Chương 17 1 Kiểm soát tại chỗ và thể dịch lưu lượng máu đến mô

Kiểm soát tại chỗ lưu lượng máu đáp ứng nhu cầu của mô Nguyên lý cơ bản của chức năng tuần hoàn là hầu hết các mô đều có khả năng kiểm soát lưu lượng máu tại chính mô đó tương xứng với n

Kiểm soát tại chỗ và thể dịch lưu lượng máu đến mô

A Kiểm soát tại chỗ lưu lượng máu đáp ứng nhu cầu của mô

Nguyên lý cơ bản của chức năng tuần hoàn là hầu hết các mô đều có khả năng kiểm soát lưu lượng máu tại chính mô đó tương xứng với nhu cầu chuyển hóa riêng của mô

Một số nhu cầu riêng về lưu lượng máu của mô bao gồm:

1. Vận chuyển oxy đến mô

2. Vận chuyển các chất dinh dưỡng khác như glucose, amino acid và acid béo

3. Chuyển C02 ra khỏi mô

4. Chuyển ion H+ ra khỏi mô

5. Duy trì nồng độ thích hợp của các ion trong mô

6. Vận chuyển các hormone khác nhau cùng các chất khác đến các mô

Một số cơ quan có những yêu cầu đặc biệt Ví dụ như 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 Chúng ta sẽ nhận thấy những yếu tố này gây ra sự kiểm soát lưu lượng máu tại chỗ ở các mức độ khác nhau và các mô khác nhau cũng …diệp

Sự biến đổi về lưu lượng máu đến các mô và cơ quan khác nhau: lưu ý lưu lượng máu rất lớn được liệt kê trong bảng 17.1 cho mộ số cơ quan, ví dụ hàng trăm ml/phút/100g khối lượng tuyến giáp hoặc tuyến thượng thận và tổng lưu lượng máu đến gan là 1350 ml/phút, tương ứng với 95 ml/phút/100g khối lượng

Ngoài ra cũng lưu ý, lưu lượng máu qua thận rất lớn là 1100 ml/phút Sự đòi hỏi lưu lượng máu lớn như thế này cho thận để giúp thận thực hiện chức năng làm sạch máu bằng cách bài tiết các chất thải và điều chỉnh các thành phần của dịch cơ thể một cách chính xác

Ngược lại, đáng ngạc nhiên nhất là lưu lượng máu thấp đến tất cả các cơ ít hoạt động của cơ thể- tổng lưu lượng chỉ 750 ml/phút- trong khi những cơ này chiếm 30 đến 40 % trọng lượng cơ thể

Ở trạng thái nghỉ ngơi, hoạt động chuyển hóa của cơ rất thấp, lưu lượng máu chỉ 4ml/phút/100g Tuy nhiên khi hoạt động nặng, hoạt động chuyển hóa của cơ tăng lên hơn 60 lần và lưu lượng máu đến cơ nhiều gấp 20 lần, tăng cao đến 16000ml/phút tổng lượng máu trong lòng mạch ( tương đương 80 ml/phút/100g cơ)

Tầm quan trọng của sự kiểm soát lưu lượng máu bởi chính mô: có thể đặt ra một câu hỏi đơn giản là tại sao không cung cấp liên tục lưu lượng máu lớn qua mỗi mô của cơ thế dù mô đó hoạt động nhiều hay ít? Câu trả lời cũng rất đơn giản: cơ chế như thế yêu cầu lượng máu nhiều hơn gấp nhiều lần tim có thể bơm

Nghiên cứu chỉ ra rằng lưu lượng máu đến mỗi mô thường được điều chỉnh ở mức thấp nhất để đáp ứng nhu cầu của mô- không nhiều hơn, không ít hơn Ví dụ ở những mô mà yêu cầu quan trọng nhất là vận chuyển oxy thì lưu lương máu luôn luôn được kiểm soát chỉ ở mức cao hơn một chút so với yêu cầu để duy trì đầy đủ oxy cho mô và không có hơn Bằng cách kiểm soát lưu

lượng máu tại chỗ theo con đường này, mô hầu như không bao giờ thiếu oxy và khối lượng công việc của tim được giữ ở mức nhỏ nhất

B cơ chế kiểm soát lưu lượng máu

Kiểm soát lưu lượng máu tại chỗ có thể được chia thành 2 pha : (1) kiểm soát tức thời và (2) kiểm soát lâu dài

Kiểm soát tức thời đạt được bằng cách thay đổi nhanh chóng co hoặc giãn các tiểu động mạch, mao mạch và cơ vòng trước mao mạch, xảy ra trong vài giây đến vài phút để cung cấp đủ lượng máu cần thiết cho mô tại chỗ

Kiểm soát lâu dài có nghĩa là thay đổi từ từ, có kiểm soát dòng máu trong khoảng vài ngày, vài tuần thậm chí hàng tháng Nhìn chung, những thay đổi lâu dài này tạo ra sự kiểm soát dòng máu tốt hơn, cân bằng với nhu cầu của mô Những thay đổi xảy ra này là kết quả của sự tăng hoặc giảm kích thước và số lượng dòng máu cung cấp cho mô

Hình 17.1: Ảnh hưởng của sự tăng tốc độ chuyển hóa lên dòng máu đến mô ( chèn ảnh giúp c ) Bảng 17.1 Máu đến các cơ quan và mô ở trạng thái cơ bản

