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

Kích thích: quá trình khởi đầu cho điện thế màng tế bào hoạt động

Kích thích điện âm yếu có thể không có khả năng kích thích một sợi. Tuy nhiên, khi điện áp của sự kích thích được tăng lên, tới một điểm mà tại đó sự kích thích không diễn ra.

Tiêu cự của thấu kính: nguyên lý quang học nhãn khoa

Các tia sáng đi đến thấu kính hội tụ không phải là một chùm tia song song mà là phân kì bởi vì nguồn phát các tia sáng không đặt xa thấu kính đó.

Tăng huyết áp: gây ra bởi sự kết hợp của tăng tải khối lượng và co mạch

Tăng huyết áp di truyền tự phát đã được quan sát thấy ở một số chủng động vật, bao gồm các chủng chuột, thỏ và ít nhất một chủng chó.

Hệ thống chức năng của tế bào cơ thể người

Nếu tế bào muốn sống, phát triển và sinh sản, chúng phải kiếm thức ăn và những chất khác từ môi trường xung quanh. Hầu hết các chất đi qua màng tế bào bằng sự khuếch tán và vận chuyển tích cực.

Sinh lý học thị giác (mắt)

Người mắc bệnh nhược cơ thì mí mắt hay sụp xuống, Làm nghiệm pháp Jolly chớp mắt liên tục 15 lần thì không mở mắt được nữa.

Cơ chế phân tử của sự co cơ

Ở trạng thái co, các sợi actin này đã được kéo vào bên trong các sợi myosin, do đó hai đầu của chúng chồng lên nhau đến mức độ tối đa.

Truyền suy nghĩ trí nhớ và thông tin khác giữa hai bán cầu đại não: chức năng thể chai và mép trước trong

Hai bán cầu đại não có khả năng độc lập trong ý thức, trí nhớ, giao tiếp và điều khiển chức năng vận động. Thể chai cần thiết cho hai bán cầu trong các hoạt động phối hợp ở mức tiềm thức nông.

Chức năng của tuyến tùng trong kiểm soát sinh sản theo mùa ở một số động vật

Tuyến tùng chỉ là một phần thoái hóa không có chức năng, nhưng một số phát hiện trong những năm trở lại đây cho thấy nó đóng vai trò quan trọng trong kiểm soát hoạt động sinh dục và sinh sản.

Dậy thì và kinh nguyệt ở phụ nữ

Người ta cho rằng sự khởi động giai đoạn dậy thì được kích thích bởi các quá trình hoàn thiện xảy ra tại một vùng khác ở não, có thể ở đâu đó trên hệ viền.

Sự trưởng thành và thụ tinh của trứng: quyết đinh giới tính thai nhi

Sau khi phóng tinh dịch vào trong âm đạo trong quá trình giao hợp, một số tinh trùng sẽ di chuyển trong vòng 5 đến 10 phút theo hướng đi lên từ âm đạo đến tử và vòi tử cung, đến đoạn bóng của vòi tử cung.

Cấu trúc chức năng tế bào của Phospholipid và Cholesterol - Đặc biệt đối với màng

Phospholipids và cholesterol hình thành các yếu tố cấu trúc các tế bào là tốc độ đổi mới chậm của các chất trong hầu hết các mô ngoài mô gan được tính theo tháng hoặc theo năm.

Giải phẫu hệ động mạch cấp máu đường tiêu hóa

Cấu trúc đặc biệt của hệ thống mạch máu ở nhung mao ruột bao gồm các động mạch và tĩnh mạch nhỏ được kết nối với nhau bởi hệ thống mao mạch nhiều vòng.

Tiêu hóa hấp thu và chuyển hóa năng lượng của thức ăn và chất dinh dưỡng

Thông thường tỉ lệ chuyển hóa của trẻ sơ sinh so với trọng lượng cơ thể gấp đôi người lớn, chúng giải thích cho thực tế rằng hiệu suất của tim và thể tích hô hấp trong một phút gấp đôi người lớn so với trọng lượng cơ thể.

Cặp kích thích co cơ tim: chức năng của ion canxi và các ống ngang

Sức co bóp của cơ tim phụ thuộc rất lớn vào nống độ ion canxi trong dịch ngoại bào, một quả tim đặt trong một dung dịch không có canxi sẽ nhanh chóng ngừng đập.

Chức năng của các vùng vỏ não riêng biệt

Bản đồ mô tả một số chức năng vỏ não được xác định từ kích thích điện của vỏ não ở bệnh nhân tỉnh táo hoặc trong quá trình thăm khám bệnh nhân sau khi các vùng vỏ não bị xóa bỏ.

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.

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.

Điện thế và thời gian chia chuẩn: điện tâm đồ bình thường

Những dòng dọc trên ECG là dòng thời gian chia chuẩn. Một ECG điển hình được chạy ở một tốc độ giấy 25mm/s, mặc dù tốc độ nhanh hơn đôi khi được sử dụng.

Vòng phản xạ thần kinh: tín hiệu đầu ra liên tục

Các nơ-ron, giống các mô bị kích thích khác, phóng xung lặp đi lặp lại nếu mức điện thế màng kích thích tăng lên trên một ngưỡng nào đó. Điện thế màng của nhiều nơ-ron bình thường vẫn cao đủ để khiến chúng phóng xung liên tục.

Cấu trúc vi tuần hoàn và hệ mao mạch

Tại nơi mỗi mao mạch bắt nguồn từ một tiểu động mạch, chỉ còn một sợi cơ trơn thường vòng từng quãng quanh các mao mạch. Cấu trúc này được gọi là cơ thắt trước mao mạch.

Hệ số lọc của mao mạch

Để ngăn chặn sự tích lũy của dịch dư thừa trong khoảng kẽ sẽ yêu cầu tốc độ dòng chảy chất lỏng vào hệ thống bạch huyết tăng 68 lần, một lượng mà là 2-5 lần cũng là quá nhiều cho các mạch bạch huyết mang đi.

Bài tiết dịch tiêu hóa ruột bởi hang Lieberkuhn

Tế bào biểu mô nằm sâu trong các hang tuyến Lieberkuhn liên tục phân chia, và những tế bào mới di chuyển dọc theo màng đáy lên phía trên và ra ngoài tới đỉnh của các lông nhung.

Glycogen được dự trữ tại gan và cơ trong cơ thể

Tất cả các tế bào đều có khả năng dự trữ glycogen, một số tế bào có khả năng dự trữ số lượng lớn hơn, tế bào gan dự trữ 5 đến 8% khối lượng dưới dạng glycogen, và tế bào cơ, có thể dự trữ 1 đến 3% glycogen.

Chức năng tâm thất giống như bơm

Với cả sự tăng thể tích cuối tâm trương và giảm thể tích cuối tâm thu, thể tích co bóp có thể tăng hơn gấp đôi so với bình thường.

Di chuyển của các dòng điện trong ngực quanh tim trong suốt chu kỳ tim

Xung động tim đầu tiên đến trong tâm thất trong vách liên thất và không lâu sau đó lan truyền đến mặt bên trong của phần còn lại các tâm thất, như thể hiện bởi vùng màu đỏ và điện âm ký hiệu trên hình.