I. MỞ ĐẦU
Gây mê thần kinh (neuroanesthesia) liên quan đến những bệnh nhân trải qua các phẫu thuật trên hệ thần kinh trung ương và ngoại biên. Bao gồm các phẫu thuật mở sọ (craniotomy), phẫu thuật cột sống và các thủ thuật trên hệ thần kinh ngoại biên và sọ não, cũng như các thủ thuật X-quang can thiệp thần kinh (neuroradiology). Giải phẫu thần kinh là một trong những giải phẫu phức tạp nhất trong cơ thể, nhưng rất cần thiết mà bác sĩ gây mê thần kinh phải nắm vững để có thể có cùng ngôn ngữ với phẫu thuật viên thần kinh. Bác sĩ gây mê thần kinh cần hiểu rõ về giải phẫu và sinh lí của hệ thần kinh trung ương, cơ chế sinh lí bệnh, theo dõi thần kinh và ảnh hưởng của thuốc mê trên hệ thần kinh. Thập niên vừa qua đã có nhiều tiến bộ nhanh chóng trong lĩnh vực này. Những cải tiến về tốc độ vận chuyển bệnh nhân chấn thương sọ não hoặc tủy sống cấp tính hoặc các vấn đề mạch máu đến các bệnh viện chuyên khoa đã làm tăng số lượng bệnh nhân cần thực hiện các phẫu thuật thần kinh. Cùng với sự phát triển của các phương pháp can thiệp mới làm tăng những thách thức gây mê chuyên biệt cho những phương thức điều trị tiến bộ này. Tuy nhiên, mục đích của chương này không phải để giới thiệu và mô tả những tiến bộ cụ thể đó. Mục tiêu của chương này trình bày những điểm thiết yếu về giải phẫu và sinh lí học của hệ thần kinh trung ương trong gây mê thần kinh, tập trung vào các điểm quan trọng đã làm cho vùng này khác biệt với các cơ quan khác trong gây mê. Bao gồm tổng quan sơ lược về các thuật ngữ cơ bản và định hướng, giải phẫu từng phần của não, thân não và tủy sống với những điểm nhấn giải phẫu khi chúng có liên quan đến các phương pháp phẫu thuật. Ngoài ra, nó có thể cung cấp kiến thức cơ bản về gây mê thần kinh cho các bác sĩ gây mê tổng quát đôi khi cần thực hiện một vài trường hợp phẫu thuật thần kinh.
II. GIẢI PHẪU HỆ THẦN KINH TRUNG ƯƠNG
Hệ thần kinh gồm hai phần chính là hệ thần kinh trung ương và hệ thần kinh ngoại biên. Hệ thần kinh trung ương còn gọi là trục thần kinh (neuraxis) bao gồm não và tủy sống. Hệ thần kinh ngoại biên bao gồm các dây thần kinh sọ, các rễ và dây thần kinh tủy, các hạch thần kinh và đám rối của nó.
2.1. Não
Não nằm trong hộp sọ tiếp nối với tủy sống ở lỗ chẩm lớn (foramen magnum). Não gồm ba thành phần cơ bản: (1) đại não (cerebrum) bao gồm hai bán cầu não mỗi bên đều có vỏ não (chất xám), chất trắng dưới vỏ và các nhân nền (basal nuclei, cũng là chất xám);(2) thân não (brainstem) bao gồm trung não (midbrain hay mesencephalon), cầu não (pons) và hành não (medulla oblongata); và (3) tiểu não (cerebellum).
Các khe, thùy và rãnh của đại não bao gồm: khe gian bán cầu hay khe dọc giữa (longitudinal cerebral fissule); khe Sylvius hay khe bên (phân cách thùy thái dương với thùy trán ở trước và thùy đỉnh ở phía sau); các rãnh quan trọng là rãnh trung tâm phân cách thùy trán và thùy đỉnh, rãnh đỉnh chẩm phân cách thùy đỉnh và thùy chẩm và rãnh cựa ở thùy chẩm; bán cầu đại não có các thùy kinh điển là trán, đỉnh, chẩm và thái dương, ngoài ra còn có thùy viền và thùy khứu.