Phần trăm cung lượng tim

Cơ ( trạng thái không

Kiểm soát nhanh lưu lượng máu tại chỗ

Tăng chuyển hóa mô- tăng lưu lượng máu đến mô: Hình 17.1 chỉ ra tác động nhất thời lên dòng

máu khi tăng tốc độ chuyển hóa tại chỗ ở mô, như cơ vân Chú ý rằng tăng chuyển hóa lên 8 lần

so với bình thường thì dòng máu sẽ tăng gấp 4 lần

Giảm oxy mô sẽ làm tăng lưu lượng máu đến mô: Một trong những chất dinh dưỡng cần thiết nhất là oxy Bất cứ khi nào oxy đến mô giảm như là (1) ở trên đỉnh núi cao (2) Viêm phổi (3) ngộ độc CO hoặc (4) ngộ độc CN, máu qua mô tăng lên rõ ràng

Hình 17.2 ảnh hưởng của sự giảm bão hòa oxy động mạch lên dòng máu tới một chân của con chó ( chèn ảnh giúp c)

Hình 17.2 chỉ ra rằng sự bão hòa oxy máu động mạch giảm 25 % so với bình thường, dòng máu chảy qua một chân của con chó tăng gấp 3 lần Máu tăng gần như đủ nhưng không thực sự đủ, đáp ứng với sự giảm lượng oxy máu, do đó hầu hết duy trì ở mức tương đối hằng định oxy cung cấp cho mô

Tổng lượng CN bị ngộ độc sử dụng oxy bởi mô tại chỗ có thể làm tăng lưu lượng máu lên 7 lần,

do đó chứng minh tác động đặc biệt của sự thiếu oxy đến dòng máu

Cơ chế thay đổi chuyển hóa mô hoặc lượng oxy máu làm thay đổi dòng máu vẫn chưa được hiểu đầy đủ, nhưng 2 giả thuyết chính này đến nay đã được đưa ra: giả thuyết co mạch và giả thuyêt

về nhu cầu oxy

Giả thuyết co mạch với sự điều chỉnh nhanh lưu lượng máu tại chỗ- Vai trò đặc biệt cuat

Adenosin: theo giả thuyết co mạch , tăng tốc độn chuyển hóa hoặc giảm oxy hoặc các chất dinh dưỡng khác đến mô sẽ tăng tốc độ tạo thành các chất gây co mạch trogn tế bào Các chất gây co mạch được cho là khuếch tán qua mô đến cơ vòng trước mao mạch và các mao mạch gây ra co mạch Một số chất gây co mạch như Adenosin, CO2, Adenosin phosphate, histamine, ion kali và ion H+

Các chất gây co mạch có thể được giải phóng từ tế bào để đpá ứng với sự thiếu hụt oxy Ví dụ, thí nghiệm chỉ ra rằng sự giảm oxy mô gây ra giải phóng Adenosin và acid lactic ( cả ion H+ ) từ khoang gian bào Những chất này có thể gây ra co mạch rất nhanh, hoàn toàn hoặc một phần điều chỉnh lưu lượng máu đến mô Các chất gây co mạch như CO2, acid lactic, ion Kali có xu hướng tăng lên trong tế bào khi máu đến mô giảm và chuyển hóa tế bào sẽ tiếp tục với tốc độ như trước hoặc khi chuyển hóa tế bào đột ngột tăng Sự tăng sự tập trung các chất chuyển hóa gây ra co tiểu động mạch, do đó tăng dòng máu đến mô và sự tập trung các chất chuyển hóa sẽ quay trở lại bình thường

Nhiều nhà sinh lí học tin rằng Adenosin là một chất co mạch tại chỗ quan trọng giúp kiểm soát dòng máu tại chỗ Ví dụ số lượng nhỏ adenosine được giải phóng từ tế bào cơ tim khi động mạch vành co lại và sự giải phóng adenosine gây ra co mạch tim đủ mạch vành trở về bình thường Cũng tương tự, bất cứ khi nào tim hoạt động nhiều hơn bình thường và chuyển hóa tim tăng thêm một lượng, sẽ gây ra tăng sự tận dụng oxy, theo các cách (1) giảm sự tập trung oxy ở tế bào

cơ tim (2) giảm giáng hóa adenosine triphosphate (3) tăng giải phóng adenosine Nhiều

adenosine rò rỉ khỏi tế bào cơ tim để gây co động mạch, cung cấp máu động mạch giảm để đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng cho tim đang hoạt động

Mặc dù các bằng chứng nghiên cứu không rõ ràng , nhiều nhà sinh lí học cũng đưa ra cơ chế giống như adenosine chính là cơ chế điều hòa lưu lượng máu đến cơ vân và các mô khác quan trọng nhất tuy nhiên, rất khó để chứng minh số lượng vừa đủ của các chất co mạch riêng biệt

bao gồm cả adenosine thực sự được tạo thành trong mô để gây ra sự tăng đều đặn của dòng máu Nhiều khả năng có sự kết hợp của một vài chất co mạch được giải phóng từ mô đóng góp vào sự điều chình dòng máu

