1. Lưu lượng máu đến não, dịch não tủy và chuyển hóa của não
Hoạt động của não phụ thuộc rất nhiều vào lưu lượng máu đến não. Ngưng tuần hoàn não hoàn
toàn sẽ gây bất tỉnh trong vòng 5-10 giây vì thiếu oxy và ngưng hoạt động chuyển hóa não.
Lưu lượng máu đến não
Bình thường não của người lớn nhận khoảng 15% cung lượng tim.
Lưu lượng máu đến não liên quan đến hoạt động chuyển hóa. Có ba yếu tố chuyển hóa ảnh
hưởng mạnh lên chuyển hóa não là CO2, ion H+
và O2. CO2 kết hợp với nước để cho H2CO3,
H2CO3 phân ly một phần để cho ion H+
. Ion H+
gây giãn mạch não và tác dụng này tỉ lệ với
nồng độ ion H+
trong máu. Bất kỳ chất nào làm tăng độ axít của não cũng làm tăng nồng độ
ion H+
và do đó làm tăng lưu lượng máu não. Các chất này là axít lactic, axit pyruvic và các
axít khác được thành lập trong quá trình chuyển hóa. Giảm PO2 mô não làm tăng lưu lượng
máu não ngay do giãn mạch tại chỗ.
Khi nghiên cứu lưu lượng máu não người ta thấy rằng lưu lượng máu tại các phần khác nhau
của não thay đổi rất nhanh, trong vòng vài giây, với hoạt động của nơrôn. Động tác nắm chặt
tay làm tăng ngay lưu lượng máu trong vùng vận động của vỏ não thuộc bán cầu bên đối
diện. Động tác đọc làm tăng lưu lượng máu trong vùng vỏ não chẩm và trong vùng hiểu ngôn
ngữ của vỏ não thái dương.
Lưu lượng máu đến não có cơ chế tự điều hòa. Lưu lượng máu não hầu như hằng định khi áp
suất động mạch trung bình dao động trong giới hạn từ 60 đến 140 mm Hg. Khi áp suất động
mạch giảm dưới 60 mm Hg lưu lượng máu não bị ảnh hưởng nghiêm trọng. Khi áp suất động
mạch cao hơn 140 mm Hg, lưu lượng máu não tăng nhanh. Nếu mạch máu não bị căng quá
mức sẽ dẫn đến phù não còn nếu vỡ sẽ gây xuất huyết não.
Vai trò của hệ thần kinh giao cảm trong điều hòa lưu lượng máu não. Hệ tuần hoàn não có
một hệ thống thần kinh giao cảm dày đặc. Kích thích hệ giao cảm gây co mạch não mạnh.
Khi vận động nặng hay trong các tình trạng khác làm tăng tuần hoàn não, các động mạch lớn
và vừa co lại, ngăn không cho máu đến các mạch máu nhỏ. Cơ chế này rất quan trọng để
ngừa xuất huyết não. Tuy nhiên trong trường hợp hệ giao cảm chỉ bị kích thích vừa lưu lượng
máu não được duy trì tương đối hằng định bởi cơ chế tự điều hòa.
Vi tuần hoàn não. Mật độ mao mạch trong chất xám cao hơn 4 lần so với trong chất trắng.
Do đó lưu lượng máu đến chất xám cao hơn 4 lần so với chất trắng. Mao mạch não ít để dịch
rò rỉ hơn mao mạch nơi khác. Mao mạch não được các chân tế bào TK đệm bao quanh, ngăn
ngừa sự căng mao mạch quá mức khi bị huyết áp cao.
Tai biến mạch máu não xảy ra khi mao mạch não bị tắc hay vỡ. Phần lớn tai biến mach máu
não là do một hay nhiều mạch máu não bị xơ cứng. Mảng xơ cứng có thể hoạt hóa cơ chế
đông máu, dẫn đến thành lập cục máu đông, tắc động mạch và làm mất đi chức năng các
2. vùng não không được tưới máu. Ở khoảng ¼ bệnh nhân tai biến mạch máu não mạch máu
não vỡ là do tăng huyết áp. Xuất huyết não khiến não bị ép, dẫn đến thiếu máu và phù tại
chỗ.
Tác dụng thần kinh của tai biến mạch máu não tùy thuộc vùng nào của não bị ảnh hưởng.
Nếu liên quan đến động mạch não giữa của bán cầu bên trội, bệnh nhân bị mất vùng
Wernicke nên không hiểu được ngôn ngữ. Bệnh nhân bị tổn thương vùng Broca thường
không nói được. Việc mất các vùng kỉểm soát vận động khác của bán cầu bên trội có thể dẫn
đến liệt cứng các cơ bên đối diện.
