SYNAP 3.1. Cơ chế dẫn truyền xung động qua synap Xung động chỉ được dẫn truyền theo môt chiều từ màng trước synap đến màng sau synap theo cơ chế: - Cơ chế trước synap: khi điện thế hoạt động lan đến cúc tận cùng sẽ làm mở cổng kênh Ca++. Ca++ đi vào trong cúc đến gắn lên các túi nhỏ chứa chất truyền đạt thần kinh làm các túi này di chuyển đến hoà màng vào màng cúc tận cùng và giải phóng chất truyền đạt thần kinh vào khe synap. Các túi synap có thể được tái sử dụng cho lần giải phóng tiếp theo. - Cơ chế sau synap: chất truyền đạt thần kinh đến gắn vào receptor đặc hiệu ở màng sau synap. Tùy theo tính chất có thể gây hưng phấn hoặc ức chế ở màng sau synap. Có hai loại receptor: + Receptor kênh có 3 loại: kênh Na+ gây hưng phấn, kênh K+ và kênh Cl- gây ức chế. + Receptor enzym gây 3 hiệu ứng: chuyển hóa tạo ra AMPc dẫn đến kích thích nhiều hoạt động tế bào, hoạt hóa hệ thống gen làm tăng tổng hợp receptor, hoạt hóa proteinkinase làm giảm số lượng receptor màng. - Cơ chế chấm dứt dẫn truyền: xung động dẫn truyền qua synap sẽ dừng lại khi xảy ra một trong 3 hiện tượng sau: + Chất truyền đạt thần kinh khuếch tán ra mô xung quanh.

108

+ Chất truyền đạt thần kinh bị enzym phân hủy. + Chất truyền đạt thần kinh được tái sử dụng.

3.2. Các chất truyền đạt thần kinh Có khoảng trên 40 loại chất truyền đạt thần kinh, chia 2 nhóm:

3.2.1. Nhóm có phân tử nhỏ - Mỗi nơron chỉ tổng hợp và giải phóng một chất. - Túi synap chứa chất truyền đạt thần kinh được tái sử dụng. - Tác dụng nhanh và ngắn. - Chuyển hóa theo 3 cách + Khuếch tán ra khỏi khe synap vào các dịch xung quanh. + Phân hủy tại khe synap dưới tác dụng của enzym. + Vận chuyển tích cực trở lại cúc tận cùng và được tái sử dụng. - Một số chất điển hình: + Acetylcholin: bài tiết bởi nhiều vùng của não như tế bào tháp lớn, các nhân nền não, nơron chi phối cơ vân, sợi tiền hạch giao cảm và phó giao cảm, sợi hậu hạch phó giao cảm… Tác dụng kích thích trừ ở tận cùng phó giao cảm lại thường có tác dụng ức chế. + Noradrenalin: bài tiết bởi các nơron nằm trong não, hypothalamus và sợi hậu hạch giao cảm. Tác dụng kích thích hoặc ức chế. + Dopamin: bài tiết bởi các nơron vùng chất đen và các nhân nền não. Tác dụng ức chế. + Acid gamma amino butyric (GABA): bài tiết ở tủy sống, tiểu não, nhân nền và nhiều vùng của vỏ não. Tác dụng ức chế. + Serotonin: bài tiết ở các nhân của não giữa, sừng sau tủy sống và hypothalamus. Tác dụng ức chế đường dẫn truyền đau ở tủy sống, có vai trò trong hoạt động xúc cảm và gây ngủ.

3.2.2. Nhóm có phân tử lớn - Bản chất là peptid nên được gọi là pepetid thần kinh. Mỗi nơron có thể tổng hợp và bài tiết một hay nhiều peptid não. - Túi synap chứa chất truyền đạt thần kinh không được tái sử dụng. - Tác dụng chậm, kéo dài. - Chuyển hóa: khuếch tán ra các mô xung quanh rồi bị phá hủy bởi enzym.

109

- Một số chất điển hình: encephalin, endorphin (chất giảm đau nội sinh), chất P (dẫn truyền cảm giác đau), vasopressin, neurotensin, gastrin, ACTH…

3.3. Một số đặc điểm của dẫn truyền xung động qua synap 3.3.1. Hiện tượng cộng kích thích sau synap - Cộng kích thích trong không gian: nhiều cúc tận cùng cùng giải phóng chất truyền đạt thần kinh thì điện thế sau synap sẽ là tổng đại số của các điện thế tác động lên nó cùng lúc. + Cộng đồng thời các điện thế kích thích: nếu một cúc tận cùng giải phóng chất truyền đạt thần kinh thì chỉ đủ tạo ra điện thế kích thích sau synap là 0,5-1mV, trong khi cần 10-20mV mới đạt tới ngưỡng kích thích. Do vậy thường cần nhiều cúc tận cùng giải phóng chất truyền đạt cùng lúc và tác dụng của chúng là tác dụng cộng gộp. + Cộng đồng thời điện thế kích thích và điện thế ức chế: tác dụng của chúng sẽ triệt tiêu nhau một phần hay hoàn toàn tùy theo cường độ. - Cộng kích thích theo thời gian: cúc tận cùng giải phóng chất truyền đạt thần kinh liên tiếp nhau và đủ nhanh thì điện thế sau synap sẽ là tổng đại số của các điện thế tác động lên nó theo thời gian.

3.3.2. Hiện tượng mỏi synap Khả năng dẫn truyền xung động qua synap sẽ giảm dần khi nơron trước synap bị kích thích liên tục với tần số cao. Cơ chế: - Cạn chất truyền đạt thần kinh dự trữ ở cúc tận cùng. - Bất hoạt dần các receptor ở màng sau synap. - Chậm tái hấp thu Ca++ vào màng sau synap làm mở kênh K+ gây hiệu ứng ức chế.

3.3.3. Hiện tượng chậm synap Thời gian để xung động được dẫn truyền qua synap là thời gian chậm synap, tối thiểu khoảng 0,5 giây. Thời gian này bao gồm: - Thời gian giải phóng chất truyền đạt thần kinh ở màng trước synap. - Thời gian khuếch tán chất truyền đạt thần kinh qua khe synap. - Thời gian chất truyền đạt thần kinh gây tác động lên màng sau synap.

3.3.4. Hiện tượng phân kỳ và hội tụ

110

Mạng lưới synap rất phức tạp chứ không phải là nơi tiếp hợp của một cúc tận cùng với một nơron. Xung động đi qua mạng lưới synap sẽ theo một trong hai lối:

- Dẫn truyền theo lối phân kỳ: khi tín hiệu thần kinh vào một tập hợp nơron gây hưng phấn một lượng lớn hơn rất nhiều các sợi ra khỏi tập hợp. + Phân kỳ khuếch đại: trên đường dẫn truyền, cứ qua mỗi chặng thì số nơron bị kích kích lại nhiều lên. Ví dụ: một tế bào tháp trên vỏ não có thể kích thích 10.000 sợi cơ vân. + Phân kỳ thành nhiều đường hơn: từ một tập hợp nơron xung động được dẫn truyền ra theo nhiều hướng khác nhau. Ví dụ: đường dẫn truyền cảm giác đi lên nhiều vùng của não như đồi thị, cấu tạo lưới, tiểu não... - Dẫn truyền theo lối hội tụ: khi tín hiệu thần kinh từ nhiều nhánh tận cùng tới chỉ kích thích một nơron. Đây là cơ sở của hiện tượng cộng kích thích. + Hội tụ nhiều nhánh tận cùng của một nơron: nhiều cúc tận cùng của một nơron cùng tạo synap với một nơron khác. + Hội tụ nhiều nhánh tận cùng của nhiều nơron: nhiều cúc tận cùng của nhiều nơron khác nhau cùng tạo synap với một nơron. Ví dụ: nơron trung gian nhận tín hiệu từ các sợi ngoại vi, sợi liên đốt tủy, sợi từ não; sau đó nhiều nơron trung gian lại hội tụ trên nơron vận động của sừng trước tủy sống.

Câu hỏi lượng giá: 1. Đặc điểm về khả năng hưng phấn

của nơron:

a. Ngưỡng kích thích và hoạt tính chức năng thấp b. Ngưỡng kích thích thấp và hoạt tính chức năng cao c. Ngưỡng kích thích cao và hoạt tính chức năng thấp d. Ngưỡng kích thích và hoạt tính chức năng cao 2. Chọn phát biểu sai về đặc điểm

dẫn truyền trên một sợi trục:

a. Dẫn truyền theo hai chiều b. Sợi có myelin chậm hơn sợi không có myelin c. Tuân theo qui luật “tất cả hoặc không” d. Đường kính càng to dẫn truyền càng nhanh 3. Sợi trục sau đây có tốc độ dẫn

truyền nhanh nhất:

a. Sợi Aα

b. Sợi Aβ

c. Sợi Aγ

111

d. Sợi Aδ 4. Cơ chế giải phóng chất truyền

đạt thần kinh ở màng trước synap

có liên quan đến ion:

a. Na+ b. K+ c. Cl- d. Ca++ 5. Chất truyền đạt thần kinh phân

tử nhỏ:

a. Mỗi chất đặc hiệu cho 1 nơron

b. Túi synap chứa nó được tái sử dụng c. Tác dụng chậm và kéo dài d. Được phân hủy theo 3 cách 6. Khi làm việc hoặc học tập liên

tục kéo dài sẽ dẫn đến mệt mỏi,

giảm khả năng tập trung do:

a. Hiện tượng cộng synap b. Hiện tượng mỏi synap c. Hiện tượng chậm synap d. Hiện tượng phân kỳ dẫn truyền

112

SINH LÝ CẢM GIÁC

Mục tiêu: 1. Trình bày được 3 loại cảm giác nông: xúc giác, nhiệt, đau. 2. Trình bày được 2 loại cảm giác sâu: có ý thức và không ý thức. 3. Trình bày được 4 loại cảm giác giác quan: thị giác, thính giác, khứu giác và vị giác. 4. Xác định được vai trò của hệ lưới hoạt hóa truyền lên. Hệ cảm giác bao gồm: - Bộ phận nhận cảm (receptor). - Đường dẫn truyền hướng tâm (thần kinh cảm giác). - Trung tâm xử lý thông tin (chất xám ở thần kinh trung ương). Cảm giác bao gồm cảm giác nông, cảm giác sâu và cảm giác giác quan.

1. CẢM GIÁC NÔNG Cảm giác nông là các cảm giác có receptor nằm bên ngoài da, bao gồm: cảm giác xúc giác, cảm giác nhiệt và cảm giác đau.

1.1. Cảm giác xúc giác 1.1.1. Receptor xúc giác Kích thích gây cảm giác xúc giác là những kích thích cơ học trên da như va chạm, áp suất, rung động (tín hiệu kích thích lặp đi lặp lại nhanh). - Các loại receptor xúc giác: + Đầu dây thần kinh tự do. + Tiểu thể Meissner ở đỉnh các gai da . + Đĩa Merkel nhóm lại thành thể Iggo ở dưới lớp biểu bì da. + Tận cùng có myelin và không myelin ở chân lông. + Tiểu thể Pacini - Phân bố receptor xúc giác: nhiều ở đầu ngón tay, đầu lưỡi, môi, đầu mũi, mặt dưới ngón chân cái. Có ít ở phần trên đùi, mặt trước cẳng tay, mặt trong cẳng chân, cổ và phần da che xương. - Độ nhậy cảm của receptor xúc giác thay đổi theo cá thể, tập luyện. Ví dụ: người mù xúc giác phát triển, khi mệt xúc giác giảm.

1.1.2. Dẫn truyền cảm giác xúc giác

113

* Chặng thứ nhất: dẫn truyền từ receptor vào tủy sống - Nơron thứ nhất (noron của hạch gai): có thân nằm ở hạch gai cạnh tủy sống. Sợi trục theo rễ sau dây thần kinh tủy vào sừng sau tủy sống. - Loại sợi dẫn truyền:

+ Loại sợi Aβ có myelin: dẫn truyền nhanh cảm giác xúc giác tinh tế giúp xác định chính xác vị trí, cường độ và sự thay đổi của kích thích. + Loại sợi C không có myelin: dẫn truyền chậm cảm giác xúc giác thô sơ như áp suất lên toàn thân, ngứa…

* Chặng thứ hai: dẫn truyền từ tủy sống lên đồi thị Dẫn truyền theo hai bó: gai thị sau và gai thị trước

- Bó gai thị sau: sợi to, có myelin, dẫn truyền nhanh cảm giác xúc giác tinh tế. Đường dẫn truyền: + Nơron thứ nhất: sợi trục từ ngoại biên vào đến sừng sau tủy sống sẽ đi thẳng lên theo cột trắng sau tận cùng ở nhân thon và nhân chêm hành não. + Nơron thứ hai: thân nằm ở nhân thon và nhân chêm hành não, sợi trục bắt chéo sang bên kia tận cùng ở nhân bụng sau của đồi thị đối bên. Chỗ bắt chéo tạo thành dải Reil. Trên đường đi bó này nhận thêm các sợi cảm giác xúc giác vùng đầu mặt của dây V. - Bó gai thị trước: sợi nhỏ, không có myelin, dẫn truyền chậm cảm giác xúc giác thô sơ. Đường dẫn truyền: + Nơron thứ nhất: sợi trục từ ngoại biên vào tận cùng ở sùng sau tủy sống. + Nơron thứ hai: thân nằm ở sừng sau tủy sống, sợi trục bắt chéo sang bên kia và đi thẳng lên theo cột trắng trước bên tận cùng ở đồi thị đối bên.

* Chặng thứ ba: dẫn truyền từ đồi thị lên vỏ não Nơron thứ ba: thân nằm ở đồi thị, sợi trục tận cùng ở thùy đỉnh của vỏ não.

1.1.3. Trung tâm xúc giác ở vỏ não Vỏ não cảm giác xúc giác nằm ở thùy đỉnh, gồm hai vùng:

- Vùng cảm giác thân thể I: nhận các thông tin về cảm giác từng phần cơ thể theo các hình chiếu tương ứng, đặc điểm:

114

+ Diện tích hình chiếu của một phần tỷ lệ thuận với số lượng receptor có trên phần đó. + Hình chiếu của các phần cơ thể lộn ngược: hình chiếu của đầu nằm thấp, phía ngoài; còn phần chi dưới lại nằm cao, phía trong. Tổn thương vùng này: bệnh nhân không cảm nhận được sự thay đổi áp suất lên cơ thể, không đánh giá đúng trọng lượng của vật, không nhận biết được hình dạng của vật và tính chất bề mặt của vật. Bệnh nhân vẫn nhận cảm được nhiệt và đau nhưng không nhận cảm được chính xác tính chất, cường độ và nhất là vị trí của 2 cảm giác đó. - Vùng cảm giác thân thể II: nhận các thông tin đến từ vùng I, vai trò chưa rõ.

1.2. Cảm giác nhiệt 1.2.1. Receptor nhiệt Kích thích gây cảm giác nhiệt là những kích thích lạnh hoặc nóng tùy mức độ. - Các loại receptor nhiệt: + Receptor nhận cảm nóng (tiểu thể Ruffini): là các tiểu thể có vỏ bọc, bên trong có các sợi có myelin. Ngừng hoạt động khi nhiệt độ thấp hơn 20-250C, hoạt động mạnh ở 38-430C và giới hạn cao nhất là 45-470C. + Receptor nhận cảm lạnh (tiểu thể Knauss): bắt đầu được kích thích ở 10-150C, khoảng 240C bắt đầu giảm kích thích và mất hẳn ở nhiệt độ trên 400C. - Phân bố receptor nhiệt: nằm ở lớp nông của da, tách xa nhau, mỗi receptor chi phối 1 vùng khoảng 1mm. Gây cảm giác nhiệt nhờ hiện tượng cộng kích thích. Receptor lạnh nhiều gấp 3-10 lần receptor nóng và nằm ở nông hơn. Receptor nhiệt có nhiều ở môi kế tiếp là ngón tay và ít trên thân mình. - Receptor nhiệt nhất là receptor lạnh có tính thích nghi rất nhanh nhưng không hoàn toàn.