Giả thuyết nhu cầu oxy với sự kiểm soát máu mô: mặc dù giả thuyết co mạch được nhiều người công nhận nhưng có một giả thuyết khác được các nhà sinh lí học công nhận, là giả thuyết về nhu cầu oxy, chính xác hơn là nhu cầu dinh dưỡng của mô ( vì các chất dinh dưỡng khác bên cạnh oxy cũng liên quan) Oxy là một chất dinh dưỡng chuyển hóa được yêu cầu để co mạch, co

cơ ( cũng như các chất dinh dưỡng khác) Do đó sự vắng mặt một lượng oxy thích hợp trong mô, mạch máu có thể giãn Cũng như vậy, sự sử dụng oxy trong mô là kết quả của sự tăng chuyển hóa ( theo lí thuyết) sẽ làm giảm oxy trên cơ trơn, gây co mạch

Cơ chế mà do nó, oxy trong mô có thể hoạt động được chỉ ra trong hình 17.3 hình chỉ ra một đơn vị mô, bao gồm cả các mao mạch cùng với mao mạch sidearm và mô xung quanh nó ở đoạn gốc của mao mạch là cơ vòng tiền mao mạch và bao quanh các tiền mao mạch là một vài sợi cơ trơn Khi quan sát mô dưới kính hiển vi, có thể thấy các cơ vòng tiền mao mạch bình thường hoặc là hoàn toàn giãn hoặc là hoàn toàn co số lượng cơ vòng tiền mao mạch đang giãn tại bất kì thời điểm nào tỉ lệ với nhu cầu dinh dưỡng của mô đó Cơ vòng tiền mao mạch và tiểu mao mạch

mở và đóng theo chu lì vài lần trên phút, với khoảng thời gian của pha mở cân xứng với nhu cầu chuyển hóa của oxy mô Chu kì mở và đóng được gọi là vasomotion ( vận động của mạch)

Hình 17.3 giản đồ về một đơn vị mô giải thích cho sự phản hồi tức thời của dòng máu, chỉ ra mao mạch chạy qua mô và tiểu mao mạch với cơ vòng trước mao mạch với kiểm soát dòng máu mao mạch ( chèn ảnh giúp c)

Do cơ trơn yêu cầu oxy để duy trì co cơ, cho rằng sức mạnh của co cơ vòng sẽ tăng lên khi tăng tập trung oxy Bởi vậy, khi sự tập trung oxy trong mô tăng trên mức nào đó, cơ vòng tiền mao mạch có lẽ sẽ đóng lại cho đến khi Tuy nhiên, khi sự vượt quá giới hạn oxy xảy ra và sự tập trung oxy tế bào mô tiêu thụ hết lượng dư thừa oxy Tuy nhiên, khi lượng oxy dư thừa hết, và sự tập trung oxy rơi xuống mức thấp hơn mức cần, cơ vòng lại mở ra hơn một lần để bắt đầu lại chu kì

Do đó, trên cơ sở dũ liệu cơ bản, hoặc là giả thuyết adenosine hoặc là nhu cầu oxy sẽ giải thích

sự điều chỉnh luuw lượng máu tức thời qua mô đáp ứng với nhu cầu chuyển hóa của mô Trên thực tế, chắc chắn nằm ở sự kết hợp của cả 2 cơ chế này

Vai trò của các chất dinh dưỡng khác ngoài oxy trong kiểm soát lưu lượng máu tới mô: dưới những điều kiện đặc biệt, sự thiếu glucose trong máu có thể gây ra co mạch tại chỗ Nó ucnxg có thể có tác động tương tự xảy ra khi các chất dinh dưỡng khác như amino acid hay acid béo bị thiếu hụt, mạc dù vấn đề này chưa được nghiên cứu đầy đủ Ngoài ra, co mạch xảy ra khi thiếu hut vitamin trong bệnh beriberi, bệnh nhân thiếu vit B ( thiamin, niacin riboflavin) ở bệnh này, lượng máu đến mạch ngoại vi ở khắp nơi trên cơ thể thường tăng gấp 2 đến 3 lần bởi vì tất cả các vitamin đầu cần thiết cho quá trình phosphoryl hóa tạo ra ATP cho tế bào, có thể biết được thiếu hụt bao nhiêu vitamin sẽ dẫn đến giảm khả năng co của cơ trơn, co mạch cũng xảy ra

Ví dụ đăc biệt của sự kiểm soát trao đổi chất tức thời của dòng máu: cơ chế chúng ta miêu tả

cho kiểm soát dòng máu tại chỗ được gọi là cơ chế trao đổi chất, bởi vì chức năng của tất cả

chúng đều chịu trách nhiệm với nhu cầu chuyển hóa của mô 2 ví dụ đặc biệt được thêm vào của

sự kiểm soát trao đổi chất của dòng máu là sung huyết phản ứng và sung huyết tích cực

“sung huyết phản ứng “ xảy ra sau khi sự cung cấp máu mô bị chặn lại trong thời gian ngắn khi

sự cung cấp máu đến mô bị chặn lại một vài giây đến dài hàng giờ hoặc hơn , do đó dòng máu được lưu thông, dòng máu qua mô thường tăng ngay lập tức gấp 4 đến 7 lần bình thường dòng máu tăng lên này sẽ tiếp tục trong một vài giây nếu sự tắc nghẽn này kéo dài chỉ một vài giây nhưng thình thoảng tiếp tục kéo dài hàng giờ nếu dòng máu bị chặn trong 1 giờ hoặc hơn, hiện tượng này được gọi là sung huyết phản ứng

