Nút xoang (xoang nhĩ): hệ thống kích thích và dẫn truyền của tim

2020-08-05 01:16 PM

Nút xoang nhỏ, dẹt, hình dải elip chuyên biệt của cơ tim rộng khoảng 3mm, dài 15mm và dày 1mm. Nó nằm ở sau trên vách tâm nhĩ phải, ngay bên dưới và hơi gần bên chỗ mở của tĩnh mạch chủ trên.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Tim người có một hệ thống đặc biệt cho nhịp điệu tự kích thích và co bóp lặp đi lặp lại khoảng gần 100.000 lần mỗi ngày, hoặc 3 tỉ lần trong trung bình một đời người. Thành tích ấn tượng này được thực hiện bởi một hệ thống mà (1) tạo ra các xung điện nhịp điệu để bắt đầu co bóp nhịp điệu của cơ tim và (2) dẫn những xung này nhanh chóng xuyên qua tim. Khi hệ thống này hoạt động bình thường, tâm nhĩ co bóp trước tâm thất khoảng 1/6 s, cho phép làm đầy thất trước khi chúng bơm máu lên phổi và đến vòng tuần hoàn chính. Một điều quan trọng nữa của hệ thống là cho phép tất cả các phần của thất co gần như đồng thời, đó là yếu tố cần thiết nhất cho sự tác động phát sinh áp lực trong buồng tâm thất.

Hệ thống dẫn truyền và tạo nhịp dễ bị tổn hại bởi các bệnh của tim, đặc biệt là thiếu máu cục bộ cơ tim có kết quả từ sự giảm tưới máu mạch vành. Hậu quả thường là loạn nhịp tim hay tần số co cơ tim không bình thường và hiệu quả bơm của tim thường bị ảnh hưởng nghiêm trọng và thậm chí dẫn đến chết người.

Hệ thống kích thích và dẫn truyền của tim mà điều khiển sự co bóp tim. Hình này cho thấy 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); nút AV, xung từ nhĩ bị chậm trước khi vượt qua vách nhĩ thất xuống thất; bó nhĩ thất dẫn xung từ nhĩ xuống thất; và nhánh trái và phải của lưới Purkinje dẫn xung tới khắp các phần của thất.

Nút xoang và hệ thống Purkinje của tim

Hình. Nút xoang và hệ thống Purkinje của tim, cũng thể hiện nút nhĩ thất (A-V), con đường gian nút nhĩ, và các bó nhánh tâm thất.

Nút xoang (còn gọi là nút nhĩ xoang) nhỏ, dẹt, hình dải elip chuyên biệt của cơ tim rộng khoảng 3mm, dài 15mm và dày 1mm. Nó nằm ở sau trên vách tâm nhĩ phải, ngay bên dưới và hơi gần bên chỗ mở của tĩnh mạch chủ trên. Các mô sợi của nút này hầu như không có các sợi cơ co lại, và mỗi sợi chỉ có đường kính 3 – 5µm, trái ngược với đường kính 10-15µm của các sợi cơ nhĩ xung quanh. Tuy nhiên, các sợi nút xoang kết nối trực tiếp với các sợi cơ tâm nhĩ bởi vậy bất cứ điện thế hoạt động nào bắt đầu từ nút xoang ngay lập tức lan ra khắp vách cơ tâm nhĩ.

Nhịp điệu điện tự động của các sợi xoang

Một số các sợi cơ tim có khả năng tự kích thích, một quá trình có thể gây ra nhịp điệu tự động phóng điện và co bóp.

Khả năng chính xác đặc biệt này của các sợi của hệ thống dẫn truyền chuyên biệt của tim, bao gồm các sợi của nút xoang. Vì lý do này, nút xoang thông thường điều khiển tốc độ của nhịp đập của toàn bộ tim, như đã thảo luận chi tiết hơn ở chương này. Đầu tiên, chúng ta hãy mô tả nhịp điệu tự động này.

Cơ chế tạo nhịp của nút xoang

Nhịp điệu phóng điện của một sợi nút xoang

Hình. Nhịp điệu phóng điện của một sợi nút xoang. Ngoài ra, điện thế hoạt động nút xoang được so sánh với điện thế của một sợi cơ tâm thất.

