Huyết áp: cơ chế cảm nhận và phản xạ để duy trì huyết áp bình thường

Ngoài chức năng làm tăng huyết áp trong hoạt động thể lực và stress, nhiều cơ chế điều chỉnh thần kinh đặc biệt ở mức tiềm thức để duy trì huyết áp ở hoặc gần mức bình thường. Hầu như tất cả là cơ chế điều hòa ngược âm tính, được mô tả ở phần tiếp theo.

Được biết đến như cơ chế thần kinh để điều chỉnh huyết áp phản xạ của thụ thể cảm áp. Về cơ bản, đây là phản xạ được bắt đầu từ sự căng receptor, được gọi là thụ thể nhận cảm, phân bố ở ở những vùng đặc biệt ở thành của một vài động mạch lớn. Sự tăng huyết áp làm căng receptor áp suất và gây ra sự dẫn truyền tín hiệu vào hệ thần kinh trung ương. “Feedback” tín hiệu gửi trở lại qua hệ thần kinh tự chủ đến tuần hoàn để để giảm huyết áp đến ngưỡng bình thường.

Giải phẫu sinh lý và sự phân bố của receptor áp suất

Receptor áp suất là tận cùng thần kinh dạng chùm (spray­type) nằm ở thành của động mạch và được kích thích khi căng, phân bố ở thành động mạch lớn của ngực và cổ, thụ thể nhận cảm phân bố rất phong phú ở (1) thành của mỗi động mạch cảnh trong ở phía trên chỗ chia đôi của động mạch cảnh (xoang cảnh), (2) thành của quai động mạch chủ.

Hình. Hệ thống thụ thể cảm nhận để kiểm soát áp lực động mạch.

Hình mô tả tín hiệu từ receptor áp suất ở xoang cảnh được dẫn truyền qua thần kinh Hering đến thần kinh thiệt hầu ở cổ cao, và sau đó đến bó nhân đơn độc ở hành não.

Đáp ứng của thụ thể nhận cảm với huyết áp

Hình thể hiện tác động của các mức huyết áp khác nhau lên tốc độ của tín hiệu dẫn truyền ở thần kinh xoang cảnh Hering. Chú ý rằng thụ thể nhận cảm xoang cảnh không bị kích thích khi hyết áp ở giữa mức 0 đến 50-60 mmHg, nhưng ở trên ngưỡng này chúng đáp ứng nhanh tăng dần và đạt cực đại ở khoảng 180mmHg. Đáp ứng của thụ thể nhận cảm động mạch chủ là tương tự với động mạch cảnh ngoại trừ sự hoạt động bình thường, huyết áp ở ngưỡng cao hơn 30mmHg.

Hình. Kích hoạt các thụ thể cảm nhận ở các mức áp lực động mạch khác nhau. ΔI, thay đổi xung thần kinh xoang động mạch cảnh mỗi giây; ΔP, thay đổi huyết áp động mạch tính bằng mmHg.

Chú ý đặc biệt là bình thường huyết áp được điều chỉnh trong phạm vi 100mmHg, chỉ một thay đổi nhỏ trong huyết áp cũng làm thay đổi đáng kể tín hiệu từ thụ thể nhận cảm để điều chỉnh lại huyết áp về mức bình thường. 

Thụ thể nhận cảm đáp ứng rất nhanh trong thay đổi huyết áp, tốc độ xung tăng lên trong mỗi thì tâm thu và giảm trở lại trong thì tâm trương. Hơn nữa thụ thể nhận cảm đáp ứng với sự thay đổi huyết áp nhanh nhiều hơn so với huyết áp không thay đổi, nghĩa là cùng là mức huyết áp 150 nhưng nếu nó đang biến động thì tốc độ tín hiệu dẫn truyền có thể lớn hơn 2 lần so với huyết áp ở ngưỡng cố định.

Phản xạ tuần hoàn bắt đầu từ thụ thể nhận cảm

Sau khi tín hiệu từ thụ thể nhận cảm được gửi đến bó nhân đơn độc của tủy, tín hiệu thứ 2 ức chế trung tâm co mạch của tủy và kích thích trung tâm phó giao cảm dây X. Mạng lưới ảnh hưởng gồm (1) giãn tĩnh mạch và tiểu động mạch trong hệ thống tuần hoàn ngoại vi, (2) giảm nhịp tim và lực co cơ tim. Do đó kích thích thụ thể nhận cảm bởi huyết áp cao gây ra sự giảm huyết áp vì làm giảm kháng lực ngoại vi cà làm giảm lưu lượng tim. Ngược lại, huyết áp thấp gây ra tác dụng đối ngược làm huyết áp tăng về múc bình thường.

