TRƯỜNG ĐẠI HỌC Y DƯỢC CẦN THƠ BỘ MÔN SINH LÝ BÀI GIẢNG SINH LÝ HỌC (Sau đại học) http://facebook.com/chiaseyduoc Cần Thơ – 2014 MỤC LỤC Sinh lý màng bào tương tế bào Sinh lý cầm máu 25 Sinh lý niêm mạc đường hô hấp 48 Sinh lý tiết niệu 64 Sinh lý chuyển hóa xương 79 Sinh lý đường huyết 100 Sinh lý lipid máu chuyển hóa lipid máu 119 Sinh lý synap 138 SINH LÝ MÀNG BÀO TƯƠNG TẾ BÀO Con người sinh vật đa bào mà tế bào vừa đơn vị cấu tạo vừa đơn vị chức thể Tế bào đơn vị sống tự chuyển hóa, tự sinh sản, tự thích nghi, tự điều hịa từ chúng mơ sống, quan sống thể sống hình thành, trì phát triển Trong tế bào, màng đóng vai trị chủ yếu chiếm khoảng 80% khối lượng tế bào Màng tế bào bao gồm: màng bào tương (màng bề mặt tế bào) màng bào quan (màng lưới nội nguyên sinh, màng ty thể, màng Golgi, màng nhân ) CẤU TRÚC-CHỨC NĂNG CỦA MÀNG BÀO TƯƠNG TẾ BÀO Màng bào tương tế bào mỏng, đàn hồi, dày 7,5 - 10 nm, cấu tạo thành phần lipid, protein glucid mà chủ yếu lipid protein Dịch ngoại bào Dịch nội bào Hình Cấu trúc màng bào tương tế bào 1.1 Thành phần lipid màng Thành phần lipid gồm chủ yếu phospholipid cholesterol 1.1.1 Phospholipid - Cấu hình: phân tử phospholipid tạo thành lớp lipid kép (phospholipid bilayer) mỏng, mềm mại, uốn khúc, trượt trượt lại dễ biến dạng Phospholipid chất phân cực chúng có đầu kỵ nước gốc acid béo đầu ưa nước gốc phosphat Nền móng tạo nên màng sinh học tính chất kỵ nước gốc acid béo khiến chúng bị dịch ngoại bào dịch nội bào đẩy quay vào trong, gặp nhau, hấp dẫn nằm trung tâm màng Đầu ưa nước nằm hai phía màng, tiếp xúc với dịch nội bào dịch ngoại bào Mỗi nửa lớp phospholipid kép tạo nên (leaflet) - Chức năng: lớp phospholipid kép đơn vị cấu trúc màng sinh học, thành phần khác khảm vào tạo thành cấu trúc ngăn cách tế bào với môi trường xung quanh Bên cạnh lớp phospholipid tham gia vận chuyển chất qua màng khoảng kẽ phân tử phospholipid chế hòa màng 1.1.2 Cholesterol - Cấu hình: cholesterol phần nhiều dạng este hóa, liên kết lỏng lẻo với màng Nó có hai đầu, đầu ưa nước gốc hydroxyl hướng đầu kỵ nước nhân steroid vùi vào lớp phospholipid kép - Chức năng: định tính lỏng màng 1.2 Thành phần protein màng Các phân tử protein khảm vào lớp phospholipid kép Dựa vào liên kết cấu trúc màng, protein chia làm hai loại: protein xuyên màng (intergral membrane protein) protein ngoại vi (peripheral membrane protein) 1.2.1 Protein xuyên màng - Cấu hình: protein nằm xun qua màng, thị đầu ngồi khảm vào lớp phospholipid kép ba cách liên kết: liên kết ion với nhóm có cực lipid, liên kết kỵ nước với khoảng chứa đựng chuỗi acyl lipid màng liên kết đặc biệt với cấu trúc định lipid màng (như vùng chứa cholesterol phức hợp glycolipid) - Chức năng: protein xuyên màng chủ yếu protein vận chuyển (gồm protein kênh, protein mang có tính chất enzym protein mang khơng có tính chất enzym), protein kháng nguyên protein nhận diện 1.2.2 Protein ngoại vi - Cấu hình: protein bám vào bên màng, thường mặt Chúng thường nối với màng gián tiếp ảnh hưởng qua lại với protein xuyên màng trực tiếp tác dụng với nhóm phân cực lipid - Chức năng: protein ngoại vi protein enzym, cấu trúc sợi ống siêu vi nằm màng tạo khung cho màng thực chức co rút 1.3 Thành phần glucid màng - Cấu hình: phân tử glucid mà thành phần hóa học oligosaccharid kết hợp với bề mặt tế bào protein màng tạo thành glycoprotein lipid màng tạo thành glycolipid Ngồi cịn có hợp chất glucid gọi proteoglycan gồm phân tử glucid bám xung quanh lõi nhỏ protein Như vậy, phân tử glucid tạo thành lớp áo lỏng lẻo, lắc lư, phủ bên màng bào tương tế bào, gọi glycocalyx - Chức năng: lớp áo glycocalyx có chức đẩy phân tử tích điện âm tính tích điện âm, làm tế bào dính vào áo glucid tế bào bám vào áo glucid tế bào khác, hoạt động receptor hormon tham gia vào phản ứng miễn dịch HOẠT ĐỘNG CHỨC NĂNG CỦA MÀNG BÀO TƯƠNG TẾ BÀO Màng bào tương tế bào thực