Ôn tập lại một số kiến thức về vận chuyển qua màng tế bào

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:14

Thêm vào BST

Báo xấu

99
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu Ôn tập lại một số kiến thức về vận chuyển qua màng tế bào trình bày một số nội dung cơ bản về: Màng tế bào thần kinh, các hiện tượng điện trên tế bào sống (kiến thức sau đây dành cho tế bào thần kinh), sự lan truyền điện thế hoạt động, sự lan truyền điện thế hoạt động qua synap,... Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ôn tập lại một số kiến thức về vận chuyển qua màng tế bào

ÔN TẬP LẠI MỘT SỐ KIẾN THỨC VỀ VẬN CHUYỂN QUA MÀNG TẾ BÀO MÀNG TẾ BÀO THẦN KINH Mỗi tế bào thần kinh được bọc trong một màng tế bào, làm bằng một lớp phospholipid kép. Màng này gần như không thấm đối với các ion. Để vận chuyển ion vào và ra, trên màng có các protein rải cắm chi chit (50% cấu trúc màng) và phân loại như sau theo bản chất . 1 - Bơm ion: sử dụng năng lượng của tế bào để liên tục vận chuyển ion ra vào chống lại xu thế khuếch tán . Chúng tạo ra sự khác biệt nồng độ của mỗi ion giữa bên trong và bên ngoài của tế bào thần kinh . Bơm ion quan trọng nhất là bơm Na+ K+ 2 - Kênh ion:  Một số các protein tạo nên các lỗ trên màng, cho phép các phân tử, ion,… đi qua màng. Một cách hình tượng, các protein này tạo nên các “kênh” cho các chất hóa học tan trong nước đi qua. Có cả các kênh cho phân tử nước (aquaporins)  Có nhiều loại “kênh” phụ thuộc bản chất các protein cấu thành. Một số “kênh” chỉ cho những ion đặc thù đi qua được gọi là “kênh ion”, thí dụ là các kênh K+, kênh Na+. Các kênh ion đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong hoạt động sống của cơ thể  Qua các kênh, các ion vận chuyển thụ động (tự nhiên) qua màng từ nhờ gradient nồng độ (từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp) hoặc nhờ lực điện trường.  Các kênh ion có thể luôn mở cho một loại ion nhất định (tính thấm chọn lọc) hoặc chúng có thể mở hoặc đóng đối với ion nào đó đáp ứng với các tín hiệu đặc thù, loại thứ hai là các kênh ion có cơ chế “cổng”.  Dường như kích thước của ion không phải là điều kiện để kênh protein nào đó cho nó đi qua. Kênh có thể cho K+ qua mà không cho Na+ nhỏ hơn qua. Ví dụ, Na+ hoặc Ca++ hiếm khi đi qua kênh K+.  Một kênh có cơ chế “cổng” hoặc mở hoặc đóng tương ứng với các hình thái khác nhau của protein tạo kênh. Nhìn chung, trạng thái đóng hoặc do sự co hẹp của lỗ, hoặc một phần của protein phủ lên các lỗ như là nắp đậy à đều làm cho các ion không đi qua nó được  Kênh ion có cơ chế “cổng” có thể được phân loại theo cơ chế chúng phản ứng với môi trường quanh chúng . Phân loại các kênh có cổng theo cơ chế đóng mở kênh (2 loại kênh đầu tiên chính là các cơ chế mà chúng ta cần chú ý nhất.) 1. kênh ion có cơ chế “cổng” nhạy cảm với điện áp (có cổng điện áp) , chúng mở và đóng đáp ứng với độ lớn hiệu điện thế nhất định giữa 2 phía trong và ngoài màng (đọc về điện thế màng sau). Kênh này có vai trò đặc biệt quan trọng trong sự phát sinh điện thế hoạt động (xem sau) 2. Kênh ion có cơ chế “cổng” được điều khiển bởi phối tử gắn với nó (có cổng phối tử) tạo thành một loại kênh quan trọng. Các kênh ion mở và đóng để đáp ứng với sự gắn vào nó của một phân tử gọi là phối tử, thí dụ như là chất dẫn truyền thần kinh , các kênh này đóng vai trò quyết định trong sự dẫn truyền tín hiệu qua synap. 3. Ngoài điện thế, phối tử gắn vào,…tác động gây mở và đóng có thể là các lực cơ học, nhiệt độ, ánh sáng,…. Các kênh ion có cổng đóng mở nhờ các tác động này đóng vai trò quyết định tại các thụ cảm thể của các cơ quan cảm giác 1
