Hình 1: Các thành phần của hệ thống hạch nền subthalamus nucleus: nhân dưới đồi thị; thalamus: đồi thị; cerebrum: đại não; cerebellum: tiểu não; brain stem: thân não Nguồn: MSD MANUAL
Trang 1HẠCH NỀN VÀ (SLB) MỘT SỐ RỐI LOẠN LÂM SÀNG LIÊN QUAN
MỤC TIÊU HỌC TẬP
1 Biết được khái niệm, vị trí, cấu trúc giải phẫu của các thành phần hạch nền
2 Hiểu được chức năng của các hạch nền
3 Phân tích được một số rối loạn lâm sàng hạch nền thường gặp
NỘI DUNG
1 Dẫn nhập
Hàng ngày, một người bình thường thực hiện hàng ngàn cử động từ đi
lại, ghi chép, ăn uống và còn bao nhiêu công việc cần tới các cử động đã định
hình thành kỹ năng hay thói quen khác Có bao giờ bạn tự hỏi bộ phận nào
trong não chịu trách nhiệm đảm bảo các hoạt động được diễn ra êm ả không?
Câu trả lời cho câu hỏi đó nằmởhệthốngđược gọi là các hạch nền (basal ganglia)
Hình 1: Các thành phần của hệ thống hạch nền
subthalamus nucleus: nhân dưới đồi thị; thalamus: đồi thị; cerebrum: đại não; cerebellum: tiểu não;
brain stem: thân não (Nguồn: MSD MANUAL Professional Version, 2020)
Hệ thống hạch nền nằm sâu dưới hai nửa bán cầu đại não và trong thân não,
có vai trò chính trong kiểm soát các vận động có chủ ý Tuy nhiên hệ thống này
không thuộc hệ tháp mà là một phần của hệ ngoại tháp (extra pyramidal system)
Hệ thống hạch nền gồm có bốn hệ thống nhân dưới vỏ: (1) Hệ viền (striatum) gồm
nhân đuôi (caudate nucleus) và bèo sẫm (putamen); (2) Bèo nhạt (globus pallidus);
(3) Liềm đen (substantia nigra) và (4) Nhân dưới đồi thị (subthalamic nucleus)
Cấu trúc bèo nhạt và dưới đồi thị mỗi thành phần đều được tạo thành từ nhiều nhân
nhỏ Các hệ thống này kết nối với nhau qua các neuron
Trang 2Mặc dù ngày càng được phát hiện có liên quan đến nhiều hoạt động không
vận động khác, hệ thống hạch được biết rõ nhất ở chức năng điều hòa vận động
Các tín hiệu đầu vào từ vỏ não được tiếp nhận và xử lý bên trong hệ thống hạch
nền, từ đó các tín hiệu đầu ra khu trú hướng đến các neuron vận động đưa tới
thực hiện các vận động phù hợp
2 Các đường truyền tín hiệu qua hệ thống hạch nền
Khác với tiểu não, hệ thống hạch nền không nhận các tín hiệu đầu vào từ
tủy sống mà kết nối với vỏ não qua thể vân Hai đường truyền tín hiệu chính
liên kết hệ thống hạch nền với nhiều cấu trúc khác nhau của não bộ gồm đường
truyền trực tiếp đường còn gọi là kích tuyến (excitatory pathway) và đường
truyền gián tiếp còn gọi là kiềm tuyến (inhibitory pathway)
Hình 2: Các đường truyền tín hiệu trong hệ thống hạch nền
(Nguồn: Medvizz)
Bắt đầu từ vỏ não, các tín hiệu của đường truyền trực tiếp đi tới thể vân
(là các nhân nhận tín hiệu đầu vào chính của hệ thống hạch nền), qua thể vân tới
nhân bèo nhạt trong và nhân lưới của liềm đen (substantia nigra pars reticulata),
tới đồi thị và cuối cùng quay ngược trở về vỏ não Đường truyền trực tiếp này
đưa đến tín hiệu kích thích dẫn tới vận động Tín hiệu đầu vào từ vỏ não qua
chất dẫn truyền thần kinh glutamate đưa tới hoạt hoá sợi gai của neuron nằm
trong thể vân Đây là các neuron ức chế sử dụng GABA là chất truyền dẫn thần