Hình biểu diễn điện thê hoạt động được ghi lại từ bên trong sợi nút xoang trong 3 nhịp tim và, bằng cách so sánh, một điện thế hoạt động đơn của sợi cơ tâm thất. Lưu ý rằng điện thế nghỉ của sợi cơ nút xoang bên trong âm hơn bên ngoài khoảng -55 đến -60mV, so sánh với cơ thất khoảng -85 đến -90mV. Nguyên nhân là do vốn tự nhiên màng tế bào sợi nút xoang có nhiều kẽ hở cho ion natri và canxi, và điện tích dương của natri và canxi đi vào đã trung hòa bớt một phần điện tích âm của nội bào.

Trước khi chúng ta thử giải thích sự nhịp điệu của các sơi nút xoang, cơ tim có 3 loại kênh ion màng chính đóng vai trò quan trọng gây ra những biến đổi điện thế của điện thế hoạt động. Chúng là (1) các kênh Na nhanh, (2) các kênh Ca loại L (kênh Na - Ca chậm), và (3) các kênh K.

Mở kênh natri nhanh trong khoảng 1/10000s là nguyên nhân đoạn lên đỉnh nhanh của điện thế hoạt động quan sát thấy trong cơ tâm thất bởi sự đi vào nhanh chóng của ion dương natri vào trong sợi cơ. Sau đó đoạn bình nguyên của điện thế hoạt động của tâm thất được gây ra chủ yếu bởi sự mở các kênh Na - Ca chậm, sau khoảng 0,3s. Cuối cùng, mở kênh K cho phép khuếch tán một lượng lớn ion dương K đi ra ngoài qua màng sợi cơ và quay trở lại điện thế nghỉ.

Tuy nhiên, có một sự khác biệt trong chức năng của các kênh này trong sợi nút xoang bởi vì ở nút xoang điện thế nghỉ âm hơn nhiều – chỉ -55mV thay vì -90mV ở sợi cơ tâm thất. Ở mức -55mV, các kênh Na nhanh chủ yếu đã trở nên “bất hoạt”, có nghĩa là chúng bị đóng. Nguyên nhân của điều này là bất cứ lúc nào điện thế màng vẫn còn âm hơn khoảng -55mV trong hơn một vài mili giây, các cổng khử hoạt tính ở bên trong màng tế bào sẽ đóng, các kênh natri nhanh cũng trở thành đóng và giữ nguyên như vậy. Vì thế, chỉ có kênh Na - Ca chậm có thể mở (có thể trở thành “hoạt động”) và do đó gây ra điện thế hoạt động.

Với kết quả như vậy, điện thế hoạt động của nút xoang đi lên chậm hơn điện thế hoạt động của cơ tâm thất. Ngoài ra, sau khi điện thế hoạt động xảy ra, sự trở về trạng thái điện thế âm cũng xảy ra chậm hơn, không trở lại đột ngột như xảy ra đối với sợi tâm thất.

Tính tự kích thích của các sợi nút xoang

Bởi vì nồng độ natri cao trong dịch ngoại bào bên ngoài sợi nút xoang, cũng như một số vừa các kênh natri đã mở, các ion natri dương từ bên ngoài các sợi thường tiến đến kẽ hở để vào bên trong. Vì thế, giữa các tiếng tim, sự chảy vào của các ion dương natri gây ra một sự tăng lên chậm của điện thế nghỉ màng theo chiều dương. Vì vậy, điện thế “nghỉ” dần dần tăng lên và trở nên ít âm hơn giữa hai tiếng tim. Khi điện thế đạt một ngưỡng điện áp khoảng -40mV, các kênh canxi loại L trở nên “kích hoạt”, do đó gây ra điện thế hoạt động.

Vì vậy, do đặc tính vốn có của các sợi nút xoang đến các ion canxi và natri gây ra sự tự kích thích của chúng.

Tại sao các kẽ hở cho các ion natri và canxi lại không gây ra khử cực ở tất cả thời gian của sợi nút xoang?

Hai sự kiện xảy ra trong suốt quá trình của điện thế hoạt động để ngăn chặn trạng thái liên tục của khử cực.