Định khu chức năng vỏ não bao gồm:
(1) vỏ não vận động gồm 3 vùng chính là (a) vỏ não vận động nguyên phát nằm ở hồi trước trung tâm, diện 4 Brodman gồm cả phần trước của tiểu thùy cạnh trung tâm ở mặt trong bán cầu chi phối vận động cho nửa người đối bên, sơ đồ chi phối từng phần cơ thể được sắp xếp trên vùng này theo hình người lộn ngược: tay-mặt ở dưới và ở mặt ngoài bán cầu, chân ở trên và mặt trong; (b) vùng vận động phụ nằm ở vỏ não mặt trong thùy trán, phía trước trong vùng vận động nguyên phát, mặc dù các vận động đơn giản chủ yếu do vùng vận động nguyên phát chi phối nhưng vùng vận động phụ cũng làm được chức năng này và đây là cơ chế bù trừ khi vùng vận động nguyên phát bị phá hủy; (c) vùng tiền vận động nằm trước vùng vận động nguyên phát có chức năng vận động tự ý đối với các kích thích cảm giác (thị giác, thính giác, cảm giác bản thể). Kích thích vùng này gây ra các cử động của một nhóm nhiều cơ như xoay đầu, mắt, thân về phía đối bên. Tổn thương vùng này có thể gây mất thực dụng nửa người (apraxia) ví dụ khó đi lại dù không có yếu liệt chi;
(2) vỏ não cảm giác nằm ở hồi sau trung tâm ngay sau rãnh trung tâm, nhận các sợi dẫn truyền cảm giác thân thể từ đồi thị. Sơ đồ cảm giác chiếu lên vùng này cũng theo hình người lộn ngược như vỏ não vận động;
(3) vỏ não thính giác nằm ở hồi thái dương ngang (hồi Heschl) nhận các sợi dẫn truyền thính giác từ thể gối trong của đồi thị;
(4) vỏ não thị giác nằm ở bờ trên và dưới của rãnh cựa thùy chẩm, nhận các đường thị giác từ thể gối ngoài của đồi thị;
(5) vỏ não liên hợp là vùng vỏ não bao quanh các vùng vỏ não tiếp nhận cảm giác (cảm giác thân thể, thị giác, thính giác). Vùng này thực hiện chức năng nhận thức (gnosia) tức là nhận biết ý nghĩa của các thông tin cảm giác sau khi đã phối hợp nhiều loại tín hiệu truyền về;
(6) vỏ não khứu giác hay thùy khứu có chức năng nhận biết mùi và liên quan đến trí nhớ và cảm xúc;
(7) vỏ não ngôn ngữ nằm xung quanh khe Sylvius bao gồm vùng Wernicke, bó cung (arcuate fasciculus), hồi góc và vùng Broca. Khả năng nói được đảm nhiệm bởi hai vùng chính: vùng Broca ở thùy trán dưới (inferior frontal lobe) (diễn đạt lời nói) và vùng Wernicketrong vỏ não thái dương-đỉnh (temporoparietal cortex) (hiểu ngôn ngữ) (Hình 1.1).

Hình 1: Mặt bên não. “nguồn Pearson Education, Inc. 2011”
Ghi chú: cầu não: pons; hành não: medulla oblongata; hồi góc: angular gyrus; hồi thái dương: temporal gyrus; hồi trán trên, giữa, dưới: superior, middle, inferior frontal gyrus; hồi trên viền: supramarginal gyrus; hồi trước, sau trung tâm: precentral, postcentral gyrus; rãnh bên: lateral sulcus; rãnh đỉnh chẩm: parieto-occipital sulcus; rãnh trong đỉnh: intraparietal sulcus; rãnh trung tâm, trước trung tâm, sau trung tâm: central, precentral, postcentral sulcus; thùy trán, thái dương, chẩm: frontal, temporal, occipital lobule; tiểu não: cerebellum; tiểu thùy đỉnh trên: superior parietal lobule.