CÁC HIỆN TƯỢNG ĐIỆN TRÊN TẾ BÀO SỐNG (kiến thức sau đây dành cho tế bào thần kinh) Điện thế Màng  Tất cả các tế bào trong mô cơ thể động vật được phân cực điện - nói cách khác, chúng duy trì một sự khác biệt điện thế qua màng của tế bào, được gọi là điện thế màng.  Sự phân cực điện này là kết quả qua lại phức tạp giữa các ion qua các kênh ion và bởi các bơm ion  Qui ước hiệu điện thế EM=VTR –VNG là điện thế màng. Điện thế nghỉ các khái niệm • Khi màng tế bào ở trạng thái “tĩnh”, điện thế màng duy trì tại một giá trị ổn định và mang dấu âm. Giá trị nói trên được gọi là điện thế màng ở trạng thái nghỉ hay ngắn gọn là điện thế nghỉ • Sự vận chuyển ba loại ion vô cơ quan trọng Na+, K+, Cl- xuyên qua màng tế bào từ trong ra ngoài và ngược lại là nhân tố chính tạo nên các hiện tượng điện sinh vật trên tế bào thần kinh. Sự vận chuyển qua màng của các ion này chịu tác động 3 yếu tố : 1. chênh lệch nồng độ giữa trong và ngoài màng (gradien nồng độ) đối với từng ion tạo nên xu thế khuếch tán 2. Tính thấm (khả năng cho các ion đi qua) của màng đối với từng loại ion qua màng. Tính thấm đối với 1 loại ion tỷ lệ thuận với số các kênh mở cho ion đó trên màng. 3. Chênh lệch điện thế giữa mặt trong và mặt ngoài màng tế bào tạo ra lực điện trường lên các ion Sự hình thành điện thế nghỉ - xem sách giáo khoa Điện thế nghỉ - Đặc điểm • Điện thế nghỉ duy trì ổn định ở trạng thái sinh lý nhất định của tế bào • Tuy nhiên điện thế nghỉ không phải là giá trị cố định (dao động không nhiều) vì tính thấm của màng đối với các ion phụ thuộc vào trạng thái sinh lý của cơ thể và phụ thuộc vào sự có mặt của các hoá chất, dược chất • Điện thế nghỉ của các nhóm tế bào khác nhau thì khác nhau (khoảng từ -50 đến -100 mV) • Điện thế nghỉ có được là nhờ sự chênh lệch lớn về nồng độ của các ion K+, Na+, Cl- ở hai phía màng tế bào và tính chất thấm chọn lọc của màng. • Sự chênh lệch nồng độ của các ion kể trên được tạo ra và duy trì bởi các bơm ion – hoạt động thể hiện “sức sống” của tế bào. • Tế bào sống có dự trữ thế năng dưới dạng điện. Thế năng hay điện thế nghỉ không thể được tạo ra khi tế bào chết. Điện thế hoạt động – khái niệm • Kích thích đủ mạnh có thể làm cho điện thế màng biến đổi đột biến trở nên có dấu ngược với điện thế nghỉ và chỉ tồn tại trong thời gian vô cùng ngắn . Xung điện thế hình thành (hiệu điện thế tồn tại trong khoảng thời gian rất ngắn) được gọi là điện thế hoạt động (action potential) Pha khử cực • Kích thích đủ các kênh Natri mở một cách bùng nổ, dây chuyền (tính thấm của màng đối với Na+ tăng đột biến) à • Dòng Na+ ào ạt tràn vào trong tế bào nhờ Gradien nồng độ và lực điện trường 2
• Điện thế màng từ âm trở về 0 và sau đó thành dương (do gradient nồng độ vẫn tiếp tục gây ra sự khuếch tán) pha khử cực Pha tái phân cực • Điện thế màng đạt giá trị dương tối đa (đỉnh xung) các kênh Natri đóng • Do hiệu điện thế qua màng biến đổià thêm nhiều kênh K+ cổng điện áp được mở (tính thấm đối với K+ tăng lên nhiều)à • Dòng K+ ào ạt đi ra nhờ cả gradien nồng độ và lực điện trường à • Điện thế màng lại nhanh chóng trở về giá trị điện thế nghỉ mang dấu âm pha tái phân cực . • Sau khi về giá trị điện thế nghỉ bình thường, điện thế màng còn tiếp tục giảm thêm (phân cực vượt mức) rồi mới về lại giá trị điên thế nghỉ bình thường Điện thế hoạt động – Đặc điểm  Biên độ và thời gian kéo dài của điện thế hoạt động gần như không đổi đối với tế bào nhất định mà không phụ thuộc vào kích thích  Không thể phát sinh một xung điện thế hoạt động mới trước khi kết thúc xung điện động hoàn chỉnh (trở về giá trị điện thế nghỉ). Giai đoạn trơ của màng khi gần như không thể kích hoạt được  Điện thế hoạt động có tính chất tại chỗ  kích thích đủ làm điện thế màng tăng lên một giá trị gọi là “ngưỡng khử cực” thì một xung điện động đặc trưng chắc chắn sẽ phát sinh – “ngưỡng khử cực” là giá trị điện thế màng, vẫn là âm nhưng lớn hơn điện thế nghỉ và tại giá trị điện thế màng đó các kênh Na+ có cổng điện áp sẽ mở ra đồng loạt. Sự lan truyền điện thế hoạt động Khái niệm : ĐTHĐ phát sinh tại một vùng nào đó trên màng tế bào (màng bị kích hoạt) kéo theo sự kích hoạt nối tiếp các khoảng cạnh nhau trên màng và như thế xung điện động lan truyền ra toàn bộ màng tế bào. Các xung điện cũng có thể được truyền đi qua các mô khi một tế bào bị kích hoạt kéo theo sự kích hoạt tế bào bên cạnh. Cơ chế lan