GIẢI PHẪU VÀ SINH LÍ HỆ THẦN KINH NGOẠI BIÊN

I. MỞ ĐẦU

Hệ thần kinh được chia thành hai phần: (1) hệ thần kinh trung ương bao gồm não, tủy sống; và (2) hệ thần kinh ngoại biên bao gồm các dây thần kinh và hạch nằm bên ngoài não và tủy sống. Hệ thần kinh ngoại biên tiếp tục chia thành hai phần là hướng tâm (cảm giác) và li tâm (vận động) (Hình 2.1). Thần kinh li tâm hay vận động được chia thành hệ thần kinh bản thể và hệ thần kinh tự động (hay hệ thần kinh thực vật).

Hình 2.1: Phân chia hệ thần kinh. “nguồn Lyon Lee, Veterinary Surgery, 2012”

Ghi chú: hệ thần kinh bản thể: somatic nervous system; hệ thần kinh giao cảm: sympathetic  nervous system; hệ thần kinh phó giao cảm: parasympathetic nervous system; hệ thần kinh tự động: autonomic nervous system; thần kinh cảm giác bản thể: somatic sensory division; thần kinh cảm giác tạng: visceral sensory division.

Cách phân loại theo chuyên ngành của hệ thần kinh tự động (ANS: autonomic nervous system) đã phát triển từ thời Galen (130-200 trước công nguyên). Langley là người đầu tiên đề cập đến ANS từ những năm đầu thập niên 1900. Ông sử dụng thuật ngữ hệ thần kinh giao cảm (SNS: sympathetic  nervous system) giống như Willis mô tả vào năm 1665, và giới thiệu hệ thứ hai là hệ thần kinh phó giao cảm (PNS: parasympathetic nervous system) vào năm 1921. Mặc dù, ban đầu Langely mô tả chỉ có hệ vận động tạng (visceral motor system) (sợi li tâm), nhưng sự tồn tại của cung phản xạ nội tạng cần phải bao gồm cả phần cảm giác (hướng tâm) của ANS. Trong khi hệ não tủy liên quan đến phản ứng của cơ thể với môi trường bên ngoài, thì hệ tự động kiểm soát môi trường bên trong và nội tạng. ANS duy trì cân bằng nội môi (homeostasis) hệ tim mạch, nhiệt độ và tiêu hóa. Nắm vững kiến thức giải phẫu và sinh lí cơ bản của ANS là nền tảng quan trọng trong thực hành gây mê. Cấu trúc, chức năng và phản xạ của ANS là rất quan trọng trong kiểm soát tuần hoàn trong quá trình gây mê toàn diện. Sách gây mê thường nêu rõ các vấn đề cơ bản, dược lí và kĩ thuật trong thực hành gây mê nhưng không có thông tin rõ ràng về ANS. Chương này nhằm mở rộng sự hiểu biết về ANS.

II. GIẢI PHẨU VÀ SINH LÍ HỆ THẦN KINH NGOẠI BIÊN

2.1. Dây thần kinh sọ

Bảng 2.1: Chức năng 12 đôi dây thần kinh sọ

TK khứu giác (Dây I)	Cảm giác	Ngửi mùi
TK thị giác (Dây II)	Cảm giác	Nhìn
TK vận nhãn chung (Dây III)	Vận động	Vận động nhãn cầu, nâng mi, co đồng tử
TK ròng rọc (Dây IV)	Vận động	Vận động nhãn cầu: cơ chéo trên
TK sinh ba (Dây V)	Vận động	Cơ nhai
Cảm giác	Cảm giác đầu/cổ, xoang, màng não, mặt ngoài màng nhĩ
TK vận nhãn ngoài (Dây VI)	Vận động	Vận động nhãn cầu: cơ thẳng ngoài
TK mặt (Dây VII)	Vận động	Vận động các cơ vùng mặt; phân phối TK phó giao cảm cho tất  cả tuyến ở đầu trừ tuyến mang tai
Cảm giác	Da ống tai ngoài; vị giác 2/3 trước lưỡi
TK tiền đình ốc tai (Dây VIII)	Cảm giác	Nghe và thăng bằng
TK thiệt hầu (Dây IX)	Vận động	Cơ trâm hầu chức năng nuốt phụ; tiết nước bọt
Cảm giác	Tiểu thể cảnh và xoang cảnh; mặt trong màng nhĩ; vị giác 1/3 sau lưỡi
TK phế vị (Dây X)	Vận động	Cơ hầu, họng và thực quản (nuốt, nâng khẩu cái, phát âm); phân bố TK phó giao cảm đến cổ, ngực và bụng
Cảm giác	Hầu, họng và tạng; cảm giác tai ngoài
TK phụ (Dây XI)	Vận động	Cơ đầu cổ (xoay đầu, nâng vai)
TK hạ thiệt (Dây XII)	Vận động	Cơ hầu họng và lưỡi (cử động lưỡi)

Ghi chú: TK: thần kinh.

2.2. Dây thần kinh tủy sống

Bắt đầu từ lỗ chẩm lớn với 31 đôi dây thần kinh (8 đôi dây thần kinh tủy cổ, 12 đôi ngực, 5 đôi thắt lưng, 5 đôi cùng và 1 đôi cụt). Mỗi dây thần kinh tủy sống được cấu tạo bởi hai rễ: rễ bụng trước (ventral roots) và rễ lưng sau (dorsal roots) (Hình 2.2). Tại vị trí tận cùng của tủy sống (chóp tủy) có nhiều rễ thần kinh đi ra và được gọi là chùm đuôi ngựa. Rễ lưng chứa tế bào thần kinh (neuron) cảm giác, còn rễ bụng chứa neuron vận động. Tủy sống được cấu tạo bởi chất trắng ở ngoài tạo thành đường dẫn truyền hướng lên và hướng xuống, và chất xám nằm ở bên trong chứa thân các neuron đóng vai trò trung tâm của các phản xạ tủy.

Hình 2.2: Cấu tạo dây thần kinh tủy sống. “nguồn Lyon Lee, Veterinary Surgery, 2012”

2.3. Giải phẫu và chức năng dây thần kinh ngoại biên

Bảng 2.2: Phân loại dây thần kinh ngoại biên

Sợi	Vị trí giải phẫu	Myelin hóa	Đường kính (µm)	Tốc độ dẫn truyền (m/s)	Chức năng	Nhạy với blốc thuốc tê
C	Hậu hạch giao cảm, rễ cảm giác, thần kinh ngoại biên hướng tâm	Không	0,4 – 1,2	0,5 – 2	Vận động mạch máu, vận động nội tạng, đau chậm, nhiệt, sờ	++++ (cao nhất)
B	Tiền hạch giao cảm	Có	❤	3 –  15	Vận động mạch máu, vận động nội tạng	++++
A-δ	Rễ cảm giác	Có	1 – 4	12 – 30	Đau nhanh, nhiệt, sờ, tín hiệu cơ	+++
A-γ	Li tâm đến thoi cơ	Có	3 – 6	15 – 30	Đau nhanh, nhiệt, sờ, tín hiệu cơ	++
A-ß	Li tâm và li tâm đến cơ và khớp	Có	6 – 22	30 – 70	Vận động và cảm thụ bản thể (proprioception)	++
A-α	Li tâm và li tâm đến cơ và khớp	Có	6 – 22	70 – 120	Vận động và cảm thụ bản thể	+ (thấp nhất)

Một neuron bao gồm thân tế bào (soma), nhánh thần kinh (dendrite) và sợi thần kinh hay sợi trục (axon). Sợi trục từ đầu tận cùng thần kinh (synapse) nằm gần thân tế bào hoặc nhánh của neuron khác. Neuron là những tế bào chuyển kích thích đến các tế bào khác. Các sợi thần kinh lớn được bao bọc bởi bao myelin cấu tạo bởi phức hợp lipid và protein, các sợi thần kinh nhỏ hơn có thể không được bọc myelin. Lớp vỏ myelin không liên tục suốt toàn bộ chiều dài của sợi trục, nó bị gián đoạn nhiều hoặc ít tại đầu tận cùng của nó và các eo Ranvier (nodes of Ranvier).

Các dây thần kinh ngoại biên được phân loại là A, B và C dựa trên cơ sở đường kính của sợi và tốc độ dẫn truyền xung thần kinh (Bảng 2.2). Sợi A có đường kính lớn nhất được chia thành alpha, beta, gamma và delta. Sợi A-alpha phân bố thần kinh cho cơ xương. Thụ thể cảm giác xúc giác truyền tín hiệu trong sợi A-beta. Sợi A-gamma cũng phân bố cho cơ xương. Sợi A-delta truyền cảm giác sờ, nhiệt và đau nhanh (fast pain). Sợi C truyền cảm giác đau chậm (slow pain), nhiệt và sờ. Sợi A và B được myelin hóa nhưng sợi C không có bao myelin. Sợi thần kinh được gọi là hướng tâm nếu nó truyền xung động từ các thụ thể ngoại biên đến tủy sống, và gọi là li tâm nếu nó truyền tín hiệu từ tủy sống và hệ thần kinh trung ương ra ngoại biên.