nhiều hoạt động chức quan trọng phân cách tế bào với môi trường xung quanh, vận chuyển chất qua màng tế bào, kết dính tế bào tương tác tế bào 2.1 Phân cách tế bào với môi trường xung quanh Màng bào tương tế bào phân cách thành phần bên tế bào với mơi trường xung quanh tạo cho tế bào thành tổ chức sống độc lập tương môi trường xung quanh Các thành phần tế bào gồm có: - Các bào quan tế bào: nhân, ty thể, mạng lưới nội bào tương, ribosom, lysosom, golgi - Dịch tế bào gọi dịch nội bào: dịch nội bào chứa protein lượng lớn ion K+, Mg++, phosphat, sulfat so với dịch ngoại bào chứa chủ yếu chất dinh dưỡng cho tế bào oxy, glucose, acid amin, acid béo lượng lớn ion Na+, Cl-, HCO3- 2.2 Vận chuyển chất qua màng tế bào Tuy tế bào tổ chức sống độc lập có mối liên hệ với mơi trường xung quanh thơng qua hoạt động vận chuyển chất qua màng bào tương tế bào Có hai chiều vận chuyển: từ ngồi vào từ khỏi tế bào Có hai cách thức vận chuyển: vận chuyển qua phân tử cấu tạo lên màng bào tương tế bào vận chuyển đoạn màng bào tương tế bào 2.2.1 Vận chuyển qua phân tử cấu tạo lên màng bào tương tế bào Đây trình vận chuyển có chọn lọc chất phụ thuộc vào đặc tính phân tử cấu tạo lên màng bào tương tế bào 2.2.1.1 Vận chuyển qua lớp lipid kép - Hình thức vận chuyển: vận chuyển thụ động theo lối khuếch tán đơn giản qua khoảng kẽ phân tử lớp lipid kép - Chất vận chuyển: chất hòa tan lipid O2, CO2, nitơ, acid béo, vitamin tan dầu A, D, E, K, rượu Mặc dù nước khơng hịa tan lipid phần nước khuếch tán qua lớp lipid kép kích thước chúng nhỏ động chúng lại lớn nên chúng xuyên qua lớp lipid kép “viên đạn” (bullets) - Tính chất lớp lipid kép: ion thấm qua lớp lipid kép cho dù kích thước chúng nhỏ vì: ion mang điện làm cho nhiều phân tử nước gắn xung quanh (hiện tượng hydrat hóa) nên kích thước thực chúng bị tăng lên nhiều, mặt khác điện tích ion phản ứng với điện tích lớp lipid kép khiến chúng không qua - Tốc độ khuếch tán: tốc độ khuếch tán phụ thuộc vào nhiều yếu tố có khả hòa tan chất khuếch tán lipid Tốc độ khuếch tán CO2 gấp 20 lần O2 2.2.1.2 Vận chuyển qua protein xuyên màng * Vận chuyển qua protein kênh: - Hình thức vận chuyển: vận chuyển thụ động theo lối khuếch tán đơn giản qua kênh protein - Chất vận chuyển: nước chất hịa tan nước - Tính chất kênh:  Tính chọn lọc chất khuếch tán đặc điểm đường kính, hình dạng điện tích kênh  Tính chất đóng mở cổng, đóng mở kênh kiểm sốt hai cách: đóng mở điện thế, đóng mở ligand - Tốc độ khuếch tán: tốc độ khuếch tán phụ thuộc vào nhiều yếu tố có số lượng kênh đơn vị diện tích màng - Ví dụ: loại kênh quan trọng  Kênh Na+: kích thước 0,3x0,5nm, mặt tích điện âm mạnh Cổng kênh nằm mặt ngồi màng bào tương tế bào, cổng đóng bên tế bào tích điện âm mạnh mở đột ngột bên tế bào điện tích âm cho phép ion Na+ từ ngồi vào tế bào  Kênh K+: kích thước 0,3x0,3nm, mặt khơng tích điện âm Cổng kênh nằm mặt màng bào tương tế bào, cổng mở bên tế bào trở thành điện tích dương cho phép ion K+ từ tế bào  Kênh Ca++: thời gian hoạt hóa kênh chậm, chậm kênh Na+ từ 10-20 lần kênh Ca++ gọi kênh chậm kênh Na+ kênh nhanh Kênh cho phép Ca++ Na+ từ vào tế bào * Vận chuyển qua protein mang khơng có tính chất enzym: - Hình thức vận chuyển: vận chuyển thụ động theo lối khuếch tán tăng cường qua protein mang khơng có tính chất enzym - Chất vận chuyển: chất hữu có kích thước lớn glucose, acid amin - Tính chất protein mang: chất vận chuyển gắn vào protein mang làm cho protein mang thay đổi cấu hình mở phía bên màng Do lực liên kết chất vận chuyển protein mang yếu nên chuyển động nhiệt chất vận chuyển tách khỏi protein mang giải phóng vào phía đối diện Chất vận chuyển Điểm gắn Chất mang thay đổi cấu hình Phóng Hình Cơ chế khuếch thích tán dược tăng cường - Tốc độ khuếch tán: tốc độ khuếch tán phụ thuộc vào nhiều yếu tố có số lượng protein mang đơn vị diện tích màng tốc độ khuếch tán có giá