Sung huyết phản ứng là sự biểu hiện khác của cơ chế điều chỉnh dòng máu trao đổi chất tại chỗ Sau một thời gian ngắn co mạch, dòng máu được tăng cường trong lúc sung huyết phản ứng kéo dài đủ dài để đáp lại gần như chính xác sự thiếu hụt oxy mô dồn lại trogn suốt thờ gian tắc mạch

Cơ chế này nhấn mạnh sự kết nối chặt chẽ giữa oxy và các chất dinh dưỡng khác với mô

Hình 17.4 Sung huyết phản ứng ở mô sau khi tắc động mạch tạm thời và sung huyết tích cực khi

mô tăng hoạt động chuyển hóa ( chèn hình giúp c)

“sung huyết tích cực” xảy ra khi tốc độ chuyển hóa mô tăng Khi bất kì mô nào tăng hoạt động như tập cơ, tuyến dạy dày-ruột trong suốt thời gian tăng bài tiết hoặc thậm chí khi não tăng các hoạt động trí óc, tốc độ dòng chảy qua mô tăng ( hình 17.4) sự tăng chuyển hóa tại chỗ dẫn đến

sự tiêu thụ nhanh chóng các chất dinh dưỡng và cũng giải phóng ra số lượng lớn các các gây co mạch Kết quả là giãn các mao mạch tại chỗ và tăng máu đến mô Bằng cách này, các mô hoạt động tích cực nhận được thêm các chất dinh dưỡng như đã nói ở trên, sung huyết tích cực ở cơ vân có thể tăng lưu lượng máu đến mô gấp 20 lần trong suốt quá trình tập luyện ở cường độ cao

Sự tự điều chỉnh của dòng máu trong suốt thời gian thay đổi áp lực động mạch – cơ chế “trao đổi chất” và cơ chế “myogenic” (cơ chế tự điều chỉnh của cơ hơn là từ sự lích thích của thần kinh”: ở bất kì mô nào của cơ thể, sự tăng nhanh áp lực động mạch đều gây ra sự tăng tức thì của dòng máu Tuy nhiên, trong vòng nhỏ hơn một phút, dòng máu ở hầu hết các mô quay trở lại gần như bình thường, mặc dù áp lực động mạch vẫn duy trì ở mức cao Xu hướng trở về bình thường của dòng máu được gọi là sự điều chỉnh tự động Sau khi trao đổi chất tích cực xảy ra, dòng máu tại chỗ ở hầu hết các mô sẽ liên quan đến áp lực động mạch , thể hiện ở đường cong “acute” hình 17.5 Chú ý giữa áp lực động mạch 70 và 175 mmhg, dòng máu chỉ tăng 20-30 % mặc dù

ALĐM tăng 150 % Ở một số mô như não, ti,, sự tự điều chỉnh thậm chí còn nghiêm ngặt hơn Trong gần một thế kỉ, 2 quan điểm được đưa ra để giải thích cho sự điều chỉnh tức thời này là thuyết trao đổi chất và thuyết myogenic

Hình 17.5 ảnh hưởng của ALĐM ở các mức khác nhau lên dòng máu qua cơ Đường cong màu

đỏ chỉ ra ảnh hưởng khi ALĐM tăng lên quá một vài phút Đường nét đứt màu xanh chỉ ra ảnh hưởng lên dòng máu khi ALĐM tăng lên chậm trong vòng nhiều tuần ( chèn ảnh giúp c)

Thuyết Trao đổi chất được hiểu một cách đơn giản , nguyên tắc cơ bản của sự điều chỉnh dòng máu đã được thảo luận ở phần trước do đó, khi ALĐM tăng quá cao, sự vượt quá giới hạn dòng máu cung cấp quá nhiều oxy và chất dinh dưỡng khác đến mô và “pha loãng” các chất co mạch được mô giải phóng Những chất dinh dưỡng này ( đặc biệt là oxy và sự tăng giảm nồng độ các

chất co mạch có thể gây ra sự co mạch máu và dòng máu quay trở về gần như bình thường mặc

dù ALĐM vẫn tăng

Tuy nhiên thuyết myogenic gợi một cơ chế khác không liên quan đến chuyển hóa để giải thích hiện tượng điều chỉnh tự động thuyết này dựa trên quan sát sự căng đột ngột của mạch máu nhỏ khi cơ trơn thành mạch co từ sự quan sát này đưa ra quan điểm rằng ALĐM cao sẽ làm căng mạch máu, làm co thắt mạch phản ứng, dòng máu trở về gần nhưu bình thường Ngược lại ở trạng thái HA thấp, co mạc rất ít, để cơ trơn nghỉ ngơi và, áp lực lên thành mạch giảm và giúp dòng máu trở về bình thường

Đáp ứng myogenic vốn có ở cơ trơn, có thể xảy ra khi không có sự ảnh hưởng của hormone hay thần kinh Hầu hết dễ thấy ở các tiểu động mạch, cũng có thể quan sát ở động mạch, các tĩnh mạch nhỏ, thậm chí cả mạch bạch huyết Co theo cơ chế myogenic khởi đầu bởi sự khử cực co mạch cảm ứng, sự tăng nhanh chóng của ion Ca++ đi vào tế bào từ khoang gian bào gây co mạch Sự thay đổi áp lực mạch có thể cũng làm đóng hoặc mở các kênh ion ảnh hưởng đến sự co mạch Cơ chế chính xác mà khi thay đổi áp lực gây ra đóng hoặc mở các kênh ion của mạch vẫn chưa được sáng tỏ nhưng nhiều khả năng có liên quan đến cơ chế ảnh hưởng của áp lực lên các yếu tố của thành mạch hoặc các kênh ion của mạch

