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

Tác dụng lên thận và tuần hoàn của Aldosterol

Aldosterol làm tăng tái hấp thu natri và đồng thời tăng bài tiết kali trong các tế bào chính của ống thận nhỏ nhưng cũng bài tiết ion hydro để trao đổi với kali vào trong tế bào vỏ ống góp.

Vận chuyển và lưu trữ Amino Acids trong cơ thể

Sản phẩm của quá trình tiêu hóa protein và hấp thụ trong đường tiêu hóa gần như hoàn toàn là các amino acid; hiếm khi là các polypeptid hoặc toàn bộ phân tử protein được hấp thu quá hệ tiêu hóa vào máu.

Sinh lý điều trị đái tháo đường

Insulin có một số dạng. Insulin "Thường xuyên" có thời gian tác dụng kéo dài 3-8 giờ, trong khi các hình thức khác của insulin được hấp thụ chậm từ chỗ tiêm và do đó có tác dụng kéo dài đến 10 đến 48 giờ.

Chức năng hành vi của vùng dưới đồi và cấu trúc liên kết với hệ limbic

Cùng với chức năng thực vật và nội tiết, sự kích thích hay thương tổn vùng dưới đồi cũng gây ảnh hưởng lớn đến hành vi cảm xúc của động vật và con người. Một số ảnh hưởng  hành vi do sự kích thích vùng dưới đồi.

Kích thích và dẫn truyền xung động của tim

Nút xoang (còn gọi là nhĩ xoang hay nút SA) phát nhịp trong hệ thống tạo xung nhịp bình thường, theo đường dẫn xung từ nút xoang tới nút nhĩ thất (AV).

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.

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.

Điện thế nhận cảm: sự chuyển đối kích thích cảm giác thành xung thần kinh

Khi điện thế nhận cảm tăng trên ngưỡng sẽ xuất hiện điện thế hoạt động trong sợi thần kinh gắn với receptor, từ đó, điện thế hoạt động sinh ra.

Điều hòa lưu lượng máu bằng những thay đổi trong mạch máu mô

Sự tái tạo vật chất của mạch xảy ra để đáp ứng với nhu cầu của mô. Sự tái cấu trúc này xảy ra nhanh trong vòng vài ngày ở những động vật non. Nó cũng xảy ra nhanh ở những mô mới lớn như mô sẹo, mô ung thư.

Điều chỉnh huyết áp: vai trò của hệ thống thận - thể dịch

Hệ thống dịch thận - thể dịch trong kiểm soát huyết áp là một cơ chế căn bản cho kiểm soát huyết áp lâu dài. Tuy nhiên, qua các giai đoạn của quá trình tiến hóa, đã có nhiều biến đổi để làm cho hệ thống này chính xác hơn trong thực hiện vai trò của nó.

Hệ thống đệm hemoglobin cho PO2 ở mô

O2 có thể thay đổi đáng kể, từ 60 đến hơn 500 mm Hg, nhưng PO2 trong các mô ngoại vi không thay đổi nhiều hơn vài mmHg so với bình thường, điều này đã chứng minh rõ vai trò "đệm oxy" ở mô của hệ thống hemoglobin trong máu.

Kiểm soát lưu lượng máu mô bằng các yếu tố thư giãn hoặc co thắt có nguồn gốc từ nội mô

Điều quan trọng nhất của các yếu tố giãn mạch nội mô là NO, một khí ưa mỡ được giải phóng từ tế bào nội mô đáp ứng với rất nhiều kích thích hóa học và vật lý.

Chức năng sinh lý của oxytocin

Oxytocin làm co tử cung khi mang thai, khiến vú bài xuất sữa, Hormone oxytocin, kích thích mạnh mẽ co tử cung khi mang thai, nhất là trong giai đoạn cuối của thai kì.

Sinh lý tiêu hóa ở dạ dày

Lúc đói, cơ dạ dày co lại, khi ta nuốt một viên thức ăn vào thì cơ giãn ra vừa đủ, để chứa viên thức ăn đó, vì vậy áp suất trong dạ dày không tăng lên.

Vận chuyển thụ động qua màng bào tương

Khuếch tán đơn giản, là hình thức khuếch tán trong đó các phân tử vật chất được vận chuyển, từ nơi nồng độ cao đến nồng độ thấp.

Các chức năng sinh lý của gan

Gan tổng hợp acid béo từ glucid, protid và từ các sản phẩm thoái hóa của lipid, acid béo được chuyển hóa theo chu trình.

Bài tiết hormone tăng trưởng (GH) của vùng dưới đồi, hormone kích thích tiết GH, và somatostatin

Hầu hết sự điều khiển bài tiết hormone GH có lẽ thông qua hormone GHRH hơn là hormone somatostatin, GHRH kích thích bài tiết GH qua việc gắn với các receptor đặc hiệu trên bề mặt màng ngoài của các tế bào tiết GH ở thùy yên trước.

Điểm nhiệt chuẩn trong điều nhiệt cơ thể

Điểm nhiệt chuẩn tới hạn của vùng dưới đồi, mà ở đó ở dưới mức run cơ và trên mức bắt đầu đổ mồ hôi, được xác định chủ yếu bởi hoạt động của receptor càm nhận nhiệt trong vùng trước thị-trước dưới đồi.

Chức năng trí tuệ cao của vùng não liên hợp trước trán

Chức năng trí tuệ bị giới hạn, tuy nhiên vùng trước trán vẫn có những chức năng trí tuệ quan trọng. Chức năng được lý giải tốt nhất khi mô tả điều sẽ xảy ra khi bệnh nhân tổn thương vùng trước trán.

Đo thể tích hô hấp: ghi lại những thay đổi trong phép đo thể tích phổi

Thay đổi của thể tích phổi dưới tình trạng thở khác nhau. Mô tả sự kiện thông khí phổi, không khí trong phổi có thể được chia thành 4 thể tích và 4 dung tích  trung bình cho người lớn trẻ.

Tiêu hóa thực phẩm khi ăn bằng thủy phân

Tất cả ba loại thức ăn, quá trình thủy phân cơ bản giống nhau. Sự khác biệt chỉ nằm ở những loại enzyme cần thiết để thúc đẩy những phản ứng thủy phân cho từng loại thức ăn.

Giải phẫu sinh lý của hệ giao cảm: hệ thần kinh tự chủ

Hệ thần kinh tự chủ cũng thường hoạt động thông qua các phản xạ nội tạng. Đó là, những tín hiệu cảm giác nội tại từ các cơ quan nội tạng có thể truyền tới các hạch tự chủ, thân não, hoặc vùng dưới đồi.

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.

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.

Điều hòa bài tiết glucagon

Tầm quan trọng của kích thích axit amin tiết glucagon là glucagon sau đó thúc đẩy chuyển đổi nhanh chóng của các axit amin thành glucose, do đó thậm chí làm tăng glucose có trong các mô.