Sinh lý điều hòa hô hấp

2013-04-08 09:28 AM

Ở những trạng thái khác nhau của cơ thể, hoạt động của trung tâm hô hấp cần phải điều chỉnh để giữ  PO2, PCO2, pH máu chỉ thay đổi trong giới hạn hẹp.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Hô hấp là một quá trình không tự  ý nhờ sự điều khiển tự động của trung tâm hô hấp ở hành tuỷ và cầu não.

Ở những trạng thái khác nhau của cơ thể, hoạt động của trung tâm hô hấp cần phải điều chỉnh để giữ  PO2, PCO2, pH máu chỉ thay đổi trong giới hạn hẹp. Trung tâm hô hấp được điều chỉnh kịp thời tuỳ theo tình trạng của cơ thể theo hai cơ chế : cơ chế thể dịch và cơ chế thần kinh.

Trung tâm hô hấp

Trung tâm hô hấp là những nhóm tế bào thần kinh đối xứng hai bên và nằm rãi rác ở hành não và cầu não. Mỗi bên có 3 nhóm điều khiển hô hấp của nửa lồng ngực cùng bên.

Nhóm nơron hô hấp lưng gây hít vào.

Nhóm nơron hô hấp bụng gây thở ra hoặc hít vào tuỳ nơron.

Trung tâm điều chỉnh nằm ở phần lưng và trên của cầu não.

Giữa 2 nhóm có sự liên hệ ngang với nhau để 2 nửa lồng ngực có cùng một nhịp thở.

Nhóm nơron hô hấp lưng

Đảm nhiệm chức năng hít vào và chức năng tạo nhịp thở. Nhóm này kéo dài hết hành não, các tế bào thần kinh trong nhóm này liên hệ chặt chẽ với bó đơn độc, đây là đầu tận cùng của hai dây cảm giác IX và X đem xung động từ các receptor cảm thụ áp, cảm thụ hoá ở ngoại vi và từ nhiều loại receptor ở  phổi, đem tín hiệu về trung tâm hô hấp nhằm kiểm soát thông khí cho phù hợp PO2 và PCO2 trong máu.

Vùng này phát ra các xung động gây hít vào có nhịp một cách tự động cho dù cắt mọi liên lạc thần kinh đi tới nó. Đều đặn theo chu kỳ, vùng hít vào phát ra những luồng xung động đi xuống làm co các cơ hít vào gây nên động tác hít vào, sau đó ngừng phát xung động, các cơ hít vào giãn ra gây nên động tác thở ra.

Tần số phát xung động của trung tâm hít vào khoảng 15 - 16 lần/phút, tương ứng với nhịp thở bình thường lúc nghỉ.

Cấu tạo trung tâm hô hấp.

Hình: Cấu tạo trung tâm hô hấp.

Nhóm nơron hô hấp bụng

Có chức năng thở ra lẫn hít vào, nhóm này nằm phía trước bên của nhóm lưng. Khi hô hấp nhẹ nhàng bình thường, vùng này không hoạt động. Khi hô hấp gắng sức,  tín hiệu từ nhóm nơron lưng lan sang thì nhóm nơron bụng mới tham gia điều khiển hô hấp. Nhóm này quan trọng khi thở ra mạnh, khi đó, có các luồng xung động đi xuống làm co các cơ thở ra, gây nên động tác thở ra gắng sức.

Trung tâm điều chỉnh thở

Trung tâm này liên tục truyền các xung động đến vùng hít vào. Xung động này ức chế xung động gây hít vào của nhóm nơron lưng. Xung động từ trung tâm điều chỉnh mạnh thì thời gian hít vào ngắn, độ nửa giây đã thơ íra ngay gây nhịp thở nhanh, ngược lại xung động yếu thì động tác hít vào kéo dài tới 5 giây hoặc hơn gây nhịp thở chậm.

Điều hòa hô hấp theo cơ chế thể dịch

Yếu tố tham gia điều hòa hô hấp bằng thể dịch quan troûng nhất là CO2, kế đến là ion H+, còn oxy không có tác động trực tiếp lên trung tâm hô hấp mà gián tiếp qua các cảm thụ hoá  ở ngoại vi.

Các receptor hóa học

Receptor hóa học ở hành não:

Nằm ở phần bụng của hành não,  cạnh trung tâm hô hấp, có vai trò kích thích các nơ ron hít vào làm tăng thông khí khi nồng độ H+ trong dịch não tủy hoặc dịch kẽ của não tăng lên.

Receptor hóa học ở ngoại vi:

Nằm ở xoang động mạch cảnh và quai động mạch chủ, từ đây có các nhánh hướng tâm theo dây thần kinh  IX và X  lên hành não. Khi nồng độ O2máu giảm, nồng độ H+ hoặc CO2 máu tăng sẽ kích thích vào các receptor này và từ đây sẽ có những luồng xung động theo nhánh hướng tâm đi lên hành não kích thích trung tâm hô hấp làm tăng thông khí .

