SINH LÝ TIM MẠCH

 Các đường cong chức năng mạch máu và tim và tương tác của chúng có thể được sử dụng như là một mô hình lý thuyết giúp hiểu được hoạt động của hệ tim mạch ở những điều kiện sinh lý và

SINH LÝ TIM MẠCH Những điểm mấu chốt

 Hệ tim mạch cung cấp những chất chuyển hoá thiết yếu cho tổ chức và thải loại những sản phẩm cặn bã của tổ chức

 Suy giảm chức năng tim mạch là hậu quả của một số quá trình bệnh lý có thể đưa đến bệnh nặng do vậy nhiều liệu pháp điều trị được sử dụng trong hồi sức được thiết kế nhằm phục hồi chức năng tim mạch

 Các cấu phần của hệ tim mạch có thể bị ảnh hưởng khác nhau bởi bệnh và trị liệu

đo đó người thầy thuốc lâm sàng cần phải biết đánh giá đúng những đáp ứng của chúng

 Kháng lực cản trở dòng máu chảy trong giường mạch đóng vai trò trung tâm trong chức năng tim mạch vì đây là yếu tố chính quyết định cung lượng tim cũng như phân bố máu trong hệ tuần hoàn

 Tế bào nội mô mạch máu có chức năng rất quan trọng sản xuất rất nhiều yếu tố hoạt mạch khác nhau Tương tác giữa các tế bào nội mô mạch máu và các tế bào

cơ trơn điều hoà những thay đổi động của kháng lực mạch máu

 Các cơ chế thần kinh, thể dịch, đáp ứng có nguồn gốc cơ trơn và chuyển hoá cục

bộ cũng là một phần không thể thiếu của quá trình điều hoà trương lực mạch

 Các đường cong chức năng mạch máu và tim và tương tác của chúng có thể được

sử dụng như là một mô hình lý thuyết giúp hiểu được hoạt động của hệ tim mạch ở những điều kiện sinh lý và bệnh lý khác nhau Tại bất kỳ thời điểm nào thì hệ tim mạch cũng hoạt động ở một điểm giao cắt giữa đường cong chức năng mạch máu

và đường cong chức năng tim

 Lưu lượng máu đến hầu hết các cơ quan được điều hoà tự động làm cho lưu lượng máu duy trì khá ổn định trong khi huyết áp có thể dao động trong một khoảng lớn

 Ở thai nhi, thất phải cung cấp hầu hết máu qua ống động mạch đến động mạch chủ xuống để đến rau thai nhằm lấy ôxy Thất trái cung cấp hầu hết máu của nó đến não và tim để cung cấp ôxy Các shunt quan trọng trong tuần hoàn bào thai tạo

điều kiện để quá trình này xảy ra bình thường

 Hầu hết các biến cố quan trọng trong quá trình chuyển tiếp từ tuần hoàn thai nhi sang tuần hoàn sau sinh xảy ra nhanh chóng đưa đến giảm nhanh và mạnh kháng lực mạch máu phổi rất lớn cũng như cắt đứt liên kết tuần hoàn rốn-rau thai

 Trong điều kiện bình thường, kháng lực mạch máu hệ thống là yếu tố chính ảnh hưởng đến hậu tải và cung lượng tim nhưng trong trường hợp suy tim phải thì giường mạch máu phổi lại có vai trò rất quan trọng

 Giường mạch máu phổi được chủ động duy trì ở trạng thái giãn và có kháng lực thấp Những biến loạn trong quá trình này đóng vai trò trung tâm trong sinh lý bệnh của một số các rối loạn mạch máu phổi và có thể có tác động sâu sắc đến hoạt động tổng thể của hệ tim mạch

 Co mạch máu phổi do hạ ôxy máu là một đặc trưng cốt lõi và độc đáo của hệ mạch máu phổi vì nó cho phép duy trì được tương xứng thông khí/tưới máu

 Những thay đổi trong lưu lượng máu vành hỗ trợ công tim theo cách cho phép hoạt động cơ tim (cung cấp ôxy) tương xứng với nhu cầu tổng thể (nhu cầu ôxy) của toàn bộ cơ thể

 Thất trái chiết tách gần như tối đa lượng ôxy đi qua cơ tim nhờ đó tuần hoàn vành

có thể đáp ứng được sự gia tăng nhu cầu ôxy cơ tim

 Co thắt và giãn các động mạch vành thiết lập nên một cơ chế tiên phát qua đó lưu lượng máu vành có thể thay đổi tuỳ theo nhu cầu ôxy của cơ tim

 Các điều kiện sinh lý bệnh khác nhau đưa đến những sự thay đổi khác nhau trong các cấu phần của hệ tuần hoàn

 Xử trí bệnh nhân nặng đòi hỏi thầy thuốc phải hiểu thấu đáo cơ sở sinh lý tổng quát của hệ tim mạch, các đích điều trị và ảnh hưởng của các trị liệu lên các giường mạch máu của từng vùng khác nhau

 Các trị liệu trong tương lai cần phải nhắm đến các đích đặc hiệu hơn tức là nhắm đến từng cấu phần cụ thể của hệ tim mạch

Chức năng chính của hệ tim mạch là cung cấp những sản phẩm thiết yếu cho tổ chức nhằm duy trì chức năng chuyển hoá bình thường và thải trừ những sản phẩm cặn bã từ tổ

chức Rối loạn chức năng tim mạch là một phần quan trọng trong sinh lý bệnh của một loạt các quá trình bệnh lý nặng Ngoài ra, có nhiều liệu pháp điều trị được sử dụng trong điều trị, đặc biệt là trong hồi sức có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến hệ tim mạch theo cách có thể cải thiện hoặc ức chế chức năng của hệ này Vấn đề càng trở nên phức tạp hơn khi các cấu phần trong hệ tim mạch có thể bị ảnh hưởng khác nhau và/hoặc với mức độ khác nhau bởi các liệu pháp đặc hiệu nào đó Điều này đòi hỏi người thầy thuốc phải biết kết nối, điều hoà nhiều đáp ứng khác nhau