Cơ chế myogenic có vẻ quan trọng trong việc ngăn chặn co cơ quá mức của mạch máu khi áp lực dòng máu tăng lên Tuy nhiên, vai trog của cơ chế này lên sự tự điều chỉnh mạch máu vẫn chưa

rõ ràng bởi vì cơ chế nhạy với áp lực không phát hiện trực tiếp sự thay đổi của dòng máu ở mô Thật vậy, các yếu tố chuyển hóa xuất có vẻ hợp lí hơn cơ chế myogenic ở một số trường hợp mà

ở đó nhu cầu chuyển hóa của nó tăng đáng kể, như trong suốt quá trình tập luyện sức mạnh cho

cơ, có thể gây ra tăng kịch phát dòng máu tới cơ vân

Cơ chế đặc biệt của sự kiểm soát dòng máy tức thời ở những mô đặc biệt:

Mặc dù các cơ chrrs chung cho kiểm soát dòng máu đã được thỏa luận áp dụng cho hầu hết các

mô trong cơ thể nhưng vẫn có những cơ chế riêng cho một số vùng đặc biệt tất cả các cơ chế được thảo luận xuyên suốt mục này liên quan đến các cơ quan đặc biệt nhưng có 2 cơ chế đáng chú ý dưới đây:

1. ở thận, sự kiểm soát dòng máu được đảm nhiệm bởi cơ chế phản hồi tubuloglomeru, ở

đó, sự pha trộn dịch ở các ống nhỏ ở ngoại vi được phát hiện bởi một cấu trúc biểu mô của chính ống đó, được gọi là macula densa Cấu trúc này nằm ở nơi các ống ngoại vi nằm gần kề với các tiểu động mạch vào và ra ở nephron “juxtaglomerular apparatus” Khi quá nhiều diichj dọc từ dòng máu qua glomerulus vào trong hệ thống ống, tín hiệu phản hồi từ macula densa có thể gây sự co các tiểu động mạch đến, bằng cách này giảm

cả máu đến thận và tốc độ lọc của glomerular để quay trở về gần như bình thường chi tiết của cơ chế này sẽ được thảo luận ở trang 27

2. ở não, ngoài kiểm soát dòng máu bởi sự tập trung oxy trong mô, sự tập trung của CO2 và H+ đóng vai trò chính Sự tăng một hoặc cả 2 ion này đều làm giãn nở mạch máu não và cho phép loại bỏ nhanh chóng CO2 và H_ dư thừa tư mô não Cơ chế này quan trọng vì mức kích thích của não phụ thuộc nhiều vào sự kiểm soát chính xác của cả sự tập trung CO2 và H+ cơ chế đặc biệt cho sự kiểm soát dòng máu được thảo luận ở chương 62

3. ở da, kiểm soát dòng máu liên quan chặt chẽ với sự điều chỉnh của cơ thể Dòng chảy ở

da và dưới da điều chỉnh sự tỏa nhiệt từ cơ thể bằng cách đo lường dòng chảy của tim từ bên trong ra đến bề mặt cơ thể, nơi nhiệt được tỏa ra môi trường Dòng chảy ở da được kiểm soát chủ yếu bởi hệ thống thần kinh trung ương qua thần kinh giao cảm, được thảo luận ở chương 74 Mặc dù dòng máu qua da chỉ vào khoảng 3ml/phút/100g mô khi trời lạnh, nhưng cũng có thể có thay đổi lớn về lưu lượng khi cần thiết khi cơ thể tiếp xúc với môi trường bên ngoài, máu đến da có thể tăng gấp nhiều lần, có thể cao tới 7 đến 8 l/phút cho toàn bộ cơ thể Khi nhiệt độ cơ thể giảm xuống, máu đến da giảm, giảm xuống chỉ ở trên ) ở nhiệt độ rất thấp Thậm chí với một vài sự co mạch quá mức, máu đến da thường rất lớn để đáp ứng nhu cầu chuyển hóa cơ bản của da

Kiểm soát máu đến mô bởi các yếu tố co thắt mạch hoặc sự giãn mạch gây ra bởi tế bào nội

mô

Các tế bào nội mô nằm trên mạch máu tổng hợp một vài chất mà khi giải phóng ra có thể ảnh hưởng đến độ co hoặc giãn của thành mạch Vớ vai trò của các nhà sinh lí học mới chỉ là hiểu và

áp dụng vào lâm sàng trong hầu hết các trường hợp nhưng không phát triển chúng

Nitro oxid- một chất gây co mạch giải phóng từ các tế bào nội mô khỏe mạnh Điều quan trọng nhất của các yếu tố giãn mạch nội mô là NO, một khí ưa mỡ được giải phóng từ tế bào nội mô đáp ứng với rất nhiều kích thích hóa học và vật lý Enzyme tổng hợp NO tổng hợp NO từ

arginine và oxy và bằng cách giảm nitrat vô cơ Sau khi khuếch tán ra khỏi tế bào nội mô, NO có thời gian half-life khoảng 6 phút và hoạt động chủ yếu ở mô tại chỗ nơi nó giải phóng ra NO hoạt hóa Guanyl cyclase ở tế bào cơ vân ( hình 17.6) chuyển dạng cGTP thành cGMP và sự hoạt hóa PKG, PKG có tác dụng làm giãn mạch