truyền điện thế hoạt động Đối với màng tế bào bình thường, « trơn » không có bao myelin • Các dòng điện tại chỗ đóng vai trò tác nhân kích thích thứ cấp đối với vùng kề cận vị trí màng tế bào bị kích hoạt đầu tiên (xem SGK) • Các vùng nối tiếp nhau trên màng lần lượt bị kích hoạt theo cách trên • Tốc độ truyền xung điện động tỷ lệ thuận bán kính sợi thần kinh Đối với màng tế bào được bọc bao myelin (trên axon hoặc dendrite tương đối dài ) • Bao myelin cách điện sợi trục và không cho ion đi qua màng. Các vùng hẹp không bị bọc myelin phân bố đều đặn trên màng, được gọi là các nút Ranvier , điện thế hoạt động chỉ có thể tạo ra ở đây. • mật độ các kênh ion trên màng tại eo Ranvier rất lớn à nhạy cảm, dễ bị kích hoạt • màng tế bào tại vùng được bọc myelin gần như không có các kênh ion à ngay cả khi bị hở, phần màng vốn được bọc bao myelin của sợi trục thần kinh cũng không “kích hoạt được” tức không sản sinh điện thế hoạt động được • Các dòng điện tại chỗ sẽ truyền từ eo Ranvier bị kích hoạt đến eo Ranvier tiếp theo còn « yên tĩnh » và kích hoạt màng ở đó • Cách dẫn truyền này tiết kiệm năng lượng và tốc độ truyền cao hơn nhiều so với sợi thần kinh trơn • Tổn thương bao myelin gây ra các bệnh về thần kinh rất nghiêm trọng như bệnh đa xơ cứng thần kinh do các xung điện động (tín hiệu điều khiển từ thần kinh trung 3
ương hay các tín hiệu từ các cơ quan thụ cảm) không truyền được hoặc bị sai lệch trên các sợi thần kinh có bao myelin nhưng bị « hở » Đọc thêm :  Các bệnh nhân đa xơ cứng (multiple sclerosis) vốn có các tế bào thần kinh bình thường với các bao myelin bọc các axon lành mạnh, không bị tổn thương. Nhưng hệ thống miễn dịch của bệnh nhân hoạt động sai lệch chức năng và tấn công các tế bào của chính cơ thể mình (bệnh tự miễn).Trong bệnh này bao myelin bị các đại thực bào (các sát thủ của hệ miễn dịch) tấn công nhầm.  Các đợt viêm khi bao myelin bị « ăn » có thể lắng xuống là lúc cơ chế tự hàn gắn, tự phục hồi của cơ thể xây dựng lại bao myelin. Tuy nhiên khi quá trình hàn gắn không xuể, các tổn thương có thể là vĩnh viễn.  Tín hiệu truyền trong các sợi thần kinh với bao myelin rách nát chậm hoặc không truyền được, hoặc sai lệch tín hiệu, hoặc truyền sang sợi thần kinh khác. Các triệu chứng của bệnh này từ nhẹ cho đến rất nghiêm trọng như là : rối loạn vận động – không co nổi cơ và ngược lại là co cứng cơ, khó khăn trong đào thải, bài tiết ... ; rối loạn thăng bằng ;rối loạn cảm giác, nghe, nhìn ;các cơn đau ;... Sự lan truyền điện thế hoạt động qua synap Các Neuron và các synap hóa học  Hệ thần kinh của cơ thể sống cấu thành từ vô số các neuron (các tế bào thần kinh) được liên kết với nhau và liên kết với các tế bào loại khác mà hệ thần kinh điều khiển.  Cấu trúc của neuron nói chung đều có một sợi trục lớn, dài gọi là axon và những nhánh ngắn hơn như những xúc tu gọi là dendrite (cành).  Phần cuối của axon lại phân thành một số nhánh (các chồi) dẫn đến các điểm tiếp xúc với các neuron khác hay một tế bào loại khác không phải neuron (thí dụ cơ, các tuyến,…).  Đóng vai trò các tín hiệu mang thông tin trên cơ thể sống là các ĐTHĐ phát sinh trên màng tế bào và được lan truyền hoặc là những sự thay đổi của điện thế màng không có khả năng lan truyền.  Tín hiệu từ đầu các dendrites VỀ thân neuron, tín hiệu từ thân neuron ĐI theo axon duy nhất đến đầu cuối các chồi của axon 4
 Đầu cuối các chồi của axon tiếp xúc với tế bào khác bằng một liên kết đăc biệt gọi là synap hóa học. Chức năng bắt buộc phải có của một synap là đảm bảo sự dẫn truyền tín hiệu từ neuron đến tế bào mà nó tiếp xúc. Cấu trúc synap hóa học gồm ba khu vực chính. 1. Khe mỏng ngăn cách màng hai tế bào tại khu vực tiếp giáp gọi là khe synap. 2. Màng tế bào phía đầu chồi axon - màng trước synap. 