Một là, các kênh canxi loại L trở nên bất hoạt (chúng đóng) trong khoảng 100 đến 150ms sau khi mở, và hai là, cùng một lúc, số lượng các kênh kali được mở rất nhiều. Vì vậy, dòng chảy vào của các ion dương natri và canxi qua kênh canxi loại L bị ngừng, trong khi cùng lúc số lượng các ion dương kali khuếch tán ra ngoài của sợi khá nhiều. Cả hai hệ quả này giảm bớt điện dương trong nội bào làm trở lại mức âm của điện thế nghỉ và vì vậy kết thúc điện thế hoạt động. Hơn nữa, các kênh kali còn mở trong vài phần 10 giây, tạm thời tiếp tục làm dịch chuyển các điện tích dương ra ngoài tế bào, với kết quả điện tích âm vượt quá ở trong sợi; quá trình này được gọi là quá phân cực (hyperpolarization). Tình trạng quá phân cực mang điện thế nghỉ màng ban đầu xuống khoảng từ -55 đến -60mV khi kết thúc điện thế hoạt động.

Tại sao tình trạng quá phân cực mới này không được duy trì mãi? Lí do là trong suốt vài phần 10 giây tiếp sau của điện thế hoạt động kết thúc, tăng dần lên sự đóng các kênh kali. Các ion natri và canxi vào trong qua các kẽ hở lại một lần vượt quá cân bằng dòng các ion kali chảy ra ngoài, điều này gây ra điện thế nghỉ bị kéo tăng lên một lần nữa, cuối cùng đạt mức ngưỡng cho sự phóng điện ở một điện thế khoảng -40mV. Sau đó, toàn bộ quá trình bắt đầu trở lại: tự kích thích gây điện thế hoạt động, sự quá phân cực sau khi điện thế hoạt động kết thúc, kéo điện thế nghỉ đến ngưỡng, và cuối cùng tái kích thích để gây ra một chu kỳ khác. Toàn bộ quá trình này tiếp tục xuyên suốt cuộc đời của một người.

Bài viết cùng chuyên mục

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.

Các vùng liên hợp: cảm giác thân thể

Kích thích điện vào vùng liên hợp cảm giác bản thể có thể ngẫu nhiên khiến một người tỉnh dậy để thí nghiệm một cảm nhận thân thể phức tạp, đôi khi, chỉ là “cảm nhận” một vật thể như một con dao hay một quả bóng.

Vận chuyển thyroxine và triiodothyronine tới các mô

Hầu hết chu kỳ tiềm tàng và phát huy tác dụng của hormon có thể do gắn với protein cả trong huyết tương và trong tế bào mô, và bởi bài tiết chậm sau đó.

Hệ thống Purkinje: vai trò gây ra co bóp đồng bộ của cơ tâm thất

Khi xung động đi đến tận cùng của các sợi Purkinje, nó được truyền qua khối cơ của tâm thất bởi chính các sợi cơ của tâm thất. Vận tốc dẫn truyền bây giờ chỉ 0,3 - 0,5m/s, bằng 1/6 trong các sợi Purkinje.

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.

Sinh lý điều hòa lưu lượng máu não

Lưu lượng máu não của một người trưởng thành trung bình là 50 đến 65 ml/100 gam nhu mô não mỗi phút. Với toàn bộ não là từ 750 đến 900 ml/ phút. Theo đó, não bộ chỉ chiếm 2% trọng lượng cơ thể nhưng nhận 15% cung lượng tim lúc nghỉ.

Quá trình phân tích hình ảnh quan sát: trung khu thần kinh của sự kích thích

Vỏ não thị giác phát hiện không những sự hiện diện của các tia và ranh giới ở những vùng khác nhau của hình ảnh võng mạc mà còn định hướng hướng của mỗi tia và ranh giới.

Sự xâm nhập tinh trùng vào trứng: các enzyme thể đỉnh và phản ứng thể đỉnh

Chỉ vài phút sau khi tinh trùng đầu tiên xâm nhập qua lớp màng sáng, các ion calci xâm nhập vào bên trong, tế bào phát động phản ứn g vỏ đổ các chất đặc biệt vào xoang quanh noãn.