1.2.2. Dẫn truyền cảm giác nhiệt * Chặng thứ nhất: dẫn truyền từ receptor vào tủy sống - Nơron thứ nhất (noron của hạch gai): có thân nằm ở hạch gai cạnh tủy sống. Sợi trục theo rễ sau dây thần kinh tủy đến tận cùng ở sừng sau tủy sống. - Loại sợi dẫn truyền:

115

+ Loại sợi Aδ có myelin: dẫn truyền nhanh cảm giác lạnh. + Loại sợi C không có myelin: dẫn truyền chậm cảm giác nóng.

* Chặng thứ hai: dẫn truyền từ tủy sống lên thân não và đồi thị Nơron thứ hai: thân nằm ở sừng sau tủy sống, sợi trục bắt chéo sang bên kia và đi thẳng lên theo bó gai-thị trước đến tận cùng ở chất lưới thân não và phức hợp bụng nền của đồi thị.

* Chặng thứ ba: dẫn truyền từ đồi thị lên vỏ não Nơron thứ ba: thân nằm ở đồi thị, sợi trục tận cùng ở thùy đỉnh của vỏ não.

1.2.3. Trung tâm cảm giác nhiệt ở vỏ não Vỏ não cảm giác nhiệt nằm ở thùy đỉnh, tại đây có những nơron nhận cảm đặc hiệu với nóng, lạnh cho từng vùng riêng của cơ thể.

Tổn thương vùng này: bệnh nhân không cảm nhận được nhiệt độ.

1.3. Cảm giác đau 1.3.1. Receptor đau Kích thích gây cảm giác đau là những kích thích cơ học mạnh, kích thích nhiệt quá nóng hoặc quá lạnh, kích thích hóa học như bradykinin, serotonin, histamin, acetylcholin, acid, ion K+… - Receptor đau: đầu tự do của dây thần kinh. - Phân bố receptor đau: + Lớp nông của da. + Mô bên trong: màng xương, thành động mạch, mặt khớp, màng não, thành các tạng có ít receptor đau nhưng gây được cảm giác đau nhờ hiện tượng cộng kích thích. Những receptor đau này thường

Hình 2. Sơ đồ đường dẫn truyền cảm giác đau

116

không có đường dẫn truyền riêng mà phải mượn đường của receptor đau vùng da tương ứng. - Receptor đau không có tính thích nghi.

1.3.2. Dẫn truyền cảm giác đau * Chặng thứ nhất: dẫn truyền từ receptor vào tủy sống - Nơron thứ nhất (noron của hạch gai): có thân nằm ở hạch gai cạnh tủy sống. Sợi trục theo rễ sau dây thần kinh tủy đến tận cùng ở sừng sau tủy sống. - Loại sợi dẫn truyền:

+ Loại sợi Aδ có myelin: dẫn truyền nhanh cảm giác đau cấp.

+ Loại sợi C không có myelin: dẫn truyền chậm cảm giác đau mạn.

* Chặng thứ hai: dẫn truyền từ tủy sống lên đồi thị Nơron thứ hai: thân nằm ở sừng sau tủy sống, sợi trục bắt chéo sang bên kia và đi thẳng lên theo bó gai-thị trước bên đến tận cùng ở phức hợp bụng nền của đồi thị. Ngoài ra: xung động còn được dẫn truyền theo bó gai lưới tận cùng ở cấu tạo lưới thuộc hành não, cầu não, não giữa cả hai bên; các bó gai-cổ-đồi thị từ tủy cùng bên đi lên.

* Chặng thứ ba: dẫn truyền từ đồi thị lên vỏ não Nơron thứ ba: thân nằm ở đồi thị, sợi trục tận cùng ở nền não và vùng cảm giác đau của vỏ não (không có trung tâm chuyên biệt).

1.3.3. Trung tâm cảm giác đau Vùng cảm giác đau của vỏ não không phải là một trung tâm chuyên

biệt rõ ràng. Vỏ não có vai trò trong việc đánh giá đau nhất là về chất. Vị trí của cảm giác đau cấp được xác định chính xác hơn cảm giác đau mạn. Tổn thương mất vỏ vẫn còn cảm giác đau.

2. CẢM GIÁC SÂU Cảm giác sâu là những cảm giác có receptor bản thể, bao gồm: cảm giác sâu có ý thức và cảm giác sâu không ý thức.

2.1. Cảm giác sâu có ý thức 2.1.1. Receptor cảm giác sâu có ý thức Các receptor bản thể nằm ở gân, cơ, xương, khớp.

2.1.2. Dẫn truyền cảm giác sâu có ý thức * Chặng thứ nhất: dẫn truyền từ receptor vào tủy sống và lên hành não

117

Nơron thứ nhất (noron của hạch gai): có thân nằm ở hạch gai cạnh tủy sống. Sợi trục theo rễ sau dây thần kinh tủy vào sừng sau tủy sống sau đó theo bó thon và chêm (bó Goll và Burdach) đi thẳng lên tận cùng ở nhân thon, nhân chêm hành não.

* Chặng thứ hai: dẫn truyền từ hành não lên đồi thị Nơron thứ hai: thân nằm ở nhân thon và nhân chêm hành não, sợi trục: - Đa số bắt chéo sang bên kia và đi lên tận cùng ở nhân bụng sau của đồi thị đối bên. - Một số theo bó hành-tiểu não đi vào tiểu não cùng bên qua cuống dưới.

* Chặng thứ ba: dẫn truyền từ đồi thị lên vỏ não Nơron thứ ba: thân nằm ở đồi thị, sợi trục tận cùng ở thùy đỉnh của vỏ não.

2.1.3. Trung tâm cảm giác sâu có ý thức ở vỏ não Vỏ não nhận cảm giác sâu có ý thức nằm ở thùy đỉnh có vai trò tạo các cảm giác bản thể như: cho ta biết tư thế, vị trí của từng phần cơ thể và của cả cơ thể trong không gian; có khái niệm về trọng lượng; có cảm giác áp lực; giúp nhận biết đồ vật bằng xúc giác trong khi không nhìn thấy vật.

2.2. Cảm giác sâu không có ý thức 2.2.1. Receptor cảm giác sâu không có ý thức Các receptor bản thể nằm ở gân, cơ, xương, khớp.

2.2.2. Dẫn truyền cảm giác sâu có ý thức * Chặng thứ nhất: dẫn truyền từ receptor vào tủy sống Nơron thứ nhất (noron của hạch gai): có thân nằm ở hạch gai cạnh tủy sống. Sợi trục theo rễ sau dây thần kinh tủy vào tận cùng ở sừng sau tủy sống.

* Chặng thứ hai: dẫn truyền từ tủy sống lên đồi thị - Nơron thứ hai: thân nằm ở sừng sau tủy sống, sợi trục đi lên tiểu não theo 2 bó: + Bó tủy-tiểu não chéo (bó Gowers): sợi trục bắt chéo sang bên kia và đi thẳng lên qua cuống trên vào tận cùng ở tiểu não đối bên. + Bó tủy-tiểu não thẳng (bó Flechsig): sợi trục đi thẳng lên qua cuống dưới vào tận cùng ở tiểu não cùng bên - Ngoài ra một số xung động chỉ vào đến tủy sống và tủy sống đóng vai trò là trung tâm xử lý mà không đi lên các trung tâm ở trên.

118

2.2.3. Trung tâm cảm giác sâu không ý thức ở tiểu não và tủy sống Trung tâm xử lý các cảm giác sâu không ý thức nằm ở tiểu não, tủy sống và chịu sự chi phối của các trung khu cao hơn qua hệ ngoại tháp. Vai trò chủ yếu là tạo cảm giác trương lực cơ giúp cơ thể giữ thăng bằng và phối hợp các động tác có tính chất tự động.

3. CẢM GIÁC GIÁC QUAN Cảm giác giác quan bao gồm: thị giác, thính giác, khứu giác và vị giác.

3.1. Thị giác 3.1.1. Bộ phận nhận cảm thị giác (receptor): Mắt Về mặt sinh lý, hoạt động của mắt có thể chia thành 2 hệ thống: - Hệ thống thấu kính hội tụ ánh sáng trên võng mạc: giác mạc, thủy dịch, thủy tinh thể, dịch kính. - Hệ thống nhận cảm ánh sáng: võng mạc có các tế bào que và tế bào nón.

Hình 3. Cấu tạo của mắt 3.1.1.1. Cơ chế thành lập hình ảnh trên võng mạc Cơ chế thành lập hình ảnh trên võng mạc là một hiện tượng quang học

* Nhắc lại các nguyên lý quang học: - Tia sáng bị lệch khi đi qua mặt phẳng phân cách giữa các môi trường có tỷ trọng khác nhau trừ khi chúng đến thẳng góc với bề mặt tiếp giáp.

- Tia sáng cách xa thấu kính ≥6m được xem là các tia song song.

- Tiêu điểm: điểm hội tụ ánh sáng đi qua một thấu kính hội tụ. Tiêu điểm nằm trên đường ngang đi qua tâm thấu kính hội tụ.

119

- Tiêu cự: khoảng cách giữa thấu kính và tiêu điểm. Thấu kính càng cong tiêu cự càng ngắn. - Thấu kính càng cong độ khúc xạ càng lớn. Độ khúc xạ được đo bằng đơn vị Điôp. Độ khúc xạ bằng nghịch đảo tiêu cự tính bằng m.

Ví dụ: Thấu kính có tiêu cự 0,25m Độ khúc xạ =1/0,25= 4 Điôp

* Cơ chế hội tụ của mắt: - Ánh sáng bị khúc xạ khi đi qua tất cả các thấu kính hội tụ của mắt. Điểm nút là trung tâm quang học của mắt, nơi mà các tia sáng đi qua không bị khúc xạ. Điểm này là giao điểm của 1/3 giữa và 1/3 sau của thủy tinh thể trên trục quang học của mắt. - Hình ảnh trên võng mạc bị đảo ngược so với sự vật nhưng vỏ não đã “quen” nhìn hình ảnh theo kiểu đảo ngược. - Khả năng điều tiết: là khả năng thay đổi độ cong của thủy tinh thể để ảnh của vật có thể nằm trên võng mạc.

+ Khi nhìn vật ở xa: cơ thể mi giãn (tác dụng giao cảm) ⇒ thủy tinh thể

giảm độ cong ⇒ độ khúc xạ giảm.

+ Khi nhìn vật ở gần: cơ thể mi co (tác dụng phó giao cảm) ⇒ thủy tinh

thể tăng độ cong ⇒ độ khúc xạ tăng.

Mắt người lúc nghỉ có độ khúc xạ = 66,7 Điôp. Khả năng làm tăng tối đa độ khúc xạ của thủy tinh thể bằng cách điều tiết là 12 Điôp. Vì khả năng thay đổi độ khúc xạ này có giới hạn nên tia sáng từ một vật rất gần hoặc rất xa không thể hội tụ trên võng mạc. Điểm gần nhất có thể nhìn rõ bằng điều tiết gọi là điểm gần, điểm xa nhất có thể nhìn rõ bằng điều tiết gọi là điểm xa. - Phản xạ đồng tử: + Đồng tử thu nhỏ: do co cơ vòng mống mắt (tác dụng phó giao cảm) xảy ra khi nhìn gần hay khi chiếu ánh sáng vào mắt. + Đồng tử giãn to: do cơ cơ tia (tác dụng giao cảm) khi lượng ánh sáng kém. Đây là chức năng chính của mống mắt nhằm đảm bảo tăng lượng ánh sáng đi vào mắt trong tối và giảm lượng ánh sáng vào mắt khi quá sáng. Khi đồng tử co lại hệ thống thấu kính của mắt sẽ có “chiều sâu hội tụ” lớn hơn. Chiều sâu hội tụ càng lớn thì khả năng hội tụ càng đúng, hình ảnh càng rõ.

120

* Các tật quang học và chiết quang của mắt: - Cận thị: ảnh của vật rơi trước võng mạc, nhìn rõ vật ở gần.

- Viễn thị: ảnh của vật rơi sau võng mạc, nhìn rõ vật ở xa. - Lão thị: do thủy tinh thể giảm khả năng điều tiết. Gặp ở người già, nhìn gần và xa đều kém. - Loạn thị: giác mạc cong không đều nên ảnh của vật bị méo mó. - Lác mắt: hai mắt có hai thị lực khác nhau.

3.1.1.2. Cơ chế cảm thụ ánh sáng * Nhắc lại các đặc tính vật lý cơ bản của ánh sáng và sắc tố: - Hạt ánh sáng gọi là hạt photon. Hạt photon di động theo hình sóng và cho ra những màu sắc khác nhau do sự khác biệt về bước sóng. - Sắc tố: khi photon gặp một phân tử vật chất thì ba tình huống có thể xảy ra: + Hạt photon bị phản hồi (phản chiếu). + Hạt photon bị dẫn truyền đi hay xuyên qua phân tử vật chất (không thay đổi phân tử vật chất). + Hạt photon bị hấp thu: hạt photon bị biến đi nhưng năng lượng của nó sẽ được chuyển vào phân tử vật chất làm phân tử vật chất được hoạt hóa. Không phải tất cả phân tử vật chất đều có thể hấp thu các bức xạ ánh sáng, những chất thực hiện được việc này gọi là các sắc tố. Các sắc tố có khả năng hấp thu ánh sáng ở các bước sóng khác nhau.

* Cơ chế cảm thụ ánh sáng: Cơ chế cảm thụ ánh sáng là một hiện tượng quang hóa học. Tế bào nhận cảm ánh sáng (photoreceptor): tế bào gậy, tế bào nón Bảng 11.2. Tế bào gậy và tế bào nón

Tế bào Tế bào gậy Tế bào nón Hình dáng Nhỏ, dài Nón

Quang sắc tố: 2 phần

Rhodopsin 3 loại sắc tố màu nhạy cảm với màu đỏ, màu xanh lá cây và màu xanh dương

- Protein (Opsin) Scotopsin Photopsin

121

- Sắc tố caroten Retinal là một aldehyd của vitamin A. Retinal có hai dạng đồng phân: 11-cis-retinal (cong) và all-trans-retinal (thẳng). Dạng cis là dạng kết hợp với opsin, dạng trans không kết hợp với opsin

Chức năng Rất nhạy cảm với ánh sáng, là tế bào đảm nhận nhìn trong bóng tối. Không giúp phân biệt được chi tiết, màu sắc, giới hạn của sự vật

Không nhạy cảm với ánh sáng bằng tế bào gậy. Là hệ thống nhìn ban ngày và nhìn màu sắc, giúp phân biệt được chi tiết, giới hạn sự vật.

- Cơ chế nhận cảm ánh sáng của tế bào gậy: vai trò của rhodopsin Khi ánh sáng đến tế bào gậy, rhodopsin hấp thu năng lượng ánh sáng. Năng lượng này đồng phần hóa 11-cis retinal thành all-trans retinal. Do vậy chuyển rhodopsin thành bathorhodopsin không bền vững sẽ tiếp tục tự phân hủy thành metarhodopsin II. Metarhodopsin II còn được gọi là rhodopsin hoạt hóa (activated rhodopsin) sẽ gây ra biến đổi về điện ở tế bào que tạo luồng xung động thần kinh về não.