Chương này đề cập đến giải phẫu cơ bản mạch máu và những nguyên lý huyết động học nền tảng kiểm soát dòng máu trong hệ tuần hoàn, cung cấp những khảo sát về các cơ chế chung điều hoà trương lực mạch và bàn luận chi tiết về tuần hoàn từng vùng Ngoài ra, bài viết cũng đề cập đến những vấn đề đặc thù của tuần hoàn rau thai cũng như tuần hoàn chuyển tiếp trong giai đoạn chu sinh Một hiểu biết tường tận về những khái niệm này giúp người thầy thuốc hồi sức điều trị những bệnh nhân có suy sụp hệ tim mạch ước lượng được nhu cầu khác nhau của tuần hoàn vùng khác nhau

SƠ LƯỢC GIẢI PHẪU HỆ TIM MẠCH

Hệ tim mạch được cấu tạo bởi một bơm và một hệ thống mạng lưới các ống dẫn mang máu cùng với tất cả các chất chuyển hoá của nó đến và đi khỏi tổ chức Bơm này là tim, trên thực tế là hai bơm hoạt động theo kiểu nối tiếp: thất phải bơm máu lên tuần hoàn phổi và thất trái bơm máu vào tuần hoàn hệ thống Một số tác giả chia tuần hoàn thành tuần hoàn trung ương bao gồm tuần hoàn phổi cùng các động tĩnh mạch lớn và tuần hoàn ngoại biên bao gồm các giường mạch máu khác nhau của cơ thể

Mạch máu được thiết kế phù hợp với chức năng của chúng trong hệ tuần hoàn Các mạch

máu bao gồm các lớp đồng tâm tính từ trong ra ngoài là lớp áo trong (intima) lớp áo giữa (media) và lớp áo ngoài (adventitia) mặc dù có một số loại mạch máu sẽ không có đủ ba

lớp này Lớp trong cùng được gọi là lớp áo trong là nội mô mạch máu chịu trách nhiệm chính cho những đáp ứng chuyển hoá mạch máu quan trọng nhất Ngoài ra, nó còn có chức năng như là một màng ngăn đối với dịch, khí và chất hoà tan đi vào khoảng kẽ Màng ngăn này có tính thấm khác nhau tuỳ thuộc vào vị trí của chúng trong hệ tuần hoàn

Ở các động mạch lớn, lớp chun giãn trong ngăn cách lớp áo giữa với lớp áo trong Lớp áo giữa được cấu tạo chủ yếu bởi các tế bào cơ trơn Ngoài ra, lớp chun giãn này còn có chứa các sợi thần kinh, các mạch máu xuyên có tác dụng nuôi dưỡng chính động mạch

lớn được gọi là các mạch nuôi mạch (vasa vasorum) Lớp chun giãn ngoài ngăn cách lớp

áo giữa với lớp áo ngoài Lớp áo ngoài chứa thần kinh, mạch nuôi mạch và tổ chức liên kết Các động mạch nhỏ hơn có ít mô chun giãn hơn và tiểu động mạch lại càng ít hơn nữa Tế bào cơ trơn co rút làm giảm giãn năng của các mạch máu làm chúng trở nên cứng hơn và làm giảm đường kính lòng mạch Một số yếu tố làm tế bào cơ trơn mạch máu co hoặc giãn Tình trạng co của tế bào cơ trơn mạch máu tạo nên nền tảng của trương lực mạch máu Các mao mạch là những mạch máu có thành mỏng, đặc biệt là chúng chỉ có lớp tế bào nội mô mà không có các lớp khác Chính điều này làm chúng thích hợp với vai trò vận chuyển và nhận các chất đến và đi khỏi tổ chức mà chúng hiện diện Các tĩnh mạch có các lớp cơ bản giống như động mạch nhưng được tổ chức kém hơn và có thành mỏng hơn nhưng có đường kính lòng mạch lớn hơn khi so với động mạch tương ứng Ngoài ra, nhiều tĩnh mạch còn chứa các van một chiều ngăn máu không cho trào ngược theo hướng ra xa khỏi tim

CÁC NGUYÊN LÝ HUYẾT ĐỘNG HỌC

Không có một mô hình vật lý đơn giản nào về động học của dịch có thể đúng với hệ tim mạch Tuy nhiên, những hiểu biết cơ bản về các nguyên lý huyết động học đóng vai trò thiết yếu trong điều trị bệnh nhân có rối loạn chức năng tim mạch

Lưu lượng, Vận tốc và Thiết diện

Vận tốc dòng máu trong một đoạn nào đó của hệ tuần hoàn có đơn vị khoảng cách và thời gian (Vd: cm/giây) Lưu lượng máu đi trong hệ tuần hoàn có đơn vị là thể tích và thời gian (Vd: lít/phút) Khi lưu lượng máu hằng định thì vận tốc dòng máu qua một mạch máu tương quan với diện tích cắt ngang của mạch máu đó Tương quan này được biểu diễn bằng phương trình:

V = Q/A

Trong đó: V là vận tốc dòng máu

Q là lưu lượng máu, và

A là diện tích cắt ngang của mạch máu (thiết diện)

Như vậy vận tốc tỉ lệ thuận với lưu lượng và tỉ lệ nghịch với thiết diện Chính vì vậy vận tốc máu ở động mạch chủ là lớn nhất và ở mao mạch là thấp nhất Vận tốc tăng dần trở lại khi đi từ mao mạch về phía các tĩnh mạch trung tâm

Áp lực, Lưu lượng và Sức cản

Những yếu tố quyết định lưu lượng máu trong một phân đoạn mạch máu nào đó là áp lực dòng máu đi vào (Pi), áp lực dòng máu đi ra (Po) và sức cản mạch máu (R) Nếu máu

chảy theo kiểu dòng tuần tự (laminar flow) thì mối quan hệ này có thể biểu diễn bằng