trị tối đa (sự bảo hòa vận chuyển) - Ví dụ: glucose hấp thu vào tế bào chế khuếch tán tăng cường, insulin làm tăng tốc độ khuếch tán lên 10-20 lần làm tăng số lượng protein mang * Vận chuyển qua protein mang có tính chất enzym - Hình thức vận chuyển: vận chuyển chủ động theo lối sơ cấp qua protein mang có tính chất enzym (bơm) - Chất vận chuyển: ion Na+, K+, Ca++, H+, Cl- - Tính chất protein mang: protein mang vừa đóng vai trị chất chun chở để chất vận chuyển gắn vào vừa đóng vai trị enzym thủy phân ATP để lấy lượng Năng lượng làm thay đổi cấu hình protein mang giúp chúng bơm chất vận chuyển qua màng - Tốc độ vận chuyển: vận chuyển tích cực bị bảo hòa giống khuếch tán dược tăng cường Khi nồng độ chất vận chuyển thấp, tốc độ vận chuyển tăng tỷ lệ thuận với tăng nồng độ Ở nồng độ cao, vận chuyển đạt mức tối đa (Vmax) Sự bảo hòa do: tốc độ phản ứng hóa học lúc gắn lúc giải phóng chất vận chuyển khỏi chất mang thời gian cần cho thay đổi hình dạng protein mang - Ví dụ:  Bơm Na+-K+-ATPase: diện tất tế bào thể, gồm hai protein hình cầu, protein lớn có vị trí receptor gắn với Na+ phía tế bào vị trí receptor gắn với K+ phía ngồi tế bào Phần phía bơm gần receptor Na+ có men ATPase hoạt động Khi bơm hoạt động bơm K+ từ vào tế bào Na+ từ ngồi Hình Hoạt động bơm Na+-K+-ATPase  Bơm Ca++: diện hầu hết tế bào thể, bơm hoạt động bơm Ca++ từ tế bào trì nồng độ Ca++ thấp tế bào * Vận chuyển phối hợp qua protein mang có khơng có tính chất enzym - Hình thức vận chuyển: vận chuyển chủ động theo lối thứ cấp qua phối hợp protein mang - Chất vận chuyển: chất hữu glucose, acid amin ion - Tính chất phối hợp protein mang: protein mang thứ có tính chất enzym hoạt động theo chế vận chuyển chủ động sơ cấp tạo bậc thang nồng độ ion Năng lượng giải phóng từ bậc thang nồng độ ion cho phép protein mang thứ hai tính chất enzym vận chuyển ion theo bậc thang nồng độ chất vận chuyển khác ngược bậc thang nồng độ - Tốc độ vận chuyển: tương tự vận chuyển chủ động sơ cấp - Ví dụ:  Đồng vận chuyển thuận (co-transport) với Na+ glucose acid amin tế bào biểu mơ ống tiêu hóa ống thận để hấp thu chất vào máu Hình Cơ chế đồng vận chuyển thuận Na+ - Glucose  Đồng vận chuyển nghịch (counter-transport) với Na+ K+ H+ tế bào biểu mô ống lượn xa ống góp để tái hấp thu Na+ tiết K+ H+ trao đổi 2.2.2 Vận chuyển đoạn màng bào tương tế bào 2.2.2.1 Hiện tượng nhập bào (endocytosis) * Thực bào (phagocytosis): - Bản chất: tượng tế bào nuốt vi khuẩn, mơ chết, bụi Chỉ số tế bào có khả đại thực bào mô và bạch cầu - Cách thức thực bào: màng bào tương tế bào kết dính với chất thực bào Phía màng bào tương tế bào sát với chỗ kết dính mạng lưới sợi protein có cấu tạo sợi actin myosin Các sợi co rút với lượng từ ATP làm cho màng bào tương lõm vào hình thành túi thực bào tách khỏi màng bào tương vào bên tế bào Phần màng bào tương lại kết hợp lại với chế hòa màng * Ẩm bào (pinocytosis): - Bản chất: tượng tế bào nuốt dịch lỏng chất tan có kích thước nhỏ Ẩm bào xảy liên tục màng hầu hết tế bào thể - Cách thức ẩm bào: chất ẩm bào đến tiếp xúc với màng bào tương tế bào tượng ẩm bào diễn tương tự chế thực bào Hình Cơ chế ẩm bào 2.2.2.2 Hiện tượng xuất bào (exocytosis): - Bản chất: tượng tế bào tiết chất tổng hợp tế bào hormon, chất truyền đạt thần kinh chất cặn bã (residual body) sau q trình tiêu hóa khỏi tế bào - Cách thức xuất bào: chất tiết đóng gói túi vận chuyển đến màng bào tương tế bào nhờ lượng ATP Tại đây, chế hòa màng túi mở thơng bên ngồi giải phóng chất tiết trở thành phần màng bào tương tế bào 2.3 Kết dính tế bào Màng bào tương tế bào với hệ thống phân tử kết dính lớp áo glycocalyx cho phép kết dính tế bào với tế bào tế bào với đại phân tử collagen, fibrinogen, heparin Với kết dính tế bào cố định, sở để xây dựng nên mô, quan thể tồn vẹn Khơng có ý nghĩa hình thái, kết dính cịn giúp tế bào trao đổi với vật chất tín hiệu q