Sơ đồ 11.2. Cơ chế nhận cảm ánh sáng của rhodopsin

Thời gian kích thích tối thiểu của ánh sáng để gây hưng phấn ở võng mạc là 2/1.000 giây. Sau khi kích thích đã tắt ảnh của vật vẫn còn lưu lại trên

122

võng mạc khoảng 35/100 giây. Thời gian xuất hiện đáp ứng là 20/1.00 giây sau khi kích thích. Thiếu viatmin A gây biểu hiện đầu tiên tại mắt là quáng gà. - Cơ chế nhận cảm màu sắc của tế bào nón: vai trò của sắc tố màu Có 3 loại tế bào nón. Mỗi loại chứa quang sắc tắc màu khác nhau Bảng 11.3. Các loại quang sắc tố của tế bào nón

Tế bào nón Quang sắc tố Bước sóng được hấp thu tối đa Đỏ Sắc tố nhạy cảm màu đỏ 570nm

Xanh lá cây Sắc tố nhạy cảm màu xanh lá cây

535nm

Xanh dương Sắc tố nhạy cảm màu xanh dương

445nm

+ Sự hấp thu các ánh sáng đơn sắc và đa sắc: Hấp thu ánh sáng đơn sắc:

Màu cam (λ=580nm)

Tế bào nón đỏ hấp thu 99% Tế bào nón xanh lá cây hấp thu: 42% Tế bào nón xanh dương hấp thu: 0%

⇒ Tỷ lệ hấp thu: 99:42:00

Màu xanh dương (λ=450nm): tỷ lệ hấp thu 00:00:97

Màu vàng: tỷ lệ hấp thu 83:83:00 Màu xanh lá cây: tỷ lệ hấp thu 31:67:36 Hấp thu ánh sáng đa sắc: là tổ hợp sự nhạy cảm của các tế bào nón. + Mắt người có thể thấy được và phân biệt màu sắc các làn sóng điện từ có bước sóng trong khoảng 400-700nm (vùng ánh sáng hay vùng quang phổ)

với bảy màu cơ bản: đỏ (λ=660nm), cam, vàng, lục, lam, chàm, tím

(λ=400nm). Nếu vùng có bước sóng này tác động cùng một lúc sẽ tạo nên

màu trắng. Vùng cực tím (Ultra violet) λ=100-400nm và vùng tia tử ngoại

(Infra red) λ>700nm là những vùng mắt không nhìn thấy được.

+ Cơ chế nhận cảm màu sắc của các quang sắc tố chưa được biết đầy đủ nhưng có lẽ giống rhodopsin do có cấu trúc gần giống nhau. + Bệnh lý liên quan: mù màu do thiếu các loại sắc tố.

3.1.2. Dẫn truyền xung động thị giác

123

Sự biến đổi trong tế bào nón và tế bào que sẽ dẫn đến việc tạo điện thế động trong tế bào lưỡng cực, tế bào đa cực. Xung động từ đây sẽ được truyền về não theo 3 chặng. - Chặng 1- Dây thị (Optic nerve): từ võng mạc đến chéo thị giác (optic chiasm). Dây thị là tập hợp sợi trục của các tế bào hạch. - Chặng 2- Dải thị (Optic tract): từ chéo thị đến thể gối ngoài (lateral geniculate body). Tại chéo thị sợi thần kinh đi từ phần thái dương võng mạc (phần mũi thị trường) đi thẳng cùng bên, còn sợi thần kinh đi từ phần mũi võng mạc (phần thái dương thị trường) đi chéo sang bên kia tạo thành dải thị. - Chặng 3- Bó gối cựa (Geniculocalcarine): từ thể gối ngoài đến vỏ não thị giác sơ cấp ở thùy chẩm.

3.1.3. Trung tâm thị giác ở vỏ não Trung tâm thị giác của vỏ não nằm ở thùy chẩm, gồm: vùng thị giác sơ cấp (primary visual cortex) và vùng thị giác thứ cấp (secondary visual areas). - Vùng thị giác sơ cấp: trực tiếp nhận các xung động đến từ mắt. Chức năng là cho ta cảm giác ánh sáng, bóng tối, màu sắc, cho ta nhìn thấy vật. Nếu tổn thương sẽ không nhìn thấy gì. - Vùng thị giác thứ cấp: nhận các xung động đến từ vùng thị giác sơ cấp. Chức năng là vùng thị giác nhận thức có vai trò phân tích các ý nghĩa của hình ảnh. Vùng này bị tổn thương nhìn thấy vật nhưng không biết vật gì.

3.2. Thính giác 3.2.1. Bộ phận nhận cảm thính giác (receptor): Tai Cơ quan nhận cảm là tai gồm: tai ngoài, tai giữa, tai trong. Âm thanh di chuyển trong không khí dưới dạng sóng âm. Nhắc lại các tính chất vật lý của sóng âm: - Vận tốc dẫn truyền sóng âm qua không khí là 344m/s ở 200C ngang mực nước biển. Vận tốc tăng lên với nhiệt độ và độ cao. - Cường độ âm thanh tỷ lệ thuận với năng lượng âm tức bình phương của biên độ rung, bình phương của tần số rung và tỷ trọng môi trường truyền âm. Đơn vị đo cường độ âm là decibel.

Cường độ âm thanh bel = log Cường độ âm thanh chuẩn Sự gia tăng năng lượng âm thanh gấp 10 lần được gọi là 1bel.

124

0,1bel=1decibel - Độ cao: độ trầm bổng của âm liên quan đến tần số. Âm càng cao càng có tần số lớn. - Âm sắc: mỗi âm phát ra gồm một âm chính và nhiều âm phụ là hòa âm của âm chính. Vì vậy các âm có cùng một độ cao nhưng do các nguồn khác nhau phát ra lại khác nhau và có thể phân biệt được với nhau. - Hòa âm, phản âm: nếu các âm phát ra đồng thời có tỷ lệ với nhau là 1/2, 5/4, 3/4, 5/3 thì cho ta hòa âm, nghe thấy dễ chịu. Nếu tỷ lệ tần số giữa chúng là 10/9, 9/8, 8/5… thì chúng tạo ra phản âm, nghe khó chịu. - Những sóng âm có chu kỳ với một tần số chính và những hòa âm khác nhau sẽ cho ra âm nhạc. Những âm thanh không nhạc điệu chỉ gây ra tiếng động.

HÌnh 4. Cấu tạo của tai 3.2.1.1. Tai ngoài - Cấu tạo: loa tai, ống tai ngoài, màng nhĩ. - Chức năng: + Loa tai: thu nhận và định hướng nguồn âm thanh.

125

+ Ống tai ngoài: dẫn truyền sóng âm thanh đến màng nhĩ. + Màng nhĩ: chuyển âm thanh từ dạng sóng âm sang sóng cơ học (rung động) do đó được xem như một máy cộng hưởng. Màng nhĩ hình phễu làm biên độ rung nhỏ nhưng lực rung lớn.

3.2.1.2. Tai giữa: hòm nhĩ - Cấu tạo: + Liên hệ với tai ngoài qua màng nhĩ, với tai trong qua cửa sổ bầu dục (cửa sổ tiền đình) và cửa sổ tròn (cửa sổ ốc tai), với họng qua vòi Eustache. + Hệ thống xương con: xương búa, xương đe, xương bàn đạp. + Cơ: cơ căng màng nhĩ, cơ bàn đạp. - Chức năng: chuyển các rung động từ màng nhĩ đến tai trong. + Vòi Eustache: có nhiệm vụ làm giảm chênh lệch áp lực giữa tai ngoài (môi trường) và tai trong. Do đó làm màng nhĩ dễ rung hơn. + Chuỗi xương con: hoạt động như một hệ thống đòn bẩy làm tăng thanh áp (áp lực âm thanh) lên 1,3 lần. + Diện tích màng nhĩ lớn hơn nhiều so với nền xương bàn đạp (55mm2/3,2mm2). Do vậy thanh áp tác dụng lên cửa sổ bầu dục gấp 22 lần

thanh áp tác động lên màng nhĩ ⇒ khuếch đại rung động.

Ngoài ra sóng âm còn có thể đến trực tiếp tai trong do lan truyền qua vòi Eustache, hoặc làm rung động toàn bộ khối xương sọ trong đó có phần đá xương thái dương.

3.2.1.3. Tai trong Tai trong nằm trong phần đá xương thái dương, gồm: mê đạo xương, mê đạo màng.

* Cơ chế nhận cảm âm thanh: - Chuyển động của chuỗi xương con trong tai giữa tạo thành sóng cơ học tác động lên cửa sổ bầu dục (oval window) làm phát sinh các sóng trong ngoại dịch (perilymph) tầng tiền đình (scala vestibuli). - Màng Reissner ngăn giữa thang tiền đình và thang giữa (scala media) là một màng mỏng và dễ dàng rung động theo các sóng trong thang tiền đình. - Thang giữa có chứa nội dịch (endolymph) tiết ra từ Stria vascularis. Nội dịch rung động theo màng Reissner. - Màng nền (basilar membrance) là một màng sợi ngăn giữa thang giữa và thang ốc tai (scala tympani). Màng này cũng rung động theo nội dịch.

126

- Cơ quan Corti: nằm trên màng nền, rung động theo màng nền. Cơ quan Corti cấu tạo bởi các tế bào lông (hair cell) là tế bào nhận cảm âm thanh. Từ đây sẽ xuất hiện điện thế hoạt động dẫn truyền cảm giác âm thanh.

* Tần số âm thanh: - Tần số sóng âm tạo ra tần số rung của màng nền. Tai người có thể nghe được các âm thanh trong giới hạn 20-20.000Hz, nghe rõ nhất: 1.000-4.000Hz. Giọng nam có tần số trung bình 120Hz, giọng nữ 250Hz. - Sóng di chuyển trong ốc tai sẽ đạt chiều cao tối đa khi gặp màng nền có tần số cộng hưởng tự nhiên với tần số sóng, sau đó sóng dừng lại rất nhanh. Nơi sóng đạt chiều cao tối đa như vậy tùy thuộc tần số sóng. - Sợi nền trong màng nền: + Chiều dài: tăng dần từ đáy (0,04mm) đến đỉnh ốc tai (0,5mm). + Đường kính: giảm dần từ đáy đến đỉnh ốc tai. Do đó độ cứng giảm 100 lần. Vậy, sợi ngắn, cứng nằm gần đáy (gần cửa sổ bầu dục) có khuynh hướng rung với tần số thấp. Sợi dài, mềm hơn nằm gần đỉnh có khuynh hướng rung với tần số cao.

3.2.2. Dẫn truyền xung động thính giác - Nơron thứ nhất: là các tế bào giác quan trên đường ống Corti tạo thành phần ốc tai của dây VIII về đến nhân lưng và nhân bụng. - Nơron thứ hai: xuất phát từ nhân lưng và nhân bụng của dây VIII và dừng lại ở nhân trám, thể hình thang của cầu não đối bên.

- Nơron thứ ba: theo thể Reil bên lên thể gối trong. - Nơron thứ tư: từ thể gối trong lên thùy thái dương của vỏ não. Ngoài ra có một số nơron thứ hai không bắt chéo mà tận cùng ở thể gối trong và củ não sinh tư sau cùng bên.

3.2.3. Trung tâm thính giác ở vỏ não Vùng thính giác của vỏ não nằm ở thùy thái dương, gồm:

- Vùng thính giác sơ cấp: trực tiếp nhận các xung động đến từ tai. Chức năng là cho ta cảm giác âm thanh. Nếu tổn thương sẽ không nghe thấy gì. - Vùng thính giác thứ cấp: nhận các xung động đến từ vùng thính giác sơ cấp. Chức năng là vùng thính giác nhận thức có vai trò phân tích các ý nghĩa của âm thanh nghe được. Vùng này bị tổn thương nghe thấy tiếng nhưng không biết đó là âm gì.

127

Ở người thính giác có sự liên quan chặt chẽ với lời nói.

3.3. Vị giác 3.3.1. Bộ phận nhận cảm vị giác: lưỡi - Receptor là các chồi vị giác trên gai lưỡi hoạt động như những hóa cảm thụ quan. Ngoài ra, còn có ở vòm miệng, sụn nắp thanh quản, phần trên thực quản. - Các loại vị giác: 4 vị cơ bản + Vị chua: tác nhân là phần cation của các acid được nhận cảm chủ yếu ở hai bên phần lưng lưỡi. + Vị mặn: tác nhân là phần cation của muối được nhận cảm chủ yếu ở hai bên phần đầu lưỡi. + Vị ngọt: tác nhân là các loại đường, glycol, alcohol, aldehyd, ceton, amid, ester, aminoacid, muối vô cơ của chì, beryllium được nhận cảm chủ yếu ở đầu lưỡi. + Vị đắng: tác nhân là các chất hữu cơ mạch dài có chứa nitrogen, các alkaloid được nhận cảm chủ yếu ở phía sau lưỡi. - Ngưỡng kích thích: tùy thuộc vào độ hòa tan của chất kích thích và loại chất kích thích. Nồng độ các chất phải thay đổi 30% thì sự khác biệt về cường độ mới được phát hiện. Mỗi chồi vị giác thường chỉ đáp ứng với 1 trong 4 vị cơ bản khi nồng độ chất kích thích gần ngưỡng kích thích. Ở nồng độ cao, các chồi vị giác có thể bị kích thích bởi 2, 3 hoặc 4 vị. Nhiệt độ cũng có ảnh hưởng đến vị giác, nhiệt độ tối thuận là 30-400C. - Cơ chế kích thích vị giác: chất kích thích hòa tan trong dung dịch miệng tác động lên chồi vị giác làm phát sinh điện thế hoạt động trong sợi thần kinh. Cơ chế: + Vị ngọt: hoạt hóa AMPc dẫn đến giảm dẫn truyền K+

qua màng tế bào. + Vị đắng: hoạt hóa IP3 làm tăng Ca++ nội bào. + Vị mặn: kích thích Na+ khuếch tán vào trong tế bào. + Vị chua: H+ gây đóng các kênh K+.

3.3.2. Dẫn truyền xung động vị giác Đường dẫn truyền có 3 chặng:

128

- Tế bào thứ nhất: tua gai phân nhánh trong các chồi vị giác, trực tiếp nhận các xung động từ các tế bào vị giác, tập trung lại thành các nhánh dây thần kinh. + 2/3 trước lưỡi: dây V3 � thừng nhĩ (dây VII) � hạch gối (thân nơron), sợi trục tận hết tại 1/3 trên nhân bó đơn độc ở hành não. + 1/3 sau lưỡi: dây thiệt hầu (IX) � hạch Andersch (thân nơron), sợi trục tận hết tại 1/3 giữa nhân bó đơn độc ở hành não. - Tế bào thứ hai: thân nơron nằm trong nhân bó đơn độc, sợi trục tận cùng tại nhân bụng giữa trước của thalamus. - Tế bào thứ ba: thừ thalamus đến hồi sau trung tâm thuộc thùy đỉnh vỏ não.

3.3.3. Trung tâm vị giác ở vỏ não Trung tâm vị giác nằm ở thùy đỉnh vỏ não.

3.4. Khứu giác Cảm giác khứu giác là một cảm giác được biết đến ít nhất trong các giác quan. Cùng với vị giác, đây là một loại cảm giác được khởi động bằng cơ chế hóa học.