định luật Poiseuille:

Q = (Pi-Po)πr 4 /8ŋl

Trong đó: r là bán kính mạch máu

ŋ là độ nhớt của máu, và

l là độ dài của đoạn mạch máu đó

Như vậy lưu máu sẽ tăng lên khi đường kính của mạch máu cũng như chênh áp ở hai đầu tăng lên Ngược lại Q sẽ giảm xuống khi độ nhớt của máu và chiều dài của đoạn mạch tăng lên

Những thay đổi về đường kính mạch máu do thay đổi của tình trạng co của các cơ trơn mạch máu đóng vai trò trung tâm trong điều hòa lưu lượng máu đặc biệt là lưu lượng máu từng vùng Có thể hiểu mối tương quan giữa lưu lượng và sức cản qua định luật Ohm:

R = (Pi – Po)/Q

Kết hợp với định luật Poiseuille, ta có:

R = (Pi – Po)/Q = 8ŋl/πr 4

Vì chiều dài mạch máu trong cơ thể là không đổi nên từ phương trình trên ta thấy kháng

lực được quyết định bởi kích thước mạch máu và độ nhớt máu Vì sức cản thay đổi theo

lũy thừa bậc 4 của bán kính mạch máu nên tình trạng co hoặc giãn mạch có một tác động sâu sắc đến lưu lượng máu trong mạch máu (Điều này cũng đúng đối với lưu

lượng khí đi qua đường hô hấp)

Áp lực máu giảm dần từ động mạch đến tĩnh mạch chủ đoạn nối vào tim nhưng chỗ giảm đột ngột nhất là từ tiểu động mạch sang mao mạch mặc dù đường kính của mao mạch nhỏ hơn nhiều so với tiểu động mạch Điều này được giải thích là do các tiểu động mạch trước mao mạch sắp xếp theo cách nối tiếp còn mao mạch lại sắp xếp theo cách song song Khi tính kháng trở của các kháng trở mắc nối tiếp thì kháng trở toàn bộ R sẽ bằng tổng của các kháng trở, tức là

R = R1 + R2 + +Rn)

trong khi đó với mao mạch có trở kháng mắc song song thì kháng trở toàn bộ sẽ là

R = 1/R1 + 1/R2 +…+ 1/Rn

Như vậy, tổng kháng trở trong mao mạch sẽ thấp hơn kháng trở trong từng mao mạch Ngoài ra, tại mỗi cơ quan có thể còn có thêm một số mạch chạy song song phía trước mao mạch Những mạch máu này có thể mở hoặc có thể được tái huy động Điều này làm nảy sinh hệ quả là phương trình Poiseuille có thêm hệ số k

R = 8πl/ŋr 4 k

Như vậy, nếu hệ số k này tăng lên thì sức cản mạch máu sẽ giảm xuống Ngược lại, trong một số tình trạng bệnh lý (bệnh lý động mạch phổi ngoại vi trong tăng áp phổi mạn tính, huyết khối) thì hệ số k này sẽ giảm xuống

Cuối cùng, những thay đổi áp lực khi lưu lượng máu tăng và tăng sức cản có thể được diễn tả khi tái sắp xếp lại định luật Ohm như sau:

Pi = QR + Po

Như vậy, áp lực mạch máu có thể tăng lên khi sức cản mạch máu hoặc lưu lượng dòng máu tăng lên Những yếu tố này không độc lập với nhau và áp lực có thể không thay đổi khi lưu lượng mau tăng lên vì lượng máu tăng lên này có thể làm giảm sức cản ví dụ thông qua làm giãn hoặc tái huy động các mạch máu đã bị đóng Như vậy nếu tích QR không thay đổi thì áp lực cũng không thay đổi

Giãn năng (compliance)

Thay đổi áp lực trong lòng mạch sẽ làm thay đổi thể tích nội mạch tương ứng Mức độ thay đổi thể tích (ΔV) trên một đơn vị áp lực thay đổi (ΔP) định nghĩa giãn năng C của một mạch máu như trong phương trình sau đây:

C = ΔV/ΔP

Thành tĩnh mạch mỏng hơn, ít cơ trơn hơn nên có C gấp 20 lần động mạch tương ứng Do vậy tại bất cứ một thời điểm nào thì lượng máu lưu thông chủ yếu nằm ở tĩnh

mạch và liệu pháp bù dịch làm tăng dịch chủ yếu ở phần tĩnh mạch

Sự không chính xác của các mô hình toán học

Mặc dù các mô hình toán học không hoàn toàn chính xác trong hệ thống mạch máu của sinh vật vì máu chảy trong cơ thể không hoàn toàn tuân theo quy luật Newton, lòng mạch

không trơn láng, đường kính mạch máu thay đổi, uốn khúc, phân nhánh và các mạch máu không phải mở cùng một lúc… nhưng nguyên lý về độ nhớt và đường kính vẫn đóng vai trò quan trọng trong thực hành lâm sàng

Tương tác giữa Bơm tim và Hệ mạch

Cung lượng tim được quyết định bởi tần số tim, sức co bóp, tiền tải và hậu tải Tần suất

và sức co bóp cơ tim là những đặc tính liên quan trực tiếp đến bản thân tim Tiền tải và hậu tải liên quan đến cả tim lẫn hệ mạch máu Sự tương tác này có thể hiểu được thông qua nghiên cứu đường cong chức năng mạch máu và đường cong chức năng tim hay còn gọi là đường cong Starling cũng như sự tương tác của chúng

Đường cong Chức năng Mạch máu

Đường cong chức năng mạch máu (vascular function curve), mô tả sự thay đổi của cung

lượng tim ảnh hưởng như thế nào đến áp lực tĩnh mạch trung tâm (CVP) hay hồi lưu tĩnh

mạch (Hình 1)

