Chuyển hóa ô xy và chất dinh dưỡng của não

2022-02-17 09:53 AM

Phần lớn sự chuyển hóa của não xảy ra ở các neuron mà không phải ở các tế bào thần kinh đệm. Nhu cầu chuyển hóa chính của các neuron là để bơm các ion qua màng, chủ yếu là vận chuyển natri, canxi và kali.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Như các mô khác, não cần oxy và các chất dinh dưỡng cho nhu cầu chuyển hóa. Tuy vậy, chuyển hóa của não có những nét riêng biệt cần chú ý.

Tốc độ chuyển hóa toàn phần của não và tốc độ chuyển hóa của neuron. Trong trạng thái nghỉ ngơi nhưng hoàn toàn tỉnh táo, chuyển hóa của não chiếm 15% tổng chuyển hóa trong cơ thể mặc dù bộ não chỉ chiếm 2% trọng lượng cơ thể. Theo đó, trong trạng thái nghỉ, tốc độ chuyển hóa của một đơn vị khối lượng nhu mô não cao gấp 7,5 lần trung bình các mô khác.

Phần lớn sự chuyển hóa của não xảy ra ở các neuron mà không phải ở các tế bào thần kinh đệm. Nhu cầu chuyển hóa chính của các neuron là để bơm các ion qua màng, chủ yếu là vận chuyển natri và canxi ra phía ngoài màng và vận chuyển kali vào bên trong màng. Mỗi khi neuron dẫn truyền một điện thế hoạt động, các ion di chuyển qua màng, gia tăng nhu cầu vận chuyển qua màng nhằm tái lập sự chênh lệch nồng độ các ion ở hai phía màng neuron. Do đó khi các neuron hoạt động tích cực, tốc độ chuyển háo của chúng có thể tăng cao 100 đến 150%.

Nhu cầu oxy đặc biệt của não - Sự thiếu hụt quá trình chuyển hóa yếm khí. Phần lớn các mô trong cơ thể có thể tồn tại khi thiếu oxy trong vài phút và đôi khi đến 30 phút. Trong thời gian đó, các tế bào lấy năng lượng từ quá trình chuyển hóa yếm khí, tức là phân giả năng lượng từ việc phá vỡ cấu trúc phân tử glucose và glycogen mà không kết hợp chúng với oxy. Quá trình phân giải năng lượng này tiêu thị một lượng lớn glucose và glycogen để duy trì tế bào tồn tại.

Khả năng chuyển hóa yếm khí của não rất hạn chế. Một nguyên nhân à do tóc độ chuyển hóa cao của neuron, nên phần lớn hoạt động thần kinh phụ thuộc vào sự vận chuyển liên tục oxy tới từ dòng máu. Phôi hợp các yếu tố trên, chúng ta có thể hiểu vì sao ngừng đột ngột cấp máu cho não hoặc đọt ngột giảm oxy trong máu có thể gây mất ý thức trong vòng 5 đến 10 giây.

Trong điều kiện bình thường, phần lớn năng lượng của não được cung cấp bởi glucose. Trong điều kiện bình thường, phấn lớn năng lượng sự dụng bởi tế bào não được cung cấp bởi glucose đến từ máu. Giống như với oxy, lượng glucose này được cung cấp liên tục từ dòng máu, với tổng cộng chỉ khoảng 2-phút cung cấp của glucose được dự trữ dưới dạng glycogen trong neuron ở bất cứ thời điểm nào.

Một đặc trưng của cung cấp glucose đến các neuron là sự vận chuyển glucose vào trong các neuron không phụ thuộc insulin, dù insulin là cần thiết cho sự vận chuyển glucose vào hầu hết các tế bào khác. Do đó, ở những bệnh nhân bị đái tháo đường nặng, gần như không bài tiết insulin, glucose vẫn khuếch tán được vào trong các neuron, nhờ đó ngăn chặn tình trạng mất tri giác ở các bệnh nhân đái táo đường. Khi bệnh nhân đái tháo đường bị điều trị quá liều insulin, nồng độ glucose trong máu có thể hạ xuống rất thấp vì quá nhiều insulin khiến gần như toàn bộ glucose máu bị vận chyển nhanh chóng vào trong số lượng lớn các tế bào nhạy cảm insulin trong cơ thế, đặc biệt là tế bào cơ và tế bào gan. Khi điều này xảy ra, lượng glucose còn lại trong máu không đáp ứng đủ nhu cầu của các neurn và chức năng thần kinh bị suy giảm nghiêm trọng, đôi khi dẫn đến hôn mê và phổ biến hơn là mất cân bằng nhận thức và rối loạn tâm thần - đều do điều trị quá liều insulin.