3.4.1. Nhận cảm khứu giác - Receptor là các tế bào nhận cảm mùi hay tế bào khứu giác (Olfactory cell) nằm ở niêm mạc mũi giữa vách ngăn và xương cuốn mũi trên. Các tế bào này chiếm một vùng có đường kính khoảng 2,4cm2 mỗi bên, màu vàng nhạt. - Các loại mùi: gần đây, dựa trên các nghiên cứu về gen mã hóa các receptor nhận cảm mùi, người ta nhận thấy có ít nhất là 100 mùi cơ bản. Từ các mùi cơ bản này, người ta có thể phân biệt 2000-4000 mùi khác nhau. - Ngưỡng kích thích khứu giác: ngưỡng kích thích khứu giác rất thấp; ví dụ methyl mercaptan có thể gây ra cảm giác mùi ở nồng độ 1/25 tỉ miligam/ml không khí. Nồng độ các chất chỉ cần tăng lên 10-50 lần là có thể đạt đến cường độ kích thích tối đa. Khả năng phân biệt các thay đổi nhỏ về cường độ của các mùi kém. Do vậy trong thực tế thường người ta nhận biết sự hiện diện của mùi hơn là cường độ mùi. - Cơ chế kích thích khứu giác: các phân tử mùi khuếch tán qua lớp dịch nhầy đến gắn lên receptor nằm trên màng của lông khứu giác. Đầu trong của các receptor gắn với protein G, protein này có 3 tiểu đơn vị. Khi bị kích thích, tiểu đơn vị α sẽ tách ra khỏi protein G và ngay lập tức hoạt hóa theo kiểu

129

dòng thác Adenyl cyclase. Adenyl cyclase tiếp tục hoạt hóa ATP thành AMPc. AMPc làm mở các cổng kênh Na+. Một lượng lớn ion Na+ sẽ đi vào trong tế bào gây khử cực tế bào tạo thành xung động thần kinh.

3.4.2. Dẫn truyền xung động khứu giác - Sợi trục của các tế bào khứu giác xuyên qua lá sàng xương bướm lên hành khứu (olfactory bulb) tiếp xúc với các nơron mũ (mitral cell) tạo thành các búi (cầu) khứu giác. - Sợi trục của các tế bào mũ đi đến hệ limbic và đến thùy trán vỏ não qua vùng thalamus.

3.4.3. Trung tâm khứu giác ở vỏ não Trung tâm khứu giác nằm ở thùy trán vỏ não. Tổn thương trung tâm khứu giác dẫn đến “điếc mùi”.

4. CẢM GIÁC VÀ HỆ LƯỚI HỌAT HÓA TRUYỀN LÊN Hệ lưới gồm các nhân lưới nằm ở vùng hành cầu não. - Các đường dẫn truyền cảm giác khi đi lên các trung khu đặc hiệu đều cho nhánh bên đến cấu tạo lưới, đặc biệt là đường dẫn truyền cảm giác đau. Cấu tạo lưới bị kích thích sẽ phát xung động theo các sợi lên vỏ não gây hoạt hóa vỏ não. Vỏ não hoạt hóa lại càng kích thích hệ lưới hoạt hóa truyền lên hơn (feedback dương). - Ý nghĩa: tạo trạng thái tỉnh táo, thức tỉnh; trạng thái cảnh giác giúp nhận cảm giác tốt hơn.

Câu hỏi lượng giá: 1. Cảm giác nông sau đây có

receptor ở các tạng:

a. Cảm giác xúc giác b. Cảm giác nhiệt c. Cảm giác đau d. Tất cả đều đúng 2. Tổn thương vùng cầu não bên

phải gây:

a. Mất cảm giác xúc giác bên phải. b. Mất cảm giác xúc giác bên trái.

c. Mất một phần cảm giác xúc giác 2 bên. d. Mất toàn bộ cảm giác xúc giác 2 bên. 5. Chọn phát biểu sai về cảm giác

nhiệt:

a. Receptor nhiệt có khả năng thích nghi b. Cảm giác lạnh dẫn truyền chậm hơn cảm giác nóng

130

c. Đường dẫn truyền có 3 chặng, bắt chéo ở chặng thứ 2 d. Trung tâm cảm giác nhiệt nằm ở thùy đỉnh 3. Cảm giác đau:

a. Là cảm giác nông, các receptor chỉ phân bố ngoài da b. Có ý nghĩa bảo vệ cơ thể nên không thích nghi và liên quan với hệ lưới c. Các xung động về đau được dẫn truyền với một tốc độ duy nhất về đồi thị d. Trung tâm cảm giác hoàn toàn khu trú trong thùy đỉnh vỏ não 4.So với cảm giác sâu không ý

thức, cảm giác sâu có ý thức:

a. Không có receptor bản thể b. Bắt chéo ở tủy sống c. Cũng dẫn truyền vào tiểu não d. Giúp phối hợp động tác tự động

6. Điều tiết là khả năng:

a. Thể thủy tinh thay đổi độ khúc xạ b. Đồng tử thay đổi kích thước c. Thủy dịch thay đổi thể tích d. Giác mạc thay đổi độ cong 7. Tai người có thể nghe được âm

thanh trong giới hạn tần số:

a. 0-20Hz b. 20-20.000Hz c. 20.000-40.000Hz d. >40.000Hz 8. Vị chua được nhận cảm chủ yếu

ở:

a. Đầu lưỡi b. Hai bên phần đầu lưỡi c. Hai bên phần lưng lưỡi d. Đáy lưỡi

131

SINH LÝ VẬN ĐỘNG

Mục tiêu: 1. Trình bày được hoạt động của vỏ não vận động và hệ tháp. 2. Trình bày được các vùng vận động dưới vỏ và hệ ngoại tháp. 3. Trình bày được vai trò vận động của các nhân nền não.

Hệ vận động bao gồm: - Trung tâm vận động (chất xám thần kinh trung ương). - Đường dẫn truyền vận động (ly tâm). - Bộ phận đáp ứng (cơ, gân).

Vận động bao gồm vận động có ý thức (vỏ não và hệ tháp) và vận động không ý thức (các nhân dưới vỏ và hệ ngoại tháp). Vận động còn chịu sự chi phối của các nhân nền não và tiểu não.

1. VỎ NÃO VẬN ĐỘNG VÀ HỆ THÁP Vỏ não chi phối các cử động "tùy ý". Bó thần kinh chi phối vận động xuất phát từ đây được gọi là bó tháp (bó vỏ tủy). 1.1. Vỏ não vận động Vỏ não vận động nằm ở thùy trán trước rãnh trung tâm gồm 3 vùng nhỏ: vùng vận động sơ cấp, vùng tiền vận động, vùng vận động bổ sung.

1.1.1. Vùng vận động sơ cấp - Chi phối đối bên. - Bản đồ chi phối các cơ của vùng vận động sơ cấp: + Bản đồ hình cơ thể lộn ngược: đầu ở thấp, mình ở trên và ở cao nhất là chi dưới. + Phần nào của cơ thể càng có nhiều cử động phức tạp, tinh tế thì vùng đại diện của nó trên vỏ não càng lớn (có tới hơn một nửa diện tích của vùng này là dành cho cử động của bàn tay và các cơ liên quan đến nói).

1.1.2. Vùng tiền vận động - Nằm trước vùng vận động sơ cấp. Bản đồ chi phối các cơ của vùng này cũng giống như trên vùng vận động sơ cấp. - Hoạt động phối hợp với vùng vận động sơ cấp, nhân nền và đồi thị tạo nên một phức hợp chi phối phần lớn các cử động phức tạp của cơ thể đòi hỏi sự phối hợp của nhiều cơ.

132

Hình 1: Sơ đồ hệ tháp

1.1.3. Vùng vận động bổ sung - Nằm trước và trên vùng tiền vận động. Phải kích thích mạnh mới gây được co cơ và thường gây co cơ cả hai bên. - Hoạt động phối hợp với vùng tiền vận động để tạo ra tư thế của các phần khác nhau cơ thể làm nền cho sự kiểm soát các cử động tinh tế của bàn tay, bàn chân.

1.2. Đường dẫn truyền vận động vỏ não-tủy sống: hệ tháp - Thân: 1/3 ở vùng vận động sơ cấp, 1/3 ở vùng tiền vận động và vùng vận động bổ sung, phần còn lại từ các vùng cảm giác thân thể. - Sợi trục: là những sợi có myelin đi thẳng cùng bên từ vỏ não xuống đến hành não, tại hành não chia 2 bó: + Bó tháp chéo: 9/10 bắt chéo sang bên đối diện và đi xuống tận cùng ở sừng trước tủy sống đối bên. + Bó tháp thẳng: 1/10 tiếp tục đi thẳng xuống tủy sống rồi mới bắt chéo tại tủy sang tận cùng ở sừng trước tủy sống đối bên.

133

- Tại tủy sống bó tháp tạo synap với nơron trung gian, nơron trung gian sẽ tiếp tục tạo synap với nơron vận động ở sừng trước. Riêng ở đoạn tủy cổ (chi phối bàn, ngón tay) thì bó tháp tạo synap trực tiếp với nơron vận động ở sừng trước. Nơron vận động ở sừng trước sẽ chuyển xung động thần kinh đến chi phối các cơ vân qua rễ trước thần kinh tủy.

2. CÁC VÙNG VẬN ĐỘNG KHÁC CỦA NÃOVÀ HỆ NGỌAI THÁP Một số vùng khác của não như trung não, cầu não, hành não có các nhân tham gia kiểm soát vận động không tùy ý của cơ vân (trương lực cơ). Các bó thần kinh chi phối vận động xuất phát từ đây được gọi là hệ ngoại tháp.

2.1. Nhân đỏ và bó nhân đỏ-tủy - Nhân đỏ nằm ở cuống não. - Bó nhân đỏ-tủy: xuất phát từ nhân đỏ bắt chéo sang bên đối diện, rồi đi thẳng xuống tận cùng ở sừng trước tủy sống đối bên. - Chức năng: ức chế nơron vận động alpha của tủy làm giảm trương lực cơ. - Tổn thương nhân đỏ hoặc bó nhân đỏ-tủy: trương lực toàn bộ các cơ tăng rất mạnh, đặc biệt là trương lực các cơ kháng trọng trường (cơ duỗi).

2.2. Củ não sinh tư và bó mái-tủy - Hai củ não sinh tư trước và hai củ não sinh tư sau nằm ở cuống não. - Bó mái-tủy: xuất phát từ củ não sinh tư bắt chéo sang bên đối diện, rồi đi thẳng xuống tận cùng ở sừng trước tủy sống đối bên. - Chức năng: + Củ não sinh tư trước: thực hiện các phản xạ định hướng với ánh sáng như máy mắt, lay tròng mắt, quay đầu, đưa mắt về nguồn sáng. + Củ não sinh tư sau: thực hiện các phản xạ định hướng với âm thanh như vểnh tai, quay đầu, tai về phía nguồn âm.

2.3. Cấu tạo lưới và bó lưới-tủy - Nhân lưới ở cầu não và nhân lưới ở hành não - Bó lưới-tủy: xuất phát từ cấu tạo lưới đi thẳng xuống tận cùng ở sừng trước tủy sống cùng bên. - Chức năng:

134

+ Nhân lưới ở cầu não: kích thích các cơ kháng trọng trường (các cơ ở cột sống và các cơ duỗi của các chi) qua bó lưới tủy giữa tạo nên hệ thống cấu tạo lưới kích thích truyền xuống làm tăng trương lực cơ. + Nhân lưới ở hành não: ức chế các cơ kháng trọng trường (các cơ ở cột sống và các cơ duỗi của các chi) qua bó lưới tủy bên tạo nên hệ thống cấu tạo lưới ức chế truyền xuống làm giảm trương lực cơ.

2.4. Nhân tiền đình và bó tiền đình-tủy - Nhân tiền đình nằm ở hành não. - Bó tiền đình-tủy: xuất phát từ nhân tiền đình đi thẳng xuống tận cùng ở sừng trước tủy sống cùng bên. - Chức năng: kích thích nơron vận động alpha của tủy làm tăng trương lực cơ. - Tổn thương nhân tiền đình hoặc bó tiền đình-tủy: trương lực toàn bộ các cơ giảm, đặc biệt là trương lực các cơ kháng trọng trường (cơ duỗi).

2.5. Nhân trám và bó trám-tủy - Nhân trám nằm ở hành não. - Bó trám-tủy: xuất phát từ nhân trám đi thẳng xuống tận cùng ở sừng trước tủy sống cùng bên.

3. VAI TRÒ VẬN ĐỘNG CỦA CÁC NHÂN NỀN NÃO - Vị trí: các nhân nền nằm chủ yếu bên cạnh đồi thị, sâu trong não với hai nhân chính là nhân đuôi và nhân bèo. Nhân đuôi và nhân bèo có các đường liên hệ với các cấu trúc khác của não rất phức tạp gọi là vòng của nhân bèo và vòng của nhân đuôi. Giữa hai nhân này là bao trong nơi tập hợp hầu hết các sợi cảm giác và vận động liên hệ giữa vỏ não và tủy sống. - Chức năng: + Vòng của nhân bèo: giúp vỏ não trong việc thực hiện các kiểu vận động phức tạp đã được học tập và trở thành vô thức. Ví dụ như điều hòa các cử động phức tạp: viết, dùng kéo cắt giấy, ném bóng vào rổ, phủi vết bẩn, nói… . Tổn thương một bộ phận của vòng này dẫn đến các rối loạn về vận động như tổn thương nhân cầu nhạt gây chứng athetose (múa vờn), tổn thương nhân bèo sẫm gây chứng chorea (múa giật), tổn thương chất đen gây chứng liệt run (bệnh Parkinson). + Vòng của nhân đuôi: lập kế hoạch về trình tự thời gian cho nhiều hình thức vận động đồng thời và kế tiếp nhau để vỏ não có thể lựa chọn và

135

sắp xếp lại nhằm thực hiện một mục đích nhất định. Đồng thời nó cũng đảm nhiệm việc tính toán thời gian thực hiện cử động (nhanh hay chậm), ước tính quy mô cường độ cử động (lớn hay nhỏ). Tổn thương vòng này sẽ mất những tri thức bản năng.

4. VAI TRÒ VẬN ĐỘNG CỦA TIỂU NÃO Tiểu não có vai trò tham gia vào việc kiểm soát và điều chỉnh vận động tùy ý và không tùy ý (xem bài sinh lý phản xạ).

Câu hỏi lượng giá: 1. Cơ quan vận động bao gồm:

a. Bộ phận nhận cảm-đường ly tâm- bộ phận đáp ứng. b. Trung tâm-đường ly tâm- bộ phận đáp ứng. c. Bộ phận nhận cảm-đường hướng tâm-trung tâm. d. Trung tâm-đường hướng tâm-đường ly tâm. 2. Đường dẫn truyền vận động

tháp:

a. Bắt chéo từ nhân thon, nhân chêm hành não lên đồi thị. b. 100% bắt chéo tại tủy sống c. 100% bắt chéo tại hành não d. 9/10 bắt chéo tại hành não, 1/10 tại tủy sống. 3. Bó tiền đình tủy xuất phát từ

nhân tiền đình ở hành não:

a. Đi thẳng xuống sừng trước tủy sống cùng bên và kích thích nơron vận động alpha.

b. Đi thẳng xuống sừng trước tủy sống cùng bên và ức chế nơron vận động alpha. c. Bắt chéo rồi đi xuống sừng trước tủy sống đối diện và kích thích nơron vận động alpha. d. Bắt chéo rồi đi xuống sừng trước tủy sống đối diện và ức chế nơron vận động alpha. 4. Nơron thứ nhất của cung phản

xạ 2 nơron tủy sống tận cùng ở:

a. Hạch gai. b. Sừng sau chất xám tủy sống. c. Sừng bên chất xám tủy sống. d. Sừng trước chất xám tủy sống. 5. Phản xạ gân cơ nhị đầu có trung

tâm nằm ở tủy sống đoạn:

a. C1-C2 b. C3-C4 c. C5-C6 d. C6-C8

136

SINH LÝ PHẢN XẠ

Mục tiêu: 1. Trình bày được các phản xạ của tủy sống. 2. Trình bày được các phản xạ của hành - cầu não. 3. Trình bày được các phản xạ của cuống não. 4. Trình bày được các phản xạ của tiểu não.