Tă ng th

ể tích Th

ể tích cơ bản

Gi ảm th

Hình 1 Các đường cong ở các thể tích nội mạch khác nhau Đường cong chức

năng mạch máu mô tả ảnh hưởng của cung lượng tim Q lên áp lực tĩnh mạch trung tâm (CVP) hoặc hồi lưu tĩnh mạch Tăng Q làm giảm CVP trong khi giảm

Q làm tăng CVP Giá trị Q cực đại xuất hiện ở áp lực đóng tuần hoàn tĩnh mạch tại đó không thể làm giảm thể tích máu trong mao mạch xuống được nữa Điểm này biểu diễn CVP thấp nhất có thể có và Q cao nhất có thể có cho mỗi thể tích máu nhất định nào đó (Pcc: áp lực đóng) Tại điểm Q không, hệ thống đạt đến sự cân bằng trong đó áp lực trong khoang động mạch và tĩnh mạch chỉ được quyết định bằng giãn năng cho mỗi thể tích máu nhất định Tăng thể tích lưu thông và

giảm thể tích máu gây nên những thay đổi tăng hoặc giảm song song trong đường cong chức năng mạch máu

Để hiểu rõ được đường cong này chúng ta hãy xem xét một mô hình bao gồm một bơm, một khoang động mạch có một giãn năng nhất định (Ca), một kháng trở (biểu hiện sức cản của tiểu động mạch, mao mạch và tiểu động mạch) và một khoang tĩnh mạch có giãn năng nhất định (Cv) (Hình 2) Bơm sẽ dịch chuyển máu từ khoang tĩnh mạch sang khoang động mạch ở một tốc độ nào đó Trong mô hình này, tốc độ bơm máu của bơm biểu diễn cung lượng tim Giãn năng của khoang động mạch cho phép khoang này có thể chứa được một phần máu trước khi được đẩy qua kháng trở vi mạch để sang khoang tĩnh mạch Khoang tĩnh mạch có thể chứa được một thể tích máu lớn hơn nhiều do giãn năng cao Tăng Q sẽ làm giảm thể tích máu trong khoang tĩnh mạch và do vậy sẽ làm giảm áp lực trong khoang tĩnh mạch Áp lực này tương ứng với CVP Ngược lại, giảm Q sẽ làm tăng thể tích máu trong khoang tĩnh mạch và làm tăng CVP

Bơm

Q

R

Động mạch

Tĩnh mạch

Từ mô hình trên có thể rút ra những khái niệm quan trọng nếu xem xét ở các giá trị cực

điểm của đường cong (Hình 1) Ở một điểm nào đó, Q đạt được giá trị cực đại, tại đó thể

tích máu trong khoang tĩnh mạch không thể giảm hơn được nữa Lấy máu từ khoang tĩnh mạch vượt quá điểm này sẽ tạo nên áp lực âm trong khoang tĩnh mạch tạo nên tình trạng

xẹp thành mạch Điểm này được gọi là áp lực đóng (critical closing pressure, Pcc) Nó

biểu diễn mức CVP thấp nhất có thể có và Q cao nhất có thể có đối với mỗi một thể tích máu nhất định nào đó Ngược lại, khi Q bằng không, hệ thống này đạt được sự cân bằng

trong đó áp lực trong các khoang động mạch và tĩnh mạch chỉ được quyết định bởi giãn năng của các khoang Trong trường hợp này, CVP sẽ đạt được giá trị cực đại với mỗi thể tích máu nhất định Cũng cần phải chú ý rằng đường cong này bị ảnh hưởng bởi thể tích

máu Như đã thấy trong Hình 1, tăng thể tích máu làm đường cong dịch chuyển song

song lên trên và giảm thể tích máu làm đường cong tịnh tiến xuống dưới

Đường cong Chức năng Tim

Đường cong chức năng tim (cardiac function curve) là nghịch đảo của đường cong chức

năng mạch máu Nghĩa là nó khảo sát tác động của CVP lên Q (Hình 3) Mối tương quan

này dựa trên định luật Starling Định luật này phát biểu rằng sự gia tăng của Q là do sự tăng sự căng giãn của cơ tim làm tăng khả năng co bóp Trên phần sườn dốc của đường cong, tăng CVP, thông qua tăng hồi lưu tĩnh mạch sẽ làm căng thất phải (nghĩa là làm tăng tiền tải), làm tăng co bóp cơ thất phải và do vậy lưu lượng máu lên phổi tăng theo Lượng máu lên phổi tăng làm lượng máu tĩnh mạch phổi trở về nhĩ trái tăng lên làm tăng tiền tải thất trái và cuối cùng là tăng cung lượng tim hệ thống Mặc dù đường cong chức năng tim liên quan trực tiếp đến CVP nhưng nó cũng có thể bị ảnh hưởng bởi những yếu

tố khác như hậu tải, sức co bóp cơ tim và tần số tim Ví dụ, tăng sức cản mạch máu hệ thống làm tăng hậu tải có thể đưa đến tình trạng đường cong bị hạ thấp xuống trong khi

giãn mạch hệ thống làm giảm hậu tải sẽ làm đường cong dịch chuyển lên trên (Hình 3)

Giảm sức cản mạch máu

Sức cản mạch máu cơ bản Tăng cản mạch máu

CVP Q

Hình 3 Các đường cong chức năng tim trong các điều kiện kháng lực mạch máu

hệ thống khác nhau Đường cong chức năng tim mô tả áp lực tĩnh mạch trung tâm (CVP) hay hồi lưu tĩnh mạch phổi ảnh hưởng như thế nào đến cung lượng tim (Q) Ở phần dốc lên của đường cong, tăng CVP làm tăng co bóp thất Tăng kháng lực mạch máu hệ thống (làm tăng hậu tải) làm đường cong dịch chuyển

xuống dưới trong khi giảm kháng lực hệ thống (làm giảm hậu tải) làm dịch chuyển đường cong lên trên