Bài viết cùng chuyên mục

Cung lượng tim: chỉ số khi nghỉ ngơi và khi gắng sức

Cung lượng tim được điều chỉnh suốt cuộc đời thông qua chuyển hóa cơ bản chung của cơ thể. Vì vậy chỉ số cung lượng tim giảm biểu thị sự giảm hoạt động thể chất hay giảm khối cơ tương ứng với tuổi.

Chất giãn mạch: kiểm soát thể dịch của tuần hoàn

Vì kallikrein trở nên hoạt động, nó hoạt động ngay tức thì trên alpha Globulin để giải phóng kinin tên kallidin, sau đó được chuyển dạng bởi enzyme của mô thành bradykinin.

Aldosterol kích tích vận chuyển Natri và Kali vào trong các tế bào tuyến

Aldosterol kích tích vận chuyển Natri và Kali vào trong các tế bào tuyến mồ hôi, tuyến nước bọt và tế bào biểu mô ruột.

Shock điện khử rung thất: điều trị rối loạn nhịp tim

Dòng điện khử rung được đưa đến tim dưới dạng sóng hai pha. Dạng dẫn truyền này về căn bản giảm năng lượng cần thiết cho việc khử rung, và giảm nguy cơ bỏng và tổn thương cơ tim.

Thần kinh giao cảm và phó giao cảm: điều chỉnh nhịp điệu và xung động co bóp

Sự gia tăng tính thấm với các ion canxi ít nhất là một nguyên nhân cho sự gia tăng sức co bóp của cơ tim dưới tác động của kích thích giao cảm, bởi vì các ion canxi kích thích quá trình co bóp của các tơ cơ.

Vận chuyển dịch ngoại bào và trộn lẫn máu trong hệ tuần hoàn

Thành của các mao mạch cho thấm qua hầu hết các phân tử trong huyết tương của máu,ngoại trừ thành phần protein huyết tương, có thể do kích thước của chúng quá lớnđể đi qua các mao mạch.

Kiểm soát hoạt động của trung tâm hô hấp và các tín hiệu ức chế hít vào

Tính tới thời điểm này, đã biết về các cơ chế cơ bản tạo ra hiện tượng hít vào và thở ra, nhưng cũng rất cần tìm hiểu xem làm thế nào cường độ tín hiệu điều hòa có thể làm tăng hoặc giảm thông khí theo như cầu của cơ thể.

Khuếch tán khí hô hấp: chênh lệch áp suất gây nên khuếch tán khí

Ngoài sự khác biệt áp suất, một số yếu tố khác ảnh hưởng đến tốc độ khuếch tán khí trong dịch, là độ tan của khí trong dịch, diện tích mặt cắt ngang của dịch, khoảng cách khí phải khuếch tán, trọng lượng của khí, và nhiệt độ dịch.

Chức năng cảm giác thân thể: một số khía cạnh đặc biệt

Bên cạnh các tín hiệu cảm giác thân thể dẫn truyền từ ngoại vi về não, các tín hiệu corticofugal được dẫn truyền theo hướng ngược lại từ vỏ não đến trạm chuyển tiếp cảm giác thấp hơn của đồi thị, hành não và tủy sống.

Cảm giác tư thế: cảm giác cảm thụ bản thể

Sự nhận thức về tư thế, gồm cả động và tĩnh, phụ thuộc vào nhận biết về mức độ gập góc của tất cả các khớp trong các mặt phẳng và sự thay đổi tốc độ của chúng.

RNA được tổng hợp trong nhân từ khuôn của DNA

Trong tổng hợp RNA, hai sợi của phân tử ADN tách ra tạm thời; một trong hai sợi được sử dụng như là một khuôn mẫu để tổng hợp một phân tử RNA. Các mã bộ ba trong DNA là nguyên nhân của sự hình thành các bộ ba bổ sung trong RNA.

Sinh lý tiêu hóa ở ruột non

Khi bị tắc ruột, để đẩy nhũ trấp đi qua được chỗ tắc, nhu động tăng lên rất mạnh gây ra triệu chứng đau bụng từng cơn, và xuất hiện dấu hiệu rắn bò

Nguy cơ bị mù gây ra bởi điều trị quá nhiều oxy ở những trẻ sơ sinh thiếu tháng

Sử dụng quá nhiều oxy gen để điều trị cho trẻ sơ sinh non, đặc biệt là lúc mới sinh, có thể dẫn đến mù bởi vì quá nhiều oxy làm dừng sự tăng sinh các mạch máu mới của võng mạc.