Hình thể hiện phản xạ đặc thù trong thay đổi huyết áp gây ra bởi sự nghẽn hai động mạch cảnh chung. Sự giảm áp lực ở xoang cảnh, làm giảm tín hiệu từ thụ thể nhận cảm và gây ra sự giảm ức chế tác dụng của trung tâm vận mạch. Do đó, trung tâm vận mạch hoạt động nhiều hơn bình thường, gây ra sụ tăng huyết áp và duy trì ở mức cao trong 10 phút khi mà động mạch cảnh bị kẹp. Việc tháo loại bỏ bít tắc làm cho áp lực ở xoang cảnh tăng lên, và phản xạ xoang cảnh gây ra sự giảm huyết áp ngay lập tức, và xuống thấp hơn ngưỡng bình thường trong chốc lát sau đó trở về ngưỡng bình thường.

Hình. Phản xạ xoang động mạch cảnh điển hình tác động lên áp lực động mạch chủ do kẹp cả hai dây thần kinh chung (sau khi đã cắt hai dây thần kinh phế vị).

Thụ thể nhận cảm làm giảm thay đổi huyết áp tư thế

Vai trò của thụ thể nhận cảm trong duy trì huyết áp ở phần trên cơ thể là rất quan trọng khi đứng lên sau khi nằm. Ngay lập tức khi đứng lên huyết áp ở đầu và phần trên của cơ thể có xu hướng giảm, sự giảm mạnh có thể gây ra mất ý thức. Tuy nhiên sự giảm huyết áp ở thụ thể nhận cảm ngay lạp tức gây ra phản xạ, Kết quả là hệ giao cảm phát huy tác dụng mạnh mẽ trên toàn cơ thể và làm cho huyết áp ở đầu và phần trên cơ thể giảm tối thiểu.

Áp suất “đệm” chức năng điều khiển hệ thống của thụ thể nhận cảm

Bởi vì hệ thống thụ thể nhận cảm có khả năng làm tăng và giảm huyết áp nên nó được gọi là hệ thống đệm huyết áp, và thần kinh từ thụ thể nhận cảm được gọi là thần kinh đệm.

Hình. Áp lực động mạch ghi chép hai giờ (trên cùng) và (dưới cùng) vài tuần sau khi thụ thể cảm nhân được khử.

Hình thể hiện chức năng đệm quan trọng của thụ thể nhận cảm, hình trên là đồ thị ghi huyết áp động mạch trong vòng 2 giờ của 1 con chó bình thường, và ở dưới là bản ghi huyết áp động mạch của một con chó bị cắt tất cả các dây thần kinh đến thụ thể nhận cảm. Ta thấy rằng ở con chó bị cắt dây thần kinh có sự biến thiên huyết áp gây ra bởi các hoạt động bình thường trong ngày như nằm xuống, đứng lên, ăn, đại tiện...

Hình. Đường cong phân bố tần số của áp lực động mạch

Trong khoảng thời gian 24 giờ ở một con chó bình thường và ở cùng một con chó vài tuần sau khi thụ thể nhận cảm bị giảm.

Hình thể hiện tần số phân bố huyết áp được ghi trong vòng 24h ở cả hai con chó bình thường và bị cắt dây thần kinh. Khi thụ thể nhận cảm hoạt động chức năng bình thường thì giá trị huyết áp duy trì trong một khoảng hẹp 85-115mmHg trong cả ngày, và hầu như ở khoảng 100mmHg. Sau khi cắt dây thần kinh của thụ thể nhận cảm, đường cong tần số phân bố huyết áp mở rộng hơn và thấp hơn, thể hiện mức độ biến đổi gấp 2,5 lần so với bình thường, thường giảm xuống đên mức 50mmHg, và cao hơn 160mmHg. Qua đó thể hiện sự biến thiên lớn của huyết áp khi vắng mặt hệ thống nhận cảm áp suất động mạch.