Vùng ngôn ngữnằm ở bán cầu trái trong 96% dân số. Hạch nền (basal ganglia) là một tập hợp các nhân nằm sâu trong chất trắng của vỏ não và chứa chất đen (substantia nigra). Suy giảm chức năng các tế bào sản xuất chất dẫn truyền thần kinh dopamin (dopaminergic neurons) nằm trong vùng chất đen sẽ gây ra bệnh Parkinson. Hai bán cầu não kết nối với nhau qua thể chai (corpus callosum). Vùng viền (limbic areas) của não bao gồm vùng dưới đồi (hypothalamus), hạch hạnh nhân (amygdala), hồi hải mã (hippocampus) và vỏ não viền (limbic cortex). Thần kinh thị giác (dây II – optic nerve) từ võng mạc mắt đi đến giao thoa thị giác (optic chiasm), nó nằm ngay bên dưới và ở trước tuyến yên (pituitary gland). Tại giao thoa thị, các sợi thần kinh thị (optic nerve fibers) xuất phát từ mỗi nửa võng mạc mũi (nasal retina) đi chéo sang phía bên kia, nhưng các sợi thần kinh có nguồn gốc từ võng mạc thái dương (temporal retina) không bắt chéo nhau. Các sợi thần kinh tạo thành dải thị (optic tract), tia thị giác (optic radiation) tỏa ra và đến vỏ não thị giác ở thùy chẩm của não (Hình 1.2).

Hình 1.2: Giao thoa thị giác. “nguồn John Wiley & Sons, Inc.”
Thân não nằm ở chổ nối giữa đại não và tủy sống bao gồm trung não, cầu não và hành não. Hai dây thần kinh sọ gắn liền với trung não là dây vận nhãn chung (dây III) xuất phát từ hố gian cuống não (interpeduncular fossa) và dây thần kinh ròng rọc (dây IV) xuất phát từ mặt sau của thân não. Các dây thần kinh sọ xuất phát từ cầu não bao gồm thần kinh sinh ba hay tam thoa (dây V), vận nhãn ngoài (dây VI), thần kinh mặt (dây VII) và hai thành phần của thần kinh thính giác (dây VIII). Dây V đi qua phần mỏ (rostral part) của cuống tiểu não giữa (middle cerebellar peduncle). Dây VI nằm ở nền não thất IV bị bao quanh một phần bởi dây VII và xuất phát từ mặt bụng của thân não ở chổ nối giữa cầu não và hành não. Các dây thần kinh sọ VII và VIII xuất phát từ mặt bên của cầu não ở góc cầu tiểu não (cerebellopontine angle). Nhân đỏ (red nucleus) là một cấu trúc ở phần mỏ trung não (rostral midbrain) liên quan đến phối hợp vận động (motor coordination). Nó ít quan trọng trong chức năng vận động ở người so với nhiều động vật có vú khác, vì ở người bó vỏ gai (corticospinal tracts) chiếm ưu thế. Hệ thống lưới gồm một số nhân rải rác ở hành não, cầu não và trung não. Hệ thống lưới hoạt hóa lên (ascending reticular formation) cũng còn gọi là hệ thống lưới hoạt hóa (reticular activating system – RAS) chịu trách nhiệm về chu kì ngủ-thức (sleep-wake cycle). Hệ thống lưới hoạt hóa xuống (descending reticular formation) liên quan đến tư thế (posture), thăng bằng (equilibrium) và hoạt động vận động (motor movement). Nó cũng chịu trách nhiệm cho hoạt động của hệ thần kinh tự động (autonomic nervous system) (trung tâm vận mạch), khi kích thích các phần khác nhau của trung tâm này sẽ gây tăng huyết áp và nhịp tim nhanh (vùng tăng áp – pressor area) hoặc gây giảm huyết áp và nhịp tim chậm (vùng giảm áp – depressor area). Hành não là phần cuối cùng của thân não. Các dây thần kinh sọ xuất phát từ hành não bao gồm thần kinh thiệt hầu (dây IX), thần kinh phế vị (dây X), thần kinh phụ (dây XI) và thần kinh hạ thiệt (dây XII) (Hình 1.3).

