Tuần hoàn não

Tuần hoàn não cung cấp máu cho não, một cơ quan có khả năng dự trữ năng lượng thấp nhưng lại phụ thuộc vào nguồn cung cấp oxy và glucose liên tục. Để bảo vệ nguồn cung cấp này, lưu lượng máu não được điều hòa chặt chẽ: nó được giữ tương đối ổn định khi huyết áp thay đổi, rất nhạy cảm với carbon dioxide và oxy, và tăng cục bộ ở các vùng hoạt động để phù hợp với hoạt động thần kinh.

Definition

Tuần hoàn não là giường mạch máu khu vực cung cấp máu cho não; lưu lượng máu của nó được điều hòa bởi tự điều hòa, bởi sự nhạy cảm với carbon dioxide và oxy động mạch, và bởi khớp nối thần kinh mạch máu để duy trì tưới máu và phù hợp với hoạt động thần kinh.

Scope

Mục này bao gồm các yếu tố kiểm soát chính của lưu lượng máu não — tự điều hòa áp lực, phản ứng mạnh mẽ với carbon dioxide và oxy động mạch, khớp nối thần kinh mạch máu, và các ảnh hưởng tự chủ và nội mô. Nó xem xét tưới máu não như sinh lý điều hòa bình thường và làm nền tảng để hiểu thiếu máu cục bộ và động lực nội sọ, không phải là hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Làm thế nào lưu lượng máu não được giữ tương đối ổn định mặc dù có những thay đổi về áp lực động mạch?
• Tại sao lưu lượng máu não lại nhạy cảm với carbon dioxide động mạch đến vậy?
• Hoạt động thần kinh cục bộ làm tăng lưu lượng máu cục bộ như thế nào (khớp nối thần kinh mạch máu)?
• Điều gì hạn chế tưới máu não trong hộp sọ cứng?

Key concepts

• Tự điều hòa não
• Phản ứng với Carbon dioxide (CO2)
• Giãn mạch do thiếu oxy
• Khớp nối thần kinh mạch máu (tăng tưới máu chức năng)
• Áp lực tưới máu não
• Hạn chế áp lực nội sọ
• Tín hiệu tế bào hình sao và tế bào quanh mạch

Key theories

Tự điều hòa não

Các mạch máu kháng lực não điều chỉnh trương lực của chúng để đáp ứng với những thay đổi về áp lực tưới máu để lưu lượng máu não được giữ tương đối ổn định trong một phạm vi áp lực động mạch, bảo vệ não khỏi cả tình trạng thiếu tưới máu và tưới máu quá mức.

Khớp nối thần kinh mạch máu

Hoạt động thần kinh và tế bào thần kinh đệm cục bộ kích hoạt giãn mạch ở các mạch máu lân cận, làm tăng lưu lượng máu đến các vùng não hoạt động và phù hợp tưới máu cục bộ với nhu cầu chuyển hóa cục bộ; khớp nối này là cơ sở sinh lý của các tín hiệu hình ảnh chức năng não.

Mechanisms

Lưu lượng máu não được xác định bởi áp lực tưới máu não (sự khác biệt giữa áp lực động mạch và áp lực nội sọ) chia cho sức cản mạch máu não. Một số yếu tố kiểm soát tác động lên sức cản đó. Tự điều hòa, thông qua các phản ứng cơ học và chuyển hóa, giữ cho lưu lượng tương đối ổn định khi áp lực tưới máu thay đổi trong một phạm vi. Các mạch máu não phản ứng mạnh mẽ với carbon dioxide động mạch, giãn ra khi nó tăng và co lại khi nó giảm, và chúng giãn ra để đáp ứng với tình trạng thiếu oxy nghiêm trọng. Khớp nối thần kinh mạch máu liên kết hoạt động thần kinh và tế bào thần kinh đệm cục bộ, bao gồm tín hiệu tế bào hình sao và phản ứng tế bào quanh mạch, với sự giãn nở của các mạch máu lân cận để các vùng hoạt động nhận được nhiều lưu lượng hơn. Các ảnh hưởng tự chủ và nội mô điều chỉnh các phản ứng này. Vì não nằm trong hộp sọ cứng, áp lực nội sọ là một yếu tố quyết định bổ sung của tưới máu.

Clinical relevance

Sự điều hòa chặt chẽ lưu lượng máu não giải thích tại sao não dễ bị tổn thương khi tự điều hòa, phản ứng với carbon dioxide, hoặc áp lực tưới máu bị rối loạn, như trong đột quỵ, tăng áp lực nội sọ, hoặc ngất. Khớp nối thần kinh mạch máu là cơ sở của các tín hiệu được sử dụng trong hình ảnh chức năng não. Mục này mô tả sinh lý điều hòa bình thường làm nền tảng và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị.

Evidence & guidelines

Sinh lý học được tóm tắt ở đây được rút ra từ các đánh giá tổng hợp về điều hòa lưu lượng máu não ở người, tổng hợp cổ điển về lưu lượng máu não và tiêu thụ oxy, và các đánh giá về cơ sở tế bào của khớp nối thần kinh mạch máu, chứ không phải từ các thử nghiệm lâm sàng hoặc hướng dẫn thực hành.

History

Việc đo lường lưu lượng máu não và tiêu thụ oxy ở người vào thế kỷ XX, được Lassen tổng hợp, đã thiết lập các khái niệm về tự điều hòa và phản ứng với carbon dioxide. Các công trình sau này đã làm rõ các cơ chế tế bào mà hoạt động thần kinh và tế bào thần kinh đệm thúc đẩy lưu lượng cục bộ, và các nghiên cứu tổng hợp ở người đã kết hợp các yếu tố kiểm soát áp lực, khí máu và thần kinh thành một mô tả thống nhất về tưới máu não.

Debates

Khớp nối thần kinh mạch máu được khởi tạo ở cấp độ tế bào như thế nào?

Những đóng góp tương đối của tế bào thần kinh, tế bào hình sao và tế bào quanh mạch, và của các phân tử tín hiệu liên kết hoạt động với giãn mạch, vẫn đang được tích cực nghiên cứu, với không có cơ chế đơn lẻ nào giải thích đầy đủ cho tình trạng tăng tưới máu chức năng.

Key figures

• Niels A. Lassen
• Philip N. Ainslie
• David Attwell

Seminal works

• lassen-1959
• attwell-2010
• willie-2014

Frequently asked questions

Tại sao lưu lượng máu não lại nhạy cảm với carbon dioxide đến vậy?

Các mạch máu kháng lực não giãn ra khi carbon dioxide động mạch tăng và co lại khi nó giảm, làm cho carbon dioxide trở thành một trong những yếu tố điều hòa sinh lý mạnh mẽ nhất của lưu lượng máu não; đây là lý do tại sao tăng thông khí, làm giảm carbon dioxide, làm giảm tưới máu não.

Khớp nối thần kinh mạch máu là gì?

Đó là quá trình mà hoạt động tăng lên ở một vùng não kích hoạt giãn mạch cục bộ và tăng lưu lượng máu đến vùng đó, phù hợp tưới máu với nhu cầu chuyển hóa; đó là cơ sở sinh lý của các tín hiệu được sử dụng trong hình ảnh chức năng não.