Hình 17.6 eNOS- enzyme trong tế bào nội mô tổng hợp NO từ arginine và oxy NO hoạt hóa guanyl cyclase ở tế bào cơ trơn thành mạch, dẫn đến chuyển dạng cGTP thành cGMP- chất cuối cùng giúp giã mạch máu ( chèn ảnh giúp c)

Dòng máu qua động mạch và tiểu động mạch gây ra “shear stress” trên tế bào nội mô do độ nhớt của máu chống lại thành mạch Áp lực làm các tế bào nội mô làm méo mó về hướng dòng máu chảy và gây ra sự tăng đáng kể NO được giải phóng, NO được giải phóng ra làm giãn thành mạch, đó là một sự thuận lợi, bởi vì cơ chế chuyển hóa tại chỗ để kiểm soát dòng máu chủ yếu gây co các động mạch nhỏ và các tiểu động mạch ở mỗi mô Khi dòng máu chảy qua một phần

vi mạch máu của tuần hoàn tăng lên, hiện tượng này có vai trò thứ yếu khuyến khích giải phóng

NO từ các mạch máu lớn như là kết quả của dòng máu tăng cường và “shear stress” trên những mạch máu này NO được giải phóng làm tăng đường kính của mạch máu ở thượng lưu lớn hơn, bất cứ khi nào các vi mạch tăng ở hạ nguồn Nếu không đáp ứng, hiệu lực của sự kiểm soát dòng máu sẽ giảm dần bởi vì phần quan trọng của sự kháng cự mạch máu ở hạ lưu của các động mạch nhỏ

Sự tổng hợp và giải phóng NO từ các tế bào nội mô cũng được khuyến khích bởi một số chất co mạch như angiotensin 2- nó gắn với các recepter đặc biệt trên tế bào nội mô Giải phóng các NO được tăng thêm sẽ bảo vệ chống lại sự co mạch quá mức

Khi tế bào nội mô bị phá hủy bởi tăng huyết áp mạn tính hoặc xơ vữa động mạch, sự tổng hợp các NO hư hại sẽ góp phần làm co mạch quá mức và làm tồi hơn tình trạng tăng huyết áp và phá hủy tế bào nội mô, nếu tình trạng này không được sửa chữa có thể cuối cùng sẽ gây ra tổn

thương mạch và phá hủy các mô dễ bị tổn thương như tim, thận và não

Thậm chí trước khi NO được khám ohas, các nhà lâm sàng đã sử dụng nitroglycerin, amyl nitrat

và dẫn xuất của nitrat để chữa trị cho bệnh nhân bị chứng đau thắt ngực, đau ngực dữ dội do thiếu máu cục bộ cơ tim Những thuốc này khi bị phân hủy sẽ giải phóng NO và kích thích sự giãn mạch xuyên suốt cơ thể, bao gồm cả mạch vành

Một ứng dụng quan trọng khác của NO trogn sinh lí học và dược lí là sự phát triển và sử dụng thuốc trong lâm sàng, ức chế cGMP-specific phosphodiesterase ( PDE-5) là một enzyme giáng chức của cGMP Bằng cách ngăn chặn giáng hóa cGMP, chất ức chế PDE-5 kéo dài hoạt động của NO với sự co mạch ứng dụng lâm sàng đầu tiên của chất ức PDE-5 là chữa trị rối loạn chức năng cương dương Cương dương vật gây ra bởi xung thần kinh đối giao cảm xuyên qua thần kinh vùng chậu đến dương vật, nơi các chất dẫn truyền thần kinh acetylchollin và NO được giải phóng Bằng cách nagwn chặn sự giáng hóa của NO, chất ức chế PDE-5 làm tăng giãn mạch máu ở dương vật, hỗ trợ sự cương dương, như đã được thảo luận ở chương 81

Sự co mạch mạnh mẽ của Endothelin-A giải phóng từ màng trong bị phá hủy: tế bào nội mô

cũng giải phóng các chất co mạch Một trong những chất quan trọng nhất là endothelin-peptid lớn chứa 27 acid amin, chỉ với một lượng rất nhỏ ( nanogram) có thể gây ra co mạch mạnh Chất này có sẵn trong tế bào nội mô ở hầu hết các mạch máu nhưng tăng lên nhiều nhất khi mạch máu bị thương Sự kích thích bất thường này bất lợi với endothelium , nó bị gây ra bởi sự chèn

ép các mô hoặc tiêm các chất hóa học gây tổn thương đến các mạch máu Sau khi các mạch máu

bị phá hủy mạnh, giải phóng endothelin tại chỗ và các chất co mạch đến sau giúp ngăn chặn chảy máu rộng rãi từ động mạch với đường kính tổn thương mạch 5 milimet có thể gây ra bởi sự chèn

ép tổn thương

Sự giải phóng endothelin tăng lên đó cũng kì vọng có đóng góp gây co mạch khi recepter của endothelin cũng được sử dụng để làm hạ áp ở bệnh nhân có tăng huyết áp động mạch hệ thống