3. Màng tế bào tiếp xúc khe synap phía tế bào tiếp xúc chồi axon - màng sau synap. Sự dẫn truyền tín hiệu qua synap Điện thế hoạt động lan truyền theo axon, tỏa ra các chồi và tới synap. Tại đây xung điện thế hoạt động sẽ kích hoạt những quá trình rất phức tạp và tinh vi trên màng trước synap , những qúa trình này sẽ tiếp tục kéo theo các quá trình xảy ra trên màng sau synap . Kết quả là trên màng sau synap sẽ xuất hiện những thay đổi của điện thế màng và trong một số trường hợp có thể dẫn đến sự xuất hiện ĐTHĐ à tín hiệu đã được truyền từ tế bào này sang tế bào khác. Cơ chế dẫn truyền tín hiệu qua synap hóa Trong các chồi của axon có các hình cầu nhỏ bao bọc bởi màng phosphorlipid kép (giống màng tế bào) gọi là các nang synap. Trong các nang chứa các neurotransmitter – các phân tử chất dẫn truyền thần kinh. Từ nay về sau chúng ta sẽ dùng thuật ngữ neurotransmitter cho ngắn gọn. Các nang này “cập bến” gần màng trước synap. Trong chồi trước synap:  Khi xung ĐTHĐ lan đến màng trước synapà điện thế màng thay đổi (đảo phân cực) làm một số kênh Ca++ cổng điện áp mở cho các ion Ca ++ tràn vào trong tế bào. (Lưu ý rằng nồng độ Ca++ ngoài tế bào cao hơn bên trong) 5
 Ca++ tràn vào à nồng độ ion Ca++ tăng cao àkích hoạt các protein nhạy cảm với Ca++ đang bám vào các nang synap và làm cho quá trình xuất bào(exocytosis) sau đây diễn ra .  Màng các nang đang “cập bến” hòa nhập với màng trước synap.Tiếp theo xuất hiện một lỗ thông bên trong nang với khe synap. Các neurotransmitter từ nang phóng ra khe synap và khuếch tán tới màng sau synap Ca + + Ch ất dẫn t r u yền t h ần k in h TH Ụ TH Ể Trên màng sau synap:  các neurotransmitter bị “bắt “ bởi các receptor (thụ thể) là các protein phân bố trên màng sau synap.  Các thụ thể là các kênh ion có cơ chế cổng phối tử. Sau khi “bắt” các neurotransmitter, thụ thể thay đổi trạng thái sẽ mở ra cho ion nhất định đi qua.  Dòng ion đi qua kênh được mở sẽ gây nên sự biến đổi tại chỗ điện thế màng sau synap , tăng hoặc giảm tùy thuộc thụ thể là kênh ion loại nào, dấu và chiều ion đi qua màng.  Cụ thể hơn, trong trường hợp synap liên kết neuron – neuron: – Nếu là kênh Na+, dòng Na+ tràn vào tế bào sau synap làm cho điện thế màng tăng lên (bớt âm hơn à màng bị khử cực). Nếu là kênh K+ hoặc Cl- thì dòng K+ đi ra hoặc dòng Cl- đi vào đều làm điện thế màng giảm xuống (trở nên âm hơn à màng bị phân cực vượt mức) Yêu cầu : Sinh viên cần phải biết được các dòng ion nào đó đi vào hay đi ra dẫn tới sự tăng hay giảm điện thế màng Có hai loại synap: hưng phấn và ức chế. – Synap hưng phấn: thụ thể là kênh Na+, ĐTHĐ truyền tới làm màng sau synap bị khử cực, điện thế hoạt động dễ phát sinh hơn (màng dễ bị kích hoạt hơn). – Synap ức chế: thụ thể là kênh K+ hoặc Cl-, ĐTHĐ truyền tới làm màng sau synap bị phân cực vượt mức, điện thế hoạt động khó phát sinh hơn (màng khó bị kích hoạt hơn) Có rất nhiều loại neurotransmitter đặc thù đối với các synap tại các bộ phận của hệ thần kinh có chức năng khác nhau Đọc thêm: 2 loại synap hưng phấn và ức chế tạo ra hai loại tín hiệu trên màng sau synap có thể đóng vai trò các tín hiệu 0, 1 trong hệ đếm cơ số 2. Từ hai loại tín hiệu này có thể tổ hợp lại thành vô số 6
các tín hiệu mang thông tin phức tạp. Đây chính là cách mà hệ thần kinh chúng ta tư duy, ghi nhớ. Lĩnh vực này vẫn còn đang được nghiên cứu Tóm lại:  Xung ĐTHĐ trước synap đã gây ra một đáp ứng nhất định của điện thế màng sau synap à thông tin đã được lan truyền.  Thay đổi điện thế màng sau synap chưa phải là ĐTHĐ và chỉ có tính chất tại chỗ đối diện khe synap. Thay đổi có thể làm sự phát sinh ĐTHĐ dễ xảy ra hay khó xảy ra hơn hay làm ĐTHĐ phát sinh Sau khi các thụ cảm thể bắt các chất dẫn truyền thần kinh  các neurotransmitter dần dần lại thoát ra khỏi các thụ thể và trôi ra xa. Các neurotransmitter nàyà  hoặc được tái hấp thu vào các chồi bởi sự nhập bào (endocitosis) và được đóng lại trong các nang,  hoặc sẽ bị phân hủy bởi các enzyme đặc biệt trong khe synap.  