Hình 1.3: 12 đôi dây thần kinh sọ. “nguồn Alfa-img.com”
Ghi chú: cầu não: pontine; thể vú: mammillary body; chất thủng trước: anterior perforated substance; dải khứu: olfactory tract; dải thị: optic tract; giao thoa thị: optic chiasma; hành khứu: olfactory bulb; khe não dọc hay khe gian bán cầu: longitudinal cerebral fissule; phễu dưới đồi: infundibulum; rãnh bên: lateral sulcus; thần kinh (TK) mặt (VII): facial nerve; TK hạ thiệt (XII): hypoglossal nerve; TK phế vị (X): vagus nerve; TK phụ (XI): accessory nerve; TK ròng rọc (IV): trochlear nerve; TK tam thoa (V): trigeminal nerve; TK thị (II): optic nerve; TK thiệt hầu (IX): glossopharyngeal nerve; TK tiền đình ốc tai (VIII): vestibulocochlear nerve; TK vận nhãn chung (III): oculomotor nerve; TK vận nhãn ngoài (VI): abducent nerve.
Tiểu não là một cấu trúc 3 thùy, nằm sau cầu não và hành não và bên dưới 2 thùy chẩm của 2 bán cầu não, nó chịu trách nhiệm kiểm soát và điều chỉnh các vận động chủ động phức tạp (complex voluntary muscular movement) cũng như việc duy trì tư thế và thăng bằng cho cơ thể. Ngược lại với vỏ não mới/tân vỏ não (neocortex), tổn thương tiểu não gây mất thăng bằng cùng bên.
2.2. Mạch máu não
Hộp sọ bao gồm hố sọ trước, giữa và sau. Hố sọ trước chứa thùy trán. Hố sọ giữa chứa hai thùy thái dương, thùy đỉnh và một phần thùy chẩm. Hố sọ sau là phần khoang nội sọ nằm giữa lỗ chẩm lớn và lều tiểu não (tentorium cerebri). Nó chứa một phần thùy chẩm, thân não và tiểu não. Não được bao phủ bởi màng cứng và nó cũng bao quanh các xoang tĩnh mạch.
Có hai xoang tĩnh mạch ở nền sọ gọi là xoang hang, đó là cấu trúc tĩnh mạch nằm ở mỗi bên của yên bướm (sella turcica) (Hình 1.4). Chúng bao bọc hay chứa đựng động mạch cảnh, đám rối thần kinh giao cảm của nó và các dây thần kinh sọ III, IV và VI. Ngoài ra, nhánh thần kinh mắt và đôi khi là nhánh thần kinh hàm trên của dây V cũng đi qua xoang hang. Các dây thần kinh đi qua thành xoang hang, còn động mạch cảnh thì đi trong xoang hang. Tuyến yên nằm bên trong yên bướm (còn gọi là hố yên – hypophyseal fossa), đó là một khoang xương tròn được tách ra bởi một xương mỏng từ xoang bướm, nền của yên bướm tạo thành một phần trần xoang bướm.

Hình 1.4: Cấu trúc giải phẫu xoang hang. “nguồn Aderman, Cavernous sinus thrombosis, 2011”
Ghi chú: TK: thần kinh.
Vòng tuần hoàn của động mạch não Willis hay đa giác Willis (circle of Willis) cung cấp máu nuôi cho não. Nó được hình thành từ hai động mạch cảnh trong chịu trách nhiệm cung cấp 80% máu cho não và động mạch đốt sống chịu trách nhiệm cung cấp khoảng 20% máu cho não. Các động mạch cảnh và động mạch đốt sống nối với nhau tại nền não. Đa giác Willis thường có nhiều biến thể giải phẫu, một vòng động mạch Willis đầy đủ 10 thành phần chỉ thấy trong 50% dân số. Các động mạch não trước và giữa có nguồn gốc từ đa giác Willis, tạo thành tuần hoàn trước và cung cấp máu cho phần trước của bán cầu đại não. Mỗi bên chia thành các nhánh nông cung cấp máu cho vỏ não và các nhánh xuyên qua nền não cung cấp máu cho các cấu trúc sâu như hạch nền, đồi thị (thalamus) và bao trong. Các động mạch đậu vân (lenticulostriate artery) xuất phát từ động mạch não giữa và cung cấp máu cho hạch nền và đồi thị. Tuần hoàn sau của não bao gồm các nhánh động mạch xuất phát từ các động mạch não sau, động mạch thân nền và động mạch đốt sống cung cấp máu cho vỏ não sau, trung não và thân não. Các động mạch nằm giữa (midline arteries) cung cấp máu cho các cấu trúc ở giữa, các động mạch bên (lateral arteries) cung cấp máu cho phần bên của thân não, và các động mạch vùng lưng bên (dorsal-lateral arteries) cung cấp máu cho các cấu trúc vùng lưng bên của thân não và tiểu não (Hình 1.5).