Hệ thống dịch não tủy
Khoang chứa não và tủy sống có diện tích vào khoảng 1650 mL trong đó 150 mL là thể tích dịch
não tủy. Dịch não tủy có trong não thất, các bể tĩnh mạch chung quanh não và khoang dưới nhện
xung quanh não và tủy sống. Các khoang này thông thương với nhau và áp lực dịch não tủy được
giữ hằng định.
Chức năng quan trọng của dịch não tủy là đệm cho não giống như tác dụng của mũ bảo hiểm đối
với đầu. Não và dịch não tủy có tỉ trọng gần bằng nhau, do đó não gần như nổi bồng bềnh trong
dịch não tủy. Khi đầu bị va đập não di chuyển cùng lúc với hộp sọ nên không có phần nào của
não bị xoắn tạm thời.
Sự thành lập và hấp thu dịch não tủy
Khoảng 500 mL dịch não tủy được thành lập mỗi ngày. Phần lớn chất dịch này có nguồn gốc
từ các đám rối mạch mạc của bốn não thất. Màng não thất và màng nhện cũng bài tiết dịch.
Dịch não tủy được đổi mới 3 lần một ngày.
Dịch não tủy được hấp thu bởi các hạt màng nhện nhô vào trong xoang dọc trên và các xoang
tĩnh mạch khác. Dịch não tủy đổ vào máu tĩnh mạch não qua bề mặt của các nhung mao
màng nhện.
Khoảng quanh mạch máu có vai trò như là hệ thống bạch huyết đối với não. Khi mạch máu
đi vào trong não chúng mang theo một lớp màng mềm. Lớp này chỉ gắn lỏng lẻo với mạch
máu, tạo ra một khoảng không gian giữa màng mềm và mạch máu, gọi là khoảng quanh
mạch máu. Protein thấm vào dịch kẽ não, đi vào khoang dưới nhện qua các khoảng quanh
mạch máu. Khi đến khoang dưới nhện, protein chảy theo dịch não tủy và được hấp thu vào
các hạt màng nhện vào tĩnh mạch não.
Áp lực dịch não tủy
Dịch não tủy được thành lập với tốc độ hằng định nên tốc độ hấp thu dịch não tủy bởi các hạt
màng nhện quyết định số lượng dịch hiện diện trong hệ thống não thất và áp lực của dịch não
tủy.
3. Các hạt màng nhện hoạt động như các van một chiều, cho phép dịch não tủy chảy vào máu
xoang tĩnh mạch nhưng không cho máu chảy vào dịch não tủy. Bình thường dịch não tủy
chảy vào xoang tĩnh mạch khi áp lực dịch não tủy lớn hơn áp lực máu trong xoang tĩnh mạch
1,5 mm Hg. Khi hạt màng nhện bị tắc do chất rắn hay tình trạng xơ hóa, áp lực dịch não tủy
tăng cao.
Áp lực dịch não tủy bình thường bằng 10 mm Hg. U não, xuất huyết hay quá trình nhiễm
khuẩn có thể làm gián đoạn khả năng hấp thu dịch của hạt màng nhện và làm tăng áp lực dịch
não tủy 3 đến 4 lần bình thường.
Tắc lưu lượng dịch não tủy gây não úng thủy. Tình trạng này thường được mô tả là não úng
thủy lưu thông hay não úng thủy tắc nghẽn. Trong não úng thủy lưu thông dịch não tủy chảy
từ hệ thống não thất vào khoang dưới nhện trong khi với não úng thủy tắc nghẽn dòng chảy
của dịch não tủy ra khỏi một hay nhiều não thất bị tắc.
Não úng thủy lưu thông thường là do dòng chảy vào khoang dưới nhện chung quanh vùng
nền não hay bản thân các hạt màng nhện bị tắc. Não úng thủy tắc nghẽn thường do tắc cống
Sylvius do khiếm khuyết bẩm sinh hay u não. Sự thành lập liên tục dịch não tủy do các đám
rối mạch mạc vào hai não thất bên và não thất III làm cho thể tích các não thất này tăng lên
nhiều và làm xẹp não. Ở trẻ sơ sinh sự gia tăng áp lực dịch não tủy cũng làm cho đầu to lên
vì xương sọ chưa đóng.
Máu và dịch não tủy; hàng rào máu- não. Thành phần dịch não tủy không giống hoàn toàn
thành phần dịch ngoại bào. Thêm nữa nhiều chất có kích thước phân tử lớn của máu không đi
vào dịch não tủy hay vào dịch kẽ của não được vì có các hàng rào gọi là hàng rào máu-dịch
não tủy và hàng rào máu-não giữa máu và dịch não tủy - dịch não. Các hàng rào này có tính
thấm cao với nước, CO2, O2, các chất tan trong mỡ như cồn, chất gây mê; chúng có tính thấm
thấp với chất điện giải như natri, clo, và kali; chúng hầu như không thấm với protein huyết
tương và các phân tử hữu cơ không tan trong mỡ, có kích thước lớn.