trình sống cịn đóng vai trị quan trọng q trình biệt hóa phát triển tế bào Sự kết dính thực theo chế: tác dụng tương hỗ nhóm chức hóa học, cầu nối trung gian ion hóa trị 2+, 2.2 Đặc điểm chung chất truyền đạt thần kinh Bảng Đặc điểm chất truyền đạt thần kinh Nhóm có phân tử nhỏ Nhóm có phân tử lớn Được tổng hợp cúc tận Được tổng hợp thân nơron Mỗi nơron tổng hợp tiết Mỗi nơron tổng hợp tiết loại chất có phân tử nhỏ hay nhiều peptid não Tác dụng nhanh ngắn Tác dụng chậm kéo dài Các túi synap chứa chất truyền đạt thần Các túi synap chứa chất truyền đạt thần kinh tái sử dụng kinh khơng tái sử dụng Bị khử nhanh chóng cách: Bị loại bỏ chậm cách khuếch tán khuếch tán khỏi khe synap, bị enzym mô xung quanh phân hủy enzym phân hủy tái hấp thu lại cúc tận CÁC HỆ THỐNG DẪN TRUYỀN QUA SYNAP TRONG CƠ THỂ Ba hệ thống dẫn truyền qua synap hệ thần kinh ngoại biên (PNS: peripheral nervous system) hệ thần kinh trung ương (CNS: central nervous system) là: hệ thống dẫn truyền qua synap thần kinh cơ, hệ thống dẫn truyền qua synap thần kinh thực vật (ngoại biên) hệ thống dẫn truyền qua synap thần kinh trung ương 3.1 Dẫn truyền qua synap thần kinh-cơ (Neuromuscular transmission) Là dẫn truyền qua synap nơron vận động alpha sợi vân khớp thần kinh 3.1.1 Giải phẫu chức synap thần kinh-cơ 3.1.1.1 Quan sát kính hiển vi thường - Nơron vận động alpha phân nhánh đến sợi mà chi phối Một nơron vận động alpha phân bố rộng đến hàng trăm, hàng ngàn sợi kiểm soát trương lực tạo tư phân bố đến vài sợi kiểm sốt cử động xác Ngược lại, sợi vân nhận cúc tận - Cúc tận nằm rãnh lõm vào sợi gọi máng synap (synaptic trough) - Sự dẫn truyền qua synap xảy vùng đĩa tận (end-plate region) sợi (màng sau synap) 146 Nơron vận động alpha Sarcome Máng synap Đĩa tận Sợi vân Màng trước synap Túi synap chứa ACh Cúc tận Khe synap AChEase ACh receptor Vị trí gắn Vùng hoạt hóa Màng sau synap Nếp nối Hình Cấu trúc giải phẫu khớp thần kinh 3.1.1.2 Quan sát kính hiển vi điện tử - Các túi synap có đường kính khoảng 50nm chứa chất truyền đạt thần kinh acetylcholin (ACh) nằm cúc tận Chúng tập trung xung quanh cấu trúc đặc biệt màng trước synap gọi vùng hoạt hoá (active zone) - Khe synap rộng khoảng 60nm mạng mô liên kết không định hình gọi lớp có men acetylcholinesterase (AChEase) AChEase phân huỷ ACh sau tác dụng lên màng sau synap - Màng sau synap chứa nhiều nếp nối (junctional fold) chỗ lõm vào màng sau synap đối diện với vùng hoạt hoá Receptor ACh nằm gần nếp 3.1.2 Sự dẫn truyền qua synap thần kinh-cơ 3.1.2.1 Cơ chế trước synap - Tổng hợp dự trữ ACh:  ACh tổng hợp từ cholin acetyl coenzyme A xúc tác enzym cholin acetyltransferase cúc tận 147  Sau tổng hợp, ACh đưa vào dự trữ túi synap Có khoảng 5.000-10.000 phân tử túi Các túi synap cúc tận bị ức chế protein gắn túi gọi synapsin I - Giải phóng ACh:  Khi điện hoạt động lan truyền đến cúc tận gây khử cực màng trước synap Sự khử cực làm mở kênh Ca++ vùng hoạt hoá Ca++ khuếch tán vào cúc tận  Khi Ca++ vào cúc tận khởi động phosphoryl hóa synapsin I làm tách synapsin I khỏi túi synap Khoảng 200-300 túi synap hoạt hóa đến gắn vào màng trước synap điểm gắn để giải phóng ACh vào khe synap tượng xuất bào - Tái tạo túi synap: màng trước synap lõm vào tạo thành túi sau tách khỏi màng Túi lại chứa đầy ACh để tiếp tục giải phóng ACh vào khe synap sau 3.1.2.2 Cơ chế sau synap - Receptor ACh nằm vùng đĩa tận vân gọi nicotinic kích thích nicotin ức chế curare Receptor ACh protein xuyên màng gồm tiểu đơn vị (2, , , ) tạo thành kênh lớp lipid kép Khi tiểu đơn vị  gắn phân tử ACh, protein thay đổi cấu hình làm mở cổng kênh - Kênh cho thấm Na+ K+ không giống kênh Na+ K+ chế tạo điện màng hoạt hoá điện thế, kênh hoạt hoá gắn kết ACh kênh hố học Khi kênh mở, Na+ vào K+ theo bậc thang gradient Do gradient điện hóa Na+ lớn K+ nên số lượng Na+ vào tế bào lớn số lượng K+ khỏi tế bào làm tế bào