Hình 1.5: Các động mạch cấp máu cho não. “nguồn Pearson Education Inc, 2009”
Ghi chú: động mạch (đm) cảnh trong: internal carotid artery; đm cầu não: pontine artery; đm đốt sống: vertebral artery; đm gai sống trước: anterior spinal artery; đm não giữa: middle cerebral artery; đm não sau: posterior cerebral artery; đm thân nền: basilar artery; đm thông sau: posterior communicating artery; đm thông trước: anterior communicating artery; đm tiểu não sau dưới: posterior inferior cerebellar artery; đm tiểu não trên: superior cerebellar artery; đm tiểu não trước dưới: anterior inferior cerebellar artery; đm não trước: anterior cerebral artery.
Phần lớn máu trong não nằm trong hệ thống tĩnh mạch não. Máu đi vào trong các tĩnh mạch não nông và sâu và các tĩnh mạch ở hố sau. Các tĩnh mạch nông nhận máu từ bề mặt vỏ não và nằm trong rãnh vỏ não (cortical sulci). Các tĩnh mạch sâu nhận máu từ chất trắng, hạch nền, gian não (diencephalon), tiểu não và thân não. Các tĩnh mạch sâu hợp lại tạo thành tĩnh mạch não lớn (great cerebral vein). Các tĩnh mạch ở hố sau (posterior fossa) nhận máu từ hạnh nhân tiểu não (cerebellar tonsils) và hai bán cầu tiểu não sau dưới (posteroinferior cerebellar hemispheres). Ngoài ra, các tĩnh mạch tủy xương sọ (diploic vein) nhận máu giữa các lớp xương sọ. Các tĩnh mạch liên lạc (emissary vein) nối các tĩnh mạch gần bề mặt sọ với các tĩnh mạch tủy xương sọ và các xoang tĩnh mạch. Tất cả máu đổ vào các xoang màng não (meningeal sinus) và phần lớn đổ vào tĩnh mạch cảnh trong. Thông thường, tĩnh mạch cảnh phải chiếm ưu thế và nhận phần lớn máu từ não. Các tĩnh mạch và xoang tĩnh mạch não không có van. Áp lực dẫn máu ở vùng cổ là dẫn truyền trực tiếp đến các cấu trúc tĩnh mạch nội sọ (Hình 1.6).

Hình 1.6: Các tĩnh mạch não. “nguồn vignette1.wikia.nocookie.net”
Ghi chú: đám rối tĩnh mạch (tm) nền: basilar venous plexus; tm vỏ não: cortical vein; tm cảnh: jugular vein; tm mắt: opthalmic vein; tm não trong: internal cerebral vein; tm vân đồi: thalamostriate vein; xoang bướm đỉnh: sphenoparietal sinus; xoang dọc dưới: inferior sagittal sinus; xoang dọc trên: superior sagittal sinus; xoang đá trên: superior petrosal sinus; xoang gian hang sau: posterior intercavernous sinus; xoang hang trước: anterior intercavernous sinus; xoang hang: cavernous sinus, xoang ngang: transverse sinus; xoang thẳng: rectus sinus; xoang xích ma: sigmoid sinus.
2.3. Tủy sống
Cột sống gồm 33 đốt sống. Mỗi đốt sống gồm thân đốt sống (vertebral body), cung thần kinh (neural arch), cuống sống (pedicle) và mảnh sống (lamina) (Hình 1.7).