2.4. Hệ thần kinh tự động

Giải phẫu ANS bao gồm trung tâm điều khiển và các vùng phản hồi thông tin (feedback), các thụ thể cảm giác, cơ quan tác động ngoại biên và con đường dẫn truyền phản xạ. Ngoài ra, còn có sự tương tác phức tạp xảy ra giữa ANS và hệ nội tiết (đọc chương “Hệ thần kinh nội tiết). Đáp ứng của hệ renin-angiotensin, hormone chống bài niệu, glucocorticoid và mineralocorticoid, và insulin tương tác thông qua tăng số lượng của các phân nhóm thụ thể để duy trì cân bằng nội môi sinh lí (Hình 2.3).

Không có trung tâm riêng biệt nào của chức năng tự động nằm trong vỏ não. Tuy nhiên, đầu vào từ các hệ cảm giác khác có thể tác động trên các trung tâm vỏ não cao hơn, nó được xử lí và dẫn đến hoạt động tự động li tâm. Nhịp nhanh và co mạch ngoại biên là một đáp ứng kiểu “chiến đấu hoặc bỏ chạy” (fight-or-flight) hoặc đáp ứng co mạch phế vị (vasovagal response: ngất phế vị) là những ví dụ nổi tiếng của đường cảm giác vỏ não cao hơn này. Nếu kích thích bên ngoài là mối đe dọa hoặc nguy hiểm, nó sẽ được các giác quan thính giác, xúc giác, khứu giác hoặc thị giác phát hiện. Những tín hiệu này được gửi đến thân não và các phản xạ đáp ứng sẽ được lập trình tại vùng dưới đồi và hệ viền não trước. Các trung tâm vỏ não cao hơn có đường dẫn truyền xuống đi vào các nhân cạnh não thất của vùng dưới đồi, từ đó đi đến các nhân giao cảm và phó giao cảm. Stress mãn tính làm thay đổi các cấu trúc này và chức năng của chúng, dẫn đến nhạy và quen dần với các phản ứng stress.

Vùng dưới đồi là trung tâm não giữa, nó phụ trách chức năng giao cảm và phó giao cảm, điều hòa nhiệt độ, dịch, kiểm soát thần kinh thể dịch và đáp ứng với stress. Đói, giấc ngủ và chức năng tình dục cũng được điều khiển bởi vùng dưới đồi, phụ thuộc vào đầu vào vỏ não và kiểm soát phản hồi phức tạp. Vùng dưới đồi trước kiểm soát nhiệt độ, vùng dưới đồi sau tham gia trong điều tiết nước. Trục hạ đồi-tuyến yên là một phần của ANS, và cuối cùng nó sẽ điều khiển kiểm soát huyết áp và đáp ứng stress dài hạn.

Hình 2.3: Hệ thần kinh tự động. “nguồn Joel J, Autonomic nervous system physiology, 2015”

Các trung tâm đầu ra của ANS nằm ở hành tủy và cầu não. Kiểm soát trực tiếp huyết áp, nhịp tim, cung lượng tim và thông khí được tổ chức và tích hợp trong các nhân đặc hiệu. Các xung chính từ các nhân như nhân bó đơn độc (nucleus tractus solitaries) sẽ duy trì huyết áp và đáp ứng với tín hiệu hướng tâm từ phần cảm giác của ANS. Xung hướng tâm từ thần kinh phế vị (X) và thiệt hầu (XI) dẫn đến dãn mạch và nhịp chậm.

ANS được phân chia theo giải phẫu và chức năng thành hai hệ là SNS và PNS. SNS ngoại biên được điều khiển bởi đoạn tủy ngực lưng (thoracolumbar), còn PNS được kiểm soát bởi các nhân ở thân não và đoạn tủy cùng. Kích thích SNS gây ra các đáp ứng sinh lí lan tỏa, còn PNS chỉ kiểm soát cục bộ tại các cơ quan phân bố.

Cả hai hệ đều có đường li tâm đi đến hạch ngoại biên, hạch SNS nằm cạnh cột sống ngực lưng và hạch PNS nằm gần hoặc bên trong các cơ quan phân bố (Hình 2.3, 2.4). Hạch hoạt động như trạm chuyển tiếp của synap (khớp thần kinh) trong SNS phối hợp với phản xạ khối (mass reflex) li tâm thông qua khuếch đại tín hiệu. Một sợi SNS tiền hạch có thể kích hoạt từ 20-30 neuron giao cảm hậu hạch và sợi trục của chúng. Ngược lại, các sợi PNS tiền hạch tận cùng trong hạch nằm gần hoặc tại các cơ quan phân bố và chỉ tác động đến 1-3 neuron hậu hạch. Cơ sở giải phẫu của các đáp ứng tập trung và cụ thể hơn khi kích thích PNS là do các hạch PNS nằm gần các cơ quan tác động (effector organ) của chúng.

Hình 2.4: Sự khác nhau về vị trí hạch trong nhánh giao cảm và phó giao cảm của hệ thần kinh tự động. 22 hạch giao cảm nằm cạnh cột sống trong chuỗi giao cảm. Sợi hậu hạch không có myelin phân bố thần kinh cho các cơ quan của chúng. Ngoại trừ tuyến thượng thận, các sợi giao cảm tiền hạch đi trực tiếp đến tủy thượng thận. Các sợi phó giao cảm tiền hạch đi trực tiếp đến cơ quan phân bố, để liên hợp (synapse) với các thân neuron hậu hạch. “nguồn Joel J, Autonomic nervous system physiology, 2015”

Phần lớn hệ cơ quan bị tác động bởi cả SNS và PNS. Các hệ cơ quan có tín hiệu ở trạng thái nghỉ chiếm ưu thế bởi SNS hoặc PNS, tỉ lệ này có thể thay đổi tùy thuộc vào tình trạng sinh lí bệnh và có thể thay đổi trong suốt cuộc đời của một cá nhân. Ví dụ trẻ sơ sinh ưu thế bởi phản ứng phó giao cảm, do đó có thể thấy nhịp chậm ở 20% ​​trẻ chưa tiền mê trong những tình huống stress như khởi mê và thao tác trên đường thở, nhưng nó không thường gặp ở người lớn. Đáp ứng vận mạch (vasoreactivity) của các mạch máu lớn, động mạch và tiểu động mạch là đáp ứng chủ yếu của SNS, trong khi tác dụng tim mạch của PNS chủ yếu ở mức tim. Những tác động khác nhau của ANS trên các cơ quan và hệ cơ quan được tóm tắt trong bảng 2.3.

Nói chung, SNS điều hòa hoạt động của cơ trơn mạch máu, cơ tim và các tuyến (đặc biệt là tuyến thượng thận), sự điều khiển này rất quan trọng cho đáp ứng “chiến đấu-hoặc-bỏ chạy”. Ngược lại, PNS điều khiển chức năng “nghỉ ngơi và tiêu hóa” (rest-and-digest) như tiết nước bọt, chảy nước mắt, đi tiểu, tiêu hóa, đại tiện và kích thích tình dục.

Bảng 2.3: Các type và subtype thụ thể của hệ thần kinh tự động

Thụ thể	Cơ quan tác động	Đáp ứng với kích thích
Hệ thần kinh giao cảm
α1	Cơ trơn (mạch máu, mống mắt, niệu quản, tam giác bàng quang, bàng quang, cơ thắt vòng)	Co cơ
α2	Tận cùng thần kinh SNS tiền synap Não	Ức chế giải phóng norepinephrine Dẫn truyền thần kinh
ß1	Tim Mô mỡ	Tăng tần số, co bóp, dẫn truyền Hủy lipid
ß2	Mạch máu Tiểu phế quản Thận Gan Tụy nội tiết Tử cung	Dãn mạch Dãn mạch Tiết resin Tân sinh đường, phân hủy glycogen Tiết insulin Dãn cơ
D1	Mạch máu	Dãn mạch
D2	Tận cùng thần kinh SNS tiền synap	Ức chế giải phóng norepinephrine
Hệ thần kinh phó giao cảm
M1	Tận cùng thần kinh tiền khớp nối cơ xương	Thuận lợi giải phóng acetylcholine
M2	Tận cùng thần kinh PNS tiền synap phổi	Ức chế giải phóng acetylcholine
Cơ quan nội tạng	Tăng
M3	Cơ trơn phổi, hậu synap	Co thắt phế quản
N1	Hạch PNS và SNS	Phong bế hạch
N2	Cơ xương	Co cơ

Ghi chú: D: dopamine ; M: muscarinic; N: nicotinic; PNS: hệ thần kinh phó giao cảm (parasympathetic nervous system); SNS: hệ thần kinh giao cảm (sympathetic nervous system).