vân khử cực - Mức độ khử cực màng sau synap phụ thuộc với số lượng kênh ACh mở phân tử ACh làm mở kênh ACh tạo điện thấp vài microvolt Một túi synap hịa màng giải phóng 5.000-10.000 phân tử ACh làm màng tế bào khử cực xấp xỉ 1mV Điện gọi điện đĩa tận tối thiểu (MEPP: miniature end-plate potential) Bình thường giải phóng ln xảy với tốc độ 148 túi/giây, MEPP trì liên tục tạo trạng thái co cơ sở (trương lục cơ) MEPP có vai trị quan trọng việc trì liên kết sợi cơ, phá bỏ liên kết sợi teo lại - Khi có 200-300 túi synap giải phóng ACh tạo điện xấp xỉ 50mV Điện gọi EPP - điện đĩa tận (end-plate potential) EPP làm điện màng tế bào vân tăng lên đến ngưỡng xuất điện hoạt động (action potential) gây co thật Khi khử cực tối đa điện màng tế bào đạt đến -15mV 3.1.2.3 Chấm dứt dẫn truyền qua synap Sau gắn vào receptor gây khử cực màng sau synap, ACh nhanh chóng tách khỏi receptor bị phân hủy AchEase có khe synap thành acetat cholin Đây cách loại bỏ chất truyền đạt thần kinh đặc hiệu cho ACh, chất truyền đạt thần kinh khác loại bỏ cách khuếch tán khỏi khe synap vận chuyển tích cực trở lại cúc tận để tái sử dụng không bị phân hủy trực tiếp enzym 3.2 Dẫn truyền qua synap hệ thần kinh thực vật (Autonomic synaptic transmission) Hệ thần kinh thực vật gồm hai phần: giao cảm () phó giao cảm (p=’), nhìn chung có tác dụng ngược điều hồ hoạt động tạng bình thường giúp cân hoạt động tạng 3.2.1 Tổ chức hệ thần kinh thực vật 3.2.1.1 Hệ giao cảm - Trung tâm: sừng bên chất xám tuỷ sống đoạn D1-L2 - Đường dẫn truyền: đường dẫn truyền từ trung tâm đến mơ có hai nơron nơron tiền hạch nơron hậu hạch - Hạch giao cảm: khớp nối nơron tiền hạch hậu hạch, nơi tập trung thân nơron hậu hạch Hạch giao cảm nằm gần trung tâm, xa tạng mà chi phối  Chuỗi hạch giao cảm cạnh sống: gồm hạch giao cảm nằm dọc hai bên cạnh cột sống  Nhóm hạch trước cột sống: hạch tạng (từ dây sợi hậu hạch tạo thành đám rối dương vùng thượng vị), hạch mạc treo, hạch hạ vị nằm ổ bụng 149 Đặc biệt: sợi giao cảm đến chi phối tuỷ thượng thận có sợi tạo synap với tế bào tuỷ thượng thận (do tế bào thần kinh biệt hoá tạo thành) gây tiết hormon catecholamin (adrenalin noradrenalin) có tác dụng giống hiệu ứng giao cảm 3.2.1.2 Hệ phó giao cảm - Trung tâm:  Trung não, hành não  Chất xám tuỷ sống S2-S4 - Đường dẫn truyền: đường dẫn truyền từ trung tâm đến mơ có hai nơron nơron tiền hạch nơron hậu hạch Đặc biệt sợi phó giao cảm xuất phát từ trung não, hành não theo dây thần kinh III, VII, IX, X 75% sợi phó giao cảm nằm dây thần kinh X - Hạch phó giao cảm: khớp nối nơron tiền hạch hậu hạch, nơi tập trung thân nơron hậu hạch Hạch phó giao cảm nằm gần tạng mà chi phối, xa trung tâm  Hạch mi: thuộc dây thần kinh III  Hạch tai: thuộc dây thần kinh IX  Hạch hàm, lưỡi: thuộc dây thần kinh VII’  Hạch bướm cái: thuộc dây thần kinh VII  Các hạch nằm thành tạng cổ, ngực, bụng: thuộc dây thần kinh X phần xuất phát từ S2-S4 150 Phó giao cảm Giao cảm Động mạch cảnh Tuyến lệ Đồng tử Tuyến hàm Tuyến lưỡi Tuyến mang tai Đồng tử Tuyến lệ Hạch mi Hạch bướm Hạch hàm Hạch tai Các tuyến nước bọt Tim Hạch cổ Phổi Tim Dạ dày Hạch tạng Phổi Tụy Ruột non Dạ dày Gan Tụy Ruột non Hạch mạc treo Góc đại tràng Gan Đại tràng Bàng quang Thần kinh tạng Hạch hạ vị Chuỗi hạch giao cảm cạnh sống Tuyến thượng thận Đại tràng Bàng quang Tuyến sinh dục Tuyến sinh dục Hình Sơ đồ hệ thần kinh thực vật 3.2.2 Sự dẫn truyền qua synap hệ thần kinh thực vật Các sợi thần kinh giao cảm phó giao cảm tiết hai chất truyền đạt thần kinh noradrenalin (norepinephrin) acetylcholin Các sợi tiết noradrenalin gọi adrenergic, sợi tiết acetylcholin gọi sợi cholinergic 3.2.2.1 Dẫn truyền qua synap hạch giao cảm phó giao cảm - Hạch giao cảm phó giao cảm vùng synap nơron tiền hạch nơron hậu hạch Hóa chất trung gian cúc tận nơron tiền hạch acetylcholin nên vùng thuộc hệ cholinergic Receptor màng sau synap (nơron hậu hạch) nicotinic 151 - Cơ chế dẫn truyền qua synap: nhìn chung giống với chế dẫn truyền qua synap thần kinh-cơ Tuy nhiên dẫn truyền có hai điểm khác:  Một sợi tiền hạch giải phóng đủ lượng ACh cần thiết để làm hoạt hóa màng sau synap dẫn truyền qua synap thần kinh-cơ Do cần phải có chế cộng synap với tham gia nhiều sợi tiền hạch  Receptor nicotinic khơng hồn tồn giống với receptor đĩa tận vân Nicotin gây kích thích receptor nicotinic nồng độ cao tác dụng lên receptor nicotinic hệ thần kinh thực vật gây nôn, tiêu chảy, vã mồ hôi không tác dụng lên receptor nicotinic vân Hexamethonium gây ức chế receptor nicotinic hệ thần kinh thực vật curare gây ức chế receptor nicotinic vân 3.2.2.2 Dẫn truyền qua synap sợi hậu hạch phó giao cảm - Nơron hậu hạch phó giao cảm tạo synap với quan mà chi phối Hóa chất trung gian cúc tận nơron hậu hạch acetylcholin nên vùng thuộc hệ cholinergic Receptor màng sau synap muscarinic Receptor bị ức chế atropin - ACh gây tác dụng kích thích ức chế tùy thuộc vào loại receptor muscarinic màng sau synap  ACh có tác dụng kích thích sợi trơn (dạ dày, ruột, túi mật, phế quản) tuyến nhiều chế khác nhau:  ACh gắn lên receptor gây khử cực màng tế bào giống chế đĩa tận vân  ACh gắn lên receptor làm mở kênh Ca++, Ca++ vào tế bào góp phần tạo điện hoạt động gây co trơn  ACh gắn vào receptor gây hoạt hóa protein G (guanosine triphosphat binding protein) - loại protein gắn màng tế bào Khi protein G hoạt hóa kích hoạt phospholipase C phospholipase C kích thích tạo thành IP3 (inositol triphosphat) diacylglycerol từ PIP2 (phosphatidylinositol di phosphat) IP3 vào bào tương làm tăng giải phóng Ca++ từ kho dự trữ nội bào dẫn đến co Diacylglycerol lại 152 màng tế bào hoạt hóa protein kinase C gây phosphoryl hóa nhiều protein nội bào  ACh có tác dụng ức chế tim mà chủ yếu ức chế nút xoang làm giảm tần số tim, ức chế nút nhĩ thất làm giảm dẫn truyền từ nhĩ xuống thất theo chế:  Ưu phân cực màng tế bào: ACh làm mở kênh K+ K+ ngồi tế bào theo gradient điện hóa làm tăng phân cực màng tế bào  Ức chế trực tiếp: ACh ức chế trực tiếp kênh gây khử cực tự động tế bào tạo nhịp 3.2.2.3 Dẫn truyền qua synap sợi hậu hạch giao cảm - Nơron hậu hạch giao cảm tạo synap với quan mà chi phối Hóa chất trung gian cúc tận nơron hậu hạch noradrenalin nên vùng thuộc hệ adrenergic Receptor màng sau synap   Receptor  hoạt hóa adrenalin bị ức chế phenoxybenzamin, receptor  hoạt hóa isoproterenol bị ức chế propranolol - Noradrenalin tổng hợp cúc tận sợi adrenergic theo bước: Tyrosin  DOPA  Dopamin  Noradrenalin Ở tủy thượng thận 80% noradrenalin chuyển thành adrenalin Noradrenalin gây tác dụng kích thích ức chế tùy thuộc vào loại vị trí receptor màng sau synap  Receptor : noradrenalin gắn lên receptor  gây hoạt hóa protein Gs giống chế hoạt hóa ACh Protein Gs hoạt hóa kích hoạt adenyl cyclase Adenyl cyclase kích thích tạo thành AMPc từ ATP Đến lượt AMPc hoạt hóa hệ thống enzym nội bào protein kinase A dẫn đến phosphoryl hóa acid amin serin threonin protein nội bào, từ gây đáp ứng sinh lý:  Tim: phosphoryl hóa protein kênh Ca++ tế bào tâm thất làm tăng lượng Ca++ vào tế bào gây tăng lực co Đồng thời phosphoryl hóa phospholamban màng mạng nội bào tương gây hoạt hóa bơm Ca++, bơm bơm Ca++ từ bào tương vào mạng nội bào tương tế bào tâm thất dẫn đến giảm thời gian co Ngồi phosphoryl hóa cịn xảy 153 kênh protein màng tế bào tạo nhịp làm tăng tần số khử cực rút ngắn thời gian điện hoạt động dẫn đến tăng tần số tim  Phổi: phosphoryl hóa phospholamban màng mạng nội bào tương tế bào trơn phế quản gây hoạt hóa bơm Ca++, bơm bơm Ca++ từ bào tương vào mạng nội bào tương dẫn đến giảm co thắt trơn làm giãn phế quản  Receptor :  Receptor 2: noradrenalin gắn lên receptor 2 hoạt hóa protein Gi Protein Gi hoạt hóa ức chế adenyl cyclase làm giảm AMPc tế bào  Receptor 1: noradrenalin gắn lên