Sự điều lưu lượng máu lâu dài

Đến đây, hầu hết các cơ chế tại chỗ của việc điều chỉnh lưu lượng máu chúng ta đã thảo luận diễn ra trong vòng từ vài giây đến vài phút sau khi tình trạng mô tại chỗ thay đổi hiện tại, ngay

cả sau khi tất cả các cơ chế hoạt động tức thì, thì dòng máu thường thiết lập chỉ khoảng ¾ con đường… Ví dụ, khi ALĐM tăng đột ngột từ 100 lên 150 mmhg, dòng máu tăng lên gần như tức thời 100 % Sau đó, trogn vòng 30 giây đến 2 phút, dòng máu giảm từ 10 đến 15 %, trên giới hạn kiểm soát Ví dụ này minh học cho cơ chế điều chỉnh dòng máu ngay tức thì, nhưng nó chứng minh rằng sự tự điều chỉnh vẫn chưa hoàn thiện, bởi vì nó vẫn duy trì 10 đến 15 % dòng máu quá tải ở một số mô

Tuy nhiên, qua nhiều giờ, ngày, tuần, một typ lâu dài cảu sự điều chỉnh dòng máu tại chỗ phát hiện ngoài cơ chế kiểm soát ngay tức thì Sự điều chỉnh lâu dài mang lại sự kiểm soát dòng máu hoàn thiện hơn nhiều ví dụ, như ví dụ đã đề cập ở trước, nếu ALĐM duy trì ở mức 150 mmHg lâu dài, trogn vòng vài tuần, mạch máu qua mô dần dần tiến tới trạng thái bình thường vốn có

Hình 17.5 chỉ ra đường cong nét đứt màu xanh , hiệu lực quá khích của sự điều chỉnh dòng máu tại chỗ lâu dài Chú ý rằng một khi sự điều chỉnh theo hướng lâu dài có đủ thời gian để xảy ra, thay đổi lâu dài ở ALĐM giữa 50 và 250 mmHg có ít hiệu lực lên tốc đọ dòng chảy

Sự điều chỉnh lâu dài dòng máu có tầm quan trọng đặc biệt khi nhu cầu chuyển hóa của mô thay đổi do đó, nếu mô hoạt động quá mức quá lâu, yêu cầu tăng số lượng oxy và các chất dinh dưỡng, các tiểu động mạch và các mao mạch thường tăng cả số luowgnj và kích thước trong một vài tuần để cân xứng với nhu cầu của mô, nếu không hệ thống tuần hoàn sẽ bị hư hỏng hoặc dần

sẽ mất khả năng đáp ứng

Điều chỉnh lưu lượng máu bởi sự thay đổi tưới máu mô: cơ chế chính của sự điều chỉnh dòng

máu là thay đổi lượng tưới máu mô Ví dụ, nếu sự trao đổi chất ở mô tăng lên trong thời gian kéo dài sự tưới máu tăng, quá trình này được gọi là angiogenesis Nếu trao đổi chất giảm, tưới máu giảm Hình 17.7 chỉ ra sự tăng lượng lớn số lượng mao mạch trên kính hiển vi điện tử để co lại trong thời gian ngắn vài ngày đến 30 ngày, so sánh với cơ không được kích thích ở chân khác của động vật

Do đó, sự tái tạo vật chất của mạch xảy ra để đáp ứng với nhu cầu của mô Sự tái cấu trúc này xảy ra nhanh trong vòng vài ngày ở những động vật non Nó cũng xảy ra nhanh ở những mô mới lớn như mô sẹo, mô ung thư, nhưng nó xảy ra chậm hơn nhiều ở các mô đã già, mô vững chắc

Do đó, thời gian yêu cầu cho sự điều chỉnh lâu dài diễn ra có thể chỉ ít ngày ở trẻ sơ sinh hoặc dài hàng tháng ở người lớn tuổi Hơn nữa, mức độ đáp ứng tốt hơn nhiều ở mô non so với mô già Do đó, ở mô non, sự tưới máu sẽ điều chỉnh để cân xứng gần như chính xác với nhu cầu của

mô, nhưng tái lại ở các mô già, sự tưới máu thường chậm hơn nhiều so với nhu cầu của mô Hình 17.7 sự tăng lớn số lượng các mao mạch ( chấm trắng) ở cơ chày trước của chuột, nó được kích thích bằng điện để gây co trong mỗi ngày trong 30 ngày (B) so sánh với cơ không được kích thihcs (A) tring 30 ngày ngắt quãng kích thích điện được biến đổi chủ yếu sự co rút nhanh, cơ chày trước biến đổi chủ yêu co rút chậm, cơ oxy hóa cùng với tăng số lượng của mao mạch và giảm đường kính tơ cơ như đã chỉ ra ( chèn ảnh giúp c)

Vai trò của oxy trong điều chỉnh lâu dài: oxy quan trong nhưng không phải chỉ cho cơ chế điều hòa tức thời mà cả cơ chế kiểm soát lâu dài Ví dụ như tăng tưới máu mô trên động vật sống ở trên cao, nơi có oxy trong khí quyển thấp Với những trẻ sinh non được thở oxy lều với mục đích điều trị, oxy quá mức gây ra sự dừng phát triển ngay lập tức các mạch mới ở võng mạc mắt trẻ sinh nin và thậm chí có thể gây ra sự thoái hóa của một số mạch nhỏ đã định hình Khi trẻ nhỏ được ngừng thở oxy lều, sự phát triển bùng nổ của các mạch máu mới xảy ra để chống lại sự giảm đột ngột oxy máu Thật vậy, sự phát triển quá mức xảy ra, các mạch máu ở võng mạc phát triển từ võng mạc vào trong dịch thủy tinh của mắt, cuối cùng gây ra mù, tình trạng này gọi là xơ hóa võng mạc