Giải phẫu và chức năng sinh lý của vỏ não

Cấu trúc mô học điển hình của bề mặt vỏ não, với các lớp liên tiếp các loại tế bào thần kinh khác nhau. Hầu hết các tế bào thần kinh chia làm ba loại: tế bào dạng hạt, tế bào hình thoi, và tế bào hình tháp.

Rung nhĩ: nhịp thất không đều

Nút A-V sẽ không truyền nút xung thứ hai trong vòng 0,35s sau xung đầu tiên, xung thêm trong khoảng rộng từ 0-0,6s diễn ra trước một trong các xung của rung nhĩ không đều đến nút nhĩ thất.

Dịch lọc qua mao mạch: áp lực thủy tĩnh, áp lực keo huyết tương và hệ số lọc mao mạch

Áp lực thủy tĩnh có xu hướng để đẩy dịch và các chất hòa tan qua các lỗ mao mạch vào khoảng kẽ. Ngược lại, áp lực thẩm thấu có xu hướng gây ra thẩm thấu từ các khoảng kẽ vào máu.

Đặc điểm cấu trúc chức năng sinh lý của thận

Thận có hình hạt đậu nằm ở phía sau phúc mạc. Mỗi thận nặng khoảng 130g.  Trên mặt phẳng cắt dọc, thận chia làm 2 vùng riêng biệt có màu sắc và cấu tạo khác nhau.

Cơ bắp trong tập thể thao: sức mạnh, năng lượng và sức chịu đựng

Người đàn ông được cung cấp đầy đủ testosterone hoặc những người đã tăng cơ bắp của mình thông qua một chương trình tập luyện thể thao sẽ tăng sức mạnh cơ tương ứng.

Vận chuyển Glucose trong cơ thể qua màng tế bào

Glucose có thể được vận chuyển từ một phía của màng tế bào sang phía bên kia, sau đó được giải phóng, glucose sẽ được vận chuyển từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp hơn là theo chiều ngược lại.

Cấu tạo chung của hệ thần kinh: thần kinh trung ương và sự nhận cảm đáp ứng

Một đặc tính của hầu hết các sợi thần kinh là các tín hiệu dẫn truyền thường chỉ đi theo một hướng: từ sợi trục của sợi thần kinh phía trước tới sợi gai của sợi phía sau.

Trạm thần kinh: sự chuyển tiếp các tín hiệu

Một số lượng lớn các tận cùng thần kinh từ mỗi sợi đến nằm trên các nơ-ron gần nhất trong “vùng” của nó, nhưng một số lượng nhỏ hơn các tận cùng thần kinh thì nằm trên các nơ-ron cách rất xa.

Cơ chế kiểm soát lưu lượng máu đến mô cơ thể

Kiểm soát tức thời đạt được bằng cách co hoặc giãn các tiểu động mạch, mao mạch và cơ vòng trước mao mạch, trong vài giây đến vài phút. Kiểm soát lâu dài thay đổi từ từ, trong khoảng vài ngày, vài tuần thậm chí hàng tháng.

Kiểm soát cục bộ lưu lượng máu đáp ứng nhu cầu của mô

Lưu lượng máu đến da quyết định sự thải nhiệt từ cơ thể, giúp kiểm soát nhiệt độ cơ thể. Ngoài ra sự vận chuyển đầy đủ máu đến thận cho phép thận lọc và bài tiết các chất thải của cơ thể, điều chỉnh thể tích dịch cơ thể và chất điện giải.

Sinh lý hệ mạch máu

Tim trái tống máu vào động mạch chủ, tạo ra một áp lực lớn đưa máu qua vòng tuần hoàn cho đến tim phải: áp lực cao nhất trong động mạch chủ và thấp nhất trong tâm nhĩ phải.

Điều hòa bài tiết hormone chống bài niệu (ADH)

Khi dịch ngoại bào trở nên quá ưu trương, do áp suất thẩm thấu nên dịch sẽ đi ra ngoài các tế bào receptor thẩm thấu, làm giảm kích thước tế bào và phát ra các tín hiệu lên vùng dưới đồi để tăng bài tiết ADH.