receptor 1 hoạt hóa protein G giống chế hoạt hóa ACh receptor muscarinic tế bào trơn Kết tạo thành IP3 diacylglycerol gây co tế bào trơn thành mạch - Noradrenalin adrenalin bị bất hoạt theo đường:  Tái nhập trở lại cúc tận sợi hậu hạch giao cảm  Khuếch tán vào dịch kẽ bao quanh  Bị enzym phân giải enzym Catechol-O-methyltranferase (cơ chế không quan trọng) 3.2.3 Tác dụng hệ thần kinh thực vật Hệ thần kinh thực vật tác dụng thông qua phản xạ thực vật để điều hòa hoạt động quan 154 Bảng Tóm tắt tác dụng hệ thần kinh thực vật lên quan Cơ quan đáp ứng Adrenergic Cholinergic Đáp ứng Receptor Đáp ứng Mắt: - Đồng tử  - Giãn (++) - Co (+++) - Cơ thể mi  - Dãn - Co - Nút xoang 1 -  nhịp tim -  nhịp tim (+++) - Tâm nhĩ 1 -  co thắt dẫn truyền -  co thắt dẫn Tim: (++) truyền (++) - Nút nhĩ thất 1 -  tính tự động (++) -  dẫn truyền (+++) - Bó his-Purkinje 1 -  dẫn truyền (+++) - Ít ảnh hưởng - Tâm thất 1 - Tăng co thắt, vận tốc - Ít ảnh hưởng dẫn truyền, tính tự động (+++) Tiểu động mạch: - Vành , 2 - Co (+), dãn (++) - Dãn (+/-) - Da niêm  - Co (+++) - Dãn - Cơ xương , 2 - Co (++), dãn (++) - Dãn (+) - Não  - Co - Dãn - Phổi , 2 - Co (+), dãn - Dãn , 2 - Co (+++), dãn (+) - Tạng bụng - Tuyến nước bọt Tĩnh mạch - Co (+++) - Dãn (++) , 2 Co (++), dãn (++) 2 - Dãn (+) - Co (++) - Ức chế - Kích thích (+++) Phổi: - Cơ phế quản - Tuyến phế quản Tuyến mũi hầu Bài tiết (++) Dạ dày: - Co bóp, trương lực 2, 2 - Giảm (+) 155 - Tăng (+++) - Cơ vòng  - Bài tiết - Co (+) - Dãn (+) - Ức chế (?) - Kích thích (+++) Ruột: - Co bóp, trương lực 2, 2 - Giảm (+) - Tăng (+++) - Cơ vòng  - Co (+) - Dãn (+) - Bài tiết - Ức chế (?) - Kích thích Ống mật, túi mật Dãn (+) Co (+) Gan , 2 - Thủy phân glucogen, - Tổng hợp glycogen tân tạo đường (+++) (+) - Bài tiết (++) Tụy: - Nang  - Giảm tiết (+) - Tế bào  , 2 - Giảm tiết (+++), tăng tiết (+) Vỏ lách , 2 - Co (+++), dãn (+) Thận 2 Bài tiết Renin Tủy thượng thận Tăng tiết catecholamin Bàng quang: - Cơ bàng quang  - Dãn (+) - Co (+++) - Cơ vòng  - Co (++) - Dãn (++) Cử động, trương lực , 2 - Tăng - Tăng (?) Dương vật  Phóng tinh (+++) Cương (+++) - Cơ dựng lông  - Co (++) - Tuyến mồ hôi  - Tiết chỗ (+) - Tiết chung (+++) Tuyến nước bọt  - Bài tiết nước K+ (+) - Bài tiết nước K+ Niệu quản: Da: (+++) Tế bào mỡ , 1 Thủy phân mỡ (+++) Cơ vân Tăng phân giải glycogen Chuyển hóa sở Tăng 100% 156 Hoạt động tâm thần Tăng 3.3 Dẫn truyền qua synap hệ thần kinh trung ương (CNS: synaptic transmission) Có nhiều hệ thống dẫn truyền qua synap hệ thần kinh trung ương hệ thống dẫn truyền nhân não đóng vai trò quan trọng 3.3.1 Giới thiệu nhân não Các nhân não gồm có nhân đi, nhân bèo sẫm, nhân cầu nhạt, chất đen nhân hạ đồi nằm ngồi đồi thị, sâu não Hai nhân nhân nhân bèo sẫm có đường liên hệ với cấu trúc khác não phức tạp gọi vòng nhân bèo sẫm vòng nhân đuôi Giữa hai nhân bao nơi tập hợp hầu hết sợi cảm giác vận động liên hệ vỏ não tủy sống 3.3.1.1 Vòng nhân bèo sẫm - Cấu trúc vòng nhân bèo sẫm:  Vịng nhân bèo sẫm chính: sợi thần kinh khởi đầu từ vỏ não (vùng tiền vận động, vùng vận động bổ sung, vùng cảm giác I) tới nhân bèo sẫm Sau đến nhân cầu nhạt, nhân bụng trước nhân bụng bên đồi thị Từ hai nhân này, sợi thần kinh đến vùng vận động sơ cấp phần vùng tiền vận động vùng vận động bổ sung  Vòng nhân bèo sẫm phụ: vịng  Từ nhân bèo sẫm tới phần ngồi nhân cầu nhạt, sau đến nhân hạ đồi tới nhân tiêp hợp đồi thị, cuối trở lên vỏ não vận động  Từ nhân bèo sẫm tới phần nhân cầu nhạt, sau tới chất đen, tiếp tới nhân tiếp hợp đồi thị cuối trở lại vỏ não vận động  Một vịng phản hồi từ phần ngồi nhân cầu nhạt tới nhân hạ đồi quay trở phần ngồi nhân cầu nhạt - Chức vịng nhân bèo sẫm: giúp vỏ não việc thực kiểu vận động học tập trở thành vơ thức Ví dụ điều hịa cử động phức tạp: viết, dùng kéo cắt giấy, ném bóng vào rổ, phủi vết bẩn, nói… Tổn thương phận vòng dẫn đến rối loạn vận