Thụ thể nhận cảm quan trọng trong điều hòa lâu dài huyết áp?

Mặc dù thụ thể nhận cảm động mạch có vai trò quan trọng trong điều hòa huyết áp tức thời, nhưng vai trò trong điều hòa dài hạn còn nhiều tranh cãi. Một số nhà sinh lý học cho rằng nó không quan trọng trong điều hòa lâu dài một mức huyết áp, nó có thể thay đổi ngưỡng huyết áp khi huyết áp đó  kéo dài trong 1-2 ngày. Cụ thể, nếu huyết áp tăng từ ngưỡng bình thường 100 lên 160mmHg, lúc đầu tín hiệu dẫn truyền từ thụ thể nhận cảm là rất cao. Trong một vài phút tiếp theo xung động giảm xuống dáng kể, và giảm xuống rất nhiều trong một dến 2 ngày, cuối cùng sẽ trở về gần ngưỡng bình thường, cho dù giá trị huyết áp vẫn duy trì ở mức 160mmHg. Ngược lại, khi huyết áp giảm xuống một ngưỡng rất thấp, thụ thể nhận cảm ban đầu không dẫn truyền tín hiệu, nhưng dần dần, qua 1-2 ngày, tốc độ xung của thụ thể nhận cảm lại trở về mức điều khiển.

Việc “thiết lập lại” của thụ thể nhận cảm có thể làm yếu đi khả năng điều hòa của chúng khi có sự biến động huyết áp trong thời gian dài. Nghiên cứu chỉ ra rằng, thụ thể nhận cảm không hoàn toàn thiết lập lại dó đó nó có đóng góp vào điều hòa huyết áp lâu dài, đặc biệt là khi có sự hỗ trợ tích cực của thần kinh giao cảm thận. Ví dụ, khi huyết áp tăng kéo dài, phản xạ thụ thể nhận cảm ngay lập tức làm hoạt động của thần kinh giao cảm thận để tăng sự bài xuất Na và nước của thận. Điều này làm giảm thể tích máu, giúp huyết áp trở về bình thường. Do đó điều hòa lâu dài huyết áp động mạch bởi thụ thể nhận cảm cần có sự phối hợp hoạt động của nhiều hệ thống, đóng vai trò chủ yếu là hệ thống điều hòa thận-thể dịch- huyết áp (cùng với sự kết hợp cơ chế thần kinh và thể dịch).

Điều hòa huyết áp động mạch bởi thụ cảm hóa học (chemorecepter) - tác động của sự giảm nồng độ oxy lên huyết áp

Kết hợp chặt chẽ với thụ thể nhận cảm trong điều hòa huyết áp.

Thụ cảm hóa học là những tế bào nhạy cảm hóa học nhạy cảm với sự giảm oxy, sự quá mức của CO2 và H+. Tạo thành đám nhỏ khoảng 2mm (hai thân cảnh,nằm ở chỗ chia đôi của mỗi động mạch cảnh chung, và 1 đến 3 thân động mạch chỗ nối với động mạch chủ). Thụ cảm hóa học kích thích các sợi thần kinh, cùng với các sợi của cảm thụ nhận cảm qua dây hering và dây X đến trung tâm vận mạch ở thân não.

Mỗi thân cảnh và thân chủ được cung cấp máu bởi 1 động mạch dinh dưỡng nhỏ. Khi huyết áp động mạch giảm xuống mức nguy hiểm, thụ cảm hóa học bị kích thích bởi sự giảm lưu lượng máu dẫn gây ra sự giảm oxi, và sự tạo thành quá mức của co2 và h+ do chúng không được loại bỏ bởi dòng máu chảy chậm.

Tín hiệu dẫn truyền từ thụ cảm hóa học kích thích trung tâm vận mạch làm huyết áp tăng về mức bình thường. Tuy nhiên, phản xạ này không mạnh cho đến khi huyết áp giảm dưới 80mmHg. Do đó, khi huyết áp thấp phản xạ này rất quan trọng ngăn không cho huyết áp giảm thêm nữa.

Thụ cảm hóa học được bàn luận trong mối quan hệ với điều hòa hô hấp, đóng vai trò quan trọng hơn so với điều hòa huyết áp.