Hệ thống phản hồi thụ cảm thể thẩm thấu-ADH (osmoreceptor-ADH feedback system)
Hình 1 cho thấy các thành phần cơ bản của hệ thống phản hồi thụ cảm thể thẩm thấu-ADH trong kiểm soát nồng độ natri và nồng độ thẩm thấu dịch ngoại bào. Khi nồng độ thẩm thấu tăng lên trên mức bình thường do thiếu hụt nước chẳng hạn, thì cơ chế phản hồi này sẽ vận hành như sau:
1. Một sự tăng lên trong nồng độ thẩm thấu dịch ngoại bào (mà về mặt thực tế là một sự tăng lên trong nồng độ natri huyết tương) làm cho các tế bào thần kinh đặc biệt được gọi là các tế bào thụ cảm thể thẩm thấu (osmoreceptor cells), nằm trong vùng hạ đồi trước (anterior hypothalamus) gần các nhân trên thị (supraoptic nuclei), teo lại.
2. Sự teo lại của các tế bào thụ cảm thể thẩm thấu làm cho chúng phát xung, gửi các tín hiệu thần kinh đến các tế bào thần kinh khác trong các nhân trên thị, các tế bào mà sau đó truyền tải các tín hiệu này xuống theo cuống tuyến yên đến thùy sau tuyến yên.
3. Các điện thế hoạt động được truyền đến thùy sau tuyến yên này kích thích sự giải phóng của ADH, là hormone được tích trữ trong các hạt tiết (secretory granules) (hay các túi tiết [secretory vesicles]) trong các đầu tận thần kinh.
4. ADH đi vào trong máu và được vận chuyển đến các thận, nơi mà nó làm tăng tính thấm đối với nước của các ống lượn xa, các vi ống thu thập vỏ và các ống thu thập tủy.
5. Tính thấm với nước tăng lên trong các đoạn nephron xa làm tăng sự tái hấp thu nước và bài tiết một thể tích nhỏ nước tiểu cô đặc.
Vì thế, nước được bảo toàn đồng thời natri và các chất tan khác tiếp tục được bài tiết trong nước tiểu. Điều này gây ra sự pha loãng của các chất tan trong dịch ngoại bào, bằng cách đó, điều chỉnh dịch ngoại bào cô đặc quá mức ban đầu.
Trình tự đối nghịch của các sự kiện xảy ra khi dịch ngoại bào trở nên quá loãng (giảm thẩm thấu). Ví dụ, với sự tiêu thụ nước quá mức và một sự giảm trong nồng độ thẩm thấu dịch ngoại bào thì ít ADH hơn được hình thành nên các ống thận sẽ giảm tính thấm của nó đối với nước, ít nước hơn được tái hấp thu và một thể tích lớn nước tiểu loãng được hình thành. Điều này cuối cùng làm cô đặc các dịch cơ thể và đưa nồng độ thẩm thấu huyết tương về mức bình thường.
Sự tổng hợp ADH trong các nhân trên thị và cạnh não thất của vùng hạ đồi và sự giải phóng ADH từ thùy sau tuyến yên
Hình 2 cho thấy giải phẫu thần kinh của vùng hạ đồi và tuyến yên, nơi mà ADH được tổng hợp và giải phóng. Vùng hạ đồi chứa hai loại neurons lớn mà tổng hợp ADH trong các nhân trên thị và cạnh não thất của vùng hạ đồi, khoảng năm phần sáu là trong các nhân trên thị và khoảng một phần sáu là trong các nhân cạnh não thất. Cả hai nhân này đều có các trục mở rộng đến thùy sau tuyến yên. Một khi ADH được tổng hợp, nó được vận chuyển theo trục (axons) của các neuron đến các đỉnh của chúng mà tận cùng trong thùy sau tuyến yên. Khi các nhân trên thị và cạnh não thất được kích thích bởi nồng độ thẩm thấu tăng lên hay các yếu tố khác thì các xung động thần kinh đi xuống các đầu tận tận thần kinh này, làm thay đổi tính thấm màng của chúng và tăng sự đi vào của ion calcium. ADH được tích trữ trong các hạt tiết (còn được gọi là các túi tiết) của các đầu tận thần kinh được giải phóng trong đáp ứng với sự đi vào của calcium. ADH được giải phóng sau đó được mang vào trong máu mao mạch của thùy sau tuyến yên, vào trong tuần hoàn hệ thống. Sự bài tiết ADH trong đáp ứng với một kích thích thẩm thấu thì nhanh, vì thế, các mức ADH huyết tương có thể tăng vài lần trong vòng vài phút, bằng cách đó, cung cấp một phương tiện nhanh chóng để làm thay đổi sự bài tiết nước của thận.
Một vùng tế bào thần kinh thứ hai mà quan trọng trong kiểm soát nồng độ thẩm thấu và sự bài tiết ADH thì nằm dọc theo vùng trước-dưới của não thất thứ ba, được gọi là vùng AV3V. Ở phần trên của vùng này là một cấu trúc được gọi là “subfornical organ” (tạm dịch là “bộ phận dưới vòm”) và ở phần dưới, là một cấu trúc khác được gọi là “organum vasculosum of the lamina terminalis” (tạm dịch là “bộ phận mạch của lá tận cùng”). Giữa hai bộ phận này là nhân trước thị giữa (median preoptic nucleus), mà có nhiều kết nối thần kinh với hai bộ phận, cũng như là với các nhân trên thị và các trung tâm kiểm soát huyết áp của hành não. Các tổn thương của vùng AV3V gây ra nhiều sự suy giảm trong kiểm soát bài tiết ADH, cơn khát, thèm natri và huyết áp. Sự kích thích điện ở vùng này hay sự kích kích bởi angiotensin II có thể làm tăng sự bài tiết ADH, cơn khát và thèm natri.