Tương tác của đường cong chức năng mạch và đường cong chức năng tim

Tại bất kỳ thời điểm nào đó thì hệ tim mạch cũng sẽ hoạt động tại một điểm giao cắt lý

thuyết giữa đường cong mạch máu và đường cong chức năng tim (Hình 4) Di lệch khỏi

điểm giao cắt này chỉ là tạm thời khi các đường cong này chính xác Ví dụ, theo mô hình giản lược được trình bày ở đây thì nếu bơm tim đột ngột tống một lượng máu gia tăng thì thể tích và áp lực sẽ tăng lên trong khoang động mạch và giảm trong khoang tĩnh mạch Điều này làm dịch chuyển tạm thời đường cong mạch máu sang trái Theo đường cong chức năng tim thì lần tống máu tiếp theo sẽ giảm xuống vì CVP giảm xuống Sau một khoảng thời gian rất ngắn, sự giảm Q này sẽ làm tăng CVP đồng thời với đường cong chức năng mạch máu làm hệ thống trở lại điểm giao cắt ban đầu

Hình 4 Hệ tim mạch hoạt động tại một điểm giao cắt lý thuyết giữa đường cong

chức năng mạch máu và đường cong chức năng tim Di lệch ra khỏi điểm này chỉ

là thoáng qua nếu như các đường cong này chính xác

Việc biểu diễn các đường cong này ứng với các tình trạng sinh lý khác nhau trên cùng một biểu đồ rất có ích vì nó minh hoạ các tương tác quan trọng giữa cung lượng tim, tiền

tải, sức cản mạch máu ngoại biên (hay hậu tải) và thể tích máu Ví dụ, ở Hình 5, chúng ta

có thể thấy rằng những biến đổi của sức cản mạch máu ảnh hưởng đến cả đường cong chức năng mạch máu lẫn đường cong chức năng tim trong khi thay đổi thể tích máu chỉ

tác động lên đường cong chức năng mạch máu (Hình 6) Hơn nữa chúng ta có thể thấy

rằng trong khi thay đổi thể tích máu đưa đến những thay đổi song song của đường cong

chức năng mạch máu (Hình 1 và Hình 6) thì những thay đổi của sức cản chỉ làm thay đổi

độc dốc của đường cong mà không thay đổi CVP ở Q không bởi vì điểm này chỉ phụ

thuộc vào thể tích máu và giãn năng (Hình 5)

Hình 5 Ảnh hưởng của tăng kháng lực mạch máu hệ thống lên các đường cong

chức năng tim và đường cong chức năng mạch máu Tăng kháng lực mạch máu

hệ thống (hoặc hậu tải) làm hai đường cong đi xuống dưới do đó điểm giao cắt hoạt động của hệ tim mạch cũng di lệch xuống dưới Tăng kháng lực mạch máu ngoại biên không thay đổi đường cong chức năng mạch máu khi Q có giá trị 0 vì CVP tại điểm này chỉ được quyết định bởi giãn năng của khoang tĩnh mạch cho

dù thể tích máu là như thế nào

Vì hệ tim mạch hoạt động ở một điểm giao cắt giữa hai đường cong này nên những thay đổi về thể tích máu sẽ làm dịch chuyển trạng thái hoạt động của hệ này thậm chí nó còn

làm biến đổi cả chức năng nội tại của tim (Hình 6) Các bệnh lý nặng, cùng những biến

loạn sinh lý của chúng, sẽ ảnh hưởng đến hệ tim mạch theo các phương thức khác nhau

và có thể tác động lên đường cong chức năng tim và mạch theo những cách khác nhau Tương tự như vậy, các trị liệu cũng có những hiệu ứng khác nhau Do đó, mặc dù mô hình lý thuyết mô tả các đường cong chức năng mạch máu và tim rõ ràng là quá giản lược nhưng chúng cũng cung cấp cho thầy thuốc một nền tảng lý thuyết để tìm ra được cách tiếp cận điều trị thích hợp cho những bối cảnh lâm sàng khác nhau

Hình 6 Ảnh hưởng của thể tích nội mạch lên đường cong chức năng tim và

mạch Truyền dịch làm tăng và thiếu dịch làm giảm đường cong chức năng mạch máu Đường cong chức năng tim không bị thay đổi bởi thay đổi của thể tích dịch

Vì hệ tim mạch hoạt động tại điểm giao cắt giữa hai đường cong nên tình trạng chức năng của toàn hệ cũng chịu ảnh hưởng của tình trạng thể tích trong lòng mạch

Điều hoà kháng lực mạch máu hệ thống

Tình trạng co của giường mạch máu (trương lực) đóng vai trò trung tâm trong sinh lý tim mạch vì kháng lực mạch máu ảnh hưởng trực tiếp đến hậu tải, một trong bốn yếu tố quyết định chính đến cung lượng tim Cũng chính bởi vì những biến đổi của kháng lực máu bên trong và ở giữa các giường mạch máu sẽ quyết định dòng máu đi đến các cơ quan khác nhau và sự phân bố máu trong toàn bộ cơ thể Vị trí chính quyết định kháng lực mạch

khác nhau cũng ảnh hưởng đến kháng lực mạch máu và có thể trở thành vị trí quyết định chính của kháng lực trong một số bệnh lý đặc biệt Các yếu tố giải phẫu cũng góp phần tạo nên kháng lực nhưng chính trương lực cơ trơn mạch máu mới là yếu tố quan trọng nhất trong cơ chế điều hoà kháng lực