2.4.1. Hệ thần kinh giao cảm

SNS được hình thành từ các sợi tiền hạch trong đoạn tủy ngực lưng (T1-L3) xuất phát từ cột chất xám trung gian giữa bên (intermediolateral gray column) và do đó được gọi là thần kinh ngực lưng (thoracolumbar outflow) (Hình 2.3). Sợi trục của chúng đi trong thân giao cảm và liên hợp với các tế bào mà chúng tác động (effector cell). Thân giao cảm (sympathetic trunk) là chuỗi hạch thần kinh kéo dài từ sàn sọ đến xương cụt, cách đường giữa cột sống khoảng 2,5 cm bao gồm hạch cạnh sống và hạch trước sống. Nó là kết quả hợp nhất của 3 hạch cổ, 11 ngực, 2-4 thắt lưng và 4 hạch cùng. Những sợi tiền hạch ngắn có myelin đi vào hạch cạnh cột sống (paravertebral ganglia) và đi một đoạn thay đổi (cao hơn hoặc thấp hơn chuỗi giao cảm) rồi liên hợp với thân neuron của các neuron giao cảm hậu hạch. Sợi hậu hạch dài hơn và không có bao myelin, chúng sẽ phân bố thần kinh cho các cơ quan tương ứng. Một sợi tiền hạch tiếp hợp với nhiều sợi hậu hạch 1/200 (kích thích đồng thời nhiều tổ chức). Một ngoại lệ của quy tắc này là tuyến thượng thận, ở đó các sợi tiền hạch không liên hợp trong hạch ngực nhưng vẫn thông qua chuỗi giao cảm đi vào tủy thượng thận. Các tế bào ưa crôm (chromaffin cell) trong tủy thượng thận có nguồn gốc từ mô thần kinh và có chức năng thiết yếu như các tế bào hậu hạch.

Hạch hình sao (stellate ganglion) bao gồm các neuron hậu hạch và phân bố thần kinh giao cảm cho đầu và cổ. Các sợi tiền hạch từ đoạn ngực T4 hoặc T5 tạo thành hạch này cũng như các hạch cổ trên và giữa. Gây tê cấu trúc này sẽ phong bế các sợi giao cảm đi vào đầu và cổ cùng bên, sẽ dẫn đến hội chứng Horner với đặc trưng bởi sụp mi (ptosis), co đồng tử (miosis), thụt mắt (enophthalmos) và giảm tiết mồ hôi (anhydrosis) ở bên bị ảnh hưởng. Hội chứng này là hậu quả trực tiếp do phong bế hạch hình sao và có thể xem là tác dụng phụ của tê cánh tay đám rối thần kinh cánh tay, do nó ở gần hạch hình sao. Tương tự như vậy, gây tê đám rối thắt lưng sẽ cắt đứt giao cảm (sympathectomy) ở chi dưới và gây tê dây thần kinh ngoại biên thường cắt đứt giao cảm ở chi bị tác động, do các sợi thần kinh giao cảm hậu hạch đi dọc theo các dây thần kinh bản thể (somatic nerve).

SNS giúp cơ thể chuẩn bị đối phó với sự sợ hãi, bỏ chạy hoặc chiến đấu. Đáp ứng giao cảm bao gồm tăng nhịp tim, huyết áp và cung lượng tim, chuyển lưu lượng máu từ da và mạch máu nội tạng cho nguồn cấp máu đến cơ xương, tăng kích thước đồng tử, dãn phế quản, co cơ vòng và thay đổi chuyển hóa như huy động chất béo và glycogen. Ví dụ kinh điển của nó là đáp ứng để duy trì CO₂ hoặc hạ đường huyết trong quá trình gây mê toàn diện.

2.4.2. Hệ thần kinh phó giao cảm

Hệ này bao gồm các nhân tạng đặc biệt nằm ở thân não và từ đó các sợi tiền hạch đi theo các dây thần kinh sọ III, VII, IX và X đến cơ quan tác động, và phần tủy cùng đi ra từ các tế bào sừng bên của đoạn tủy cùng 2, 3 và 4 tạo thành các dây thần kinh vùng chậu. Do đó, nó còn được gọi là thần kinh sọ cùng (craniosacral outflow).

Các sợi tiền hạch đi đến và phân bố thần kinh cho các cơ quan và liên hợp trong hạch nằm gần hoặc bên trong cơ quan đích, rồi phát sinh các sợi hậu hạch và phân bố tại các mô có liên quan. Các tế bào hạch có thể tổ chức tốt (như trong đám rối thần kinh cơ-ruột [myenteric plexus]) hoặc rải rác (như trong bàng quang và mạch máu). Phân bố phó giao cảm hạn chế hơn (một sợi trục tiền hạch có thể phân bố cho ít hơn 5 neuron hậu hạch) và tác động đặc hiệu và khu trú hơn (chỉ một tổ chức).

Các dây thần kinh sọ III, VII và IX ảnh hưởng đến đồng tử và bài tiết nước bọt. Dây III đi đến hạch mi (ciliary ganglion), dây VII đến hạch gối (geniculate ganglion), dây IX đến hạch tai (otic ganglion). Thần kinh phế vị là dây mang tín hiệu lớn của các neuron phó giao cảm, nó phân bố thần kinh cho tim, phổi, thực quản, dạ dày, ruột non, đại tràng gần, gan, túi mật, tụy, thận, niệu quản trên. Phân bố mạng thần kinh đến tim là đến nút nhĩ thất, nút xoang và tâm nhĩ (về cơ bản không phân bố đến tâm thất). Các sợi thần kinh cùng S2-S4 tạo thành đám rối chậu (pelvic plexus) phân bố cho đại tràng xa, trực tràng, bàng quang và cơ quan sinh dục (Hình 2.3).

Trong điều kiện sinh lí, PNS liên quan đến bảo tồn và phục hồi năng lượng vì làm giảm nhịp tim và huyết áp, tạo điều kiện thuận lợi giúp tiêu hóa và hấp thu chất dinh dưỡng, và cuối cùng là bài tiết các chất thải.

III. SINH LÍ TẾ BÀO

3.1. Neuron tiền hạch

Hình 2.5: Đầu tận cùng thần kinh. Ach được sản xuất tại đầu tận cùng tiền synap do kết hợp acetyl CoA và choline dưới tác động của choline acetyltransferase (ChAT). Chất dẫn truyền thần kinh này được dự trữ trong các túi nằm ở đầu tận cùng tiền synap và giải phóng khi có kích thích thần kinh. Ach có thể gắn với thụ thể nicotinic hoặc muscarinic hậu synap để gây ra phản ứng tác động. Ach còn tương tác với thụ thể muscarinic tiền synap để tạo ra feedback âm lên sự giải phóng Ach. Ach bị phá hủy trong synap bởi men acetylcholine esterase (AchE) và choline được lấy vào trong đầu tận cùng tiền synap để tái sử dụng. “nguồn GitHub Inc, 2016”

Ghi chú: cytoplasm: bào tương; ligand-gated channel: kênh hướng ligand; nerve impulse: xung thần kinh; postsynaptic neuron: neuron hậu synap; postsynaptic potential: điện thế hậu synap; presynaptic neuron: neuro tiền synap; synaptic cleft: khe synap; synaptic end bulb: hình hành cuối khớp thần kinh; synaptic vesicle: túi synap; TK: thần kinh; voltage-gated Ca²⁺ channel: kênh Ca²⁺ cảm ứng điện thế.

Dẫn truyền synap qua hạch ANS là giống nhau trong SNS và PNS. Các neuron tiền hạch ở SNS và PNS đều là cholinergic. Acetylcholine (ACh) được lưu trữ trong túi synap và giải phóng nhờ quá trình khử cực phụ thuộc Ca²⁺ tại đầu tận cùng thần kinh (Hình 2.5). ACh sau đó tương tác với các thụ thể hậu synap để khử cực màng hậu synap. Thụ thể hạch chính là thụ thể ACh nicotinic, liên quan với thụ thể Ach ở khớp thần kinh cơ (neuromuscular junction). Vì vậy, nhiều thuốc dãn cơ có tác dụng phụ trên tim mạch qua trung gian tác động của chúng tại hạch ANS. Tiến bộ mới về dược lí học của các thuốc này là tập trung làm giảm những tác động tại hạch này.

Hình 2.6: Phân loại thụ thể cholinergic. Thụ thể cholinergic được phân loại dựa trên tính chất dược lí hoặc dẫn truyền tín hiệu thứ phát. “nguồn Lyon Lee, Veterinary Surgery, 2012”

Có hai loại thụ thể nicotinic riêng biệt là thụ thể Ach nicotinic cơ và thần kinh (Hình 2.6). Thụ thể Ach thần kinh nằm trong hạch tự động gồm các tiểu đơn vị α3β4, và bị phong bế bởi các thuốc dãn cơ cũ (ví dụ gallamine) dẫn đến phong bế hạch. Khớp nối thần kinh cơ có thụ thể Ach nicotinic (gồm các tiểu đơn vị αβδε ở người lớn) bị phong bế chọn lọc bởi các thuốc dãn cơ mới hơn, dẫn đến ít bị tác dụng phụ hơn. Các thuốc mê bốc hơi và ketamine là các chất ức chế mạnh α4β2 trong hệ thần kinh trung ương và các thụ thể α3β4 tại hạch. Sự phát triển các thuốc dãn cơ tập trung vào giảm tác dụng phụ muscarinic và loại bỏ tác dụng phong bế hạch. Mối quan hệ giữa cấu trúc và hoạt động cho thấy sự hiện diện của các gốc amoni bậc bốn sẽ tạo điều kiện dễ dàng cho việc gắn kết tại vị trí ACh, còn khoảng cách liên ion (interionic distance) có thể có vai trò làm giảm tác dụng tại hạch cũng như phản ứng chéo muscarinic (muscarinic cross-reactivity).

Cả chất chủ vận (agonist) và chất phong bế nicotinic và muscarinic đều tương tác tại mức hạch, tác dụng cuối cùng là kích thích hoặc ức chế neuron hậu hạch và tiếp theo là ức chế cơ quan tác động. Vì vậy, synap hạch có vai trò hợp nhất phức tạp các chức năng tích hợp trong quá trình sinh lí bình thường cũng như trong quá trình bị tác động bởi thuốc mê.