Phản xạ là phản ứng của cơ thể đối với những kích thích của môi

trường bên ngoài cũng như bên trong cơ thể. 5 thành phần của cung phản xạ: - Bộ phận nhận cảm (receptor). - Dây thần kinh hướng tâm (dây cảm giác). - Trung tâm phản xạ (chất xám thần kinh trung ương). - Dây thần kinh ly tâm (dây vận động). - Bộ phận đáp ứng (cơ)

HÌnh 1: Cung phản xạ Các phản xạ được thực hiện dưới sự chỉ huy của các trung tâm ở nhiều cấp độ khác nhau: phản xạ của tủy sống, phản xạ của thân não, phản xạ của gian não và đoan não, phản xạ của tiểu não. Tuy nhiên hoạt động của chúng rất phức tạp, có sự liên quan mật thiết với các vùng khác của hệ thần kinh.

1. PHẢN XẠ CỦA TỦY SỐNG - Trung tâm phản xạ nằm ở chất xám tuỷ sống. - Các quy luật của phản xạ tủy: + Quy luật một bên: một kích thích yếu chỉ tạo ra phản xạ tại chỗ bị kích thích.

137

+ Quy luật đối xứng: nếu tăng cường độ kích thích sẽ gây phản xạ bên đối diện bị kích thích. + Quy luật khuếch tán: nếu tiếp tục tăng cường độ kích thích lên nữa thì phản ứng đi từ sau ra trước của cùng bên bị kích thích. + Quy luật toàn thể: nếu kích thích với cường độ quá mạnh phản ứng sẽ lan truyền khắp cơ thể, tất cả các cơ đều co. - Cung phản xạ có thể có 2 hoặc 3 nơron + Cung phản xạ 2 nơron: thời gian tiềm tàng ngắn

Nơron I: Thân ở hạch gai Sợi trục theo rễ sau thần kinh tuỷ vào tận cùng ở sừng

trước chất xám tuỷ sống. Nơron II: Thân ở sừng trước chất xám tuỷ sống. Sợi trục theo rễ trước thần kinh tuỷ đến cơ quan đáp ứng.

+ Cung phản xạ 3 nơron: thời gian tiềm tàng tương đối dài Nơron I: Thân ở hạch gai Sợi trục theo rễ sau thần kinh tuỷ vào tận cùng ở sừng sau

chất xám tuỷ sống. Nơron II: Thân ở sừng sau chất xám tuỷ sống. Sợi trục tận cùng ở sừng trước chất xám tuỷ sống. Nơron III: Thân ở sừng trước chất xám tuỷ sống. Sợi trục theo rễ trước thần kinh tuỷ đến cơ quan đáp ứng.

1.1. Phản xạ trương lực cơ Khi nghỉ các cơ vẫn ở trạng thái co trương lực với sự tham gia của nơron vận động gamma ở tủy sống. Riêng phản xạ trương lực của các cơ vùng cổ còn có sự tham gia của bộ máy tiền đình. Các phản xạ trương lực cơ của tủy sống này tạo cho cơ thể một tư thế nhất định trong không gian: - Phản xạ ngồi: tăng trương lực đồng thời các cơ gấp ở hai chi dưới và duy trì trong một thời gian dài để đảm bảo một tư thế ngồi nhất định. Trung tâm phản xạ nằm ở vùng thắt lưng. - Phản xạ đứng: tăng trương lực đồng thời các cơ duỗi ở hai chi dưới và duy trì trong một thời gian dài để đảm bảo một tư thế đứng nhất định. Trung tâm phản xạ nằm ở vùng thắt lưng. - Phản xạ khi nằm nghỉ ngơi: giảm trương lực các cơ vân toàn cơ thể.

1.2. Phản xạ gân cơ

138

- Gõ lên gân gây co cơ. - Cung phản xạ 2 nơron, receptor là gân cơ. Bảng 11.4. Các phản xạ gân cơ của tủy sống

Phản xạ Nơi kích thích Đáp ứng Trung tâm

Gân cơ nhị đầu

Gân cơ nhị đầu Gấp cẳng tay C5-C6

Gân cơ tam đầu

Gân cơ tam đầu Duỗi cẳng tay C6-C8

Trâm quay Dưới mấu trâm xương quay

Gấp và xoay ngửa cẳng tay

C5-C7

Trâm trụ Dưới mấu trâm xương trụ

Úp sấp cẳng tay C8

Gân gối Gân cơ tứ đầu đùi Duỗi gối L3-L5

Gân gót Gân gót Gập bàn chân S1-S2

1.3. Phản xạ da - Vạch trên da gây co cơ vùng đó. - Cung phản xạ 3 nơron. Bảng 11.5. Các phản xạ da của tủy sống

Phản xạ Nơi kích thích Đáp ứng Trung tâm Da bụng Da bụng trên

Da bụng giữa Da bụng dưới

Co giật cơ bụng D6-D8 D8-D10 D10-D12

Da bìu Da mặt trong và trên đùi

Co bìu cùng bên L4-S3

Da quanh hậu môn

Da quanh hậu môn

Co cơ vòng hậu môn

S3

Da lòng bàn chân Da lòng bàn chân Gập 5 ngón chân S1-S2

1.4. Phản xạ gấp Kích thích làm căng cơ sẽ gây phản xạ co các cơ gấp dẫn đến từng đoạn chi gấp vào nhau. Đây là những phản xạ một synap (2 nơron).

1.5. Phản xạ duỗi và phản xạ duỗi chéo

139

- Phản xạ duỗi: khi đứng, trọng lượng cơ thể đè nặng lên 2 chân, các cơ duỗi ở chân sẽ co lại, chân duỗi thẳng ra chống lại sức hút của trái đất. - Phản xạ duỗi chéo: phản xạ xuất hiện ở 4 chi để hoàn thành động tác đi hoặc chạy do hiện tượng co/duỗi các cơ đối lập nhau ở các chi đối nhau. Ví dụ: kích thích đau vào chân trái sẽ gây co chân trái và tay phải, duỗi chân phải và tay trái (chạy/đi) để kéo cơ thể ra khỏi tác nhân kích thích.

1.6. Phản xạ thực vật Trung tâm phản xạ nằm ở chất xám tủy: - Trung tâm không định khu rõ: phản xạ bài tiết mồ hôi, phản xạ co cơ dựng lông, phản xạ vận mạch. - Trung tâm định khu rõ: phản xạ vùng đầu mặt cổ, phản xạ tim, phản xạ hô hấp, phản xạ tiêu hóa, phản xạ tiết niệu-sinh dục.

2. PHẢN XẠ CỦA THÂN NÃO Thân não bao gồm: hành não, cầu não và trung não. - Các phản xã của hành- cầu não: + Phản xạ hô hấp: điều hòa hô hấp, bảo vệ hô hấp (ho, hắt hơi). + Phản xạ tim mạch: điều hòa hoạt động tim, huyết áp. + Phản xạ tiêu hoá: phản xạ cơ học (nhai, nuốt, nôn, cử động dạ dày, túi mật), phản xạ tiết dịch tiêu hoá. Khám phản xạ cơ nhai: gõ vào hàm dưới cằm gây co cơ nhai làm miệng khép lại. + Phản xạ của mắt: phản xạ giác mạc, phản xạ chảy nước mắt. + Phản xạ tư thế-chỉnh thế: thông qua phản xạ điều hòa trương lực cơ của nhân tiền đình, cấu tạo lưới. - Các phản xạ của trung não: + Củ não sinh tư trước là trung tâm phản xạ định hướng với ánh sáng: máy mắt, lay tròng mắt, quay đầu về phía nguồn sáng… + Củ não sinh tư sau là trung tâm phản xạ định hướng với âm thanh: vểnh tai, quay đầu, tai về phía nguồn âm… + Phản xạ tư thế-chỉnh thế: thông qua phản xạ điều hòa trương lực cơ của nhân đỏ.

3. PHẢN XẠ CỦA GIAN NÃO VÀ ĐOAN NÃO - Gian não gồm có đồi não và vùng hạ đồi quây quanh não thất ba.

140

+ Đồi não gồm đồi thị, vùng trên đồi, vùng sau đồi và vùng dưới đồi tham gia các hoạt động hình thành tư duy, hành vi-động cơ, xúc cảm, trung tâm nhìn và nghe dưới vỏ (thể gối ngoài và trong). + Vùng hạ đồi: trung tâm điều hòa thần kinh thực vật, điều hòa thân nhiệt, điều hòa nội tiết, trung tâm no và trung tâm khát. - Đoan não gồm 2 bán cầu đại não với các trung tâm thần kinh là chất xám: + Các nhân nền não: trung tâm của các phản xạ vận động vô thức, lập kế hoạch cho vận động. + Vỏ não: trung tâm của các phản xạ có điều kiện

4. PHẢN XẠ CỦA TIỂU NÃO Tiểu não tham gia vào các phản xạ chi phối vận động cùng bên và các phản xạ thực vật.

4.1. Các phản xạ kiểm soát và điều chỉnh vận động không tùy ý Hai cung phản phản xạ chính: cung phản xạ có bộ phận nhận cảm ở gân, cơ, xương, khớp và cung phản xạ có bộ phận nhận cảm ở cơ quan tiền đình.

4.1.1. Cung phản xạ có bộ phận nhận cảm ở gân, cơ, xương, khớp - Bộ phận nhận cảm: các receptor bản thể ở gân, cơ, xương, khớp. - Đường hướng tâm: các đường dẫn truyền cảm giác sâu về tiểu não: + Bó tủy tiểu não chéo (Gowers), bó tủy tiểu não thẳng (Flechsig). + Bó Goll-Burdach đến nhân thon, nhân chêm ở hành não rồi theo bó hành-tiểu não vào tiểu não. Các bó này tận cùng ở vở tiểu não cũ (thùy nhộng). - Trung tâm phản xạ: vỏ tiểu não thùy nhộng cho các sợi đến nhân mái của tiểu não. - Đường ly tâm: từ nhân mái có các bó đi ra: + Bó tiểu não-tiền đình đi đến nhân tiền đình ở hành não. + Bó tiểu não-hành não đi đến cấu trúc lưới ở hành não. Từ đó xung động được tiếp tục dẫn truyền theo các đường ngoại tháp đến các nơron vận động ở sừng trước tủy sống cùng bên. - Bộ phận đáp ứng: kiểm soát và điều chỉnh việc làm tăng trương lực cơ của các chi và thân mình từ đó dẫn đến kiểm soát phối hợp động tác và duy trì tư thế trong không gian (phản xạ tư thế).

141

4.1.2. Cung phản xạ có bộ phận nhận cảm ở cơ quan tiền đình - Bộ phận nhận cảm: các receptor ở cơ quan tiền đình của tai trong. - Đường hướng tâm: dẫn truyền theo dây thần kinh số VIII (phần tiền đình) về nhân tiền đình ở hành não cùng bên. Từ đây xung động theo bó tiền đình-tiểu não qua cuống dưới vào tiểu não cùng bên và tận cùng ở vỏ tiểu não cổ (thùy nhung). - Trung tâm phản xạ: vỏ tiểu não thùy nhung cho các sợi đến nhân mái của tiểu não. - Đường ly tâm: Từ nhân mái có các bó đi ra giống nhưng cung phản xạ trên (bó tiểu não-tiền đình, bó tiểu não-hành não). Từ đó xung động được tiếp tục dẫn truyền đến: + Cấu trúc lưới ở thân não. + Các nhân vận động nhãn cầu ở não giữa. + Các nhân vận động ngoại tháp. + Các nhân thực vật chủ yếu là nhân X. + Nơron vận động ở sừng trước tủy sống cùng bên. - Bộ phận đáp ứng: + Kiểm soát và điều chỉnh việc làm tăng trương lực cơ vùng cổ từ đó kiểm soát và điều chỉnh thăng bằng cơ thể (phản xạ chỉnh thế) + Phản xạ rung giật nhãn cầu: xuất hiện khi thân bị xoay vòng. Hiện tượng này có hai chiều: chiều vận nhãn chậm ngược với chiều xoay của thân, chiều vận nhãn nhanh ngược với chiều vận nhãn chậm. + Các phản xạ thực vật: khi tiền đình bị kích thích sẽ gây ra những phản ứng thực vật về hô hấp, tim mạch, tiêu hóa… Trong đó phản ứng tim mạch (thay đổi nhịp tim, huyết áp, trương lực mạch máu não…), phản ứng tiêu hóa (buồn nôn, nôn…) có vai trò thực tiễn quan trọng.

4.2. Các phản xạ kiểm soát và điều chỉnh vận động tùy ý - Bộ phận nhận cảm: vỏ não và các nhân nền não - Đường hướng tâm: + Khi vỏ não vận động bị kích thích ngoài việc phát xung động theo bó

tháp nó còn phát xung động theo bó vỏ-cầu-tiểu não đến tiểu não: chặng thứ nhất từ vỏ não xuống nhân của cầu não cùng bên, chặng thứ hai sợi trục của nơron cầu não bắt chéo đường giữa theo cuống giữa vào tận cùng ở tiểu não mới.

142

+ Khi các vùng vận động của các nhân nền não, của chất lưới và tủy sống bị kích thích sẽ phát xung động đến nhân trám ở hành não. Từ đây có bó trám-tiểu não bắt chéo đường giữa theo cuống dưới vào tiểu não đối bên. - Trung tâm phản xạ: vỏ tiểu não mới cho các sợi đến nhân răng của tiểu não. - Đường ly tâm: từ nhân răng có các đường dẫn truyền đi ra theo cuống tiểu não trên: + Bó tiểu não-nhân đỏ: đi đến tận cùng ở nhân đỏ đối bên. + Bó tiểu não-đồi thị-vỏ não: sợi trục đi đến đồi thị đối bên, sợi trục của đồi thị sẽ tiếp tục đi đến tận cùng ở vỏ não vận động. - Đáp ứng: + Kiểm soát và điều chỉnh vận động tùy ý đảm bảo cho các hoạt động được chính xác (đúng hướng, đúng tầm, nhịp nhàng) đặc biệt là các động tác nhanh (chạy, đánh máy chữ, chơi đàn piano…). + Hoạt động khởi đầu-kết thúc động tác: làm cơ chuyển sang hoạt động rất nhanh và mạnh lúc khởi đầu động tác và kết thúc động tác đúng lúc bằng cách ức chế các cơ không đối kháng và kích thích cơ đối kháng. + Lập chương trình vận động: đặt chương trình trước cho sự vận động giúp các động tác được mềm mại, liên tục khi chuyển từ hướng này sang hướng khác.