Sau khi bị phân hủy bởi các enzyme, thành phần chính của neurotransmitter sẽ được tái hấp thụ vào chồi trước synap và được tổng hợp lại thành neurotransmitter mới và lại được đóng vào các nang  Quá trình phân hủy các neurotransmitter này có mục đích sống còn rõ ràng: nếu các neurotransmitter vẫn còn trong khe synap thì chúng lại tiếp tục bị “bắt” bởi các thụ thể, các kênh ion lại mở và điện thế màng sau synap lại thay đổi mặc dù không có ĐTHĐ ở màng trước synap à có nghĩa là màng sau synap đáp ứng tín hiệu giả à có thể gây ra hiệu ứng sinh lý bất thường Đọc thêm: Các thuốc “độc” thần kinh: Mọi hóa chất, dược chất tác động phi tự nhiên lên các synap đều có thể coi là các chất độc, mặc dù rất nhiều thuốc như vậy được dùng một cách chính thức dưới sự kê đơn của bác sĩ. Hầu hết các loại thuốc (cho các loại bệnh khác nhau) thực chất tác động lên hệ thần kinh. Các thuốc giảm đau, kháng viêm, hạ sốt, những cái gọi là thuốc “trị” ho, “tri”cảm cúm, viêm mũi dị ứng, chống trầm cảm hoặc chống quá hưng phấn là ví dụ, dùng nhiều có thể gây nghiện, gây ảo giác (nhìn thấy và nghe thấy những thứ không có), mất trí nhớ,… và phá hoại dần hệ thần kinh. Nhóm khác là các chất kích thích hoặc “ru ngủ” phổ biến trong đời sống như thuốc lá, café, rượu, mì chính, hút shisha (xuất xứ Ả rập) … không bị luật pháp cấm dùng . Cuối cùng là nhóm các chất ma túy bị pháp luật cấm tại nhiều nước và có thể không bị cấm tại một số nước quá tự do. Một sự kiện xảy ra tại Việt nam và các nước được phanh phui cho dân thường thấy các thuốc họ dùng là gì: Pseudoephedrine (PSE), thành phần chính của nhiều loại thuốc ho, viêm mũi, xoang, cảm cúm đã được bọn tội phạm chiết tách ra từ thuốc để điều chế ma túy tổng hợpmethamphetamine tức ma túy đá. Dễ dàng hơn, từ nguyên liệu thô nhập về để sản xuất thuốc ho, một phần lớn đã được tuồn vào tay tội phạm một cách vô ý hay cố ý, thậm chí tội phạm ở Thái lan đã táo tợn đột nhập kho nguyên liệu thuốc ăn trộm lượng rất lớn Pseudoephedrine. Các tiền chất ma túy tương tự có nhiều trong các loại “thuốc”. Lượng sản xuất “thuốc”ngày càng tăng cũng kèm theo là lượng ma túy tổng hợp (khó kiểm soát và nguy hại hơn) ngày một tăng và áp đảo ma túy tự nhiên như heroin, cocain. Đáng buồn hơn, một số loại thuốc ho thực tế đang chứa nhiều chất ma túy thật sự chứ không phải là tiền chất ma túy nữa, việc học sinh phổ thông tại Việt nam dùng thuốc ho Recotus (bán tự do không cần đơn) để “phê” là 7
đỉnh điểm. Hóa ra trong thuốc ho Recotus (và nhiều loại thuốc ho khác) có tới 3 chất gây nghiện, gây ảo giác và gây “phê”nếu dùng nhiều Tác động của các loại chất độc thần kinh này lên synap như thế nào? - Tác động giống (đóng giả) một số loại neurotransmitter. Thí dụ morphin tác động giống một loại neurotransmitter là endorphin hoạt động tại các synap đặc thù chuyên xử lý cơn đau à giảm đau. Amphetamine (thuốc “lắc” hay còn gọi là hồng phiến) tác động giống 1 loại neurotransmitter là Norepinephrine hoạt động tại các synap hưng phấn - Kích thích (hoặc ngược lại, ức chế) sự sản xuất và phóng một số neurotransmitter vào khe synap: Amphetamine làm tăng sinh và tăng phóng 1 loại neurotransmitter là dopamine (hoạt động tại các synap thuộc vùng não có chức năng tạo cảm giác hưng phấn, hân hoan, khoan khoái…) - Bao vây các thụ thể (receptor) không cho neurotransmitter gắn vào - Ngăn chặn sự tái hấp thu các neurotransmitter : cocain và amphetamine ngăn sự tái hấp thu dopamine vào chồi axon Trường hợp riêng: Synap thần kinh vận động – sợi cơ Nhánh axon Axon thần trước synap kinh vận động Kết nối axon - cơ Nang synap Sợi cơ Mao mạch Ty lạp thể Màng sau Tơ cơ synap  Thần kinh vận động (motor neuron) liên kết với sợi cơ bằng synap. Tín hiệu điều khiển sự co cơ là ĐTHĐ theo axon thần kinh vận động truyền đến synap  Synap thần kinh vận động – cơ là loại synap hưng phấn với thụ thể là các kênh Na+ và các neurotransmitter là achetylcholine, viết tắt là ACh à ĐTHĐ trên màng trước synap gây ra sự khử cực tại màng sau synap  Nếu điện thế màng sau synap đạt đến ngưỡng khử cực thì ĐTHĐ sẽ phát sinh trên màng sau synap và sẽ lan truyền theo sợi cơ à …àkết quả là sợi cơ co  Khi có ĐTHĐ đến chồi trước sinap neuron – cơ : mục đích là để xuất hiện ĐTHĐ trên màng sau sinap để co cơ. Nếu điện thế màng sau synap tăng lên chưa đến 8