3.2. Neuron hậu hạch

3.2.1. Hệ thần kinh giao cảm

Epinephrine, norepinephrine và dopamine là những dẫn truyền thần kinh (neurotransmitter) cổ điển trong dẫn truyền synap giao cảm được giải phóng từ các neuron hậu hạch, chúng tương tác với các thụ thể adrenergic để tạo ra các đáp ứng sinh lí giao cảm (Hình 2.7). Như thể hiện trong hình 2.7, các chất dẫn truyền thần kinh và các thụ thể của chúng đặc trưng ở các mức độ khác nhau. Dựa trên quan sát ban đầu của Ahlquist, các thụ thể adrenergic bao gồm hai loại khác nhau (alpha và beta), phân loại này dựa trên khái niệm đáp ứng sinh lí chung do chúng gây ra (gọi là phân loại dược lí cổ điển). Dược lí hiện đại tiếp tục phân loại chúng dựa trên sinh học phân tử (ví dụ trình tự DNA và cấu trúc protein). Theo quan điểm cơ học, các thụ thể này cũng có thể phân loại dựa trên tín hiệu của chúng được dẫn truyền như thế nào (ví dụ có liên quan với subtype protein G) và đáp ứng được thực hiện như thế nào (kênh ion hoặc enzyme nào tham gia).

Hình 2.7: Phân loại thụ thể adrenergic. “nguồn Lyon Lee, Veterinary Surgery, 2012”

Ví dụ norepinephrine được giải phóng từ neuron giao cảm hậu hạch và kích thích cả hai thụ thể α- và β-adrenergic, cho thấy đó là đáp ứng adrenergic cổ điển. Thụ thể α2 nằm ở tiền synap tạo ra một cung phản hồi (feedback loop) âm để điều hòa sự giải phóng tiếp theo của chất dẫn truyền thần kinh (Hình 2.8). Thụ thể hậu synap điều hòa tế bào tác động thông qua tín hiệu truyền tin thứ phát. Các hoạt động sinh lí của các thụ thể adrenergic và dopaminergic được tóm tắt trong bảng 2.3.

Hình 2.8: Đầu tận cùng adrenergic tiền synap. Tyrosine được chuyển thành dihydroxyphenylalanine (DOPA) bởi men tyrosine hydrolase. DOPA bị khử carboxyl (decarboxylase) tạo thành dopamine (DA) trong bào tương, nó được đưa vào túi synap. Trong túi synap, DA được chuyển thành norepinephrine (NE) nhờ men dopamine ß-hydrolase. Khi NE được giải phóng từ vị trí tiền synap do sự xuất bào (exocytosis) phụ thuộc canxi, và chất dẫn truyền thần kinh được giải phóng sẽ tương tác với thụ thể adrenergic của tế bào tác động và thụ thể nằm trên màng tiền synap. Thụ thể α2 tiền synap sẽ ức chế giải phóng NE tiếp theo. Thụ thể ß tiền synap tăng cường tái hấp thu NE là yếu tố chính để loại bỏ NE ra khỏi khe synap. Tổng hợp NE được kiểm soát bởi cơ chế feedback âm theo nồng độ tyrosine hydrolase. Một lượng nhỏ NE thoát vào mô ngoài neuron (extraneuronal tissue) và ở đó nó bị bất hoạt bởi men monoamine oxidase (MAO) và catechol-O-methyltransferase (COMT). “nguồn Joel J., Autonomic nervous system physiology, 2015”

Ghi chú: DA: dopamine; DBH: dopamine ß-hydroxylase; DD: DOPA decarboxylase; NE: norepinephrine; TH: tyrosine hydrolase.

Tổng hợp các chất dẫn truyền thần kinh adrenergic diễn ra trong khối dãn mạch (varicosities) tiền synap của các neuron giao cảm hậu hạch. Quá trình tổng hợp enzyme của norepinephrine được mô tả trong hình 2.8. Các chất dẫn truyền thần kinh được lưu trữ và giải phóng từ túi synap, sau đó tái hấp thu vào đầu tận cùng thần kinh tiền synap và chấm dứt hoạt động của chất dẫn truyền. Ngoài ra, sự khuếch tán các chất dẫn truyền ra khỏi khe synap cũng bị chuyển hóa bởi men monoamine oxidase (MAO) và catechol-O-methyl transferase (COMT) và cũng nhanh chóng bị chấm dứt hoạt động.

3.2.2. Hệ thần kinh phó giao cảm

Acetylcholine là chất dẫn truyền thần kinh chính tại vị trí tác động hậu hạch của PNS. Các thụ thể hậu synap của Ach được phân loại là nicotinic hoặc muscarinic. Giống như các thụ thể adrenergic, thụ thể cholinergic có thể được phân loại dựa trên dược lí cổ điển, sinh học phân tử và/hoặc cơ chế tế bào (Hình 2.6). Các thụ thể nicotinic hoạt động ở khớp thần kinh cơ cũng có mặt trong hạch tự động.

Các thụ thể muscarinic là trung gian của phần lớn tác động sinh lí của PNS (Bảng 2.3). Ach được tổng hợp trong bào tương ở đầu tận cùng dây thần kinh và được lưu trữ trong các túi synap tại đầu tận cùng tiền synap. Khi có điện thế hoạt động truyền đến tiền synap sẽ làm cho dòng ion canxi đi vào nội bào và giải phóng các chất chứa bên trong của hàng trăm túi vào khe synap. Ach sau đó gắn với các thụ thể đặc hiệu trên màng hậu synap và làm tăng tính thấm của màng với ion natri, kali và canxi, nó tạo ra điện thế kích thích hậu synap. Sau khi được giải phóng vào khe synap, hoạt động của ACh nhanh chóng bị chấm dứt bởi enzyme ngoại bào acetylcholinesterase (AChE) thông qua quá trình thủy phân. AChE gắn ở màng hậu synap và quá trình thủy phân tạo ra choline và acetate. Choline được đưa vào các đầu tận cùng thần kinh tiền synap để tái sử dụng, còn acetate khuếch tán ra khỏi khe synap.

Các thụ thể muscarinic được chia thành năm phân nhóm (subclass) nhỏ hơn, ba loại có ý nghĩa dược lí trong PNS bao gồm M₁, M₂ và M₃. Thụ thể M₁ nằm trong hạch tự động, hệ thần kinh trung ương và ở đường dẫn khí. Thụ thể M₁, M₂ và M₃ có tác dụng trên cơ trơn đường hô hấp và phần lớn là các thụ thể M₂ và M₃. Thụ thể M₂ nằm trước synap và hoạt động như một phần của cung phản hồi âm để hạn chế giải phóng ACh. Thụ thể M₃ nằm sau synap và trung gian gây co thắt phế quản.

3.2.3. Hệ thần kinh ruột

Đường tiêu hóa được phân bố bởi thần kinh giao cảm và phó giao cảm li tâm, phát sinh từ các vị trí tiền hạch và hậu hạch. Đầu vào của thần kinh này cùng với thần kinh nội tạng hướng tâm, tương tác với các yếu tố thần kinh nội tại (thường gọi là hệ thần kinh ruột [enteric nervous system]) để kiểm soát chức năng ruột. SNS phân bố các sợi thần kinh từ thân tế bào nằm trong hạch cảm trước cột sống, ruột non, mạc treo tràng dưới và hạch vùng chậu. Phân bố thần kinh vagal (phó giao cảm) bao gồm cả sợi cảm giác và vận động. Các sợi thần kinh li tâm vagal kết thúc tại cơ trơn trong thành ruột, tương tác với hạch thần kinh cơ (myenteric ganglion) nội tại để kiểm soát chức năng vận động. Đường li tâm từ SNS và PNS điều hòa lưu lượng máu, hoạt động bài tiết và chức năng vận động. Đường hướng tâm vagal đáp ứng với chức năng ruột bình thường, còn đường hướng tâm giao cảm đáp ứng với kích thích đau như chướng bụng và tổn thương.

Tác động của gây mê trên hệ thần kinh ruột có thể chia thành tác động dược lí trực tiếp lên cơ trơn đường ruột, và tác động do gây tê tủy sống hoặc ngoài màng cứng. Có thể điều hòa các thụ thể cholinergic muscarinic ở ruột bằng thuốc ức chế acetylcholinesterase và thuốc kháng cholinergic nhằm hóa giải tác dụng phong bế thần kinh cơ. Liệt ruột (ileus) sau mổ có thể giảm nhờ sử dụng gây tê ngoài màng cứng ngực. Rối loạn chức năng tự động gây rối loạn vận động (dysmotility) ruột trong giai đoạn hậu phẫu thường do ảnh hưởng của SNS hơn là do PNS. Phản xạ ức chế giao cảm này có thể bị gián đoạn do sự phân chia các dây thần kinh nội tạng, phá hủy các dây thần kinh cảm giác hướng tâm hoặc cắt đứt giao cảm do thuốc gây tê ngoài màng cứng ngực. Kết quả là rút ngắn thời gian liệt ruột sau mổ.