Có một số cơ chế kiểm soát tình trạng co của cơ trơn mạch máu, tức là kiểm soát kháng lực mạch máu bao gồm: kiểm soát thần kinh, kiểm soát thể dịch, các yếu tố có nguồn gốc nội mô, quá trình đáp ứng có nguồn gốc cơ trơn và các sản phẩm chuyển hoá tại chỗ Quá trình tự điều hoà là một thuật ngữ chung mô tả một hiện tượng có thể liên quan đến một hoặc nhiều cơ chế đặc hiệu nói trên

Cơ chế tự điều hoà

Dòng máu đến tổ chức được duy trì tương đối ổn định trong một khoảng dao động huyết

áp khá lớn nhờ vào cơ chế tự điều hoà (autoregulation) (Hình 7)

Hình 7 Cơ chế tự điều hoà Lưu lượng máu (Q) trong hầu hết các cơ quan trong

cơ thể được duy trì hằng định trong một khoảng huyết áp khá rộng Nhìn chung, giảm áp lực tưới máu sẽ đưa đến giãn mạch trong khi tăng áp lực tưới máu sẽ làm co mạch Tại các điểm uốn đi xuống và đi lên, giãn mạch tối đa hoặc co mạch tối đa xuất hiện và lưu lượng máu hằng định không thể được duy trì nếu áp lực tưới máu tiếp tục giảm hoặc tăng thêm nữa

Phần lớn các cơ chế của quá trình tự điều hoà còn chưa được biết rõ Hiện có một số cơ chế mang tính giả thuyết bao gồm kiểm soát chuyển hoá cục bộ, đáp ứng có nguồn gốc

cơ trơn của cơ trơn và áp lực tổ chức Những cơ chế này có thể hoạt động đơn độc hoặc kết hợp với nhau Giả thuyết chuyển hoá gợi ý rằng lưu lượng máu có liên quan chặt chẽ với chuyển hoá của tổ chức Theo thuyết này thì lưu lượng máu phải đủ để hỗ trợ cho các nhu cầu chuyển hoá của một cơ quan Tăng nhu cầu chuyển hoá hoặc cung cấp không đủ các cơ chất chuyển hoá thì các chất giãn mạch sẽ được sản sinh và/hoặc phóng thích để làm tăng dòng máu đến Khi lưu lượng máu tăng, các chất chuyển hoá sẽ được mang đi nhờ đó tái lập nồng độ bình thường Tại các cơ quan có tiêu thụ ôxy cao, quá trình tự điều hoà lưu lượng máu phụ thuộc chủ yếu vào cung cấp ôxy tổ chức Tuy nhiên một số chất

có thể đóng góp vào quá trình này bao gồm CO2, ion H+, lactic acid, histamine, K+, prostaglandin, endothelin (ET)-1, nitric oxide (NO) và adenosine Một cơ chế thứ hai được nêu ra để giải thích quá trình tự điều hoà là kiểm soát đáp ứng có nguồn gốc cơ trơn [12] Theo thuyết này, tăng áp lực nội mạch sẽ kích thích co mạch của các cơ trơn mạch

máu Một phản xạ tĩnh-động mạch cũng đã được mô tả: tăng áp lực tĩnh mạch làm co tiểu động mạch có thể là thông qua cơ chế điều hoà thần kinh [12] Áp lực tổ chức là một cơ chế khác có thể giải thích quá trình tự điều hoà Theo cơ chế này thì tăng áp lực tổ chức ở các vùng trong các cơ quan có vỏ bọc hoặc trong não sẽ làm giảm lưu lượng máu đến các vùng này Quá trình tự điều hoà dường như đóng vai trò quan trọng hơn trong kiểm soát lưu lượng máu lúc nghỉ ở các cơ quan sinh tử như não và tim và càng trở nên quan trọng hơn ở các vùng khác trong lúc nhu cầu chuyển hoá tăng cao Hơn nữa, có nhiều cơ chế khác nhau có thể đặc hiệu cho một cơ quan nhất định như tín hiệu của tổ chức macula densa tại thận

Kiểm soát thần kinh

Kiểm soát thần kinh cho phép điều hoà nhanh chóng và kiểm soát đồng thời nhiều vùng khác nhau của hệ tuần hoàn Điều hoà thần kinh bao gồm thông tin hồi tác (nhánh hướng

tâm) thu nhận được từ các áp thụ quan (baroreceptor) cũng như các thụ quan căng giãn của tim (cardiac strech receptor) và kiểm soát có nguồn gốc thần kinh (nhánh ly tâm)

thông qua hệ thần kinh tự động Hệ này bao gồm hệ thần kinh giao cảm và phó giao cảm Gần như tất cả mạch máu trong cơ thể đều được phân bố thần kinh tự động nhưng hiệu ứng của quá trình kiểm soát này khác nhau tuỳ theo từng giường mạch

Nhánh hướng tâm của các cơ chế kiểm soát thần kinh bao gồm các hoá thụ quan ở thành động mạch và các thụ quan căng giãn bên trong cơ tim Các hoá thụ quan được tìm thấy ở xoang cảnh và ở cung động mạch chủ Có hai loại hoá thụ quan đã được xác định Các hoá thụ quan loại 1 kiểm soát những thay đổi động của huyết áp còn hoá thụ quan loại 2 kiểm soát huyết áp lúc nghỉ [7] Những hoá thụ quan này đáp ứng với sự căng của thành động mạch và gửi những xung động thần kinh đến các trung tâm ức chế tim cũng như trung tâm vận mạch ở hành tuỷ Kích thích thụ quan ở xoang cảnh làm chậm tần số tim, giãn mạch và giảm huyết áp động mạch Cơ trơn thành động mạch ở vùng có các hoá thụ quan được phân bố thần kinh ly tâm gây co mạch Điều này gợi ý rằng hoạt động giao cảm có thể làm thay đổi đáp ứng của các hoá thụ quan

