Thụ thể hóa học ngoại biên

Các thụ thể hóa học ngoại biên là những cơ quan cảm giác chuyên biệt trong tuần hoàn động mạch — chủ yếu là các thể cảnh, với sự đóng góp nhỏ hơn từ các thể động mạch chủ — có chức năng phát hiện những thay đổi về oxy, carbon dioxide và pH trong động mạch. Chúng là các cảm biến chính của cơ thể đối với tình trạng thiếu oxy động mạch và cung cấp nhánh phản ứng nhanh của phản xạ hóa học.

Definition

Các thụ thể hóa học ngoại biên là các cấu trúc cảm giác động mạch, chủ yếu là các thể cảnh, có các tế bào glomus phát hiện sự giảm oxy động mạch và những thay đổi về CO2/pH, từ đó kích hoạt các phản xạ tăng thông khí và hoạt động giao cảm.

Scope

Mục này bao gồm vị trí và cấu trúc của các thể cảnh và thể động mạch chủ, các kích thích mà chúng cảm nhận, cơ chế tế bào của việc cảm nhận oxy trong các tế bào glomus, và các phản xạ thông khí và tự chủ phát sinh. Việc cảm nhận CO2/pH trong não được đề cập trong phần thụ thể hóa học trung ương.

Core questions

• Các thụ thể hóa học ngoại biên nằm ở đâu và được chi phối như thế nào?
• Chúng phản ứng với những kích thích nào và nhanh đến mức nào?
• Các tế bào glomus chuyển đổi oxy thấp thành tín hiệu thần kinh như thế nào?
• Những phản xạ nào xảy ra sau khi chúng được kích hoạt?

Key concepts

• Thể cảnh
• Thể động mạch chủ
• Tế bào Glomus (loại I)
• Dây thần kinh xoang cảnh
• Phản ứng thông khí do thiếu oxy
• Kênh kali nhạy cảm với oxy
• Nhánh phản xạ hóa học nhanh

Key theories

Cảm nhận oxy và truyền tín hiệu tiết của tế bào glomus

Các tế bào loại I (glomus) của thể cảnh phát hiện oxy động mạch thấp, khử cực thông qua sự ức chế các kênh kali nhạy cảm với oxy, giải phóng các chất dẫn truyền thần kinh và kích thích các sợi hướng tâm của dây thần kinh xoang cảnh, chuyển đổi tín hiệu hóa học thành động lực hô hấp và tự chủ phản xạ.

Mechanisms

Các thể cảnh nằm ở chỗ phân nhánh của động mạch cảnh chung và được tưới máu dồi dào. Các tế bào loại I (glomus) của chúng cảm nhận sự giảm áp suất oxy động mạch, và cũng phản ứng với CO2 tăng cao và pH giảm. Thiếu oxy ức chế các kênh kali nhạy cảm với oxy, làm khử cực các tế bào glomus và kích hoạt dòng ion canxi đi vào cùng với sự giải phóng các chất dẫn truyền thần kinh như ATP và acetylcholine vào các đầu tận cùng hướng tâm của dây thần kinh xoang cảnh. Tín hiệu truyền qua dây thần kinh thiệt hầu đến nhân bó đơn độc, tạo ra sự tăng nhanh về thông khí và hoạt động giao cảm. Do vị trí và lưu lượng máu cao, các thụ thể hóa học ngoại biên phản ứng trong vòng vài giây, bổ sung cho phản ứng trung ương chậm hơn đối với CO2 và cung cấp gần như toàn bộ động lực thông khí khi oxy động mạch ở mức nguy hiểm.

Clinical relevance

Chức năng của thụ thể hóa học ngoại biên là cơ sở cho phản ứng thông khí khi ở độ cao lớn và đối với bệnh thiếu oxy máu, và hoạt động thay đổi của thể cảnh đã được liên kết với các tình trạng liên quan đến sự tăng cường hoạt động giao cảm. Mục này là sinh lý học mô tả và không cung cấp hướng dẫn chẩn đoán hoặc điều trị.

Evidence & guidelines

Các cơ chế được thiết lập từ điện sinh lý học tế bào, các nghiên cứu trên cơ quan cô lập và các thí nghiệm thiếu oxy ở người, được tổng hợp trong các bài đánh giá toàn diện. Đây là bằng chứng cơ chế chứ không phải hướng dẫn lâm sàng.

History

Corneille Heymans đã chứng minh vào những năm 1920 và 1930 rằng các vùng cảnh và động mạch chủ kiểm soát phản xạ hô hấp để đáp ứng với hóa học máu, công trình này đã được công nhận bằng giải Nobel năm 1938. Nghiên cứu tiếp theo đã xác định các tế bào glomus là các yếu tố cảm giác và dần làm rõ cơ sở phân tử của việc cảm nhận oxy.

Debates

Danh tính của cảm biến oxy chính

Cảm biến oxy phân tử chính xác trong các tế bào glomus — và vai trò tương đối của tín hiệu ty thể, các loại oxy phản ứng và các kênh kali cụ thể — đã được tranh luận giữa các phòng thí nghiệm.

Key figures

• José López-Barneo
• Nanduri R. Prabhakar
• Prem Kumar
• Corneille Heymans

Seminal works

• kumar-prabhakar-2012
• guyenet-2014

Frequently asked questions

Các thụ thể hóa học ngoại biên chủ yếu cảm nhận điều gì?

Chúng là các cảm biến chính của cơ thể đối với oxy động mạch thấp, và cũng phản ứng với CO2 tăng cao và pH giảm, cung cấp sự tăng nhanh phản xạ trong hô hấp.

Tại sao chúng lại quan trọng ở độ cao lớn?

Ở độ cao, oxy động mạch giảm kích thích các thể cảnh, điều này thúc đẩy sự tăng thông khí giúp duy trì việc cung cấp oxy.