4.3. Các phản xạ thực vật Tiểu não có mối liên hệ về mặt giải phẫu và chức năng với vùng hạ đồi và cấu trúc lưới, nơi có những vai trò quan trọng trong điều hòa các chức năng thực vật do vậy tiểu não cũng có ảnh hưởng đến các chức năng thực vật. Câu hỏi lượng giá: 1. Phản xạ gân cơ nhị đầu có trung

tâm nằm ở:

a. C4-C5

b. C5-C6

c. C6-C7 d. C7-C8

1. Tiểu não có vai trò:

a. Tạo ra tất cả các dạng vận động cùng bên b. Tạo ra tất cả các dạng vận động đối bên c. Kiểm soát và điều chỉnh trương lực cơ cùng bên d. Kiểm soát và điều chỉnh trương lực cơ đối bên

143

2. Phản xạ chỉnh thế của tiểu não

là phản xạ:

a. Có bộ phận nhận cảm ở gân cơ xương khớp b. Dẫn truyền hướng tâm theo đường dẫn truyền cảm giác sâu

c. Có trung tâm nằm ở vỏ tiểu não cổ và nhân mái d. Điều hòa trương lực cơ tứ chi và thân mình

144

SINH LÝ HỆ THẦN KINH THỰC VẬT Mục tiêu: 1. Trình bày được tổ chức của hệ thần kinh thực vật. 2. Trình bày được các tác dụng của hệ thần kinh thực vật. Hệ thần kinh thực vật (tự động, tự chủ) chi phối các hoạt động ngoài ý muốn của cơ trơn và cơ tim. Do đó tham gia điều hoà chức năng của nhiều cơ quan, hệ thống để cơ thể luôn giữ thăng bằng đối với sự thay đổi của môi trường sống.

1. TỔ CHỨC CỦA HỆ THẦN KHINH THỰC VẬT Có hai cách phân chia hệ thần kinh thực vật: về mặt giải phẫu có thể

chia thành giao cảm (∑) và phó giao cảm (p∑=∑’), về mặt chức năng có thể chia thành hệ cholinergic và hệ adrenergic.

Hình 1: Sơ đồ hệ thần kinh thực vật

Hạch cổ Tim

Phổi

Dạ dày

Tụy

Ruột non

Hạch tạng

Gan

Đại tràng

Tuyến thượng thận Hạch mạc treo

Hạch hạ vị

Bàng quang

Tuyến sinh dục

Chuỗi hạch giao cảm cạnh sống

Tuyến lệ

Động mạch cảnh

Đồng tử

Đồng tử

Tim

Tuyến mang tai

Tuyến dưới hàm Tuyến dưới lưỡi

Hạch mi

Hạch bướm khẩu cái

Hạch dưới hàm

Hạch tai

Phổi

Dạ dày

Tụy Ruột non

Gan

Đại tràng

Bàng quang

Tuyến sinh dục

Góc đại tràng

Thần kinh tạng

Các tuyến nước bọt

Phó giao cảm Giao cảm

Tuyến lệ Đồng tử

Phó giao cảm Giao cảm

Tuyến lệ

145

1.1. Hệ giao cảm và phó giao cảm 1.1.1. Hệ giao cảm - Trung tâm: sừng bên chất xám tuỷ sống đoạn D1-L2. - Đường dẫn truyền: đường dẫn truyền từ trung tâm đến mô có hai nơron: nơron tiền hạch và nơron hậu hạch. + Nơron tiền hạch: thân nằm ở sừng bên chất xám tuỷ sống D1-L2. Sợi trục (sợi tiền hạch) theo rễ trước thần kinh tuỷ ra khỏi tuỷ sống sau đó theo nhánh thông trắng đến tận cùng ở hạch giao cảm cạnh sống hoặc hạch giao cảm trước cột sống. + Nơron hậu hạch: thân nằm ở chuỗi hạch giao cảm cạnh sống hoặc hạch giao cảm trước cột sống. Sợi trục (sợi hậu hạch) đi đến các cơ quan ở đầu, cổ, ngực, bụng. Một số sợi theo nhánh thông xám trở về thần kinh tủy rồi theo thần kinh tủy đến chi phối cho mạch máu, tuyến mồ hôi, cơ dựng lông, cơ vân. - Hạch giao cảm: là vùng synap giữa nơron tiền hạch và hậu hạch, nơi tập trung thân nơron hậu hạch. Hạch giao cảm nằm gần trung tâm, xa tạng mà nó chi phối. + Chuỗi hạch giao cảm cạnh sống: gồm các hạch giao cảm nằm dọc hai bên cạnh cột sống. + Nhóm hạch trước cột sống: hạch tạng (từ dây các sợi hậu hạch đi ra tạo thành đám rối dương vùng thượng vị), hạch mạc treo, hạch hạ vị nằm trong ổ bụng. - Chi phối:

Bảng 1: Phân bố sự chi phối của thần kinh giao cảm

Xuất phát Nơi chi phối D1 Vùng đầu

D2 Vùng cổ

D3-D6 Vùng ngực

D7-D11 Vùng bụng

D12-L2 Chi dưới

Đặc biệt: sợi giao cảm đến chi phổi tuỷ thượng thận chỉ có một sợi và tạo synap với tế bào tuỷ thượng thận (do tế bào thần kinh biệt hoá tạo thành) gây bài tiết hormon catecholamin có tác dụng giống hiệu ứng giao cảm (tác dụng giao cảm gián tiếp).

146

1.1.2. Hệ phó giao cảm - Trung tâm: + Cuống não, hành não. + Chất xám tuỷ sống S2-S4. - Đường dẫn truyền: đường dẫn truyền từ trung tâm đến mô có hai nơron: nơron tiền hạch và nơron hậu hạch. Đặc biệt các sợi phó giao cảm xuất phát từ cuống não, hành não sẽ đi theo dây thần kinh III, VII, IX, X. 75% các sợi phó giao cảm nằm trong dây thần kinh X. + Nơron tiền hạch: thân nằm ở trung não, hành não, sừng bên chất xám tuỷ sống S2-S4. Sợi trục (sợi tiền hạch) đi đến hạch phó giao cảm. + Nơron hậu hạch: thân nằm ở hạch phó giao cảm. Sợi trục (sợi hậu hạch) đi đến các cơ quan chi phối ở đầu, cổ, ngực, bụng. - Hạch phó giao cảm: là vùng synap giữa nơron tiền hạch và hậu hạch, nơi tập trung thân nơron hậu hạch. Hạch phó giao cảm nằm gần tạng mà nó chi phối, xa trung tâm + Hạch mi: thuộc dây thần kinh III. + Hạch tai: thuộc dây thần kinh IX. + Hạch dưới hàm, dưới lưỡi: thuộc dây thần kinh VII’. + Hạch bướm khẩu cái: thuộc dây thần kinh VII. + Các hạch nằm ngay trong thành các tạng ở cổ, ngực, bụng: thuộc dây thần kinh X và phần xuất phát từ S2-S4. - Chi phối:

Bảng 2. Phân bố sự chi phối của thần kinh phó giao cảm

Xuất phát Nơi chi phối Trung não: dây III Co cơ đồng tử, cơ thể mi

Hành não: dây VII Tuyến lệ, tuyến mũi, tuyến dưới hàm

Hành não: dây IX Tuyến mang tai

Hành não dây X - Các tạng trong ngực: tim, phổi, thực quản… - Các tạng trong bụng: dạ dày, ruột non, nửa đầu ruột già, gan, túi mật, tụy

S2-S4 Nửa sau ruột già, cơ quan niệu-sinh dục

147

1.1.3. So sánh giữa hệ giao cảm và phó giao cảm Bảng 3. So sánh hệ thần kinh giao cảm và phó giao cảm

Hệ giao cảm Hệ phó giao cảm Trung tâm nằm liên tục trong tuỷ sống

Trung tâm nằm không liên tục nhau trên não và trong tuỷ sống

Hạch giao cảm nằm gần trung tâm, xa tạng

Hạch phó giao cảm nằm gần tạng, xa trung tâm

Sợi tiền hạch ngắn, sợi hậu hạch dài Sợi tiền hạch dài, sợi hậu hạch ngắn

Một sợi tiền hạch thường tạo synap với khoảng 20 sợi hậu hạch nên khi kích thích ảnh hưởng giao cảm thường lan rộng

Một sợi tiền hạch thường tạo synap với một sợi hậu hạch nên khi kích thích ảnh hưởng phó giao cảm thường khu trú

1.2. Hệ cholinergic và hệ adrenergic Các sợi thần kinh giao cảm và phó giao cảm bài tiết một trong hai chất truyền đạt thần kinh là noradrenalin (norepinephrin) và acetylcholin.

1.2.1. Hệ cholinergic - Sợi bài tiết acetylcholin được gọi là sợi cholinergic, gồm: + Sợi tiền hạch giao cảm và phó giao cảm. + Sợi hậu hạch phó giao cảm. + Sợi hậu hạch giao cảm đến chi phối cho tuyến mồ hôi, cơ dựng lông, một số mạch máu. - Acetylcholin: + Tổng hợp: được tổng hợp ở tận cùng sợi cholinergic

Acetylcholin tranferase Acetyl-CoA + Cholin Acetylcholin

+ Thời gian tác dụng vài giây. + Acetylcholin được phân hủy theo phản ứng:

Cholinesterase Acetylcholin Acetat + cholin

- Receptor của hệ cholinergic: 2 loại + Receptor Muscarinic (M): nằm trên tế bào đáp ứng trong synap với sợi hậu hạch phó giao cảm. Có các loại M1, M2 và M3.

148

+ Receptor Nicotinic: có hai loại N1 và N2. N1 nằm trên tế bào hậu hạch trong synap với sợi tiền hạch giao cảm và phó giao cảm; N2 nằm trên tế bào cơ vân trong synap với sợi hậu hạch phó giao cảm (tấm vận thần kinh cơ).

1.2.2. Hệ adrenergic - Sợi bài tiết noradrenalin được gọi là sợi adrenergic, gồm: + Sợi hậu hạch giao cảm. + Tủy thượng thận cũng có thể xem thuộc hệ này. - Noradrenalin: + Tổng hợp: được tổng hợp ở tận cùng sợi adrenergic theo các bước:

Tyrosin → DOPA → Dopamin → Noradrenalin Ở tủy thượng thận 80% noradrenalin được chuyển thành adrenalin. + Thời gian tác dụng vài giây, riêng adrenalin và noradrenalin do tủy thượng thận bài tiết vào máu còn kéo dài tác dụng 10-30 giây sau đó tác dụng giảm dần. + Noradrenalin và adrenalin bị bất hoạt theo 3 đường: tái nhập trở lại cúc tận cùng của sợi hậu hạch giao cảm, khuếch tán vào dịch kẽ bao quanh và bị các enzym phân giải như enzym Catechol-O-methyltranferase. - Receptor của hệ adrenergic: nằm trên tế bào đáp ứng tạo synap với sợi

hậu hạch giao cảm. Gồm 2 loại: receptor α (α1, α2) và receptor β (β1, β2).

2. TÁC DỤNG CỦA HỆ THẦN KINH THỰC VẬT Hệ thần kinh thực vật tác dụng thông qua các phản xạ thực vật để điều hòa hoạt động các cơ quan. Ví dụ: - Phản xạ thực vật của hệ tim mạch: điều hòa hoạt động tim và huyết áp. Nhìn chung kích thích giao cảm gây tăng hoạt động, phó giao cảm làm giảm hoạt động. - Phản xạ thực vật của hệ tiêu hóa: điều hòa các hoạt động cơ học và bài tiết của hệ tiêu hóa. Nhìn chung kích thích phó giao cảm gây tăng hoạt động, giao cảm làm giảm hoạt động. - Các phản xạ thực vật của hệ niệu-sinh dục như phản xạ co cơ bàng quang gây bài xuất nước tiểu, phản xạ cương, phóng tinh…

149

Bảng 4: Tóm tắt tác dụng của hệ thần kinh thực vật lên các cơ quan

Cơ quan đáp ứng Xung động adrenergic Xung động cholinergic

Receptor Đáp ứng Đáp ứng Mắt: - Cơ dãn đồng tử - Cơ co đồng tử - Cơ thể mi

α

β

- Co (++) - Dãn

- Co (+++) - Co

Tim: - Nút xoang - Tâm nhĩ - Nút nhĩ thất - Hệ thống dẫn truyền - Tâm thất

β1

β1

β1

β1

β1

- Tăng tần số tim - Tăng co thắt và dẫn truyền (++) - Tăng tính hưng phấn (++) - Tăng tính hưng phấn và vận tốc dẫn truyền (+++) - Tăng co thắt, vận tốc dẫn truyền, tính hưng phấn (+++)

- Giảm nhịp tim (+++) - Giảm co thắt và dẫn truyền (++) - Giảm dẫn truyền, block nhĩ thất (+++) - Ít ảnh hưởng - Hơi tăng tính co thắt

Tiểu động mạch: - Vành - Da và niêm - Cơ xương - Não - Phổi - Tạng ở bụng - Tuyến nước bọt

α, β2

α

α, β2

α

α, β2

α, β2

- Co (+), dãn (++) - Co (+++) - Co (++), dãn (++) - Co ít - Co (+), dãn - Co (+++), dãn (+) - Co (+++)

- Dãn (+/-) - Dãn - Dãn (+) - Dãn - Dãn - Dãn (++)

Tĩnh mạch α, β2 Co (++), dãn (++)

Phổi: - Cơ phế quản - Tuyến phế quản

β2

- Dãn (+) - Ức chế

- Co (++) - Kích thích (+++)

Tuyến mũi hầu Bài tiết (++)

150

Dạ dày: - Cử động, trương lực - Cơ vòng - Bài tiết

α2, β2

α

- Giảm (+) - Co (+) - Ức chế (?)

- Tăng (+++) - Dãn (+) - Kích thích (+++)

Ruột: - Cử động, trương lực - Cơ vòng - Bài tiết

α2, β2

α

- Giảm (+) - Co (+) - Ức chế (?)

- Tăng (+++) - Dãn (+) - Kích thích

Ống dẫn mật, túi mật

Dãn (+) Co (+)

Gan α, β2 - Thủy phân glucogen, tân tạo đường (+++)

- Tổng hợp glycogen (+)

Tụy: - Nang

- Tế bào β

α

α, β2

- Giảm bài tiết (+) - Giảm bài tiết (+++), tăng bài tiết (+)

- Bài tiết (++)

Vỏ lách α, β2 - Co (+++), dãn (+)

Thận β2 Bài tiết Renin

Tủy thượng thận Tăng bài tiết catecholamin

Bàng quang: - Cơ bàng quang - Cơ vòng

β

α

- Dãn (+) - Co (++)

- Co (+++) - Dãn (++)

Niệu quản: Cử động, trương lực

α, β2

- Tăng

- Tăng (?)

Dương vật α Phóng tinh (+++) Cương (+++)

Da: - Cơ dựng lông - Tuyến mồ hôi

α

α

- Co (++) - Bài tiết tại chỗ (+)

- Bài tiết chung (+++)

151

Tuyến nước bọt β - Bài tiết nước và K+ (+)

- Bài tiết nước và K+ (+++)

Tế bào mỡ α, β1 Thủy phân mỡ (+++)

Cơ vân Tăng phân giải glycogen

Chuyển hóa cơ sở Tăng 100%

Hoạt động tâm thần Tăng

3. ĐIỀU HÒA HỌAT ĐỘNG HỆ THẦN KINH THỰC VẬT - Cấu trúc lưới ở hành não, cầu não và một số nhân có tác dụng điều hòa những chức năng của hệ thần kinh thực vật như: điều hòa tim mạch, hô hấp, tiêu hóa, tiết niệu sinh dục... - Vùng hạ đồi là trung tâm cao cấp của hệ thần kinh thực vật. kích thích phần trước có tác dụng như kích thích hệ phó giao cảm, kích thích phần sau có tác dụng như kích thích hệ giao cảm. - Vỏ não cũng có ảnh hưởng lên hầu hết các trung tâm điều hòa thần kinh thực vật: hoạt động cảm xúc của vỏ não làm thay đổi các hoạt động thần kinh thực vật như tim mạch, hô hấp… - Thyroxin của tuyến giáp có tác dụng tăng cường hoạt động hệ giao cảm.