3.3. Truyền tin thứ phát trong hệ thần kinh tự động

Tương tác giữa các chất dẫn truyền thần kinh với các thụ thể hậu synap của chúng sẽ tạo ra sự truyền tín hiệu, nó truyền từ thụ thể gắn kết đến tế bào đáp ứng với tác động. Trong hệ adrenergic, sự truyền tin qua trung gian protein G, sau đó nó điều hòa adenyl cyclase và phospholipase C để tạo ra sự truyền tin thứ phát và/hoặc trực tiếp điều hòa các kênh ion khác nhau. Ngược lại, thụ thể Ach nicotinic bị gắn kết sẽ mở kênh ion nội tại của nó dẫn đến thay đổi điện thế tế bào. Thụ thể Ach muscarinic là thụ thể gắn với protein G giống như thụ thể adrenergic. Đáp ứng truyền tin thứ phát do kích thích thụ thể muscarinic phụ thuộc vào vị trí tác động và sự hiện diện của các phân nhóm thụ thể muscarinic (Bảng 2.3).

3.3.1. Tủy thượng thận

Tủy thượng thận (adrenal medulla) là phần đặc biệt của SNS. Tế bào ưa crôm tương đồng với các neuron hạch giao cảm và có nguồn gốc tương tự từ mào thần kinh (neural crest). Tủy thượng thận được xem là có chức năng hạch giao cảm và kết nối trực tiếp với hệ tuần hoàn. Kích thích SNS dẫn đến giải phóng epinephrine và norepinephrine từ tủy thượng thận vào máu, nó là dạng đáp ứng rộng lan tỏa (không mục tiêu) từ các cơ quan tác động khác nhau có chứa thụ thể adrenergic. Do đó, có thể kích hoạt giao cảm ngay cả những tế bào không có thần kinh giao cảm phân bố trực tiếp (nhưng có thụ thể giao cảm). SNS phân bố thần kinh cho tủy thượng thận với đặc thù là tế bào tiết (secretor cell) của nó nhận các sợi tiền hạch trực tiếp thông qua các dây thần kinh nội tạng. Như vậy, tuyến thượng thận là tác động chung của SNS, một sự khuếch đại cần thiết cho đáp ứng stress.

IV. PHẢN XẠ HỆ THẦN KINH TỰ ĐỘNG

ANS duy trì cân bằng nội môi bằng cách sử dụng SNS và PNS như cơ chế điều hòa (Bảng 2.4). Tín hiệu tương đối của một trong hai phân hệ này sẽ thay đổi theo tuổi, giới tính, hệ cơ quan và tác động của môi trường như stress. Thách thức đối với bác sĩ gây mê là duy trì cân bằng nội môi trong quá trình ANS bị tác động bởi thuốc, bệnh lí đi kèm, kích thích phẫu thuật và các thuốc mê. Hiểu biết về các đường phản xạ ANS và ảnh hưởng của thuốc mê/phẫu thuật làm cho nó bị tăng hay giảm là nền tảng để duy trì cân bằng nội môi trong quá trình gây mê và hồi sức.

Bảng 2.4: Cân bằng nội môi giữa hệ giao cảm và phó giao cảm

Cơ quan	Tác động	Kích thích SNS	Kích thích PNS
Tim mạch	Nút xoang Nút nhĩ thất Sợi His-Purkinje Mô cơ tim Tiểu động mạch vành	Tăng nhịp tim Tăng tốc độ dẫn truyền Tăng tự động tính, dẫn truyền Tăng co bóp Co mạch (α2), dãn mạch (ß2)	Giảm nhịp tim Giảm tốc độ dẫn truyền Không hoặc tối thiểu Không hoặc tối thiểu Dãn và co mạch
Tiêu hóa	Tuyến nước bọt Túi mật Cơ trơn Cơ thắt vòng	Tăng tiết ít Thư giãn Ức chế Co thắt	Kích thích bài tiết Co thắt Kích thích Thư giãn
Mắt	Mống mắt Cơ mi	Dãn đồng tử Dãn (để nhìn xa)	Co đồng tử Co (để nhìn gần)
Phổi	Cơ trơn phế quản	Dãn cơ	Co cơ
Niệu sinh dục	Thành bàng quang Cơ vòng bàng quang Ống dẫn tinh, túi tinh, hệ cơ tiền liệt và tử cung	Dãn cơ trơn Co cơ Co cơ trơn	Co cơ trơn Thư giãn Dãn mạch và cương (erection)
Điều hòa nhiệt độ	Mạch máu Tuyến mồ hôi	Co mạch Đổ mồ hôi (các sợi giao cảm hậu hạch là cholinergic)	Dãn mạch Tác dụng nhỏ

Ghi chú: PNS (parasympathetic nervous system): hệ thần kinh phó giao cảm; SNS (sympathetic  nervous system): hệ thần kinh giao cảm.

4.1. Phản xạ hệ thần kinh trung ương

4.1.1. Tam chứng cushing

Tam chứng Cushing (Cushing’s triad) là hội chứng sinh lí do tăng áp lực nội sọ, nhịp chậm và tăng huyết áp. Tăng áp lực nội sọ qua trung gian giao cảm dẫn đến tăng huyết áp, sự phân li rõ rệt trong giảm nhịp tim có thể do thiếu máu cục bộ hành tủy. Kích hoạt trung tâm phó giao cảm hành tủy thông qua phản xạ của thụ thể áp lực gây nhịp chậm nhưng không vượt quá tăng huyết áp qua trung gian giao cảm. Kết quả cân bằng nội môi là tăng lưu lượng máu đến não.

4.1.2. Tăng phản xạ tự động

Tăng phản xạ tự động (autonomic hyperreflexia) hay còn gọi rối loạn phản xạ tự động (autonomic dysreflexia), tình trạng này là do gián đoạn mãn tính các xung li tâm đi xuống tủy sống như trong chấn thương tủy hay ảnh hưởng của khối u. Bệnh nhân bị cắt ngang tủy sống trên mức T6 sẽ có phản xạ này. Đáp ứng của phản xạ này có thể khởi phát do kích thích da hoặc nội tạng dưới mức tổn thương tủy. Tăng phản xạ tự động không thường gặp nếu gián đoạn dưới mức T5. Các kích thích như căng bàng quang, chướng ruột hoặc kích thích phẫu thuật có thể dẫn đến đáp ứng giao cảm quá mức. Điều này là do mất các xung ức chế bình thường từ vùng trên mức tổn thương. Kích thích dưới mức cắt ngang tủy tạo ra sự co mạch thông qua hoạt hóa các sợi giao cảm tiền hạch. Ở bệnh nhân thần kinh có tình trạng còn nguyên vẹn, dòng tín hiệu này sẽ được điều hòa bằng các xung ức chế từ các trung tâm cao hơn ở thần kinh trung ương. Nếu bị cắt ngang tủy, dòng tín hiệu này sẽ bị cô lập khỏi các xung ức chế và như vậy co mạch vẫn còn tiếp tục ở dưới mức tổn thương. Sự co mạch này gây tăng huyết áp và xoang cảnh nhận được sự tăng này và gây ra nhịp chậm. Đáp ứng quá mức một phần là do thụ thể adrenergic tăng nhạy quá mức (supersensitivity) thứ phát do đứt phân bố thần kinh (denervation).

Dấu hiệu và triệu chứng bao gồm tăng huyết áp và nhịp chậm, nghẹt mũi, đau đầu và mờ mắt. Kiểm soát bệnh nhân bị liệt tứ chi hoặc liệt cao bao gồm gây mê toàn diện hoặc tê tủy sống kết hợp với kiểm soát huyết áp cẩn thận do thay đổi ANS. Điều trị bao gồm thuốc phong bế hạch, đối kháng (antagonist) α-adrenergic, thuốc dãn mạch trực tiếp.

4.1.3. Phản xạ sinh nhiệt

Kiểm soát tự động quá trình điều hòa nhiệt độ ở động vật có vú bao gồm nhiều đường phản xạ từ các tế bào cảm giác có nguồn gốc từ các mô khác nhau bao gồm da, nội tạng và hệ thần kinh trung ương. Những tín hiệu này được xử lí tại vùng dưới đồi và duy trì nhiệt độ cơ thể trong giới hạn hẹp trên dưới mức 37°C. Nhịp sinh học hàng ngày tạo ra sự thay đổi hình sin khoảng 1⁰C. Đầu ra của vùng dưới đồi kiểm soát các đáp ứng bao gồm hoạt động mạch máu ngoại biên (dãn mạch hoặc co mạch), đổ mồ hôi và rung cơ (shivering).

Vùng trước thị (POA: preoptic area) của vùng dưới đồi trước (anterior hypothalamus) nhận tín hiệu nhiệt hướng tâm từ các thụ thể ngoại biên cũng như cảm giác ở trung tâm (tủy sống và vài bộ phận cơ thể). Tín hiệu li tâm đi đến cơ quan tác động điều nhiệt chủ yếu bao gồm: (1) các mạch máu dưới da co mạch để giảm sự mất nhiệt và dãn mạch để làm mất nhiệt; (2) mô mỡ nâu (brown fat) và cơ xương để sinh nhiệt và rung cơ; và (3) các tuyến mồ hôi giúp mất nhiệt do bốc hơi.