Điều hoà hô hấp do nồng độ CO2 máu

Nồng độ CO2 máu đóng vai trò rất quan trọng. Khi nồng độ CO2 máu tăng sẽ tác dụng kích thích hô hấp theo 2 cơ chế:

CO2 kích thích trực tiếp lên các receptor hóa học ở ngoại vi, từ đây có luồng xung động đi lên kích thích vùng hít vào làm tăng hô hấp. 

CO2 thích thích gián tiếp lên receptor hoá học ở hành não thông qua H+ : CO2 đi qua hàng rào máu não vào trong dịch kẽ. Ở đó, CO2 hợp với nước tạo thành H2CO3, H2CO3 sẽ phân ly và H+ sẽ kích thích lên trung tâm nhận cảm hóa học nằm ở hành não, từ đây có luồng xung động đi đến kích thích vùng hít vào làm tăng thông khí. Vì CO2 đi qua hàng rào máu não rất dễ dàng nên cơ chế gián tiếp này đóng vai trò quan trọng (hình).

Nồng độ CO2 bình thường ở trong máu có tác dụng duy trì hoạt động của trung tâm hô hấp.

Bài viết cùng chuyên mục

Sinh lý học cơ thể vận động viên nam và nữ

Phép đo thực hiện trong vận động viên nữ, ngoại trừ sự khác biệt về số lượng gây ra bởi sự khác biệt về kích thước cơ thể, thành phần cơ thể, và sự hiện diện hay vắng mặt của hormone testosterone sinh dục nam.

Shock điện khử rung thất: điều trị rối loạn nhịp tim

Dòng điện khử rung được đưa đến tim dưới dạng sóng hai pha. Dạng dẫn truyền này về căn bản giảm năng lượng cần thiết cho việc khử rung, và giảm nguy cơ bỏng và tổn thương cơ tim.

Chức năng thần kinh: xử lý của synap và lưu trữ thông tin

Synap là điểm tiếp nối từ dây thần kinh này đến dây thần kinh khác. Tuy nhiên, điều quan trọng được nói đến ở đây là các synap này sẽ giúp cho sự lan truyền của tín hiệu thần kinh đi theo những hướng nhất định.

Synap thần kinh trung ương: Receptor kích thích hay ức chế tại màng sau synap

Thay đổi về quá trình chuyển hóa nội bào ví dụ như làm tăng số lượng thụ thể màng kích thích hoặc giảm số lượng thụ thể màng ức chế cũng có thể kích thích hoạt động của tế bào thần kinh.

Cung lượng tim: là tổng máu tuần hoàn qua mô phụ thuộc vào tuần hoàn ngoại vi

Tổng lưu lượng máu của tuần hoàn ngoại vi chính là tuần hoàn tĩnh mạch, và tim hoạt động một cách tự động để bơm máu quay trở lại tuần hoàn chung của cơ thể.

Đái tháo đường type 2: kháng insulin

Bệnh tiểu đường type 2 là phổ biến hơn so với type 1, chiếm khoảng 90% đến 95% của tất cả các bệnh nhân đái tháo đường. Trong hầu hết các trường hợp, sự khởi đầu của bệnh tiểu đường type 2 xảy ra sau tuổi 30, thường ở độ tuổi từ 50 đến 60.

TSH của thùy trước tuyến yên được điều hòa bởi TRH từ vùng dưới đồi

Sự bài tiết TSH của thùy trước tuyến yên được kiểm soát bởi hormon vùng dưới đồi, thyrotropin releasing hormone, được bài tiết từ tận cùng thần kinh ở vùng lồi giữa vùng dưới đồi.

Block nhĩ thất không hoàn toàn: chặn đường truyền tín hiệu điện tim

Một điện tâm đồ có P-R kéo dài khoảng 0.3s thay vì bình thường khoảng 0,2s hoặc ít hơn. Do đó, block độ 1 được định nghĩa là sự chậm dẫn truyền từ nhĩ đến thất chứ không phải mất hẳn dẫn truyền.

Khả năng hoạt động của cơ thể: giảm khả năng hoạt động ở vùng cao và hiệu quả của thích nghi

Người bản xứ làm việc ở những nơi cao có thể đạt hiệu suất tương đương với những người làm việc ở đồng bằng. Người đồng bằng có khả năng thích nghi tốt đến mấy cũng không thể đạt được hiệu suất công việc cao như vậy.