Hình 1.7: Đốt sống thắt lưng. “nguồn Netter, Atlas of human anatomy, 2011”

Hình 1.8: Các dây chằng đốt sống. “nguồn Vertical Health, 2013”
Hai mảnh sống nối nhau ở phía sau tạo thành mỏm gai (spinous process). Các dây chằng cố định cột sống từ ngoài vào trong là dây chằng trên gai (supraspinous ligament), dây chằng gian gai (interspinous ligament), dây chằng vàng (ligamentum flavum), dây chằng dọc sau (posterior longitudinal ligament) và dây chằng dọc trước (anterior longitudinal ligament) (Hình 1.8). Các dây chằng co dãn linh hoạt nhằm loại bỏ các vận động quá mức có thể làm tổn thương tủy. Cột sống con người cũng bị ảnh hưởng bởi quá trình lão hóa. Các đĩa đệm đốt sống (intervertebral disk) trở nên khô hơn (mất nước), sợi hóa và giảm đàn hồi.

Hình 1.9: Các động mạch tủy sống. “nguồn McGraw-Hill, 2006”
Ghi chú: động mạch (đm) chậu trong: internal iliac artery; đm cổ lên: ascending cervical artery; đm cổ sâu: deep cervical artery; đm cùng bên: lateral sacral artery; đm cùng giữa: medial sacral artery; đm dưới đòn: subclavian artery; đm rễ thắt lưng cùng: radicular lumbosacral artery; đm rễ tủy: radiculo-medullary artery; đm sống sau: posterior spinal artery; đm sống trước: anterior spinal artery; đm thân giáp cổ: thyrocervical trunk artery; đm thân nền: basilar artery; đm thân sườn cổ: costocervical trunk artery; đm đốt sống: vertebral artery.
Tủy sống là một cấu trúc hình trụ dài được bao phủ bởi các màng nằm trong ống sống (vertebral canal). Tủy sống nối tiếp từ hành não và kéo dài từ lỗ chẩm lớn đến phần dưới của đốt sống thắt lưng đầu tiên. Nó phình to ở 2 đoạn là cổ và thắt lưng cùng, tương ứng với vùng chi phối thần kinh chi trên và chi dưới. Nó kết thúc tại nón tủy hay chóp tủy (medullaris conus). Sừng trước tủy sống chứa các rễ vận động (motor tracts), sừng sau chứa các rễ cảm giác (sensory tracts). Lưu lượng máu tủy trung bình ở đoạn cổ và thắt lưng cao hơn đoạn ngực 40%. Vùng ranh giới (watershed area) của lưu lượng máu tủy là vùng ngực giữa. Tủy sống được cấp máu chủ yếu từ 3 động mạch dọc (một động mạch tủy trước và hai động mạch tủy sau). Động mạch sống trước được tạo thành từ hai động mạch đốt sống và cấp máu cho 75% phần trước tủy và hai động mạch sống sau (posterior spinal arteries) được tạo thành từ động mạch tiểu não trước dưới và cấp máu cho 25% phần sau tủy (Hình 1.9).
Các động mạch sống trước và sau chỉ có thể cấp đủ máu cho các đoạn cổ cao của tủy sống. Nguồn máu cung cấp cho đoạn tủy thấp là từ những động mạch rễ (radicular artery) chúng nối với các động mạch sống trước và sau. Động mạch Adamkiewicz là một động mạch rễ chính nằm trong vùng ngực thấp hoặc thắt lưng cao, nó cấp phần lớn lượng máu cho phần tủy thấp. Cơ chế tự điều hòa duy trì lưu lượng máu tủy bằng cách thay đổi kháng lực mạch máu để đáp ứng với sự thay đổi của huyết áp động mạch trung bình.
2.4. Các đường dẫn truyền lên và xuống

Hình 1.10: Đường dẫn truyền cảm giác. “nguồn Brambrink, Essentials of neurosurgical anesthesia & critical care, 2012”
Ghi chú: bó chêm hay bó Burdach: fasciculus cunealus; bó cột sau: posterior column–medial lemniscus or dorsal column-medial lemniscus; bó thon hay bó Goll: fasciculus gracilis; nhân chêm: nucleus cunealus; nhân thon: nucleus gracilis.