Đổ mồ hôi được kiểm soát bởi các sợi cholinergic và có thể bị phong bế bởi thuốc đối kháng muscarinic như atropine hoặc phong bế thần kinh ngoại biên. Rung cơ có thể bị phong bế bởi thuốc dãn cơ và có thể bị giảm đi ở bệnh nhân lớn tuổi và bệnh lí thần kinh cơ. Rung cơ không xảy ra ở trẻ sơ sinh và giới hạn ở trẻ nhỏ. Sinh nhiệt không rung cơ xảy ra ở trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ được điều hòa bởi norepinephrine từ các đầu tận cùng thần kinh adrenergic. Co mạch được kiểm soát bởi ANS ở mức các shunt động tĩnh mạch và là kết quả của tín hiệu thần kinh giao cảm và không phải do phóng thích catecholamine vào máu.

Tất cả thuốc mê đều làm giảm phản xạ sinh nhiệt (thermogenesis reflex). Ngưỡng đổ mồ hôi bị tăng nhẹ và ngưỡng co mạch và rung cơ bị giảm đi rõ rệt. Những tác dụng này của thuốc mê có thể dẫn đến hạ thân nhiệt trong quá trình phẫu thuật nếu không giảm thiểu mất nhiệt do bức xạ, dẫn truyền, đối lưu và bốc hơi.

4.2. Phản xạ tim

4.2.1. Phản xạ thụ thể áp lực

Thụ thể sức căng (baroreceptor) trong thành động mạch cảnh và động mạch chủ cảm nhận sự gia tăng áp lực (nội mạch hoặc ngoại mạch chẳng hạn như xoa xoang cảnh). Các xung hướng tâm được mang trong dây thần kinh Hering và thần kinh phế vị đến hành tủy. Tại hành tủy, đầu vào của thụ thể áp lực bị kích thích sẽ tương tác với nhân của bó đơn độc (solitary tracts) gây giải ức chế (disinhibit) neuron liên hợp ức chế (inhibitory interneuron), sau đó tăng tín hiệu đến vùng hành tủy bụng mỏ giữa (rostral ventromedial medulla) và từ đó đi đến nhân trung gian giữa bên (intermediolateral  nucleus). Giảm nhịp tim, huyết áp, co bóp cơ tim và sức cản mạch máu ngoại biên là qua trung gian hoạt động vagal li tâm. Hiệu ứng này có thể thấy khi tiêm tĩnh mạch phenylephrine (thuốc chủ vận thụ thể α1) trong quá trình gây mê sẽ gây tăng huyết áp và giảm nhịp tim. Halothane làm giảm phản xạ này.

4.2.2. Phản xạ thụ thể hóa học

Các thụ thể hóa học (chemoreceptor) trung ương nhạy cảm với sự tăng CO₂ và giảm độ pH máu động mạch. Tăng thán khí (hypercarbia) gây tăng thông khí phút nhanh và mạnh. Thuốc mê bốc hơi, opioid và nitơ oxit làm giảm đáp ứng này theo kiểu phụ thuộc liều. Thậm chí khi nồng độ các thuốc mê bốc hơi ở dưới mức gây mê (subanesthetic) cũng ảnh hưởng lên đáp ứng thông khí, do đó bệnh nhân sử dụng thuốc halogen trong phòng mổ có thể tiếp tục bị giảm đáp ứng với tăng thán khí tại đơn vị hồi tỉnh. Thuốc mê bốc hơi cũng gây giảm đáp ứng thông khí với giảm oxy máu qua trung gian các thụ thể hóa học ngoại biên (nằm trong thân cảnh [carotid body]) theo kiểu phụ thuộc liều. Giảm oxy máu tạo ra các xung hướng tâm từ thân cảnh và động mạch chủ qua dây thần kinh Hering và phế vị đến nhân đơn độc gây tăng nhịp thở, thể tích khí lưu thông và thông khí phút. Kích hoạt giao cảm cũng có thể gây tăng nhịp tim và cung lượng tim.

4.2.3. Phản xạ tim-tim

Tăng áp lực tĩnh mạch trung tâm sẽ kích hoạt thụ thể sức căng trong tâm nhĩ. Các xung hướng tâm này đi qua dây thần kinh phế vị tác động đến trung tâm tim mạch ở não, sau đó nó ức chế tín hiệu phó giao cảm đi ra dẫn đến nhịp nhanh. Phản xạ Bainbridge có thể thấy trong quá trình sinh con do sự tự truyền máu (autotransfusion) làm tăng áp lực tĩnh mạch trung tâm.

4.2.4. Phản xạ Bezold-Jarisch

Phản xạ tim này đặc trưng bởi tụt huyết áp, nhịp chậm và dãn động mạch vành. Phản xạ Bezold-Jarisch để đáp ứng với các kích thích độc hại được phát hiện trong tâm thất, quá trình này đã được nghiên cứu khi sử dụng alkaloid Veratrum tiêm tĩnh mạch. Thụ thể hóa học nằm trong tâm thất phản ứng với thiếu máu cơ tim cục bộ bằng cách tăng lưu lượng máu đến cơ tim và giảm hoạt động tim. Nó giống như một phản xạ bảo vệ tim. Đường đi của phản xạ này bắt đầu tại các thụ thể trong tâm thất khi có các kích thích cơ học và hóa học. Các sợi C hướng tâm không có myelin đi trong thần kinh phế vị làm tăng cơ chế phản xạ của thụ thể áp lực, ức chế dòng giao cảm đi ra và ức chế tín hiệu vận mạch dẫn đến dãn mạch ngoại biên. Tầm quan trọng của phản xạ này khi có thuốc mê còn đang tranh luận đặc biệt là trong gây tê vùng. Được xem là một phản xạ ức chế tim, phản xạ Bezold-Jarish có thể hoạt động song song với phản xạ thụ thể áp lực nhưng có lẽ không phải là nguyên nhân chính gây thay đổi sinh lí ở người.

4.2.5. Nghiệm pháp valsalva

Thở ra gắng sức khi đóng thanh môn dẫn đến nhiều phản ứng qua trung gian ANS. Tăng áp lực trong lồng ngực gây giảm hồi lưu tĩnh mạch dẫn đến giảm đột ngột làm đầy tim (cardiac filling) và huyết áp. Phản ứng của thụ thể áp lực dẫn đến tăng nhịp tim và tăng co bóp cơ tim thông qua kích thích giao cảm. Khi mở nắp thanh môn sẽ làm tăng hồi lưu tĩnh mạch dẫn đến tăng huyết áp (co bóp vẫn tăng). Nó được phát hiện thông qua các thụ thể áp lực dẫn đến giảm nhịp tim qua trung gian giao cảm.

4.2.6. Phản xạ mắt tim

Dây thần kinh sinh ba (V) liên quan đến một số phản xạ tự động, phản xạ được biết đến nhiều nhất là phản xạ mắt tim (oculocardiac reflex). Ấn mạnh nhãn cầu hoặc kéo cơ vận nhãn (extraocular musculature) tạo ra tín hiệu hướng tâm trong các dây thần kinh mi ngắn và dài. Những tín hiệu này hội tụ tại hạch Gasser (Gasserian ganglion) gây ra đáp ứng phó giao cảm và nhịp chậm nặng đáng chú ý. Giải phóng sức căng sẽ dẫn đến nhịp tim trở lại bình thường. Đáp ứng qua trung gian thụ thể muscarinic này có thể bị chặn bởi glicopyrrolate hoặc atropine hoặc tê thần kinh hậu nhãn cầu (retrobulbar nerve block). Ngoài phản xạ mắt tim, kích hoạt giao cảm đã được báo cáo trong quá trình kích thích trong mũi và là một phần quan trọng của phản xạ lặn (diving reflex).

V. ỨNG DỤNG TRONG GÂY MÊ THẦN KINH

5.1. Ảnh hưởng của thuốc mê trên hệ thần kinh tự động

Thuốc mê có xu hướng ức chế ANS vì chúng tác động trên hệ thần kinh trung ương. Nhiều loại thuốc cụ thể sử dụng trong gây mê trực tiếp hoặc gián tiếp tương tác với các hệ thống, các cơ quan và các thụ thể của ANS và sau đó thay đổi chức năng ANS. Ví dụ sử dụng chất chủ vận thụ thể α2 clonidin để giảm liều halothane trong gây mê toàn diện. Tiếp theo là nghiên cứu sử dụng dexmedetomidine như agonist α2 trên hệ thần kinh trung ương để hỗ trợ mê.

Thuốc mê gây giảm ANS phần nào do giảm các phản xạ cân bằng nội môi và giảm sự thay đổi bình thường nhờ cân bằng giữa SNS và PNS. Thay đổi nhịp tim, khoảng mạch-mạch và theo dõi biến đổi thể tích dựa trên biên độ mạch (pulse plethysmography amplitude) đã được sử dụng để mô tả tình trạng của ANS. Sử dụng opioid mạnh như fentanyl gây giảm biến beat-to-beat bình thường, ức chế tín hiệu giao cảm và tăng cường hoạt động phế vị. Các khí mê mạnh như desflurane ức chế ANS dựa trên biến đổi nhịp tim. Xenon là thuốc mê ức chế huyết động ít hơn các khí mê mạnh khác, gây tăng hoạt động phó giao cảm và giảm hoạt động giao cảm so với gây mê tĩnh mạch toàn diện (TIVA: total intravenous anesthesia) bằng propofol. Như vậy, các khí mê có ảnh hưởng khác nhau trên ANS và dường như ức chế SNS chiếm ưu thế.