kinh chính Sợi trục từ thể vân dẫn các tín hiệu ức chế tới nhân bèo nhạt trong
(globus pallidus internus) và nhân lưới của liềm đen (substantia nigra pars reticulata)
Neuron xuất phát từ nhân bèo nhạt và nhân lưới của liềm đen truyền các tín hiệu
theo sợi trục của chúng tới đồi thị Các sợi từ nhân bèo nhạt tới đồi thị tạo thành
hai bó là dải đậu (lenticular fasciculus) và quai đậu (ansa lenticularis), hai bó này
trước khi vào đồi thị chập thành bó thị (thalamic fasciculus) mang tín hiệu ức chế
Từ đồi thị, các neuron gửi các tín hiệu kích thích tới các vùng trước thùy trán và
Trang 3một số khu vực khác của vỏ não Các tín hiệu kích thích này 'lên kế hoạch' cho các
vận động thông qua kết nối với các neuron của bó vỏ-tủy trong vỏ não Hệ thống
hạch nền hoạt động theo cơ chế phản hồi dương tính Neuron ức chế đầu tiên
trong thể vân ức chế hoạt động của neuron ức chế thứ hai trong nhân bèo nhạt
Từ hoạt động này đưa đến giảm tác động ức chế lên đồi thị, giải ức chế cho đồi
thị đồng nghĩa kích thích vùng vỏ não vận động Chức năng của đường truyền
trực tiếp trong hệ thống hạch nền là kích thích vỏ não vận động hay nói cách
khác là tăng hoạt tính vận động
Hình 2: Các đường truyền tín hiệu trong hệ thống hạch nền
SNc: nhân đặc của liềm đen; SNr: nhân lưới của liềm đen; Thalamus: đồi thị
Đường truyền tín hiệu gián tiếp cũng bắt đầu từ vỏ não, đi tới thể vân, rồi
tới nhân bèo nhạt ngoài, vòng qua nhân dưới đồi thị tới nhân bèo nhạt trong và
nhân lưới của liềm đen để cuối cùng kết thúc trong dải mỏng các sợi thần kinh
mang tín hiệu ức chế tới các vùng vỏ não Có thể tóm tắt về mặt chức năng như sau:
Tín hiệu từ thể vân ức chế nhân bèo nhạt ngoài đưa tới giải ức chế nhân dưới đồi
thị từ đó kích thích nhân bèo nhạt trong Vòng thông tin này đưa tới tín hiệu ức
chế nhân đồi thị mà kết quả cuối của nó là giảm hoạt tính của các neuron vận
động vỏ não, ức chế các vận động tức thời Đường truyền trực tiếp được cho xúc
tiến các vận động chủ ý tại các cơ cụ thể trong khi đường truyền gián tiếp ức chế
đồng thời các vận động của các nhóm cơ khác không tham gia vào vận động được
mong muốn tại một thời điểm, từ đó đưa đến các vận động trơn tru theo mong muốn
Trang 43 Chức năng của hệ thống hạch nền
Hệ thống hạch nền và tiểu não ảnh hưởng đến hoạt động vận động thông
qua tác động lên các neuron vận động phía trên trong đó vai trò của hệ thống
hạch nền thực hiện qua các điểm sau:
Khởi động và kết thúc một hoạt động vận động Hai phần của hệ thống hạch
nền là nhân đuôi và bèo sẫm, nhận tín hiệu đầu vào từ các vùng cảm giác,
liên hợp và vận động và từ liềm đen Đường truyền đầu ra từ đồi thị sẽ gửi
tín hiệu phản hồi tới vỏ não vận động Vòng tín hiệu này—từ vỏ não xuống
các nhân thuộc hệ thống hạch nền tới đồi thị rồi trở lại vỏ não— đưa tới
phát động hay kết thúc (ngăn chặn) một vận động Các neuron trong bèo sẫm
tạo các xung động ngay trước khi diễn ra vận động của cơ thể, các nerone tại
nhân đuôi tạo các xung ngay trước khi diễn ra các cử động của mắt
Các hạch nền có vai trò loại bỏ các vận động không mong muốn thông
