Sinh lý học Hô hấp ứng dụng của Nunn & Lumb, ấn bản thứ 9. CHƯƠNG 23. HẠ OXY MÔ

Sinh lý học Hô hấp ứng dụng của Nunn & Lumb, ấn bản thứ 9. Nunn and Lumb’s Applied Respiratory Physiology 9th Edition.
Chủ biên: Andrew Lumb, Caroline Thomas. Nhà xuất bản ELSEVIER. Biên dịch: Ts.Bs. Lê Nhật Huy, Ths.Bs. Lê Đình Sáng. ISBN-13: 978-0702079085. 
Ấn bản tiếng Việt của cuốn sách này được dịch & chia sẻ vì mục đích lan toả tri thức, hoàn toàn phi lợi nhuận, duy nhất trên các website sachyhoc.com & yhoclamsang.net của THƯ VIỆN MEDIPHARM. NGHIÊM CẤM THƯƠNG MẠI HOÁ bản dịch tiếng Việt của cuốn sách này dưới bất cứ hình thức nào.

CHƯƠNG 23. HẠ OXY MÔ

Hypoxia
Andrew Lumb, MB BS FRCA; Caroline Thomas, BSc MBChB MRCS(Ed) FRCA
Nunn and Lumb’s Applied Respiratory Physiology, 23, 273-278.e2

Hầu hết các dạng sống, ngoại trừ những sinh vật sơ khai nhất, đều tiến hóa để khai thác những lợi thế to lớn của quá trình chuyển hoá oxy hóa (oxidative metabolism). Cái giá phải trả là chúng trở nên phụ thuộc hoàn toàn vào oxy để sinh tồn. Đặc điểm thiết yếu của tình trạng giảm oxy mô (hypoxia) là sự ngừng trệ quá trình phosphoryl hóa oxy hóa (oxidative phosphorylation) khi phân áp oxy (PO₂) trong ty thể giảm xuống dưới một mức tới hạn. Sau đó, các con đường chuyển hoá kỵ khí, đặc biệt là con đường đường phân (glycolytic pathway), sẽ bắt đầu hoạt động. Những quá trình này kích hoạt một chuỗi phức tạp các thay đổi tế bào, đầu tiên dẫn đến suy giảm chức năng tế bào và cuối cùng là chết tế bào. Chương này mô tả những thay đổi xảy ra trong tình trạng giảm oxy mô cấp tính; các tác động sinh lý của tình trạng giảm oxy mô mạn tính được trình bày ở phần khác của sách.

Những Thay Đổi Sinh Hoá Trong Tình Trạng Giảm Oxy Mô

Sự Cạn Kiệt Các Hợp Chất Giàu Năng Lượng

Quá trình chuyển hóa kỵ khí chỉ tạo ra mức năng lượng bằng 1/19 sản lượng phân tử phosphate giàu năng lượng adenosine triphosphate (ATP) trên mỗi mol glucose, so với quá trình chuyển hóa ái khí (aerobic metabolism). Ở các cơ quan có tốc độ chuyển hóa cao như não bộ, cơ thể không thể tăng cường vận chuyển glucose đủ để duy trì mức độ sản xuất ATP bình thường. Do đó, trong quá trình giảm oxy mô, tỷ lệ ATP trên adenosine diphosphate (ADP) sụt giảm, dẫn đến sự suy giảm nhanh chóng nồng độ của tất cả các hợp chất giàu năng lượng.

Cơ thể cũng tạo ra những thay đổi tương tự để phản ứng lại tình trạng hạ huyết áp động mạch (arterial hypotension). Những thay đổi này sẽ nhanh chóng làm ngưng trệ chức năng não bộ, nhưng các cơ quan có nhu cầu năng lượng thấp hơn sẽ tiếp tục hoạt động trong một thời gian dài hơn và do đó có khả năng chống chịu tốt hơn với tình trạng giảm oxy mô (xem phần sau).