Gây mê và gây tê vùng cũng ảnh hưởng khác nhau đến ANS. Sự cân bằng tín hiệu giao cảm với tín hiệu phó giao cảm ở phần trên cơ thể (không bị ảnh hưởng bởi tê ngoài màng cứng vùng thắt lưng) và dưới cơ thể, hoặc thay đổi sự cân bằng giữa tình trạng trước mổ và sau mổ có thể gây biến chứng ở bệnh nhân bị bệnh tim nặng. Rối loạn chức năng ANS tiếp triển tại đơn vị hồi sức làm phức tạp thêm giai đoạn chu phẫu của bệnh nhân phẫu thuật.

5.2. Mất chức năng tự động

Lão hóa, đái tháo đường và rối loạn tự động có thể dẫn đến mất (autonomic failure) hoặc rối loạn chức năng ANS nó ảnh hưởng đến quá trình kiểm soát chu phẫu.

5.2.1. Lão hóa

Lão hóa ảnh hưởng trên tim mạch với đặc trưng là tăng huyết áp và tụt huyết áp tư thế đứng (orthostatic hypotension), hai tình trạng được điều khiển bởi ANS. Khoảng 20% ​bệnh nhân trên 65 tuổi bị hạ huyết áp tư thế, ước tính khoảng một nửa số bệnh nhân này có triệu chứng bao gồm chóng mặt, muốn ngất hoặc mất ý thức. Điều hòa phản xạ nhịp tim chủ yếu qua trung gian cơ chế phó giao cảm và giảm dần theo tuổi. Sẽ có sự suy giảm có chọn lọc hoặc sớm các chức năng phó giao cảm trong quá trình lão hóa với sự tham gia tối thiểu hoặc tăng dần của SNS. Ngoài ra, mất kiểm soát nhiệt độ có thể dẫn đến sốc nhiệt (heat stroke) hoặc hạ thân nhiệt. Tất cả những bệnh lí này đều dẫn đến mất khả năng thích nghi đầy đủ với môi trường stress ở bệnh nhân lớn tuổi. Trong khi lượng epinephrine lưu hành và số lượng các thụ thể β-adrenergic không giảm ở người lớn tuổi, nhưng lượng norepinephrine sẽ tăng lên. Điều này dẫn đến giảm theo chu kì đáp ứng của thụ thể adrenergic do norepinephrine lưu hành trong máu tăng và các thụ thể bị điều hòa xuống (down-regulation), do đó sẽ cần nhiều kích thích hơn. Người lớn tuổi đã bị giảm nồng độ renin và aldosteron và tăng nồng độ natri lợi niệu tâm nhĩ, do đó dễ bị mất muối và giảm thể tích tuần hoàn. Hậu quả là huyết áp bất ổn đặc biệt với thay đổi tư thế, làm cho việc kiểm soát bằng thuốc khó khăn hơn. Ví dụ đồng vận β-adrenergic có tác dụng làm giảm rõ rệt nhịp tim, cung lượng tim và dãn mạch do giảm ái lực các thụ thể β-adrenergic và giảm đồng thời hiệu quả tín hiệu truyền tin thứ phát.

Điều hòa nhiệt độ ở bệnh nhân lớn tuổi cũng bị thay đổi do thay đổi ANS và hậu quả là giảm khả năng đáp ứng sinh lí với rung cơ và co mạch. Bệnh nhân lớn tuổi bị giảm khối lượng cơ vì vậy họ không thể sinh nhiệt hiệu quả. Họ cũng bị giảm lớp mỡ dưới da (ngay cả tổng lượng chất béo đo bằng tỉ lệ trọng lượng cơ thể tăng lên) dẫn đến giảm khả năng cách nhiệt. Kiểm soát điều nhiệt bởi lưu lượng máu da ở người cao tuổi cũng bị thay đổi do hậu quả thay đổi ANS. Co mạch và dãn mạch phản xạ bị giảm do giảm tín hiệu giao cảm và giảm đáp ứng mạch máu. Như một hệ quả, người lớn tuổi có thể bị nhiều stress hơn liên quan trực tiếp đến tăng và hạ thân nhiệt.

5.2.2. Đái tháo đường

Bệnh thần kinh tự động thường gặp ở những bệnh nhân đái tháo đường. Khoảng 20-40% bệnh nhân đái tháo đường phụ thuộc insulin bị bệnh lí thần kinh ngoại biên nặng, đặc trưng bởi huyết áp bất ổn, suy giảm điều nhiệt và liệt dạ dày (có thể rối loạn chức năng thần kinh phế vị). Nó có thể là hậu quả do thoái hóa neuron hoặc rối loạn chức năng thần kinh do chuyển hóa. Có thể liên quan đến đường trung tâm hướng tâm hoặc đường phản xạ li tâm. Bệnh thần kinh tự động do đái tháo đường (diabetic autonomic neuropathy) có thể tăng tỉ lệ theo thời gian mắc bệnh.

Bệnh thần kinh phế vị (vagal neuropathy) xảy ra sớm trước bệnh thần kinh giao cảm trong quá trình bệnh đái tháo đường. Test nhạy nhất để chẩn đoán suy giảm thần kinh phó giao cảm tim là test xác định thay đổi nhịp tim tối đa so với tối thiểu khi hít thở mạnh (RSA: respiratory sinus arrhythmia). Không dung nạp với tư thế đứng thẳng thường rõ. Nếu có tụt huyết áp tư thế có triệu chứng sẽ phối hợp với tiên lượng xấu. Những bệnh nhân này dễ bị đột tử do tim.

Bác sĩ gây mê cần lưu ý một số điểm quan trọng ở những bệnh nhân này nếu đã lên lịch mổ: (1) rối loạn chức năng thực quản và giảm trương lực dạ dày làm tăng nguy cơ trào ngược và hít sặc; (2) nhịp chậm, tụt huyết áp và ngưng tuần hoàn-hô hấp đã được báo cáo; (3) tụt huyết áp bất thường khi khởi mê và cần dùng thuốc tăng huyết áp nhiều nhất trong mổ để duy trì huyết động ổn định; (4) rối loạn chức năng ANS cũng có thể ảnh hưởng đến kiểm soát thông khí, làm cho bệnh nhân đái tháo đường dễ bị tác dụng ức chế hô hấp của thuốc; (5) nhồi máu cơ tim không đau ngực và ngừng tuần hoàn-hô hấp không rõ nguyên nhân đã được báo cáo. Các vấn đề này nhiều khi có thể cần thay đổi kế hoạch gây mê cổ điển bao gồm cả tiền trị để giảm thiểu hậu quả hít sặc dịch dạ dày, hỗ trợ tim mạch và nỗ lực chủ động phòng ngừa hạ thân nhiệt. Bệnh nhân đái tháo đường cũng bị nhiều stress hơn và có nguy cơ cao bị các biến chứng chu phẫu, có lẽ phần nào là do rối loạn chức năng tự động.

5.2.3. Rối loạn chức năng thần kinh tự động

Rối loạn chức năng tự động (autonomic dysautonomia) có thể là hậu quả do khiếm khuyết di truyền (ví dụ rối loạn tự động di truyền [familial dysautonomia], hội chứng Shy-Drager), nhiễm virus (hội chứng Gullain-Barré), bệnh lí ác tính (hội chứng Lambert-Eaton) hoặc không rõ lí do. Tụt huyết áp tư thế đứng và giảm biến beat-to-beat là những dấu hiệu thường gặp. Nó có thể dẫn đến thay đổi huyết áp nhanh chóng và đáp ứng quá mức đối với các thuốc cường giao cảm khi gây mê do thay đổi số lượng hoặc chức năng thụ thể adrenergic.

5.2.4. Hội chứng cắt ngang tủy

Là tổn thương tủy sống với biểu hiện liệt hai chân hoặc tứ chi. Nguyên nhân thường gặp nhất là chấn thương, các nguyên nhân khác bao gồm khối u, nhiễm trùng, rối loạn mạch máu và phát triển tâm thần. Hội chứng cắt ngang tủy cấp biểu hiện với sốc tủy bao gồm liệt mềm, mất điều hòa nhiệt độ, mất phản xạ tủy, tụt huyết áp và nhịp chậm. Trong giai đoạn mãn tính, phản xạ tủy xuất hiện trở lại và bệnh nhân có biểu hiện tăng phản xạ tự động hoặc phản xạ khối.

5.2.4.1. Cắt ngang tủy cấp

Mất đáp ứng bù trừ của SNS làm cho những bệnh nhân này bị tụt huyết áp đáng kể với thay đổi cấp tính do tư thế, mất máu hoặc thông khí áp lực dương ngắt quãng (IPPV: intermitent positive pressure ventilation). Vì vậy cần chú ý các vấn đề bao gồm: kiểm soát đường thở, truyền dịch tinh thể tự do, thay thế kịp thời máu mất, chăm sóc hạ thân nhiệt và kiểm soát thông khí.

5.2.4.2. Cắt ngang tủy mãn

Mục tiêu kiểm soát trong gây mê là phòng ngừa tăng phản xạ tự động. Gây mê toàn diện với thuốc mê bốc hơi có hiệu quả ngăn ngừa phản xạ này. Gây tê ngoài màng cứng và tủy sống cũng rất hiệu quả. Phong bế đường hướng tâm với gây tê tại chỗ như bôi lòng niệu đạo có thể không ngăn chặn được phản xạ khối này. Thuốc như nitroprusside 1-2 mcg/kg khởi đầu và sau đó truyền tĩnh mạch, nitroglycerine, clonidine.

