Hóa sinh hệ thần kinh

Mục tiêu bài giảng: 1. Trình bày đặc điểm chuyển hóa chất trong mô thần kinh 2. Trình bày cơ chế dẫn truyền xung thần kinh 3. Trình bày các chất dẫn truyền thần kinh 4. Trình bày các chất dẫn truyền thần kinh 5. Trình bày thành phần hóa học cơ bản và thay đổi trong một số bệnh điển hình của dịch não tủy

Bài 5: Hóa sinh mô thần kinh và dịch não tủy

1 Cấu tạo hóa học của mô thần kinh 2

1.1 Đặc điểm chung 2

1.2 Các thành phần đặc biệt 2

2 Đặc điểm chuyển hóa chất ở mô thần kinh 3

2.1 Chuyển hóa carbohydrate 3

2.2 Chuyển hóa lipid 3

2.3 Chuyển hóa protein 4

3 Các chất dãn truyền thần kinh 4

3.1 Tổng quát các chất dẫn truyền TK 4

3.2 Chất dẫn truyền TK phân tử nhỏ 5

3.3 Chất dẫn truyền TK phân tử lớn 5

3.4 Bệnh lý liên quan đến khiếm khuyết trong dẫn truyền thần kinh 6

4 Hóa sinh dịch não tủy 8

4.1 Đặc điểm chung 8

4.2 Xét nghiệm dịch não tủy 8

BÀI 5: HÓA SINH MÔ THẦN KINH VÀ DỊCH NÃO TỦY

1 Cấu tạo hóa học của mô thần kinh

Não người trưởng thành được cấu tạo từ:

- Nước: 78% là nước

- Chất khô:

+ chủ yếu là protein, lipid

+ lượng nhỏ chất vô cơ + hữu cơ khác

- Glucose:

+ không dự trữ glycogen ở não

+ năng lượng được lấy trực tiếp từ glucose máu

- Amino acid: nồng độ rất cao

 Bù điện tích âm và tổng hợp chất dẫn truyền thần kinh

1.2 Các thành phần đặc biệt

Ganglioside

- Chủ yếu ở màng TB (đặc biệt là màng synapse, đầu dây TK)

- Vị trí nhiều ganglioside có nhiều bơm Na+/K+-ATPase

=> Vai trò: tham gia dẫn truyền xung động TK

- Rối loạn chuyển hóa ganglioside  Bệnh Tay-Sachs

Myelin

- Thành phần bao bọc xung quanh sợi trục

- Cấu tạo từ:

+ lipid (70 – 80%): cholesterol, phospholipid, galactolipid + protein (20 – 30%)

=> Tỷ lệ các thành phần thay đổi theo tuổi

- Vai trò: chất cách điện đặc biệt làm tăng tốc độ dẫn truyền TK Yếu tố phát triển

thần kinh

(NGF – nerve

growth factor)

- Là protein có cấu trúc giống insulin

- Vai trò: phì đại tế bào TK

=> phát triển cảm xúc => tăng chuyển hóa của TBTK giác quan/ TK giao cảm

Các protein liên

quan đến nhận

thức và trí nhớ

Scotophobin Gây sợ bóng tối ở chuột Ametilin

Catabamophobin Gây phản xạ bảo vệ + VD: chống lại các âm quá cao

2 Đặc điểm chuyển hóa chất ở mô thần kinh

- Chuyển hóa chất ở mô thần kinh chủ yếu là chuyển hóa hiếu khí:

 Nhu cầu trao đổi chất ở não rất cao:

+ O2: 20% tổng lượng O2 tiêu thụ (3,4 L/ ngày)

+ glucose: 30% tổng lượng glucose tiêu thụ (1,7 mmol/phút/g mô)

 Năng lượng cho hoạt động của não phụ thuộc vào sự cung cấp glucose và O2 từ máu

 Não là cơ quan nhạy cảm nhất với sự thiếu hụt O2 và glucose

+ sau 3 – 5 giây: TBTK chết

+ sau 5 phút: tổn thương TBTK không phục hồi

 Giá trị thương số hô hấp cho não:

