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

Đường truyền thần kinh thính giác: cơ chế thính giác trung ương

Trong trung tâm thính giác của thân não, sự kích thích thường không còn đồng bộ với tần số âm thanh trừ khi với âm thanh có tần số dưới 200 chu kỳ/giây.

Lưu lượng máu qua phổi và phân phối của nó: điều chỉnh phân phối lưu lượng máu phổi

Lưu lượng máu qua phổi cơ bản bằng cung lượng tim. Do đó, các yếu tố kiểm soát chủ yếu cung lượng tim là yếu tố ngoại vi cũng như kiểm soát lưu lượng máu phổi.

Vận mạch: trao đổi máu qua thành mao mạch

Máu thường không chảy liên tục trong các mao mạch mà ngắt quãng mỗi vài giây hay vài phút. Nguyên nhân do hiện tượng vận mạch, tức là sự đóng mở từng lúc của cơ thắt trước mao mạch.

Vùng vận động sơ cấp: chức năng vận động của vỏ não và thân não

Vỏ não vận động được chia làm 3 vùng nhỏ, mỗi vùng lại có bản đồ hình chiếu riêng cho các nhóm cơ và có những chức năng riêng biệt: vùng vận động sơ cấp, vùng tiền vận động, vùng vận động bổ sung.

Sự di chuyển của trứng đã thụ tinh trong ống dẫn trứng

Progesterone tăng tiết ra nhiều bởi hoàng thể buồng trứng đầu tiên thúc đẩy tăng thụ thể progesterone ở các tế bào cơ trơn ống dẫn trứng, sau đó progesterone kích thích các thụ thể, gây giãn ống cho phép trứng đi vào tử cung.

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.

Các yếu tố gây ra điện thế hoạt động

Sự khởi đầu của điện thế hoạt động cũng làm cho cổng điện thế của kênh kali mở chậm hơn một phần nhỏ của một phần nghìn giây sau khi các kênh natri mở.

Phospholipids và Cholesterol trong cơ thể

Phospholipid được chi phối bởi yếu tố điều hòa kiểm soát tổng thể quá trình chuyển hóa chất béo. Cholesterol có ở trong khẩu phần ăn bình thường và nó có thể được hấp thu chậm từ hệ thống ruột vào các bạch huyết ruột

Tăng huyết áp: huyết áp trong hoạt động cơ và các tuyp stress

Nhiều tuyp của stress cùng với hoạt động cơ là giống nhau ở sự tăng huyết áp. Ví dụ trong hoảng sợ quá mức huyết áp có thể tăng thêm 70-100 mmHg trong 1 vài giây.

Vùng dưới đồi: cơ quan đầu não của hệ limbic

Vùng dưới đồi, mặc dù kích thước nhỏ, chỉ vài cm (nặng khoảng 4 gram),  nhưng có 2 đường truyền tới tất cả cấu trúc của hệ limbic. Vùng dưới đồi và cấu trúc phụ liên quan gửi xung động đi ra theo 3 đường.

Thuốc và vận động viên thể thao

Một vài vận động viên đã được biết đến là chết trong các sự kiện thể thao vì sự tương tác giữa các thuốc đó và norepinephrine, epinephrine được giải phóng bởi hệ thống thần kinh giao cảm trong khi tập luyện.

Hormone tuyến giáp làm tăng phiên mã số lượng lớn các gen

Hầu hết các tế bào cơ thể, lượng lớn các enzym protein, protein cấu trúc, protein vận chuyển và chất khác được tổng hợp, kết quả đều làm tăng hoạt động chức năng trong cơ thể.

Nguồn gốc của chất dinh dưỡng trong dịch ngoại bào

Trong tất cả, dịch ngoại bào chỉ chiếm khoảng một phần ba tổng số dịch của cơ thể. Đây là điển hình ở người, nhưng tỷ lệ có thể thay đổi ở các sinh vật khác có chế độ lưu thông khác nhau.