Tầm quan trọng của các yếu tố phát triển mạch trong sự hình thành mạch máu mới: nhiều các yếu tố tăng sự phát triển của mạch máu mới đã được tìm ra, hầu như tất cả đều là các peptid Có

4 yếu tố được miêu tả rõ nhất là yếu tố tăng trưởng mạch endothelial VEGF, yếu tố phát triển nguyên bào sợi, yếu tố phát triển bắt nguồn từ tiểu cầu PDGF và angiogenin, mỗi yếu tố được tách ra từ mô mà có sự cung cấp mau không cân xứng có lẽ nó là do thiếu hụt oxy mô hoặc các

chất dinh dưỡng hoặc cả 2 , dẫn đến sự hình thành các yếu tố phát triển mạch ( gọi là

“angiogenic factors’’ )

Agiogenesis bắt đầu với mạch máu mới mọc ra từ mạch máu khác Bước đầu tiên là sự hòa tan màng cơ bản của tế bào nội mô tại điểm mọc ra Sau bước này là sự tái sản xuất các tế bào nội

mô mạch máu mới chảy ra ngoài qua thành mạch trên những đường mở rộng trực tiếp về phía nguồn của các yếu tố angiogenic Những tế bào trên mỗi dây tiếp tục phân chia và nhanh chóng phủ vào mặt trong ống tiếp theo, ống kết nối với những ống khác mọc ra từ mạch máu mới( tiểu động mạch khác) Nếu dòng máu lớn hơn, tế bào cơ trơn cuối cùng cũng lan vào thành mạch, nên một số mạch máu mới phát triển ở các tiểu động mạch hoặc tĩnh mạch hoặc có thể ở các mạch máu lớn hơn Do đó, angiogenesis giải thích các thức mà các yếu tố chuyển hóa ở mô tại chỗ có thể làm phát triển các mạch máu mới

Với các chất khác như một số hormone steroid có tác dụng đối ngược trên mạch máu nhỏ, thỉnh thoảng thậm chí làm cho các tế bào thành mạch bị chết và mạch máu biến mất do đó, mạch máu

có thể cũng biến mất khi chúng không cần thiết Các peptid được sản xuất ở mô có thể chặn sự phát triển của mạch máu mới ví dụ, angiostatin, các mảnh protein, là một chất ức chế tự nhiên của angiogenesis Endostatin cũng là một chất đối kháng với angiogenic, nó được tách ra từ sự phá vỡ collagen typ XVII Mặc dù các chức năng sinh học của những chất đối kháng angiogenic vẫn chưa được biết, nhưng nó có tầm quan trọng lớn trong việc ứng dụng làm ngừng phát triển dòng máu ở khối u và do đó, ngăn chặn sự tăng nhanh của dòng máu cần để choosing kaij sự cung cấp dinh dưỡng cho các khối u phát triển nhanh chóng

Sự tưới máu đã được xác định bởi nhu cầu dòng máu tối đa, không phải nhu cầu trung bình: đặc tính quan trọng nhất của sự kiểm soát dòng máu lâu dài là tưới máu được xác định chủ

yếu bởi mức tối đa nhu cầu dòng máu hơn là mức trung bình Ví dụ, trong suốt quá trình luyện tập thể dục hao tốn nhiều năng lượng, nhu cầu dòng máu cho cả cơ thể thường tăng từ 6 đến 8 lần với dòng máu khi nghỉ ngơi Sự vượt quá giới hạn dòng máu này có thể không được đòi hỏi hơn vài phút mỗi ngày Tuy nhiên, thậm chí nhu cầu ngắn hạn này có thể khiến các yếu tố của cơ chế anngiogenic được cơ tạo ra để tăng lượng máu được yêu cầu nếu nó không khả dụng, mỗi lần con người cố gắng những bài tập thể dục nặng, cơ sẽ nhận thiếu dinh dưỡng cần thiết, đặc biệt là oxy và do dó, cơ sẽ không co

Tuy nhiên, sau khi mạch máu mới hình thành phát triển, mạch máu tăng thêm thường giữ ở trạng thái co, chỉ mở để cho dòng máu thêm qua khi có kích thích tại chỗ thích hợp như thiếu oxy, kích thích từ thần kinh gây giãn mạch, hoặc kích thích khác về phía dòng máu được đòi hỏi thêm

Sự điều chỉnh dòng máu bởi sự phát triển của tuần hoàn phụ: ở hầu hết các mô của cơ thể,

khi một động machhj hoặc tĩnh mạch bị chặn, một kênh mạch mới thường phát triển xung quanh

và cho phép tái cung cấp một phần máu cho mô mà mạch máu bị tắc chi phối Bước đầu tiên của quá trình này là vòng giãn các mạch máu nhỏ để sẵn sàng kết nối với những mạch máu ở trên chỗ tắc đến mạch máu phía dưới sự giãn mạch xảy ra trong vòng một, hai phút đầu, dòng chảy thường vẫn ít hơn một phần tư của lượng yêu cầu mà tất cả các mô cần Tuy nhiên, sự mở các tuần hoàn phụ sau đó trong vòng nhiều giờ kế tiếp, sao cho trong vòng 1 ngày, một nửa mô cần máu có thể được đáp ứng, và trong vòng 1 vài ngày dòng máu thường đủ để đến các mô