RQ=VCO2 tạo ra

VO2 tiêu thụ =1

 Quá trình trao đổi chất ở não hầu như chỉ sử dụng glucose

2.1 Chuyển hóa carbohydrate

Mức tiêu

Mục đích

- Duy trì điện thế màng thông qua Na+/K+-ATPase

(quan trọng nhất)

- Các chức năng khác:

+ tái chế túi (vesicle) chứa

chất DTTK + tổng hợp chất dẫn truyền TK

+ vận chuyển sợi trục

- Chu trình citric acid: đa số

Nguồn

năng lượng

- TB hình sao & TB đệm: glucose

- TBTK (neuron): lactate/ pyruvate

2.2 Chuyển hóa lipid

- Xảy ra tương tự như ở các mô khác

- Tốc độ đổi mới chậm hơn so với các mô khác

- Cholesterol:

+ được tổng hợp tại não ở ĐV còn non

+ càng nhiều tuổi tốc độ chuyển hóa càng chậm lại

2.3 Chuyển hóa protein

Tổng hợp

Protein đặc trưng

= sphingolipid

Glycosphingolipid Ganglioside

Enzyme - Trong não não đầy đủ các enzyme tổng hợp và thoái hóa các chất trên

- Về cơ bản giống các chuyển hóa amino acid ở các mô khác

- Tốc độ quay vòng nhanh hơn so với các mô khác của

cơ thể

3 Các chất dẫn truyền thần kinh

3.1 Tổng quát các chất dẫn truyền TK

Thời gian

Thời gian

Chuyển hóa Khuếch tán  phân hủy  VC tíchcực trở lại Khuếch tán  phân hủy

Tác dụng - Tác động lên HĐ của kênh ion- Tác động lên enzyme

=> đa số ức chế dẫn truyền

- Kéo dài sự đóng kênh Ca

- Thay đổi bộ máy chuyển hóa

- Hoạt hóa/ bất hoạt gene/ receptor,

…

Một số các chất

điển hình

Acetylcholine Catecholamine Serotonin GABA

…

Chất P Enkephalin Somatostatin Angiotensin

…

3.2 Chất dẫn truyền TK phân tử nhỏ

Acetylcholine

choline acetyltransferase

Acetyl CoA + Choline Acetylcholine + CoA

+ acetylcholinesterase

Acetic acid

Serotonin Trp 5HTP Serotonintryptophan aromatic L-amino acid

hydroxylase decarboxylase

GAGA

(g-aminobutyric

acid)

3.3 Chất dẫn truyền TK phân tử lớn

Endorphin

- Bài tiết bởi thùy trước tuyến yên

- TD giống opiate trên hệ thống TKTW

- Tác dụng giảm đau + b – endorphin có TD mạnh nhất

Enkephalin - TD giảm đau giống opioid

Angiotensin

Angiotensin I

- Tác dụng:

+ gây co mạch + THA

+ giải phóng aldosterone

Angiotensin II

3.4 Bệnh lý liên quan đến khiếm khuyết trong dẫn truyền thần kinh

- Nguyên nhân:

+ mất cân bằng chất dẫn truyền TK

+ các chất dẫn truyền TK bình thường nhưng các thụ thể không hoạt động

+ giảm sự hấp thu các chất dẫn truyền TK vào các neuron

+ các chất dẫn truyền TK bình thường nhưng khiếm khuyết các kênh ion

+ ngộ độc

- Bệnh lý:

Bệnh Parkinson

- Mất TBTK dopaminergic

- Giảm nồng độ dopamine và met-enkephalin

- Mất cân bằng dopamine/ acetylcholine => sự HĐ quá mức của ACh ở thể vân

- Run khi nghỉ

- Giảm động

- Tăng trương lực cơ ngoại tháp

- Tư thế gấp do tăng phản xạ

tư thế quá mức

Tâm thần phân liệt

- Tăng giải phóng, tổng hợp dopamine trước synapse

- Tăng độ nhạy, mật độ thụ thể dopamine sau synapse

- Có thể phối hợp nhiều cơ chế

- Dương tính:

+ hoang tưởng, ảo giác

- Âm tính:

+ cùn mòn cảm xúc + ngôn ngữ nghèo nàn + mất khoái cảm

Nhược cơ

- Sự bất hoạt của các thụ thể acetylcholine và các thay đổi hóa mô sau synapse

- Tại các synapse TK - cơ

- Do phản ứng tự miễn

- Mệt tăng khi gắng sức

- Tình trạng yếu cơ dao động

- Test edrophonium có đáp ứng rõ

- Điện cơ kích thích nhanh lặp lại thấy giảm dần biên độ điện thế HĐ

Ngộ độc thịt

- Ức chế giải phóng ACh từ neuron VĐ

- Do độc tố từ Clostridium botulinum

+ gắn không hồi phục tại cúc tận cùng

ở tiền synapse

- Tỉnh táo

- Liệt đối xứng 2 bên (TK sọ  TK sống)

- Phản xạ gân xương giảm hoặc mất

- Suy hô hấp

Ngộ độc phospho

hữu cơ

- Ức chế acetylcholinesterase không đảo ngược

- Gia tăng mạnh acetylcholine trong khe synapse

- HC cường choline cấp (+)

- Xét nghiệm cholinesterase huyết tương (pChE): <50%

GT bình thường tối thiểu

- XN độc chất nước tiểu hoặc trong máu, dịch dạ dày: (+)

4 Hóa sinh dịch não tủy

Vị trí - 4 não thất- khoang dưới màng nhện Thể tích 100 – 150 ml

Áp suất 80 – 180 mmH2O, ở tư thế nằm

Vai trò Bảo vệ não bộ và tủy sống

Thành phần

Tế bào 1 – 3 TB (lympho, nội mô) Protein 0,2 – 0,5 g/lTỷ lệ A/G = 3 Glucose Thấp hơn máu 60 – 80%

Lipid Hầu như không có Lactate 1,1 – 2,4 mmol/l Chất

vô cơ - Cl

-: 120 – 130 mEq/l

- Ca2+: giống máu

Nguồn gốc

Huyết tương

Chiếm 80%

+ nhờ TB biểu mô nội tủy trong đám rối mạch mạc

Mô não Chiếm 20%

- Trong dịch não tủy, nồng độ protein:

+ tăng SL: ở trẻ sơ sinh (0,7 g/l)

+ tăng BL: viêm não, viêm màng não, u não, chèn ép tủy sống, tăng globulin huyết

- Một số protein đặc biệt:

 Protein phản ứng (CRP – C reactive protein):

+ tổng hợp ở gan

+ tăng tổng hợp nhờ cytokine tiết từ ĐTB => chỉ điểm viêm không đặc hiệu

 Neopterin:

+ chỉ điểm viêm nhiễm có đáp ứng MD tế bào (virus, nấm)

 b2 – microglobulin: tăng khi u lympho di căn

 Enzyme: enolase, CK-BB, LDH

4.2 Xét nghiệm dịch não tủy

- Mục đích:

+ chẩn đoán các bệnh liên quan đến hệ TKTW (viêm tủy, viêm màng não, UT não) + theo dõi kết quả điều trị

- Các kết quả xét nghiệm dịch não tủy:

Thủ thuật - Không rút dịch não tủy quá 10%- Lây ở gian đốt sống thắt lưng (thường là L3 – L4)

Màu sắc

Không màu, trong suốt Người bệnh hoàn toàn bình thường; (nhiễm virus)

Mờ đục Nhiễm trùng hoặc tích tụ các TB máu trắng hoặc protein Dính máu Dấu hiệu của xuất huyết hoặc tắc nghẽn dây cột sống Màu nâu, cam hoặc

vàng

Dấu hiệu của tăng protein dịch não tủy/ chảy máu + có thể do máu từ tủy sống đi vào  GT kết quả gặp nhiều khó khăn

Các bệnh lý liên quan đến:

+ viêm màng não, viêm não + viêm đa rễ thần kinh (Guillain – Barré) + u não

Giảm Ít có giá trị lâm sàng

Glucose Giảm Các bệnh lý như: + viêm màng não do VK hoặc nấm

+ viêm mạch