ngưỡng khử cực thì trên màng sau synap không xuất hiện ĐTHĐ à cơ không co à các bệnh lý khác nhau về rối loạn vận động  Lượng Na+ đi vào qua các thụ thể quyết định đến biên độ tăng điện thế màng sau synap và quyết định ĐTHĐ có phát sinh trên màng sau synap hay không.  Lượng Na+ đi vào qua các thụ thể trên màng sau synap phụ thuộc: 1. Số thụ thể tính chung trên màng sau synap 2. Số thụ thể có thể bắt được Ach: một số hóa chất dược chất trong khe synap có khả năng phong tỏa các thụ thể 3. Số lượng ACh phóng vào khe synap 4. Thời gian các thụ thể mở : hoạt động của các enzyme phân hủy Ach có ảnh hưởng lên thời gian mở vì ACh gắn vào, tách ra khỏi thụ thể và bị bắt lại có thể làm tăng thời gian mở. Từ những phân tích trên à ta có thể biết nguyên nhân và cách giải quyết các bệnh lý rối loạn vận dộng Đọc thêm: Các chất ức chế synap neuron – cơ: 1 Các chất phong tỏa thụ thể Thuốc độc curare người da đỏ sử dụng tẩm đầu tên, một số chất trong các loại nọc rắn phong tỏa các thụ thể synap neuron – cơ, ACh không thể gắn được vào thụ thể à cơ tê liệt. Các loại thuốc tương tự curare như gallamine lại được dùng trong phẫu thuật để làm thư giãn cơ, atropine để giãn đồng tử,… 2 Các chất ức chế sự phóng ACh và sự sản xuất ACh  Botulinum toxin sản sinh bởi vi khuẩn Clostridium botulinum gây nên bệnh ngộ độc (botulism) ngăn chặn sự sản xuất và sự phóng Ach vào khe synap, do đó gây tê liệt các cơ. Chất độc này, thâm nhập qua đường ăn uống hoặc qua các vết thương. Đây là một trong những chất độc mạnh nhất, 1 microgram có thể gây tử vong do tê liệt cơ hô hấp.  Nhưng botulinum toxin lại được dùng trong chăm sóc thẩm mỹ (thuốc botox), tiêm botox vào mặt làm các cơ mặt không thể co và tạm thời làm phẳng các nếp nhăn, thời gian botox lưu lại trong cơ thể khoảng 6 tháng. Ngoài ra botox còn dùng trong một số trị liệu khác như giảm đau lưng. Tuy nhiên không nên sử dụng botox vì nó thực chất là thuốc độc thần kinh, ngoài ra tuy làm giãn nếp nhăn nhưng nó lại làm mặt “vô hồn”(dễ hiểu).  Chất độc trong nọc bọ cạp và một số các chất độc trong nọc rắn ức chế quá trình xuất bào (exocytocis) có nghĩa là ngăn ACh phóng ra khe synap Các chất gây hưng phấn quá độ synap neuron – cơ 1 Các chất tác động giống (đóng giả) ACh Các chất có tác động tương tự ACh đối với các thụ cảm thể: Nicotine (trong thuốc lá), methacholine, carbachol,… kích ứng màng sau synap ngay cả khi không có ACh trong khe synap 2 Các chất ức chế hay phá hủy enzyme AcetylCholinsterase (men phân hủy ACh) Nhiều chất hóa học ức chế hoặc phân hủy enzyme này từ ngắn hạn đến vĩnh viễn thí dụ như trong các loại vũ khí hóa học. Chúng gây ra các hiện tượng rối loạn vận động hưng phấn quá mức, thiếu hoặc không có sự hoạt động của enzyme AChase làm cho ACh còn nhiều trong khe synap lâu sau khi được phóng ra. ACh tách ra rồi lại gắn vào thụ thể mãi, nghĩa là kích ứng màng sau synap kéo dài khi không còn ĐTHĐ trước synapà cơ co giật không điều khiển. Bệnh nhược cơ: 9
Bệnh đặc trưng bởi triệu chứng các cơ rất yếu ớt hoặc không thể co được theo ý muốn (không chịu sự điều khiển), chẳng hạn như nhẹ thì sụp mi, trễ hàm, chóng yếu mệt, nặng thì không vận động được, có thể chết do tê liệt hô hấp. Nguyên nhân: số thụ thể trên màng sau các synap neuron cơ còn lại rất ít do đã bị chính các kháng thể của hệ miễn dịch làm tổn thương, phá hủy (bệnh tự miễn). Cách điều trị có tính chất giảm nhẹ và tạm thời mà chưa giải quyết gốc rễ nguyên nhân, thí dụ: thuốc ức chế miễn dịch, cắt bỏ tuyến ức, dùng thuốc như Neostigmine, physostigmine phá enzyme Acetylcholinsterase (men phân hủy ACh),… Một bệnh khác cũng khá giống bệnh nhược cơ nhưng nguyên nhân lại là do thiếu Ca++ (rối loạn chuyển hóa)à giảm sự phóng ACh (xem lại cơ chế synap neuron – cơ) Điện thế hoạt động của tổ chức sống  Điện thế hoạt động ghi được trên cơ thể sống là kết quả của điện trường do tổ chức sống nào đó tạo ra trong quá trình hoạt