qua tác động ức chế lên vùng đồi thị và củ não trên
Các nhân của hệ hạch nền ảnh hướng tới trương lực cơ Cụ thể, nhân bèo
nhạt gửi các xung tới cấu tạo lưới đưa tới giảm trương lực cơ Tổn thương
hay sự phá hủy một số kết nối trong hệ thống hạch nền đưa đến tăng
trương lực cơ lan tỏa
Các nhân của hệ nền (hệ thống hạch nền) ảnh hưởng tới nhiều chức năng
khác của vỏ não như các hoạt động cảm giác, cảm xúc và động lực
(limbic), nhận thức, ngôn ngữ Một ví dụ cụ thể, hệ nền giúp bắt đầu hay kết
thúc (ngăn chặn) một số quá trình nhận thức như sự chú ý (tập trung), trí
nhớ, kế hoạch Ngoài ra, hệ nền có thể tương tác với hệ limbic để điều hòa
các hành vi cảm xúc
4 Điều hòa hệ thống các tín hiệu trong hệ thống hạch nền
Hệ thống hạch nền nhận tín hiệu đầu vào từ vỏ não, gửi tín hiệu phản hồi
trở lại vỏ não để điều hoà các vận động Khi cơ thể trong trạng thái nghỉ, đồi thị bị
ức chế mạnh bởi nhân bèo nhạt trong (GPi) với sự trợ giúp của nhân lưới liềm
đen Vỏ não không nhận được tín hiệu kích thích từ đồi thị Khi cơ thể muốn một
cử động cụ thể, đường truyền tín hiệu trực tiếp trong hệ thống hạch nền được
hoạt hóa Tín hiệu từ não bộ sẽ hoạt hóa thể vân, từ đó ức chế GPi, thông qua đó
giải phóng đồi thị, vùng vỏ não vận động được hoạt hóa, vận động theo chủ ý
được thực hiện Đồng thời, đường truyền tín hiệu gián tiếp cũng được hoạt hóa
đưa đến ngăn chặn các vận động không mong muốn Cụ thể, tín hiệu từ vỏ não
truyền tới và hoạt hóa thể vân, thể vân gửi tín hiệu ức chế bèo nhạt ngoài (GPe)
Trang 5Bình thường bèo nhạt ngoài ở trong trạng thái hoạt hóa ức chế nhân dưới đồi thị,
khi GPe bị ức chế sẽ giải phóng nhân dưới đồi thị Nhân dưới đồi thị được hoạt
hóa sẽ hoạt hóa GPi, đưa đến ức chế mạnh đồi thị từ đó ngăn chặn các vận động
khác không chủ ý Các đường tín hiệu trực tiếp và gián tiếp được điều hòa với vai
trò quan trọng của liềm đen Khi dopamine do nhân đặc của liềm đen (SNc) giải
phóng hoạt hóa thụ thể D1 sẽ đưa đến hoạt hóa thể vân, hoạt hóa dòng tín hiệu
trực tiếp Ngược lại, khi dopamine của SNc hoạt hóa thủ thể D2 sẽ đưa đến ức
chế thể vân, đưa tới bất hoạt dòng tín hiệu gián tiếp
5 Sinh lý bệnh một số bệnh lý có liên quan tới bất thường hệ thống hạch nền
Hệ thống hạch nền có liên quan đặc biệt với một số rối loạn về vận động
Cụ thể, tổn thương hệ thống hạch nền có thể kết hợp với các biểu hiện: run cơ, các
vận động của cơ không chủ ý, tăng trương lực bất thường, khó khăn thực hiện các
động tác; bất thường về tư thế
Rối loạn về vận động rất đa dạng, không phải tất cả đều liên quan tới bất
thường hay tổn thương của hệ thống hạch nền Một số bệnh được xác định có
nguyên nhân hay bệnh sinh liên quan đến hệ thống hạch nền có thể kể đến:
Bệnh Parkinson, Bệnh Huntington, Bệnh Hemiballism, Bệnh Tourette
Bệnh Parkinson
Là bệnh được biết tới rõ nhất của hệ thống hạch nền Các triệu chứng kinh
điển bao gồm giảm động, run lúc nghỉ, rối loạn tư thế và dáng đi, hậu quả của
thoái hóa các neuron tiết dopamine tại vùng nhân đặc của liềm đen (SNpc, SNc)