Vùng tiền vận động: chức năng vận động của vỏ não và thân não

Vùng tiền vận động nằm trước vùng vận động sơ cấp 1-3 cm. Nó trải dài từ rãnh bên (khe Sylvia) đến khe dọc giữa, nơi nó tiếp giáp với vùng vận động bổ sung (vùng có những chức năng giống với vùng tiền vận động).

Điện thế hoạt động của tế bào thần kinh

Để tạo ra những tín hiệu thần kinh, điện thế hoạt động di chuyển dọc theo tế bào sợi thần kinh cho tới điểm kếtthúc của nó.

Chức năng của progesterone

Progesteron cũng làm gia tăng chế tiết ở niêm mạc lót bên trong vòi Fallope. Những sự chế tiết này rất quan trọng trong việc cung cấp dinh dưỡng cho noãn tồn tại và phân chia khi nó di chuyển trong vòi Fallope trước khi làm tổ ở tử cung.

Kiểm soát nhiệt độ cơ thể bởi sự cân bằng giữa sinh nhiệt và mất nhiệt

Khi mức nhiệt sinh ra trong cơ thể cao hơn mức nhiệt mất đi, nhiệt sẽ tích lũy trong cơ thể và nhiệt độ của cơ thể tăng lên. Ngược lại, khi nhiệt mất đi nhiều hơn, cả nhiệt cơ thể và nhiệt độ của cơ thể đều giảm.

So sánh tế bào trong cơ thể người với những dạng sống dưới tế bào

Những chất hóa học bên cạnh acid nucleic và những protein đơn giản trở thành những phần của sinh vật, và những chức năng chuyên biệt bắt đầu phát triển ở nhiều phần khác nhau của virus.

Tốc độ cung cấp máu cho cơ

Sự thay đổi lưu lượng máu trong quá trình co cơ. Lưu lượng tăng và giảm với mỗi cơ. Ở cuối thời kì co cơ, tốc độ máu tăng cao một vài giây và quay trở lại trạng thái bình thường trong vài phút sau đó.

Các giai đoạn bài tiết ở dạ dày

Bài tiết ở dạ dày ở giai đoạn kích thích tâm lý diễn ra thậm chí trước khi thức ăn đi vào dạ dày, đặc biệt khi đang được ăn. Sự bài tiết này là kết quả của quá trình trước khi thức ăn vào miệng như nhìn, ngửi, nghĩ hoặc nếm thức ăn.

Ngoại tâm thu thất: rối loạn nhịp tim

Những người thường xuyên có ngoại tâm thu thất có nguy cơ cao hơn bị rung thất dẫn đến tử vong mà nguyên nhân là do một đợt ngoại tâm thu thất.

Đường kính đồng tử: cơ chế quang học của mắt

Khả năng hội tụ tốt nhất có thể đạt được là khi lỗ đồng tử co nhỏ tối đa. Lí giải cho điều đó, với một lỗ đồng tử rất nhỏ, gần như tất cả các tia sáng đi qua trung tâm của hệ thấu kính của mắt.

Cơ chế kích thích cơ bản các tuyến tiêu hóa

Điều hòa sự bài tiết của các tuyến bằng các hormone. Tại dạ dày và ruột, một vài hormone tiêu hóa khác nhau giúp điều hòa thể tích và đặc tính của các dịch bài tiết.

Bôi trơn bảo vệ và tầm quan trọng của chất nhày trong đường tiêu hóa

Chất nhày có khả năng khiến cho sự trượt của thức ăn trong đường tiêu hóa rất dễ dàng và ngăn cản sự trầy xước cơ học hoặc sự phân hủy hóa học cho lớp biểu mô.

Sự lan truyền của áp lực đẩy máu ra các mạch máu ngoại biên

Sự duy trì trương lực mạch làm giảm lực đẩy vì mạch máu càng thích ứng tốt thì lượng máu càng lớn được đẩy về phía trước do sự gia tăng áp lực.