Tín hiệu nội bào sau khi receptor hormone được kích hoạt

Nhiều loại mô khác nhau có cùng loại receptor nội bào giống nhau, tuy nhiên gen được kích thích bởi các receptor ở một số mô lại khác nhau.

Cấu trúc hóa học và sự tổng hợp insulin

Khi insulin được bài tiết vào máu, nó hầu như lưu thông ở dạng tự do. Bởi vì nó có thời gian bán hủy trung bình chỉ khoảng 6 phút nên phần lớn chúng bị loại bỏ khỏi tuần hoàn.

Điều hòa glucose máu

Khi lượng đường trong máu tăng lên đến một nồng độ cao sau bữa ăn và insulin tiết ra cũng tăng lên, hai phần ba lượng đường hấp thu từ ruột là gần như ngay lập tức được lưu trữ dưới dạng glycogen trong gan.

Tác dụng của corticoid lên chuyển hóa chất béo

Tăng huy động chất béo do cortisol giúp hệ thống chuyển hóa của tế bào sử dụng glucose từ sử dụng acid béo để sinh năng lượng trong khi đói hoăc các căng thẳng khác.

Tỉ lệ chuyển hoá trong cơ thể

Tỷ lệ chuyển hoá của cơ thể và những vấn đề liên quan, cần sử dụng một đơn vị để thống kê lượng năng lượng được giải phóng từ thức ăn hoặc được sử dụng cho các hoạt động chức năng.

Tác dụng của corticoid lên chuyển hóa protein

Một tác dụng chính của corticoid lên hệ thống chuyển hóa của cơ thể làm giảm dự trữ protein trong tất cả các tế bào của cơ thể ngoại trừ các tế bào gan.

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.

Áp lực thủy tĩnh mao mạch

Dịch đã được lọc vượt quá những gì được tái hấp thu trong hầu hết các mô được mang đi bởi mạch bạch huyết. Trong các mao mạch cầu thận, có một lượng rất lớn dịch.

Sinh lý hoạt động trí nhớ

Trí nhớ là khả năng lưu giữ thông tin về môi trường ngoài tác dụng lên cơ thể. Nơi lưu giữ thông tin, chủ yếu là những cấu trúc của não, có tác giả cho rằng ở cả phần dưới cuả hệ thần kinh.

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.

Cấu trúc của màng bào tương

Màng bào tương của các tế bào động vật điển hình có tỉ lệ về mặt khối lượng giữa protein và lipid  xấp xỉ 1: 1 và tỉ lệ về mặt số lượng phân tử giữa chúng là 1 protein: 50 lipid.

Dẫn truyền thị giác: đường dẫn truyền từ hai võng mạc đến vỏ não thị giác

Đường dẫn thị giác có thể được chia sơ bộ thành một hệ thống cũ tới trung não và nền não trước và một hệ thống mới để truyền trực tiếp tín hiệu hình ảnh về vỏ não thị giác ở thùy chẩm.

Cung lượng tim: nghiên cứu định lượng

Tăng khả năng bơm máu cùng với tăng áp suất khoang màng phổi làm cung lượng tim đạt đỉnh vì tăng hoạt động tim nhưng đường cong lại dịch sang phải vì áp suất khoang màng phổi tăng.

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.

Cơ tâm thất của tim: sự dẫn truyền xung động

Các cơ tim bao phủ xung quanh tim trong một xoắn kép, có vách ngăn sợi giữa các lớp xoắn; do đó, xung động tim không nhất thiết phải đi trực tiếp ra ngoài về phía bề mặt của tim.

Đo huyết áp tâm thu và tâm trương trên lâm sàng

Có sự tăng nhẹ trong huyết áp tâm thu thường xảy ra sau tuổi 60. Sự tăng này nguyên nhân do giảm khả năng co giãn hay trở nên cứng hơn, chủ yếu nguyên nhân do xơ vữa.

Phản xạ tủy sống gây co cứng cơ

Các xương bị gẫy gửi các xung động về cảm giác đau về tủy sống, gây ra co cơ xung quanh. Khi gây tê cục bộ hay gây tê toàn thân, kích thích đau biến mất, sự co thắt cũng biến mất.