Do thoái hóa, liềm đen mất đi các tế bào tiết dopamine đồng thời kết hợp với dấu
hiệu rối loạn sinh tổng hợp dopamine Các bất thường này đưa đến suy giảm
đường truyền tín hiệu liềm đen-thể vân Sự suy giảm này đưa đến giảm kích thích
và tăng ức chế các vận động đưa đến các rối loạn đặc trưng của bệnh
Bệnh Huntington
Bệnh Huntington ngược lại là một bệnh với biểu hiện đặc trưng tăng động,
gây ra do một bất thường di truyền biểu hiện bằng một đoạn lặp CAG tại gen
HTT trên cánh ngắn nhiễm sắc thể số 4 Gen HTT kéo dài bất thường này đưa đến
tổng hợp protein bất thường làm chết các neuron tại nhân đuôi và bèo sẫm (thể vân)
Đường tín hiệu gián tiếp bị gián đoạn đưa đến biểu hiện tăng động Ngoài biểu
hiện tăng động liên quan tới các cử động không chủ ý đưa tới triệu chứng múa vờn,
người bệnh còn có thể có suy giảm nhận thức hay triệu chứng rối loạn tâm thần
Trang 6Múa vung nửa người (hemiballism)
Hemiballism (tiếng Hi Lạp có nghĩa là “ném”) để chỉ tình trạng tăng động với
các vận động mạnh mẽ, không chủ ý ở tay và chân một bên cơ thể gây ra do thương
tổn tại nhân dưới đồi thị (trong hệ thống hạch nền) bên đối diện với nửa người có
biểu hiện bệnh lý Nhân dưới đồi thị là một phần trong đường dẫn truyền tín hiệu
gián tiếp trong hệ thống hạch nền Tổn thương nhân dưới đồi thị làm giảm hay loại
bỏ đường truyền tín hiệu này đưa đến tình trạng đáp ứng đa dạng và thái quá với tín
hiệu từ đường truyền tín hiệu trực tiếp (trong hệ thống hạch nền) Nguyên nhân đưa
tới tình trạng này bao gồm đột quỵ, tổn thương não do chấn thương, xơ sừng bên teo
cơ, tăng đường máu, tân sản, dị dạng mạch máu và các nguyên nhân khác
Hội chứng Tourette
Hội chứng Tourette liên quan có ý nghĩa tới hệ thống hạch nền, biểu hiện
bằng các cử động và phát âm đột ngột, không kiểm soát được, còn được gọi là
“chứng giật cơ” Chứng giật cơ này phối hợp với rối loạn dẫn truyền GABAergic
từ thể vân đưa đến tăng hoạt tính DOPAMINergic giống như trong chứng múa
vung nửa người và trong bệnh Huntington
Ngoài ra, có những thành phần trong hệ thống hạch nền có vai trò trong các
hành vi khuyến khích, củng cố, lệ thuộc (nghiện) và hình thành thói quen Các
quá trình sinh lý bệnh đưa tới các tình trạng rối loạn tâm thần như trầm cảm, ám
ảnh cưỡng chế (OCD) cũng liên quan tới hệ thống hạch nền và nhiều cấu trúc khác
kết nối với hệ thống này (đặc biệt là vùng vỏ não trước thùy trán và hệ limbic)
Về các rối loạn nhận thức, các bất thường của hệ thống hạch nền cũng được tìm
thấy trên người bệnh tâm thần phân liệt hay các rối loạn suy giảm nhận thức khác
Một số nghiên cứu về các tổn thương nhồi máu não thầm lặng thấy rằng khoảng
5% người lớn trung niên khỏe mạnh có các vi tổn thương trong hệ hạch nền
TÀI LIỆU THAM KHẢO
MANUAL Professional Version/Neurologic Disorders
2 Dan Longo, Anthony Fauci, Dennis Kasper et al (2012): Parkinson's Disease and
Related Disorders In Harrison's Principles of Internal Medicine 18th Ed
Bryan Derrickson (2012) Principles of Anatomy & Physiology, 13th Ed
https://www.youtube.com/watch?v=UtacLPnoa28