Cơ chế hô hấp trong khi vận động

Phân tích nguyên nhân gây ra sự gia tăng thông khí trong quá trình vận động, một trong những nguyên nhân gây tăng thông khí là do tăng CO2 máu và hydrogen ions, cộng với sự giảm O2 máu.

Phản xạ duỗi chéo: phối hợp vận động của các chi

Các tín hiệu thần kinh cảm giác vào tủy sống thì bắt chéo sang bên đối diện để kích thích duỗi cơ. Vì phản xạ duỗi chéo chỉ bắt đầu từ 200 - 500 ms sau khi kích thích đau xảy ra.

Nguồn gốc của điện thế màng tế bào nghỉ

Sự khuếch tán đơn thuần kali và natri sẽ tạo ra điện thế màng khoảng -86mV, nó được tạo thành hầu hết bởi sự khuếch tán kali.

Ức chế đối kháng: cung phản xạ đồi kháng

Phản xạ gấp mạnh hơn này gửi các thông tin ức chế đến chi ban đầu và làm giảm độ co cơ ở chi này, nếu ta loại bỏ kích thích ở chi gấp mạnh hơn, chi ban đầu lại trở về co cơ với cường độ như ban đầu.

Hormone tăng trưởng (GH) điều khiển sự phát triển các mô cơ thể

Hormone tăng trưởng GH điều khiển làm tăng kích thước tế bào và tăng nguyên phân, cùng sự tăng sinh mạnh số lượng tế bào của các loại tế bào khác nhau như tạo cốt bào và các tế bào cơ còn non.

Kiểm soát cục bộ lưu lượng máu đáp ứng nhu cầu của mô

Lưu lượng máu đến da quyết định sự thải nhiệt từ cơ thể, giúp kiểm soát nhiệt độ cơ thể. Ngoài ra sự vận chuyển đầy đủ máu đến thận cho phép thận lọc và bài tiết các chất thải của cơ thể, điều chỉnh thể tích dịch cơ thể và chất điện giải.

Chức năng thính giác của vỏ não: cơ chế thính giác trung ương

Mỗi neuron riêng lẻ trong vỏ não thính giác đáp ứng hẹp hơn nhiều so với neuron trong ốc tai và nhân chuyển tiếp ở thân não. Màng nền gần nền ốc tai được kích thích bởi mọi tần số âm thanh, và trong nhân ốc tai dải âm thanh giống vậy được tìm thấy.

Chuyển động mắt theo đuổi: chú ý các đối tượng chuyển động

Nếu một đối tượng chuyển động lên xuống kiểu sóng với tốc độ vài lần mỗi giây, mắt đầu tiên có thể không chú ý vào nó. Tuy nhiên, sau một giây hoặc lâu hơn, mắt bắt đầu cử động bằng cách giật.

Cơ chế bài tiết insulin

Bên trong tế bào, glucose được phosphoryl hóa thành glucose-6-phosphate bởi glucokinase. Sự phosphoryl hóa này có một ngưỡng cho chuyển hóa glucose ở tế bào beta, được cho là cơ chế chính của sự nhạy cảm với glucose gây tiết insulin.

Hệ thống thần kinh của ruột: chi phối thần kinh đường tiêu hóa

Mặc dù hệ thần kinh ruột có chức năng độc lập với hệ thần kinh ở bên ngoài, nhưng khi bị kích thích bởi hệ giao cảm và phó giao cảm có thể làm tăng hoặc giảm chức năng của ruột, điều này chúng ta sẽ thảo luận sau.

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

Những tín hiệu ly tâm của hệ thần kinh tự chủ được truyền tới nhiều cơ quan khác nhau của cơ thể thông qua hai con đường chủ yếu là hệ giao cảm và hệ phó giao cảm.

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

Đây là phản xạ được bắt đầu từ sự căng receptor, 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.

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.

Tổng hợp ATP do oxy hóa Hydrogen - Sự Phosphoryl-Oxy hóa

Oxy hóa hydro được thực hiện, bởi một chuỗi các phản ứng được xúc tác bởi các enzym trong ty thể, biến mỗi nguyên tử hydro thành ion H+ cùng với một electron và sau đó dùng electron này gắn với oxy hòa tan.

Hình thành bạch huyết của cơ thể

Hệ thống bạch huyết cũng là một trong những con đường chính cho sự hấp thụ các chất dinh dưỡng qua đường tiêu hóa, đặc biệt là cho sự hấp thụ của hầu như tất cả các chất béo trong thực phẩm.

Đái tháo đường type 1: thiếu hụt sản xuất insulin

Tổn thương tế bào beta đảo tụy hoặc các bệnh làm suy yếu sản xuất insulin có thể dẫn đến bệnh tiểu đường type 1. Nhiễm virus hoặc các rối loạn tự miễn có thể tham gia vào việc phá hủy tế bào beta.