Các đường dẫn truyền lên (ascending spinal tracts) nằm trong cột sau của tủy sống và tận cùng ở hành não. Chúng dẫn truyền cảm giác. Sau khi bắt chéo tại hành não (bắt chéo liềm), các neuron thứ hai (tế bào thần kinh cấp độ hai: second-order neurons) tạo thành một bó đi lên và kết thúc tại đồi thị từ đây nó đi đến hồi sau trung tâm tiếp hợp với các neuron thứ ba (third-order neurons) (Hình 1.10).
Đường dẫn truyền xuống (descending tracts) còn gọi là bó vỏ gai hay bó tháp dẫn truyền vận động. Các sợi trục của bó vỏ gai có nguồn gốc từ vỏ não ở hồi sau trung tâm và 90% bắt chéo sang đối diện tại hành não (bắt chéo tháp). Tổn thương ở trên mức bắt chéo tháp gây liệt đối bên và tổn thương dưới chổ bắt chéo tháp gây liệt cùng bên (Hình 1.11).

Hình 1.11: Đường dẫn truyền vận động (bó vỏ gai). “nguồn Brambrink, Essentials of neurosurgical anesthesia & critical care, 2012”
Ghi chú: bao trong: internal capsule; bó vỏ gai bên hay bó tháp bên hay bó tháp chéo: lateral cerebrospinal fasciculus or lateral corticospinal fasciculus; bó vỏ gai trước: anterior cerebrospinal fasciculus or anterior corticospinal fasciculus; sợi thể gối: geniculate fibers.
2.5. Hệ thống não thất
Hệ thống não thất của não gồm có hai não thất bên (lateral ventricles) và hai não thất ở giữa gọi là não thất ba (third ventricle) và não thất tư (fourth ventricle) chứa dịch não tủy (DNT). Các buồng chứa thông nhau cho phép DNT lưu thông từ hai não thất bên đến não thất III thông qua lỗ Monroe (Foramen of Monroe). Sau đó, đi qua cống não Sylvius (cống não giữa – mesencephalic aqueduct) vào não thất IV (Hình 1.12).

Hình 1.12: Tuần hoàn DNT. (1) thành lập DNT từ đám rối màng mạch của các não thất, (2) DNT đi qua các não thất vào khoang dưới nhện qua lỗ giữa và lỗ bên, một số DNT đi vào ống trung tâm của tủy sống, (3) lưu thông DNT trong khoang dưới nhện, (4) hấp thu DNT vào các xoang tĩnh mạch màng cứng qua các hạt màng nhện. “nguồn Oliver McBride, Protection and injury to the brain, 2015”
Ghi chú: cống não: mesencephalic aqueduct; đám rối mạch mạc não thất bốn: choroid plexus of fourth ventricle; đám rối mạch mạc: choroid plexus; hạt màng nhện: arachnoid villi; khoang dưới nhện: subarachnoid space; lỗ bên: lateral aperture; lỗ gian não thất: interventricular foramen; lỗ giữa: median aperture; màng não: meningeal dura mater; màng nhện: arachnoid mater; màng xương: periosteal dura mater; ống trung tâm của tủy gai: central canal of spinal cord; xoang dọc trên (hay xoang tĩnh mạch màng cứng): superior sagittal sinus (or dural venous sinus).