Câu hỏi lượng giá: 1. Chọn câu sai về hệ thần kinh

giao cảm:

a. Trung tâm nằm liên tục ở sừng bên chất xam tủy sống b. Hạch giao cảm gần trung tâm xa tạng c. Sợi tiền hạch ngắn, sợi hậu hạch dài d. Ảnh hưởng giao cảm thường khu trú 2. Hệ adrenergic bao gồm:

a. Các sợi tiền hạch giao cảm b. Các sợi tiền hạch phó giao cảm c. Phần lớn sợi hậu hạch giao cảm d. Tất cả các sợi hậu hạch phó giao cảm 3. Kích thích hệ giao cảm sẽ làm

tăng các hoạt động sau, ngoại trừ:

a. Hoạt động của tim b. Hoạt động của dạ dày c. Hoạt động của thần kinh d. Chuyển hóa cơ sở

152

SINH LÝ THẦN KINH CAO CẤP

Mục tiêu: 1. Phân biệt được phản xạ có điều kiện và phản xạ không điều kiện. 2. Xác định được cơ chế của phản xạ có điều kiện 3. Trình bày được các loại phản xạ có điều kiện, các quá trình ức chế và qui luật hoạt động thần kinh cao cấp 4. Trình bày được một số hoạt động thần kinh cao cấp: tư duy, ngôn ngữ, học tập, trí nhớ, hành vi và động cơ, xúc cảm.

1. PHẢN XẠ CÓ ĐIỀU KIỆN 1.1. Khái niệm 1.1.1. Phản xạ

- Phản xạ là phản ứng của cơ thể đối với những kích thích của môi trường bên ngoài cũng như bên trong cơ thể. Năm thành phần của cung phản xạ:

+ Bộ phận cảm thụ (receptor). + Dây thần kinh hướng tâm (dây cảm giác). +Trung tâm phản xạ (thần kinh trung ương). + Dây thần kinh ly tâm (dây vận động).

+ Bộ phận đáp ứng (cơ, gân…) - Pavlov phân biệt 2 loại phản xạ: phản xạ không điều kiện (PXKĐK) và phản xạ có điều kiện (PXCĐK).

1.1.2. Phản xạ có điều kiện và phản xạ không điều kiện PXKĐK có một cung phản xạ vĩnh viễn và không cần điều kiện nào cả. Nó là mối liên hệ nhất định giữa cơ thể và môi trường. Trong cơ thể chúng ta có rất nhiều loại PXKĐK, nhưng chưa đủ để đáp ứng với các thay đổi đa dạng phức tạp khác nhau của môi trường sống. Do đó quá trình sống đã tạo ra vô số các PXCĐK để giúp cơ thể thích nghi và tồn tại một cách linh hoạt. * Khảo sát thí nghiệm sau của Pavlov: Cho chó ăn (A) chó có phản xạ chảy nước bọt (B). Đó là PXKĐK bẩm sinh đã có.

153

Nếu trước khi cho chó ăn ta lắc chuông và làm nhiều lần như thế thì về sau chỉ cần tiếng chuông (C) cũng làm con chó có phản ứng chảy nước bọt (D). Đó là PXCĐK. (A): kích thích không điều kiện (B): phản xạ không điều kiện (C): kích thích có điều kiện (D): phản xạ có điều kiện

Hình 1. Thí nghiệm của Pavlov Bảng 1. Phân biệt PXCĐK và PXKĐK

Phản xạ không điều kiện Phản xạ có điều kiện 1. Có tính chất bẩm sinh. Ví dụ: gà

mới nở có phản xạ mổ thức ăn 1. Có tính chất tập luyện, được xây

dựng trong quá trình sống.

2. Có tính chất chủng loài. Ví dụ: nhím gặp nguy hiểm dựng lông, cuộn tròn

2. Có tính chất cá thể. Ví dụ: xiếc, đặt tên cho chó.

3. Phụ thuộc vào tính chất của kích thích và bộ phận nhận cảm. Ví dụ: ánh sáng chiếu vào mắt gây co đồng tử, nhưng tiếng động không gây co đồng tử.

3. Không phụ thuộc vào tính chất kích thích và bộ phận nhận cảm mà phụ thuộc vào sự củng cố.

154

4. Trung tâm phản xạ ở vùng dưới vỏ. Ví dụ trung tâm phản xạ gót chân, phản xạ da bìu ở tủy sống.

4. Trung tâm phản xạ ở vỏ não (nơi hình thành đường liên lạc tạm thời)

5. Có tính chất vĩnh viễn, suốt đời 5. Có tính chất tạm thời, mất đi khi không được củng cố.

6. Có tính chất di truyền 6. Không di truyền.

Sự phân chia và so sánh 2 loại phản xạ trên đây chỉ có giá trị tương đối.

1.2. Cơ chế thành lập phản xạ có điều kiện - Mỗi bộ phận cảm thụ đều có điểm đại diện trên vỏ não. - Các quá trình hưng phấn tại mỗi điểm trên vỏ não đều lan tỏa ra. Khi hai điểm đại diện cùng hưng phấn, sự lan tỏa sẽ gặp nhau và tạo thành đường liên lạc tạm thời. Điểm hưng phấn mạnh sẽ thu hút điểm hưng phấn yếu về phía mình. Lập lại nhiều lần, đường liên lạc sẽ được củng cố. Cuối cùng hưng phấn ở điểm này có thể dẫn đến hưng phấn ở điểm kia. Như vậy, phản xạ có điều kiện được xây dựng trên cơ sở một đường

liên lạc tạm thời giữa hai điểm hưng phấn trên vỏ não do một kích thích có điều kiện và một kích thích không điều kiện gây ra. Các tính chất của đường liên lạc tạm thời: làm một đường chức năng, tồn tại tạm thời trên vỏ não và chuyển động hưng phấn theo hai chiều.

1.3. Các loại phản xạ có điều kiện 1.3.1. Phản xạ có điều kiện tự nhiên và nhân tạo * PXCĐK tự nhiên: Dễ thành lập, bền vững thường tồn tại suốt đời và có tính chất loài. Ví dụ: phản xạ chuột sợ mèo.

* PXCĐK nhân tạo: Không bền vững, là sự thích ứng của cá thể trong một giai đoạn đặc biệt. Ví dụ: ơharn xạ vịt nghe tiếng kẻng về chuồng.

1.3.2. Phản xạ có điều kiện cảm thụ ngoài và trong * PXCĐK cảm thụ ngoài Kích thích có điều kiện tác động lên bộ phận cảm thụ ngoài hay nói chung do ngũ quan cảm nhận được (nghe, ngửi, nếm, nhìn, sờ, đau, nóng lạnh). Ví dụ: nhìn thấy trái me người ta tiết nước bọt.

* PXCĐK cảm thụ trong

155

Kích thích có điều kiện tác động lên bộ phận cảm thụ trong như các bộ phận cảm thụ cơ, gan, dạ dày, bàng quang.... Ví dụ: bơm nước ấm vào dạ dày chó rồi chích vào chân chó, chó sẽ giật chân lại. Làm nhiều lần chó sẽ có phản xạ có điều kiện giật chân mỗi khi có nước ấm vào dạ dày.

1.3.3. Phản xạ có điều kiện do tác nhân thời gian Tác nhân thời gian đóng vai trò là kích thích có điều kiện gây PXCĐK. Ví dụ: cứ 15 phút cho chó ăn một lần. Làm nhiều lần. Về sau cứ 15 phút chó chảy nước bọt một lần.

1.3.4. Phản xạ có điều kiện do tác nhân dược lý Dùng tác dụng của thuốc làm kích thích không điều kiện để xây dựng PXCĐK. Ví dụ: tiêm apomorphin có thể gây nôn. Nếu ta cho chuông reo trước khi tiêm apomorphin cho chó thì sau nhiều lần chỉ nghe tiếng chuông là chó nôn.

1.3.5. Phản xạ có điều kiện cấp cao PXCĐK được xây dựng trên cơ sở một PXKĐK là PXCĐK cấp I. Dùng PXCĐK cấp I để xây dựng PXCĐK cấp II, cấp III... Đó là những PXCĐK cấp cao. Ví dụ: thí nghiệm của Fusicov: - Dí điện vào chân chó, chó giật chân: PXKĐK. - Chạm nhẹ vào chân chó rồi dí điện vào chân nó. Làm nhiều lần. Sau đó chỉ cần chạm nhẹ vào chân chó là chó giật chân: PXCĐK cấp I. - Cho chó nghe tiếng nước chảy rồi chạm vào chân chó. Lâu dần, chỉ cần nghe tiếng nước chảy chó cũng giật chân: PXCĐK cấp II.

2. CÁC QUÁ TRÌNH ỨC CHẾ Ở VỎ NÃO Các quá trình ức chế làm giảm cường độ hoặc xoá bỏ những PXCĐK. Quá trình ức chế giúp cơ thể phân biệt các kích thích, chọn lọc các kích thích, loại bỏ các kích thích không cần thiết hoặc có hại cho đời sống.

2.1. Phân loại các quá trình ức chế 2.1.1. Ức chế không điều kiện hay ức chế bên ngoài Ức chế không điều kiện là những ức chế có tính chất bẩm sinh, bao gồm: - Ức chế ngoài (phản xạ “cái gì thế?”): khi có một kích thích mới và lạ, tác động cùng một lúc với kích thích gây PXCĐK thì PXCĐK đó không diễn ra được. Phản xạ “cái gì thế?” là cơ sở của các phát minh khoa học.

156

- Ức chế trên giới hạn: kích thích có điều kiện mà vượt quá một cường độ nhất định thì PXCĐK không xuất hiện.

2.1.2. Ức chế có điều kiện hay ức chế bên trong Ức chế có điều kiện là những ức chế được hình thành trong đời sống, bao gồm: - Ức chế dập tắt: kích thích có điều kiện mà không được củng cố bằng kích thích không điều kiện sẽ mất dần tác dụng và không gây được PXCĐK nữa. - Ức chế phân biệt: khi hai kích thích có điều kiện gần giống nhau nhưng chỉ một kích thích được củng cố thì lâu dần chỉ kích thích nào được củng cố mới gây được phản xạ. - Ức chế làm chậm phản xạ: kích thích có điều kiện và kích thích không điều kiện cách xa nhau một thời gian nhất định thì PXCĐK cũng chậm lại đúng thời gian ấy. - Ức chế có điều kiện: nếu cho kèm theo kích thích có điều kiện một kích thích thứ hai và mỗi lần như thế đều không củng cố bằng kích thích không điều kiện thì lâu dần kích thích thứ hai sẽ trở thành tác nhân gây ức chế có điều kiện.

2.2. Ý nghĩa của quá trình ức chế Quá trình ức chế là một quá trình tích cực giúp cơ thể phân biệt các kích thích, chọn lọc các kích thích, loại bỏ các kích thích không cần thiết hoặc có hại cho đời sống do đó giảm những hoạt động không cần thiết của vỏ não. Như vậy, quá trình ức chế góp phần làm thay đổi phản ứng của cơ thể cho phù hợp với điều kiện luôn biến đổi của môi trường sống.

3. CÁC QUY LUẬT HOẠT ĐỘNG THẦN KINH CAO CẤP Trong hoạt động thần kinh cao cấp có hai quá trình cơ bản là hưng phấn và ức chế. Sự vận chuyển của các quá trình hưng phấn và ức chế diễn ra theo một số quy luật.

3.1. Qui luật tương quan giữa cường độ kích thích và cường độ đáp ứng - Cường độ kích thích càng mạnh thì cường độ đáp ứng càng mạnh. - Lưu ý: nếu cường độ kích thích dưới ngưỡng sẽ không có đáp ứng, nếu cường độ kích thích quá cao sẽ gây ức chế trên giới hạn.

3.2. Qui luật khuếch tán và tập trung

157

- Khuếch tán: các kích thích gây hưng phấn và ức chế đều có điểm đại diện trên vỏ não. Từ điểm này các quá trình hưng phấn và ức chế có xu hướng lan tỏa ra xung quanh và càng xa càng càng yếu dần. - Tập trung: sau khi khuếch tán, các quá trình hưng phấn và ức chế sẽ tập trung trở lại điểm xuất phát và cuối cùng biến mất.

3.3. Qui luật cảm ứng - Cảm ứng trong không gian: khi hưng phấn xuất hiện tại một điểm trên vỏ não thì các điểm quanh đó liền xuất hiện quá trình ức chế và ngược lại. - Cảm ứng trong thời gian: khi hưng phấn xuất hiện tại một điểm trên vỏ não thì ngay sau khi nó kết thúc ức chế sẽ xuất hiện tại điểm đó và ngược lại.

3.4. Qui luật phân tích và tổng hợp - Phân tích: vỏ não có khả năng phân chia một kích thích phức tạp thành những yếu tố đơn giản hơn để giúp ta nhận định được các khía cạnh khác nhau của kích thích. - Tổng hợp: sau khi phân tích, vỏ não có khả năng tổng hợp các kết luận, tìm ra ý nghĩa sinh học của kích thích để điều khiển cơ thể đáp ứng.

3.5. Qui luật động hình - Các quá trình hưng phấn và ức chế xuất hiện trên vỏ não sau khi kết thúc đều để lại “dấu vết” ở vỏ não. Các phản xạ cũng để lại “dấu vết”. Nhiều phản xạ liên tiếp diễn ra cũng để lại dấu vết của trình tự diễn biến các phản xạ. Tuy nhiên “khuôn trình tự” đó không cố định mà có tính chất động, có thể thay đổi được. Pavlov gọi đó là định hình động học, viết tắt là động hình. - Động hình chính là các thói quen trong đời sống. Nó góp phần quyết định tạo ra nếp suy nghĩ, tác phong và phản ứng của con người.

4. MỘT SỐ HOẠT ĐỘNG THẦN KINH CAO CẤP Ở LOÀI NGƯỜI 4.1. Tư duy 4.1.1. Nhận thức ở vỏ não 4.1.1.1. Tiếp nhận thông tin từ ngoại biên - Các vùng cảm giác ở vỏ não: vùng cảm giác thân nằm ở thùy đỉnh, vùng cảm giác nhìn nằm ở thùy chẩm, vùng cảm giác nghe nằm ở thùy thái dương. Mỗi vùng gồm 2 vùng nhỏ: vùng cấp I (vùng sơ cấp) và vùng cấp II (vùng thứ cấp). - Hoạt động:

158

+ Vùng cấp I: nhận thông tin từ ngoại biên đưa về. Vùng này có chức năng cho biết các đặc điểm của tín hiệu cảm giác. + Vùng cấp II; nằm cạnh vùng cấp I và nhận thông tin từ vùng cấp I. Vùng này có chức năng rút ra nghĩa của tín hiệu cảm giác (nâng cấp nhận thức).

4.1.1.2. Tiếp tục nâng cấp nhận thức toàn diện hơn Các vùng liên hợp ở vỏ não có vai trò tập hợp và phân tích tín hiệu từ nhiều vùng của vỏ não và dưới vỏ.