Nguyên nhân khiến các hàng rào này có tinh thấm thấp là do cách các tế bào nội mô mao
mạch liên kết với nhau. Màng của các tế bào nội mô kế cận gắn chặt với nhau thay vì có các
khe giữa chúng như thường gặp với các mao mạch trong cơ thể. Các hàng rào này khiến
người ta không tạo ra được nồng độ có hiệu quả của thuốc trong dịch não tủy hay nhu mô
não như kháng thể protein và chất không tan trong mỡ.
Vai trò của hàng rào máu-não rất quan trọng vì thành phần của máu thay đổi tùy theo chế độ
ăn, hoạt động chuyển hóa, bệnh tật và tuổi tác và những thay đổi này có thể ảnh hưởng lên
hoạt động của nơrôn và tế bào đệm nếu liên hệ trực tiếp với môi trường xung quanh nơrôn.
Thí dụ sau một bữa ăn giàu protein, một số axit amin trong máu có thể tác dụng như những
chất trung gian thần kinh nên có thể hoạt hóa các thụ thể một cách không chọn lọc, gây rối
loạn dẫn truyền thần kinh.
4. Phù não
Một trong những biến chứng quan trọng của sự bất thường trong lưu lượng dịch não tủy là
phù não. Vì não nằm trong một hộp sọ cứng, sự tích tụ dịch phù ép các mạch máu, dẫn đến
ngưng lưu lượng máu và hủy hoại mô não. Phù não có thể do áp lực mao mạch tăng cao hay
do chấn thương khiến mô não và mao mạch bị tổn thương và dịch mao mạch thấm vào trong
mô.
Một khi đã khởi sự phù não sẽ tạo ra vòng lẩn quẩn. Dịch phù ép mạch máu, dẫn đến giảm
lưu lượng máu và gây thiếu máu não. Thiếu máu não làm giãn tiểu động mạch, lại làm tăng
áp lực trong mao mạch. Áp lực mao mạch càng cao càng tạo ra nhiều dịch phù nên phù càng
ngày càng nhiều. Lưu lượng máu giảm cũng làm giảm cung cấp O2, nên làm tăng tính thấm
mao mạch, để dịch thoát ra nhiều hơn. Thiếu oxy làm giảm chuyển hóa não, khiến bơm natri
tế bào não ngưng hoạt động, làm cho chúng phù lên.
Một khi khởi sự phù não phải có biện pháp để ngăn chặn sự hủy hoại mô não. Thứ nhất là
tiêm tĩnh mạch mannitol là một chất tạo áp suất thẩm thấu cao để kéo dịch ra khỏi mô não
nhằm phá vỡ vòng lẩn quẩn. Biện pháp khác là nhanh chóng lấy dịch ra khỏi não thất bên
bằng cách chọc dò não thất, làm giảm áp lực nội sọ.
Chuyển hóa não
Trong điều kiện nghỉ chuyển hóa não chiếm khoảng 15% chuyển hóa tổng cộng của cơ thể tuy
trọng lượng não chỉ chiếm 2% trọng lượng cơ thể. Do đó chuyển hóa não gấp 7,5 lần chuyển hóa
trung bình của phần còn lại của cơ thể.
Não có khả năng hoạt động yếm khí giới hạn. Phần lớn các mô trong cơ thể có thể không cần
oxy trong nhiều phút. Trong thời gian đó tế bào lấy năng lượng từ chuyển hóa yếm khí. Do
tốc độ chuyển hóa cao trong não, sự thủy phân glycogen yếm khí không đủ cung cấp năng
lượng cần thiết để duy trì hoạt động nơrôn. Do đó phần lớn hoạt động của nơrôn tùy thuộc sự
cung cấp glucose và oxy từ máu.
Trong điều kiện bình thường, phần lớn năng lượng của não là do glucose máu cung cấp. Sự
vận chuyển glucose qua màng nơrôn không phụ thuộc insulin. Ngay cả ở bệnh nhân bị tiểu
đường nặng glucose cũng khuếch tán dễ dàng vào nơrôn. Khi bệnh nhân tiểu đường được
điều trị insulin quá mức, nồng độ glucose trong máu có thể giảm mạnh vì sự dư thừa insulin
làm cho glucose máu được vận chuyển nhanh chóng vào các tế bào nhạy cảm với insulin, mà
không phải là nơrôn. Khi đó glucose còn lại trong máu không đủ để cung cấp cho nơrôn và
hoạt động não bị ảnh hưởng nghiêm trọng, có thể dẫn đến hôn mê.
