Sinh lý điều hòa hô hấp

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.

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.