* Một số vùng liên hợp của vỏ não: - Vùng tọa độ thân thể: nhận thông tin thị giác và cảm giác thân, xử lý thông tin để tính toán tọa độ các chi, tọa độ thân mình đang ở phương vị, cự ly nào. - Vùng xử lý chữ viết: xử lý hình ảnh nhìn do thuỳ chẩm thu được từ trang sách đọc, rút ra ý nghĩa của chữ, rồi đưa sang vùng Wernicke. Tổn thương vùng này thì vẫn hiểu tiếng nói nhưng đọc thì không hiểu, trở lại thành mù chữ. - Vùng tên gọi các vật: lưu giữ tên gọi các vật. - Vùng liên hợp trước trán: có vai trò đặt kế hoạch cho hành động và hình thành tư duy. Vùng này có khả năng gọi các thông tin (ký ức) từ các kho “nhớ”. - Vùng lời nói Broca: có chức năng tạo lời nói. - Vùng liên hợp viền (vỏ não viền): co chức năng hành vi, động cơ và xúc cảm. - Vùng nhận mặt: nhận diện những người quen biết. - Vùng nhận thức tổng hợp Wernicke: là vùng nhận cảm giác cuối cùng sau nhiều lần nâng cấp cho biết những nhận thức tổng hợp, toàn diện về vật. Ở người sự nhận thức này còn được hỗ trợ bởi các kiến thức thu được từ học tập cho biết thêm các thuộc tính, bản chất của vật. Tổn thương vùng nay có một đời sống như mất trí. Kích thích điện vùng này có thể tạo một tư duy phức tạp như ảo thanh, ảo thị.

159

Hình 2. Các vùng nhận thức ở vỏ não * Đặc điểm hoạt động của các vùng liên hợp: - Bán cầu ưu thế: + Bán cầu ưu thế (bán cầu minh bạch): vùng Wernicke, vùng Broca, vùng nhận thức chữ viết có đặc điểm phát triển mạnh ở một bên bán cầu hơn bên kia gọi là bán cầu ưu thế. 95% bán cầu ưu thế ở người là bán cầu trái (người thuận tay phải). Bán cầu ưu thế có chức năng chủ yếu là chức năng ngôn ngữ (lời nói, chữ viết). + Bán cầu không ưu thế (bán cầu biểu tượng): có chức năng chủ yếu là phân tích ý nghĩa truyền cảm (tượng thanh, tượng hình) của tín hiệu. Nói cách khác bán cầu này chuyên xử lý những tín hiệu thuộc phạm trù nghệ thuật giúp ta hiểu được cái hay, cái ý truyền cảm qua tiếng động, hình ảnh (nghe nhạc, xem tranh, xem tượng hay ý của giọng nói sẵng “tôi không bằng lòng việc ấy”…). - Trao đổi thông tin giữa hai bán cầu: thông qua hồi thể trai.

4.1.2. Ý thức - Ý thức gắn liền với tư duy. Ý thức là dòng chảy liên tục của độ thức tỉnh biết được là “ta” đang tồn tại và đang tư duy trong môi trường bao quanh.

160

- Các cử động tuỳ ý thường là có ý thức. các phản xạ điều hoà tạng như tuần hoàn, hô hấp, tiêu hoá thường là vô ý thức. Các quá trình trí tuệ (học, nhớ…) có khi là vô ý thức hoặc là dưới ý thức (tiềm thức). Ngủ là trạng thái sinh lý vô ý thức. - Rối loạn ý thức: + Hôn mê: mất ý thức kéo dài không thể dùng kích thích thông thường làm tỉnh lại như đối với giấc ngủ. + Ngất xỉu: mất ý thức tạm thời và chốc lát. + Chết não: trạng thái não không còn khả năng có ý thức trở lại được nữa.

4.2. Ngôn ngữ 4.2.1. Quan niệm về hệ thống tín hiệu thứ nhất và hệ thống tín hiệu thứ hai Những yếu tố tác động lên cơ thể là những kích thích. Mỗi kích thích là một tín hiệu.

Bảng 2: So sánh hệ thống tín hiệu thứ nhất và hệ thống tín hiệu thứ hai

Hệ thống tín hiệu thứ nhất Hệ thống tín hiệu thứ hai Là những tín hiệu có đặc tính cụ thể: sờ, nghe, nếm, nhìn thấy được…

Là những tín hiệu có đặc tính trừu tượng. Hệ thống tín hiệu này thuộc về ngôn ngữ: lời nói, chữ viết…

Gồm các kích thích không điều kiện và có điều kiện.

Là những kích thích có điều kiện. Hiểu nghĩa của một chữ, một lời tức là đã có PXCĐK. Do vậy người ta gọi hệ thống tín hiệu thứ hai là tín hiệu

của tín hiệu.

Hệ thống tín hiệu này chung cho cả loài người và động vật.

Hệ thống tín hiệu thứ hai là đặc trưng riêng của loài người.

4.2.2. Nguồn gốc ngôn ngữ - Nguồn gốc sinh học: khi vượn tiến hoá thành người thì: + Bộ máy phát âm phát triển tốt. + Não phát triển các trung khu ngôn ngữ như trung khu Wernicke có chức năng cảm giác của giao tiếp, trung khu Broca có chức năng vận động của giao tiếp.

161

- Nguồn gốc xã hội: nhu cầu về trao đổi sản phẩm lao động và hàng loạt các nhu cầu khác phát sinh trong đời sống xã hội như tình cảm, học tập…

4.2.3. Một số rối loạn ngôn ngữ - Mất ngôn ngữ nhận cảm nghe (điếc lời), mất ngôn ngữ nhận cảm nhìn (mù chữ) do tổn thương các vùng liên hợp nghe hoặc nhìn ở vỏ não. - Mất ngôn ngữ cảm giác (Wernicke) do tổn thương vùng Wernicke: vẫn nghe và nhắc lại được lời nói hoặc đọc và viết lại được chữ viết nhưng không hiểu được lời hoặc chữ đó hàm ý gì. - Mất ngôn ngữ vận động (Broca) do tổn thương vùng Broca: người nói biết mình định nói gì nhưng không điều khiển được hệ phát âm (dây thanh âm, môi, lưỡi…) để phát ra lời nói mà chỉ phát ra được tiếng ú ớ. - Mất ngôn ngữ toàn bộ thường do tổn thương vùng Wernicke lan rộng ra xung quanh: thường sa sút trí tuệ toàn bộ.

4.3. Học tập Thuật ngữ PXCĐK đang được thay dần bằng thuật ngữ “điều kiện hoá” và đây là cơ sở sinh lý của quá trình “học tập”.

4.3.1. Điều kiện hoá đáp ứng (điều kiện hoá kiểu Pavlov, điều kiện hoá type I) - Thí nghiệm của Pavlov: phản xạ tiết nước bọt do ánh đèn ở chó, khi phản xạ hoàn thành có nghĩa là con chó đã “học” được việc tiết nước bọt mỗi khi chiếu đèn. - Đặc điểm: đáp ứng thụ động theo hoàn cảnh chứ không do ý đồ của đối tượng.

4.3.2. Điều kiện hoá hành động (điều kiện hoá kiểu Skinner, điều kiện hoá type II) - Thí nghiệm của Skinner: chuột đói nhốt trong hộp “Skinner” có ánh sáng mờ. Chuột bò khắp nơi, tình cờ dẫm chân lên một cái cần và thức ăn rơi xuống. Lâu dần chuột “học” được cách tạo ra thức ăn bằng việc chủ động dẫm lên cần. - Đặc điểm: đáp ứng chủ động theo động cơ và hoàn cảnh riêng của đối tượng.

4.4. Trí nhớ Sau khi “học” (điều kiện hoá hoàn thành) sẽ hình thành mạch đường mòn dấu vết (đường liên lạc tạm thời theo Pavlov)

162

Não luôn tràn ngập thông tin, cần phải sàng lọc: cái nhớ, cái không cần nhớ. Hệ viền (hệ limbic) quyết định thông tin nào quan trọng thì thuận hoá (facilitate) đường mòn dấu vết (lưu nhớ lại), thông tin nào không quan trọng thì xoá đi (quên đi).

4.4.1. Các học thuyết về trí nhớ * Thuyết biến đổi cấu trúc tế bào não: Quan sát dưới kính hiển vi điện tử thấy trí nhớ có liên quan đến việc: - Hoạt hoá các synap trước đây không hoạt động. - Tạo thêm synap mới.

* Thuyết phân tử: Thí nghiệm của Connel: con giun dẹp (Planarium) trong bể nước, khi cho dòng điện đi qua sẽ cuộn mình lại. Chiếu sáng rồi mới cho dòng điện đi qua, lâu dần tạo được PXCĐK chiếu sáng thì giun cuộn mình lại. Cắt đôi giun tạo thành 2 con giun mới vẫn có phản xạ này. Nghiền nát giun rồi cho con giun khác ăn, con giun này cũng có phản xạ tương tự. Connel cho rằng đường mòn dấu vết có liên quan RNA.

4.4.2. Phân loại trí nhớ - Nhớ tức thì: nhớ xong quên ngay. - Nhớ ngắn hạn: vài phút đến vài tuần. - Nhớ dài hạn: vài tháng đến suốt đời.

4.5. Hành vi và động cơ - Hành vi là một cách hành động - thường là vận cơ - ứng xử với điều kiện luôn biến động của môi trường sống. Hành vi diễn biến dưới tác dụng của động cơ. - Động cơ là động lực thúc đẩy cơ thể chọn hành vi này mà không chọn hành vi khác. Kiểm soát hành vi là chức năng của toàn bộ hệ thần kinh trong đó hiện tượng “động cơ thúc đẩy hành vi” được kiểm soát bởi hệ viền (hệ Limbic).

163

4.5.1. Cấu trúc hệ viền ( hệ limbic) Hệ limbic đúng nghĩa gồm: bộ phận khứu giác, tổ chức cá ngựa (hippocampus), hạnh nhân (amygdale), vùng vách (septum). Ngoài ra còn các vùng liên quan: vùng limbic của vỏ não, vùng hạ đồi, hạch trước cuống tuyến tùng, vùng limbic của não giữa, những nhân Limbic của đồi thị.

Hình 3: Hệ limbic 4.5.2. Chức năng hành vi của hệ viền * Hành vi ăn uống: - Vai trò của hạnh nhân: kích thích gây cử động cắn, nhai, liếm, chảy nước bọt, bài tiết của dạ dày, ruột… Tổn thương hai bên hạnh nhân làm mất bản năng ăn uống bình thường, con vật ăn mọi thứ mà trước đó nó không ăn. - Vai trò của vùng hạ đồi: + Kích thích phần bên gây khát và đói có thể dẫn đến cuồng dại, cắn xé. + Kích thích nhân bụng giữa và vùng bao quanh gây cảm giác no nê, không muốn ăn, nằm yên. Tổn thương vùng hạ đồi gây tác dụng ngược lại.

* Hành vi sinh dục - Vai trò của hạnh nhân: kích thích gây tăng tiết GnRH và CRH; gây cương cứng, giao cấu, xuất tinh, rụng trứng, co tử cung, sổ thai. Tổn thương hai bên hạnh nhân làm mất bản năng sinh dục bình thường, con vật tăng hoạt động sinh dục bất thường, có hành vi giao cấu cùng giới, khác loài, thậm chí với những vật vô tri. - Vai trò của vùng vách và hồi thể trai: kích thích gây cường sinh dục.

164

- Vai trò của tổ chức cá ngựa: điều hoà tiết kích dục tố, gây cường dương. - Vai trò của vùng hạ đồi: vùng trước điều hoà sinh dục có chu kỳ (hoạt động ở vật cái), phần sau điều hoà sinh dục không theo chu kỳ (hoạt động ở vật đực).

* Hành vi xúc cảm * Các chức năng khác của hệ viền - Chức năng khứu giác. - Điều hoà nhịp sinh học: nội tiết, thân nhiệt, thải Na+, K+, lượng nước tiểu. - Học tập và trí nhớ (tổn thương gây mất trí nhớ gần). - Thúc đẩy động cơ (gây thích thú hoặc khó chịu). Những chức năng trên đều có ảnh hưởng đến hành vi.

4.5.3. Chức năng thúc đẩy động cơ của hệ viền - Hệ viền có vai trò thúc đẩy động cơ thông qua việc tạo cảm giác dễ chịu thích thú (thưởng) hay khó chịu muốn lảng tránh (phạt). - Thí nghiệm tìm vùng “thưởng” và vùng “phạt” ở não: đặt điện cực trong não con vật nối với một cái cần trong chuồng, khi đạp cần sẽ đóng mạch điện. + Các trung tâm thưởng: nếu điện cực đặc vào vùng mà khi kích thích con vật cảm thấy thích thú thoả mãn nó sẽ bỏ ăn, ấn cần suốt ngày. Đó là vùng thưởng gồm phần nằm dọc theo bó giữa của não trước, nhân bên và nhân bụng giữa vùng hạ đồi, vùng vách, một số vùng ở hạnh nhân, đồi thị, hạch nền, não giữa. + Các trung tâm phạt: nếu điện cực đặt vào vùng mà khi kích thích con vật cảm thấy khó chịu, lo sợ nó sẽ tránh ấn cần hoặc chạy trốn. Đó là vùng phạt nằm quanh rãnh Sylvius, quanh não thất, một số vùng ở hạnh nhân và hải mã. - Những kích thích có tác dụng thưởng hay phạt sẽ được nhớ sâu sắc. Những kích thích “vô thưởng vô phạt” sẽ mau quên. Như vậy các trung tâm thưởng-phạt của hệ viền có vai trò chọn lọc thông tin để học và nhớ. - Các thuốc an thần ức chế cả trung tâm thưởng và phạt do đó làm giảm hoạt tính tình cảm loại bỏ nhiều hành vi của đối tượng.

4.6. Xúc cảm

165

- Xúc cảm là hành vi tình cảm thể hiện bằng sự đáp ứng thân thể (cười, khóc, thở dài…), đáp ứng thực vật (đỏ mặt, tái mét, toát mồ hôi, tăng huyết áp…) và đáp ứng có ý thức chủ quan (vui, buồn, phấn khởi, thờ ơ…). - Hoạt động xúc cảm được điều hoà bởi nhiều cấu trúc thần kinh trong đó quan trọng nhất là hệ viền (nên còn gọi “não xúc cảm”), các chất truyền đạt thần kinh và một số hormon. Ở loài người xúc cảm còn được điều tiết cao cấp và phức tạp bởi các yếu tố xã hội như các ước lệ, giáo dục, học vấn… - Các loại xúc cảm: có một dải tần phổ các thể loại xúc cảm từ buồn nản, suy sụp đến cuồng nộ, điên rồ. Người ta chia thành 2 nhóm: + Xúc cảm hưng cảm là trạng thái khí sắc nâng cao, vui vẻ cùng với sự ham muốn, tư duy nhanh, hoạt động tăng. + Xúc cảm trầm cảm là trạng thái khí sắc suy giảm, buồn rầu chán nản, giảm ham muốn, nặng nề về thể xác, giảm hoạt động cơ thể.

Câu hỏi lượng giá: 1. Phản xạ có điều kiện có những

tính chất sau, NGOẠI TRỪ:

a. Tập luyện. b. Chủng loài. c. Tạm thời. d. Không di truyền. 2. Đường liên lạc tạm thời có tính

chất:

a. Chuyển động hưng phấn theo 1 chiều b. Hình thành trên vỏ não c. Hình thành từ khi mới sinh d. Là một đường thực thể

3. Mất ngôn ngữ Broca:

a. Do điếc dẫn đến câm. b. Vẫn nghe và nhắc được lời nói nhưng không hiểu lời nói đó. c. Biết định nói gì nhưng không điều khiển được hệ phát âm. d. Do sa sút trí tuệ toàn bộ. 4. Trong điều kiện hoá đáp ứng,

đáp ứng có tính chất:

a. Chủ động. b. Thụ động. c. Tình cờ. d. Ngẫu hứng.