Các thụ quan căng giãn cũng được tìm thất ở thành tâm nhĩ và tâm thất Các thụ quan căng giãn ở nhĩ nằm ở cả hai nhĩ ngay vị trí tĩnh mạch đổ vào nhĩ Có hai loại thụ quan nhĩ được tìm thấy Các thụ quan loại A phát xung trong quá trình nhĩ thu và đáp ứng với những thay đổi áp lực buồng nhĩ Thụ quan nhĩ loại B phát xung trong quá trình thất co bóp và đáp ứng với những thay đổi thể tích buồng nhĩ Các thụ quan loại A kích thích còn

thụ quan loại B ức chế hoạt động giao cảm Những thụ quan căng giãn này gửi những thông tin hồi tác về vùng dưới đồi và ức chế tiết hormone bài niệu (vasopressin) Căng buồng nhĩ kích thích phóng thích yếu tố bài natri nhĩ (ANF) sẽ được bàn luận kỹ hơn trong phần sau Các thụ quan nhĩ cũng làm thay đổi kích thích giao cảm của tuần hoàn thận [7] Thông qua những cơ chế này, các thụ quan căng ở nhĩ đóng một vai trò quan trọng trong điều hoà thể tích nội mạch Chúng cũng chịu trách nhiệm trong sự kích thích tăng tần số tim thông qua phản xạ Bainbridge

Có hai loại thụ quan căng được tìm thấy trong cơ thất Loại thứ nhất phát xung theo kiểu xung theo nhịp tim và có số lượng ít Loại thứ hai đáp ứng với kích thích cơ học và với nhiều loại thuốc cũng như hoá chất thông qua các sợi thần kinh hướng tâm không bọc myelin, được gọi là các sợi C chủ yếu nằm ở thất trái Kích thích các sợi C làm hạ huyết

áp và chậm nhịp tim do kích thích phó giao cảm đồng thời ức chế giao cảm Có những bằng chứng gợi ý rằng hoá thụ quan ở động mạch cảnh có vai trò quan trọng hơn trong kiểm soát điều hoà giao cảm dòng máu đến cơ trong khi các thụ quan tim có vai trò quan trọng hơn trong điều hoà lưu lượng máu thận

Nhánh ly tâm của kiểm soát thần kinh, tức hệ thần kinh tự động, được chia thành hệ giao cảm và phó giao cảm Có hai loại sợi thần kinh giao cảm: co mạch và giãn mạch Kích thích giao cảm các tiểu động mạch bởi các sợi co mạch làm tăng kháng lực mạch máu

Những mạch máu này do vậy được gọi là mạch máu trở kháng (resistance vessel) Đầu

tận thần kinh của các sợi giao cảm co mạch chứa norepinephrine Chất co mạch này được phóng thích khi sợi thần kinh chứa nó bị kích thích Các chất khác hiện diện ở bản khớp thần kinh mạch máu bao gồm các monoamine, polypeptide, purine và amino acid có thể ảnh hưởng đến sự phóng thích cũng như tác động của norepinephrine [7] Những xung động đi trong sợi co mạch góp phần vào duy trì một trương lực mạch máu bình thường hay một tình trạng co mạch cơ bản ở hầu hết giường mạch máu trong trạng thái nghỉ Những sợi co mạch này hiện diện nhiều nhất ở cơ vận động Tại đây, trương lực mạch nội tại cao hơn trong trạng thái nghỉ Tuy nhiên chúng lại rất ít ở não và mạch vành Co mạch giao cảm ở các động mạch lớn và tĩnh mạch làm thay đổi thể tích của các mạch máu này do vậy làm thay đổi thể tích lưu thông Những mạch máu này được gọi là các

mạch dung chứa (capacitance vessel) Kích thích giao cảm cũng làm tăng lưu lượng máu

thông qua hoạt hoá các sợi giãn mạch vốn được tìm thấy chủ yếu ở các giường mạch máu

cơ hệ vận động Chất trung gian của các sợi giãn mạch có thể là acetylcholine mặc dù ở

loài linh trưởng, chất này có thể là epinephrine Các sợi giãn mạch này có thể gây nên một sự gia tăng lượng máu nhỏ đến cơ vận động tuy nhiên khi có gắng sức cơ vận động thì cơ chế giãn mạch cục bộ có thể đóng vai trò quan trọng hơn

Hệ thần kinh phó giao cảm chủ yếu kiểm soát chức năng và tần số tim và có vai trò rất nhỏ trong kiểm soát tuần hoàn ngoại vi Các chất trung gian được lưu trữ trong đầu tận dây thần kinh là acetylcholine Các sợi giãn mạch phó giao cảm được tìm thấy trong tuần hoàn não và bàng quang, trực tràng và bộ phận sinh dục ngoài

Kiểm soát thể dịch

Kiểm soát thể dịch tuần hoàn ngoại biên có thể được mô tả rõ nhất là tình trạng co mạch hoặc giãn mạch khi đáp ứng với các hormone lưu hành trong máu Hệ mạch máu ngoại biên có tính đáp ứng với nhiều chất lưu hành trong máu bao gồm các catecholamine, angiotensin II, vasopressin, eicosanoid, NO, neurokinin và các hormone có bản chất peptide

Các catecholamine là những hormone của hệ adrenergic Các thụ quan adrenergic đối với các catecholamine hiện diện ở cơ trơn ở toàn bộ hệ mạch máu ngoại biên và có thể được chia thành các α- và β-receptor Kích thích α-receptor làm cơ trơn mạch máu co lại gây

co mạch trong khi kích thích β-receptor gây giãn cơ làm giãn mạch Những thụ quan này đáp ứng với catecholamine có nguồn gốc nội sinh lẫn ngoại sinh và các thuốc giống giao

cảm (sympathomimetic drug) Norepinephrine, một chất chủ vận α-adrenergic, được tiết

bởi tuỷ thượng thận và được dòng máu đưa đến các thụ quan ở giường mạch ngoại biên