Trong điều kiện giảm oxy mô, có hai con đường giúp giảm thiểu sự sụt giảm nồng độ ATP, tuy nhiên cả hai đều chỉ mang lại hiệu quả trong một thời gian ngắn. Đầu tiên, tế bào có thể sử dụng liên kết phosphate giàu năng lượng trong phosphocreatine để tạo ra ATP, và ban đầu quá trình này làm chậm tốc độ sụt giảm của ATP. Thứ hai, hai phân tử ADP có thể kết hợp để tạo thành một phân tử ATP và một phân tử adenosine monophosphate (AMP; qua phản ứng adenylate kinase). Việc loại bỏ AMP thúc đẩy phản ứng này, chuyển đổi AMP thành adenosine (một chất giãn mạch mạnh) và sau đó thành inosine, hypoxanthine, xanthine và axit uric, kèm theo sự mất mát không thể đảo ngược của các nucleotide adenine. Những hệ luỵ đối với việc sản xuất các gốc tự do phản ứng của oxy (reactive oxygen species) qua con đường này sẽ được thảo luận chi tiết hơn ở phần sau.

Hình 23.1 Những thay đổi sinh hoá trong suốt 4 phút ngừng thở ở chuột trước đó được thở oxy 30%. Sự phục hồi của tất cả các giá trị, ngoại trừ lactate máu, hoàn tất trong vòng 5 phút sau khi thông khí phổi hoạt động trở lại. (Dữ liệu từ tài liệu tham khảo 1.) ADP, Adenosine diphosphate; ATP, adenosine triphosphate; NAD, nicotinamide adenine dinucleotide.

Các Sản Phẩm Cuối Của Quá Trình Chuyển Hoá

Sản phẩm cuối cùng của quá trình chuyển hóa ái khí là carbon dioxide (CO₂) và nước, cả hai đều dễ dàng khuếch tán và bài tiết khỏi cơ thể. Con đường chuyển hóa kỵ khí chính tạo ra các ion hydro và lactate; từ hầu hết các bộ phận của cơ thể, chúng thoát vào tuần hoàn, nơi bác sĩ có thể đo lường hoặc định lượng chúng dưới dạng kiềm dư âm hay thâm hụt kiềm (base deficit). Tuy nhiên, hàng rào máu não (blood-brain barrier) tương đối không thấm đối với các ion mang điện tích, do đó các tế bào thần kinh (neurones) của não bộ đang trong tình trạng giảm oxy sẽ giữ lại các ion hydro và lactate. Tình trạng nhiễm toan lactic (lactacidosis) chỉ có thể xảy ra khi cơ thể vẫn duy trì tuần hoàn để cung cấp một lượng lớn glucose cần thiết cho việc chuyển đổi thành axit lactic.

Trong tình trạng giảm oxy não nghiêm trọng, phần lớn các rối loạn chức năng và tổn thương xuất phát từ tình trạng toan nội bào (intracellular acidosis) chứ không đơn thuần chỉ do sự cạn kiệt các hợp chất giàu năng lượng. Tình trạng giảm tưới máu mức độ nặng (gross hypoperfusion) gây tổn thương nghiêm trọng hơn so với tình trạng thiếu máu cục bộ toàn bộ (total ischaemia), bởi vì thiếu máu cục bộ toàn bộ làm hạn chế nguồn cung cấp glucose và do đó hạn chế sự hình thành axit lactic. Tương tự, nghiên cứu cho thấy những bệnh nhân gặp phải biến cố thiếu máu não cục bộ trong khi đang tăng đường huyết (hyperglycaemic) (ví dụ: đột quỵ) sẽ chịu tổn thương não nghiêm trọng hơn so với những người có mức đường huyết bình thường hoặc thấp tại thời điểm xảy ra biến cố giảm oxy mô.

Sự Khởi Phát Quá Trình Đường Phân (Glycolysis)