động của nó. Điện trường này có được do các quá trình phức tạp : phát sinh + lan truyền điện thế hoạt động trên các tế bào cấu thành tổ chức sống đó  Điện thế hoạt động của tim là điện thế ghi được lớn nhất và quan trọng nhất trong y khoa Hoạt động của tim – cơ chế điều khiển bản chất điện • Trong tim có hệ các mô cơ đặc biệt cấu thành từ các tế bào cơ tim “đặc biệt” : nút SA, nút AV. Các tế bào cơ “đặc biệt” có khả năng tự kích hoạt đồng loạt đều đặn không nghỉ. • Các nút SA và AV có thể độc lập tự kích hoạt theo nhịp riêng tự nhiên của mình . • Điện thế màng tế bào cơ tim « đặc biệt » không có giai đoạn điện thế nghỉ rõ ràng mà luôn thay đổi một cách tự phát, khử cực tái phân cực nối tiếp nhau. Nguyên nhân là do sự đóng mở hai loại kênh K+ và Ca++ dẫn đến tính thấm của màng đối với 2 ion này thay đổi liên tục nhưng lệch pha nhau(Hình dưới) • Lưu ý rằng nồng độ Ca++ ngoài tế bào tim cao hơn bên trong nhiều, kênh Ca++ mở dẫn đến Ca++ đi vào tế bào (chênh lệch nồng độ Ca++ trong < ngoài như vậy cũng thấy ở mọi loại tế bào • Yêu cầu : Sinh viên cần phải hiểu được các dòng ion nào đó đi vào hay đi ra dẫn tới sự tăng hay giảm điện thế màng 10
• Ngoài các tế bào cơ tim đăc biệt, hệ cơ tim cấu tạo từ các tế bào cơ tim thường • Cần có xung điện từ ngoài truyền tới để kích hoạt tế bào cơ tim thường. ĐTHĐ của nó kéo dài hơn nhiều so với tế bào thần kinh, đến 0.3 s • Sự kéo dài này do các kênh Ca++ trên màng tế bào mở (dòng Ca++ vào) kéo dài hơn thời gian mở các kênh Na+ , các kênh K+ lại đóng bớt lại và cũng kéo dàià sự đảo phân cực duy trì lâu (xem hình dưới) • Trên các hình gNa+, gK+, gCa++ là tính thấm của màng đối với các ion • • • Tế bào cơ tim thường co khi bị kích hoạt • Một chu kỳ co bóp của tim được khởi nguồn bởi xung điện động tự phát tại nút SA, xung điện lan truyền theo mô cơ tim thường của tâm nhĩ kích hoạt các tế bào cơ timà tâm nhĩ co • Ở tim còn có một hệ thống dẫn truyền tín hiệu điện đặc biệt : bó His – 2 nhánh xuất phát từ nút AV đi theo vách liên thất, rẽ ra hai thất trái và phải và phân tiếp thành các nhánh nhỏ là các sợi Purkinje đi vào khắp hệ cơ co tâm thất • Xung điện lan truyền đến nút AV, truyền theo bó His và theo các sợi Purkinje lan tỏa đến hệ cơ co tâm thất→ kích hoạt các tế bào cơ tâm thất àtâm thất co • Tốc độ lan truyền xung điện theo bó His và các sợi Purkinje nhanh gấp 5 -10 lần so với theo mô cơ tim bình thường→ các tế bào cơ của tâm thất co gần như đồng thời → áp lực bơm máu tối đa • Đọc thêm :  Các tế bào cơ thuộc hệ dẫn truyền tín hiệu đặc biệt là bó His và các sợi Purkinje có dạng ĐTHĐ không thuộc loại tế bào cơ tim đặc biệt của nút SA và AV nhưng vẫn thể hiện khả năng tự kích hoạt. Điều này có thể là để dự phòng trường hợp các nút SA và AV không tự kích hoạt hoặc tín hiệu bị chặn. Càng xa đầu não là SA, nhịp riêng tự nhiên của các tế bào có khả năng tự kích hoạt càng giảm : nhịp SA > AV > bó His > sợi Purkinje. Trong một số bệnh lý, nhịp riêng các tế bào này lại không theo qui luật trên à loạn nhịp tim vì các tế bào xa đầu não lại không chờ bị kích hoạt bởi tín hiệu đến từ tuyến trên mà lại tự kích hoạt theo nhịp nhanh hơn.  ĐTHĐ truyền từ tế bào tim sang tế bào tim tiếp giáp không nhờ synap hóa học mà nhờ synap điện. Môi trường nội bào 2 tế bào tim cạnh nhau được thông với 11
nhau qua một « ống » đóng mở được đẻ các ion tràn qua – synap điện. Các synap điện ở tim có ý nghĩa sống còn vì có ưu điểm rất lớn là : ĐTHĐ trên tế bào này sẽ tạo ra ĐTHĐ trên tế bào bên cạnh ; ĐTHĐ có thể truyền theo cả 2 chiều qua synap ; ĐTHĐ truyền rất nhanh và không bị ảnh hưởng bởi các chất hóa học.  Dưới đây là hình mô tả tốc độ truyền qua hệ dẫn truyền là rất nhanh và hình minh họa thời gian tín hiệu tới các vị trí khác nhau ở tim, mốc t =0 được tính là thời điểm xung ĐTHĐ xuất hiện tại nút SA. Điện thếhoạt động của tim – ghi điện tim và điện tâm đồ ĐIỆN THẾ HOẠT ĐỘNG CỦA TIM. ĐIỆN TÂM ĐỒ U, mV 1 R P T P 0 Q S 1 giây • • Tại một điểm bất kì trên cơ thể đều có một điện thế nhất định phụ thuộc vị trí trên cơ thể và thời điểm trong chu kì hoạt động tim. • Đồ thị biểu diễn sự biến thiên hiệu điện thế giữa hai điểm được lựa chọn trên cơ thể theo thời gian được gọi là điện tâm đồ (ElectroCardioGram –ECG). • Có nhiều cặp điểm khác nhau để đo điện tâm đồ à các chuyển đạo điện tim khác nhau trên cùng một cơ thể 12