Các sợi giao cảm trước hạch (preganglionic sympathetic fiber) phân bố cho tuỷ thượng

thận và kích thích giải phóng norepinephrine Như vậy, quá trình điều hoà thể dịch này được điều hoà bởi thần kinh trung ương Epinephrine cũng được phóng thích bởi tuỷ thượng thận nhưng là chất kích thích mạch yếu hơn và dường như có khuynh hướng có hiệu ứng chủ vận β ở nồng độ sinh lý

Angiotensin II, một chất co mạch mạnh, được sản xuất bởi sự hoạt hoá hệ

renin-angiotensin-aldosterone Bộ máy cận tiểu cầu (juxtaglomerular apparatus) trong thận tiết

renin khi huyết áp động mạch thận giảm xuống hoặc giảm thể tích ngoại bào Renin sau

đó sẽ cắt angiotensinogen thành angiotensin I Angiotensin I lại được chuyển thành

angiotensin II bởi men chuyển angiotensin (angiotensin-converting-enzyme, ACE) hiện

diện ở phổi và nội mô mạch máu Angiotensin II có hoạt tính co mạch trực tiếp và tác động lên trung tâm thần kinh kích thích các trung tâm co mạch của não và kích thích

phóng thích hormone chống bài niệu (vasopressin) Ngoài ra, renin còn có thể được hình thành tại chỗ ở nhiều cơ quan Chính điều này phần nào giải thích vì sao ức chế thụ thể angiotensin có một tác động lâm sàng cộng hợp với các chất ức chế ACE Hormone chống bài niệu được tổng hợp ở vùng hạ đồi và được tiết bởi tuyến yên sau Đây là chất

co mạch rất mạnh nhưng chỉ đóng vai trò tối thiểu trong điều hoà tuần hoàn ở trạng thái nghỉ

Các prostaglandin và các eicosanoid khác đóng một vai trò nhỏ trong điều hoà lưu lượng máu ở tuần hoàn hệ thống ANF là một hormone khác tham gia vào quá trình điều hoà tuần hoàn hệ thống Hormone có bản chất peptide này được phóng thích từ tế bào cơ nhĩ

ở cả hai nhĩ và từ tế bào cơ thất với một lượng nhỏ Sản xuất ANF từ thất sẽ giảm xuống theo tuổi: giai đoạn bào thai thất sản xuất một lượng lớn ANF trong khi ở người lớn, thất chỉ sản xuất một lượng rất nhỏ ANF Khi một trong hai nhĩ bị căng lên, ANF sẽ được phóng thích Lượng ANF lưu hành trong máu tăng lên khi áp lực nhĩ trái tăng ngay cả khi

áp lực nhĩ phải bình thường Tại thận, ANF làm giảm tái hấp thu Natri tại ống thận Trên

hệ tuần hoàn, ANF có tác dụng giãn mạch và ức chế tim Nồng độ ANF lưu hành trong máu tăng lên trong một số điều kiện sinh lý bệnh chẳng hạn như trong tim bẩm sinh có tăng áp lực nhĩ, suy tim xung huyết, bệnh van tim, tăng huyết áp, tắc hẹp động mạch vành

và loạn nhịp nhĩ Ngoài ra, peptide thải natri loại B (BNP), được sản xuất bởi cơ thất khi thất bị căng giãn, cũng có tác dụng thải Natri, thải nước và có tính chất hoạt mạch Định lượng BNP được dùng trong chẩn đoán, phân tầng nguy cơ và trong xử trí bệnh tim ở người lớn và càng ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn ở trẻ em bệnh tim

Các yếu tố có nguồn gốc nội mô

Tế bào nội mô mạch máu có khả năng sản xuất nhiều chất hoạt mạch khác nhau tham gia vào quá trình điều hoà trương lực mạch bình thường Những chất này, ví dụ như NO và ET-1, có khả năng gây giãn mạch và/hoặc co mạch điều hoà khuynh hướng đông máu và

cảm ứng và/hoặc ức chế di chuyển cũng như tăng sinh tế bào cơ trơn [6][14] (Hình 8)

Hình 8 Sơ đồ hoá các yếu tố có nguồn gốc nội mô có thể gây giãn cơ (trái)

và/hoặc co cơ (phải) EDHF, yếu tố tăng phân cực có nguồn gốc nội mô; PGI2: prostaglandin I2; L-Arg: L-arginine; L-Cit: L-citrulline; PLA2: phospholipase A2; AA, arachidonic acid; COX1, cyclooxygenase-1; COX2, cyclooxygenase-2; TXA2: thromboxane A2; PrePro ET: PrePro endothelin; BigET: Big endothelin; NOS: nitric oxide synthase; ECE: men chuyển endothelin; ETB, thụ thể endothelin B; NO: nitric oxide; ET-1: endothelin-1; K + :kênh Kali; AC: adenylate cyclase; sGC: guanylate cyclase hoà tan; ATP: adenosine-triphosphate; cAMP: adenosine monophosphate vòng; GTP: guanosine-triphosphate; cGMP: guanosine-monophosphate vòng; PKA: phosphokinase A; PKG: phosphokinase G; ETA: thụ thể endothelin A; PLC: phospholipase C; IP3: inositol triphosphate; DAG: diacylglycerol

Hiểu biết rõ hơn về vai trò của nội mô mạch máu trong điều hoà lưu lượng máu khi khoẻ

và trong lúc bệnh đã đưa đến một số chiến lược điều trị nhắm đến đích là nội mô Những trị liệu này bao gồm NO đường hít trong điều trị tăng áp động mạch phổi; bổ sung L-arginine trong bệnh mạch vành và bệnh phổi ở bệnh nhân mắc chứng hồng cầu hình liềm;

ức chế phosphodiesterase (ví dụ sildenafil, có tác dụng ngăn ngừa giáng hoá của guanosine 3-5 monophosphate, cGMP) trong điều trị tăng áp động mạch phổi, chất đối