5.3. Kiểm soát trong gây mê

Kiểm soát trong gây mê dựa trên hiểu biết về ảnh hưởng do suy giảm hoạt động ANS trên đáp ứng tim mạch đối với các biến cố như thay đổi tư thế, áp lực đường thở dương và mất máu cấp cũng như trên tác động giảm co bóp cơ tim của các thuốc mê.

5.3.1. Tư thế bệnh nhân

Nếu có giảm HA tư thế đứng quá mức thì cần thận trọng khi vận chuyển bệnh nhân đến phòng mổ và tốt nhất là ở tư thế nằm ngửa. Nên tránh khởi mê ở các tư thế khác trừ tư thế nằm ngửa.

5.3.2. Tiền mê

Opioid và các thuốc ức chế trung tâm hô hấp khác, tốt nhất là không dùng vì rối loạn chức năng ANS có thể ảnh hưởng đến kiểm soát hô hấp. Fentanyl dường như là lựa chọn chấp nhận được. Atropine có thể không gây nhịp nhanh. Metoclopramide được khuyến cáo để đẩy nhanh quá trình làm trống dạ dày vì sẽ có liệt dạ dày. Dự phòng kháng tiết với kháng H₂ hoặc ức chế bơm proton được khuyến cáo trong bối cảnh có thể có trào ngược và hít sặc.

5.3.3. Theo dõi trong mổ

Đo liên tục huyết áp động mạch bằng kĩ thuật xâm lấn hoặc không xâm lấn. Đặt catheter áp lực tĩnh mạch trung tâm và/hoặc động mạch phổi rất hữu ích để hướng dẫn tốc độ truyền dịch. ECG để theo dõi loạn nhịp và thay đổi thiếu máu cục bộ. Đo bão hòa oxy máu kiểm tra SaO₂. Theo dõi nhiệt độ và lượng nước tiểu với ống thông bàng quang.

5.3.4. Khởi mê

Nếu sử dụng thiopental để khởi mê có thể gây giảm huyết áp nhanh và mạnh nếu giảm thể tích nội mạch. Benzodiazepine và fentanyl cũng được khuyến cáo. Ketamine có thể gây tăng huyết áp mạnh. Nên đặt nội khí quản nhanh chóng sau khởi mê vì bệnh nhân thường bị liệt dạ dày.

5.3.5. Duy trì mê

Khuyến cáo tự thở với nitơ oxit và oxy với nồng độ tối thiểu halothane. Nếu sử dụng dãn cơ, nên chọn các thuốc ổn định trên tim như vecuronium. Pancuronium gây tăng huyết áp và nhịp nhanh. IPPV gây giảm huyết áp quá mức do cơ chế bù trừ không hoạt động. Vì vậy, nên sử dụng thể tích khí lưu thông thấp với áp lực đường thở tối thiểu vì sẽ can thiệp tối thiểu vào sự đổ đầy tĩnh mạch (venous filling).

Mất máu phải được đánh giá tỉ mỉ và thay thế kịp thời vì tụt huyết áp nặng sẽ xảy ra do mất cơ chế co mạch bù trừ. Sẽ không có nhịp tim nhanh phản ứng bù trừ đối với mất máu. Nếu cần dùng vận mạch, cần nhớ rằng những bệnh nhân này có thể có đáp ứng quá mức đối với các thuốc tác dụng qua cơ chế kích thích giải phóng NE (quá mẫn do mất phân bố thần kinh – denervation hypersensitivity). Có thể sử dụng thuốc vận mạch có tác dụng trực tiếp như phenylephrine ở dạng truyền theo liều mcg/kg/phút để duy trì huyết áp bình thường.

Nên thận trọng khi sử dụng thuốc mê bốc hơi vì gây ức chế cơ tim và hạ huyết áp quá mức. Phải duy trì cân bằng dịch tích cực để chống lại tình trạng tụt huyết áp. Cần tránh hạ thân nhiệt vì những bệnh nhân này có xu hướng bị biến nhiệt (poikilothermic) do rối loạn chức năng giao cảm.

VI. KẾT LUẬN

Chức năng của ANS là điều chỉnh hoạt động của các cơ quan nội tạng có tính độc lập cao. ANS duy trì cân bằng nội môi của tim mạch, chuyển hóa, nhiệt và tiêu hóa. Kiểm soát ANS tại trung ương chủ yếu qua trung gian vùng dưới đồi và hành tủy.

SNS xuất phát từ tủy sống và hoạt động chủ yếu thông qua tác động của chất dẫn truyền thần kinh norepinephrine để tăng lưu lượng máu đến các cơ quan quan trọng (cơ, tim, não) đáp ứng với những thách thức bên ngoài. Phân bố hạch giao cảm nằm gần hệ thần kinh trung ương để tạo điều kiện thuận lợi cho sự khuếch đại nhanh chóng các đáp ứng toàn thân như kiểu “chiến đấu-hay-bỏ chạy” khi có stress cấp. PNS xuất phát từ các dây thần kinh sọ cùng chọn lọc, hoạt động chủ yếu thông qua tác động của chất dẫn truyền thần kinh acetylcholine (và các thụ thể cholinergic muscarinic) để điều hòa các hoạt động rời rạc hơn như cân bằng nội môi khi cơ thể nghỉ ngơi (ví dụ tiết nước bọt, tiểu tiện, đại tiện, chức năng tình dục). Phân bố hạch giao cảm nằm gần cơ quan tác động để tạo điều kiện thuận lợi cho chức năng tập trung hơn “nghỉ ngơi và tiêu hóa” của PNS.

Một số bộ phận cơ thể được kích thích chỉ bởi một hệ ví dụ tử cung, tủy thượng thận và phần lớn các tiểu động mạch chỉ nhận từ SNS. Các tuyến của dạ dày và tụy chỉ nhận từ PNS. Nhưng một số cơ quan khác có phân bố thần kinh kép, nó tạo ra tác động đối kháng trong các cơ quan đích. Tủy thượng thận có chức năng như hạch giao cảm trực tiếp kết nối với hệ tuần hoàn, góp phần khuếch đại đáp ứng “chiến đấu-hoặc-bỏ chạy” bằng cách phân phối epinephrine và norepinephrine đi khắp cơ thể.

Các phản xạ ANS (ví dụ phản xạ thụ thể áp lực, phản xạ mắt tim) có ý nghĩa quan trọng trong quá trình gây mê. Thuốc mê thường gây ức chế ANS phần nào do làm suy giảm phản xạ cân bằng nội môi. Rối loạn chức năng tự động liên quan đến lão hóa, đái tháo đường và những tình trạng bệnh lí khác có thể có ý nghĩa quan trọng trong quá trình gây mê, đặc biệt khi cần hỗ trợ tuần hoàn trong quá trình gây mê.

Nắm vững kiến thức về ANS là rất quan trọng đối với bác sĩ gây mê bao gồm hiểu biết sinh lí của hệ tim mạch. Nó giúp nâng cao kĩ năng sử dụng các thuốc chủ vận và đối kháng tác động trên SNS và PNS, kiểm soát những bệnh nhân bị suy giảm chức năng tự động, đánh giá độ sâu gây mê, chẩn đoán và điều trị gây tê thần kinh.

Bs.CK2. Nguyễn Ngọc Anh. Th.S. Bs. Lê Hoàng Quân. Khoa Gây Mê Hồi Sức – Bệnh viện Nhân Dân 115

VI. TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Ahlquist RP. (1948). A study of adrenotropic receptors.  Am J Physiol, 153: pp. 586-600.
2. Bloor BC, Flacke WE. (1982). Reduction in halothane anesthetic requirement by clonidine, an  α-adrenergic agonist.  Anesth Analg, 61: pp. 741-745.
3. Brodal A. (1981). Neurological anatomy in relation to clinical medicine, 3^rd Ed, Oxford University Press, New York.
4. Johnson JO. (2012). Autonomic Nervous System Physiology. In: Hemmings HC, Egan TD, eds, Pharmacology and Physiology for Anesthesia. Elsevier. Philadelphia. pp. 208-217.
5. Lyon L. (2006). Central nervous system and anesthesia. Veterinary Surgery, 1, pp. 1-11.
6. Matsukawa T, Sessler DI, Sessler AM, et al. (1995). Heat flow and distribution during induction of general anesthesia.  Anesthesiology, 82: pp. 662-673.
7. Mustafa HI, Fessel JP, Barwise J, et al. (2012). Dysautonomia: perioperative implications.  Anesthesiology, 116: pp. 205-215.
8. Piyush Patel. (2007). Neurosurgical anesthesia: Does the choice of anesthetic agents matter? Conferencias Magistrales, Vol. 30, Supl.1, pp. S126-S132.
9. Tassonyi E, Chapantier E, Muller D, et al. (2002). The role of nicotinic acetylcholine receptors in the mechanisms of anesthesia. Brain Res Bull, 57: pp. 133-150.
10. Ter Laan M., Van Dijk J.M.C., Elting J.W.J et al. (2013). Sympathetic regulation of cerebral blood flow in humans: a review, British Journal of Anaesthesia, 122, pp. 1-7.