Lân cận vùng AV3V và các nhân trên thị là các tế bào thần kinh mà được kích thích bởi các sự tăng lên nhỏ trong nồng độ thẩm thấu dịch ngoại bào – vì thế, thuật ngữ “thụ cảm thể thẩm thấu” (osmoreceptors) được sử dụng để mô tả cho các neuron này. Các tế bào này gửi các tín hiệu thần kinh đến các nhân trên thị để kiểm soát sự phát xung và bài tiết ADH của chúng. Cũng có khả năng là chúng gây ra cơn khát trong đáp ứng với nồng độ thẩm thấu dịch ngoại bào tăng lên.
Cả “bộ phận dưới vòm” và “bộ phận mạch của lá tận cùng” đều có các sự chi phối mạch máu mà thiếu đi hàng rào máu-não thông thường mà cản trở sự khuếch tán của hầu hết các ions từ máu vào trong mô não. Đặc điểm này khiến cho các ions và các chất tan khác nhau có thể đi qua giữa máu và dịch kẽ cục bộ trong vùng này. Kết quả, các thụ cảm thể thẩm thấu nhanh chóng đáp ứng với các thay đổi trong áp suất thẩm thấu của dịch ngoại bào, thực hiện sự kiểm soát mạnh mẽ đối với sự bài tiết ADH và đối với cơn khát, sẽ được bàn luận đến sau.
Sự kích thích giải phóng ADH bởi áp suất động mạch giảm và/hoặc thể tích máu giảm
Sự giải phóng ADH cũng được kiểm soát bởi các phản xạ tim mạch mà đáp ứng với các sự giảm trong huyết áp và/hoặc thể tích máu, bao gồm các phản xạ sau đây: (1) các phản xạ thụ cảm thể sức căng của động mạch và (2) các phản xạ tim-phổi, cả hai đều được bàn luận đến trong các bài viết trước. Các con đường phản xạ này có nguồn gốc trong các vùng áp suất cao của hệ thống tuần hoàn, như cung động mạch chủ và xoang động mạch cảnh, và trong các vùng áp suất thấp, đặc biệt là trong tâm nhĩ của tim. Các kích thích hướng tâm được mang bởi các dây thần kinh lang thang và thiệt hầu, cùng với các tiếp xúc synapses trong các nhân bó đơn độc (nuclei of the tractus solitarius). Các sự phóng xung động từ các nhân này chuyển tiếp các tín hiệu đến các nhân hạ đồi mà kiểm soát sự tổng hợp và bài tiết ADH.
Vì thế, ngoài nồng độ thẩm thấu tăng lên, hai kích thích khác làm tăng sự bài tiết ADH: (1) áp suất động mạch giảm; và (2) thể tích máu giảm. Bất cứ khi nào huyết áp và thể tích máu bị giảm xuống, như trong suốt quá trình mất máu, tăng bài tiết ADH sẽ làm tăng sự tái hấp thu dịch bởi các thận, giúp hồi phục huyết áp và thể tích máu về mức bình thường.
Tầm quan trọng định lượng của áp suất thẩm thấu và các phản xạ tim mạch trong việc kích thích sự bài tiết ADH
Như được thể hiện trong Hình 3, một sự giảm trong thể tích máu hữu hiệu hoặc một sự tăng lên trong nồng độ thẩm thấu dịch ngoại bào sẽ kích thích sự bài tiết ADH. Tuy nhiên, ADH thì nhạy cảm hơn đáng kể đối với các sự thay đổi nhỏ trong nồng độ thẩm thấu so với các thay đổi phần trăm tương đương trong thể tích máu. Ví dụ, một sự thay đổi trong nồng độ thẩm thấu huyết tương chỉ khoảng 1% thì đủ để làm tăng các mức ADH. Ngược lại, sau khi mất máu, các mức ADH huyết tương không thay đổi một cách đáng kể cho đến khi thể tích máu bị giảm đi khoảng 10%. Với các sự giảm nhiều hơn nữa trong thể tích máu, các mức ADH nhanh chóng tăng lên. Vì thế, với các sự giảm nghiêm trọng trong thể tích máu, các phản xạ tim mạch đóng một vai trò quan trọng trong kích thích sự bài tiết ADH. Sự điều hòa bài tiết ADH hàng ngày thông thường trong suốt sự mất nước đơn giản thì được tác động chủ yếu bởi các sự thay đổi trong nồng độ thẩm thấu huyết tương. Tuy nhiên, các sự giảm trong thể tích máu và huyết áp làm tăng cường đáng kể đáp ứng ADH đối với nồng độ thẩm thấu tăng lên.
Các kích thích khác đối với sự bài tiết ADH
Sự bài tiết ADH cũng có thể được tăng lên hoặc giảm đi bởi các kích thích khác đối với hệ thống thần kinh trung ương, cũng như là bởi các thuốc và các hormones khác nhau, như được thể hiện trong Bảng 1. Ví dụ, buồn nôn (nausea) là một kích thích mạnh mẽ cho sự bài tiết ADH, có thể làm tăng mức ADH đến 100 lần sau khi nôn (vomiting). Ngoài ra, các thuốc như nicotine và morphine cũng kích thích sự giải phóng ADH, ngược lại, một số thuốc, như rượu, ức chế sự giải phóng ADH. Lợi niệu đáng kể xảy ra sau khi tiêu thụ rượu một phần là do sự ức chế giải phóng ADH.
Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết. Hẹn gặp lại các bạn trong các bài viết tiếp theo nhé !!!