động tổn thương nhân cầu nhạt gây chứng athetose (múa vờn), tổn thương nhân bèo sẫm 157 gây chứng chorea (múa giật), tổn thương chất đen gây chứng liệt run (bệnh Parkinson) 3.3.1.2 Vịng nhân - Cấu trúc vịng nhân đi: tín hiệu thần kinh từ vỏ não đến nhân đi, sau tới phần nhân cầu nhạt, tới nhân bụng trước nhân bụng bên đồi thị Cuối tín hiệu trở vùng vỏ não trước trán (vùng tiền vận động, vùng vận động bổ sung) Đặc biệt khơng có tín hiệu trở lại trực tiếp vào vùng vận động sơ cấp - Chức vịng nhân đi: lập kế hoạch cho nhiều hình thức vận động đồng thời để vỏ não lựa chọn xếp lại nhằm thực mục đích định Tổn thương vòng tri thức 3.3.2 Các chất truyền đạt thần kinh đặc hiệu hệ thống nhân não Các chất truyền đạt thần kinh kích thích chất gây khử cực màng sau synap tạo điện kích thích sau synap (EPSP: excitatory postsynaptic potential), phần lớn chất truyền đạt thần kinh kích thích thần kinh trung ương glutamat Trái lại, chất truyền đạt thần kinh ức chế chất gây ưu phân cực màng sau synap tạo điện ức chế sau synap (IPSP: inhibitory postsynaptic potential), phần lớn chất truyền đạt thần kinh ức chế thần kinh trung ương glycin GABA Một số chất truyền đạt thần kinh quan trọng nhân não là: - Dopamin: chất đen tạo ra, tới tác dụng nhân đuôi nhân bèo sẫm - GABA: nhân đuôi nhân bèo sẫm tạo ra, tới tác dụng nhân cầu nhạt chất đen GABA dopamin đóng vai trị chất ức chế phần lớn vùng não Như vịng điều hồ ngược từ nhân trở lại vỏ não thường vịng điều hịa ngược dương tính góp phần làm ổn định hệ thống điều khiển vận động - Acetylcholin: vỏ não tạo ra, tới tác dung nhân đuôi nhân bèo sẫm - Norepinephrin, serotonin, enkephalin vài chất truyền đạt thần kinh khác: nhiều hệ thống từ thân não tiết ra, tới tác dụng nhân não phần khác đại não - Glutamat: nhiều đường thần kinh tiết có tác dụng kích thích để cân với phần lớn chất ức chế (đặc biệt dopamin, GABA, serotonin) 158 CƠ CHẾ BỆNH SINH MỘT SỐ BỆNH LIÊN QUAN ĐẾN CÁC HỆ THỐNG DẪN TRUYỀN 4.1 Dẫn truyền thần kinh-cơ: bệnh nhược - Bệnh nhược bệnh tự miễn - Cơ chế bệnh sinh: thể hình thành tự kháng thể kháng receptor acetylcholin vân Ngoài cấu trúc động thần kinh có thay đổi khoảng cách màng trước màng sau synap lớn bình thường - Triệu chứng:  Thể nhẹ gây sụp mi liệt vận nhãn  Thể nặng gây liệt tồn thân 4.2 Dẫn truyền qua synap hệ thần kinh thực vật: ngộ độc thuốc trừ sâu nhóm kháng men cholinesterase - Bệnh nhân ngộ độc thuốc trừ sâu có phospho hữu - Cơ chế bệnh sinh: men thủy phân acetylcholin cholinesterase bị phospho hữu gắn kết làm bất hoạt Hậu tích tụ acetylcholin vùng synap hệ cholinergic gây xung động thừa liên tục - Triệu chứng:  Hội chứng Muscarinic: đồng tử co nhỏ, giảm nhịp tim, co thắt khí phế quản, co thắt đường tiêu hóa, tăng tiết dịch  Hội chứng nicotinic: run giật cơ, yếu cơ, liệt  Hội chứng thần kinh trung ương: nhức đầu, co giật, hôn mê 4.3 Dẫn truyền qua synap hệ thần kinh trung ương 4.3.1 Bệnh Parkinson - Bệnh Parkinson thường xảy người già - Cơ chế bệnh sinh:  Cổ điển: thối hóa nơron liềm đen, thể vân làm giảm tổng hợp dopamin não  Cơ chế bổ sung: có xuất tự kháng thể kháng thần kinh máu bệnh nhân (cơ chế tự miễn) 159 - Triệu chứng: đặc trưng run, chủ yếu run chi run chi, run nghỉ ngơi 4.3.2 Bệnh Huntington - Bệnh Huntington bệnh có tính di truyền, bắt đầu triệu chứng vào khoảng 40-50 tuổi - Cơ chế bệnh sinh: đột biến gen làm mã ba CAG lập lập lại nhiều lần, gây mã hoá nhiều acid amin glutamin tạo protein bất thường tế bào thần kinh Hậu quả:  Mất tế bào tiết GABA nhân đuôi nhân bèo sẫm dẫn đến tác dụng ức chế GABA nhân cầu nhạt chất đen Hậu nhân cầu nhạt chất đen bộc phát hoạt động gây cử động vặn vẹo  Mất tế bào tiết acetylcholin nhiều phần não, đặc biệt vùng nghĩ vỏ não gây chứng trí nhớ - Triệu chứng:  Lúc đầu có cử động múa giật khớp đơn lẻ sau tiến triển tới cử động vặn vẹo trầm trọng toàn thể  Mất trí nặng 160