• Khái quát về ý nghĩa các đơn sóng : Đơn sóng P tương ứng ĐTHĐ lan từ SA ra khắp tâm nhĩ à giai đoạn khử cực của các cơ tâm nhĩ. Nhịp nhĩ là nhịp của các sóng P. Tổ hợp QRS là giai đoạn khử cực của các cơ tâm thất. Nhịp thất là nhịp của các tổ hợp QRS Đọc thêm : Các điện tâm đồ dưới đây cho thấy rõ là tâm nhĩ co bóp theo nhịp riêng của nút SA nhanh hơn (xem mật độ sóng P), tâm thất co bóp theo nhịp riêng của nút AV chậm hơn (xem mật độ QRS). Nguyên nhân : tín hiệu từ SA bị « kẹt » không đến được AV và AV phải tự kích hoạt theo nhịp riêng để điều khiển tâm thất co, bệnh lý do đó được gọi là « AV Block ». Trường hợp này có cách khắc phục kĩ thuật là đặt máy tạo nhịp tim (pacemaker) với nhịp cố định vừa phải, thí dụ 60/phút. Máy tạo nhịp tim không có ý nghĩa trong bệnh loạn nhịp nhanh vì nhịp của các tế bào phát nhịp nhanh loạn xạ nhanh hơn sẽ quyết định nhịp tim. Chẩn đoán trên điện tâm đồ Dùng các dữ liệu chính sau đây trong chẩn đoán hoạt động của tim • Thành phần các sóng trên ECG • Biên độ (tính đến cả dấu) của các đơn sóng • Thời khoảng của các đơn sóng • Hình dạng của các đơn sóng Tác dụng của dòng điện lên cơ thể sống Phản ứng của cơ và thần kinh đối với kích thích điện (đọc SGK tr 190 -192) • Ngưỡng thời gian C • Ngưỡng kích thích hay rêôbazơ (Rheobase) • Thời trị hay crô-nắc-xi (Chronaxi) • Hợp các kích thích: Nguy hiểm do điện • Mức độ gây tổn thương cho cơ thể của dòng điện phụ thuộc chủ yếu vào cường độ, thời gian kéo dài và đường dẫn truyền dòng điện qua cơ thể. • cường độ dòng điện là yếu tố quyết định độ nghiêm trọng của tác hại. • Mối nguy hiểm lớn nhất của điện là tác dụng kích thích cơ và thần kinh. 13
• Quan điểm y học hiện nay cho rằng nguyên nhân gây tử vong phổ biến là rung thất. Tim đặc biệt nhạy cảm với “giật điện” • Một nguy hiểm khác của điện là tác dụng nhiệt của dòng điện. • Trong trường hợp dòng cao tần ngay cả cường độ dưới ngưỡng cảm giác nhưng vẫn đủ lớn để gây bỏng • Đối với dòng xoay chiều, tần số là một yếu tố quyết định độ lớn ngưỡng “không buông” (Eng. “don’t let go”). (đọc SGK tr 194,195) Các biện pháp an toàn điện • Không để tình cờ tạo nên mạch: dây “nóng” – cơ thể – “đất” • Thực hiện nối đất tốt cho vỏ kim loại các thiết bị điện và có kèm cầu chì. • Dòng điện qua da vào cơ thể thì phân bố rộng theo cơ thể. Trong trường hợp có dây dẫn đến thẳng tim hoặc xuyên qua da vào trong cơ thể thì ngưỡng gây nguy hiểm của dòng điện sẽ nhỏ hơn khoảng một nghìn lần. • Các bệnh nhân có các vật dẫn cắm vào trong người, thí dụ như các ống thông, hút (catheter), các kim truyền dịch, và nhất là các bệnh nhân được đặt máy tạo nhịp tim (pacemaker) là nhóm “đặc biệt nhạy cảm” với điện. Nhóm bệnh nhân này cần được quan tâm đặc biệt Ứng dụng dòng một chiều trong vật lý liệu pháp (đọc SGK) Dùng dòng một chiều không đổi 1. Liệu pháp Galvani 2. Điện di dược chất Dùng dòng xung điện Ứng dụng dòng một chiều trong y khoa – máy khử rung tim (đọc SGK tr 201) • Khi rung thất đang đe doạ sự sống, một dòng điện lớn trong khoảnh khắc truyền qua tim sẽ chặn rung thất lại và nhịp đập tim bình thường được phục hồi khi dòng điện kết thúc. Biện pháp “sốc” này còn được dùng trong cấp cứu ngừng tim. Ứng dụng dòng xoay chiều trong vật lý liệu pháp Dùng dòng hạ tần ( 5000Hz cơ bị co nhưng không có cảm giác đau Dùng dòng cao tần (>300.000Hz) • cơ và thần kinh không bị kích thích. • Năng lượng của dòng điện cao tần được biến thành nhiệt năng trong khu vực cơ thể có dòng điện đi qua để làm nóng. • Không cần đặt các điện cực tiếp xúc trực tiếp cơ thể Ứng dụng dòng xoay chiều trong y khoa – phẫu thuật và đốt cắt điện (đọc SGK tr 203) 14