DNT đi vào khoang dưới nhện của não và tủy sống thông qua lỗ giữa (medial foramen of Magendie) và lỗ bên (lateral foramen of Luschka). Các buồng của hệ thống não thất được lót bởi lớp tế bào nội tủy (ependymal cells) và liên tục đến ống trung tâm của tủy sống. DNT được sản xuất và hấp thu liên tục và có chức năng như hệ thống thoát nước của não. Trong điều kiện bình thường, DNT được sản xuất khoảng 0,35 ml/phút (500 ml/ngày). Tổng thể thể tích DNT tại một thời điểm nhất định là 150 ml, có nghĩa là DNT được thay thế khoảng bốn lần một ngày. Phần lớn DNT được thành lập tại đám rối mạch mạc não thất bên nhờ sự lọc huyết tương (filtration of plasma) qua các mao mạch lỗ (fenestrated capillaries), cũng như sự vận chuyển chủ động của nước và các chất hòa tan qua các tế bào biểu mô của hàng rào máu-DNT (blood-cerebrospinal fluid barrier). DNT cũng có thể được tạo ra bởi hệ dẫn lưu giống hệ bạch huyết (lymph-like drainage) của dịch ngoại bào não. Tái hấp thu DNT diễn ra chủ yếu trong các hạt màng nhện và đi vào tuần hoàn. Cơ chế của sự tái hấp thu DNT là chênh áp giữa áp lực DNT và áp lực tĩnh mạch. Giảm sản xuất DNT khi giảm lưu lượng máu qua màng mạch, hạ thân nhiệt, tăng nồng độ thẩm thấu huyết thanh và tăng áp lực nội sọ. Cơ chế bù trừ chính cho sự tăng thể tích DNT bao gồm chuyển DNT từ khoang nội sọ sang khoang cột sống, tăng hấp thu DNT, giảm sản xuất DNT và giảm thể tích máu não (chủ yếu là tĩnh mạch).
III. HÀNG RÀO MÁU NÃO
Hàng rào máu não (BBB: blood-brain barrier) là một giao diện có tính điều hòa cao ngăn cách tuần hoàn ngoại biên và hệ thần kinh trung ương. Chức năng chủ yếu của nó là một hàng rào khuếch tán chọn lọc ở mức nội mô vi mạch máu não. BBB về mặt cấu trúc là các tế bào nội mô lót ở mặt trong các mao mạch não, nhưng định nghĩa động học hơn và theo chức năng còn bao gồm các cấu trúc phụ xung quanh nội mô (periendothelial) là những thành phần không thể thiếu của BBB. Ngoài các tế bào nội mô, BBB còn có các tế bào hình sao (astrocyte), tế bào ngoại mạch (pericyte), tế bào thần kinh (neuron) và chất nền ngoại bào (extracellular matrix). Chúng tạo thành đơn vị thần kinh mạch máu (neurovascular unit) để bảo vệ các tế bào não và duy trì sự cân bằng nội môi (homeostasis) của hệ thần kinh trung ương cần thiết cho các hoạt động thần kinh ổn định và phối hợp.
Ở một số vị trí quan trọng nhất định không được BBB bao bọc đầy đủ. Các vùng không được bảo vệ bao gồm tuyến tùng, tuyến yên thần kinh (thùy sau) (neurohypophysis), vùng postrema, cơ quan dưới trụ não (subfornical organ), lồi giữa (median eminence) và cơ quan mạch máu của lá tận vùng dưới đồi (lamina terminalis). Những vùng này được gọi chung là các cơ quan quanh não thất (circumventricular organs) và chúng cho phép khuếch tán các phân tử truyền qua đường máu để điều chỉnh chức năng nội tiết và chức năng của hệ thần kinh tự động.
3.1. Cấu trúc của hàng rào máu não
BBB có cấu trúc phức tạp gồm nhiều thành phần kết hợp với nhau tạo thành một đơn vị thần kinh mạch máu chức năng (Hình 1.13). Tế bào nội mô não (cerebral endothelium) của BBB khác biệt với tế bào nội mô ngoại biên vì chúng có những đặc điểm phân biệt duy nhất về giải phẫu học. Các khoang nội mô liên hợp (interendothelial space) của hệ vi mạch não (cerebral microvasculature) đặc trưng bởi sự hiện diện của các phức hợp khớp nối (junctional complex), trong đó bao gồm các liên kết chặt hay còn gọi liên kết vòng bịt (TJ: tight junction) và các liên kết vòng hay còn gọi liên kết dính (AJ: adherens junction) để hạn chế khả năng thấm cận tế bào (paracellular) qua nội mô.
Về mặt siêu cấu trúc, các TJ là một loạt các dãi nội màng (intramembranous strands) nối khe gian bào (intercellular cleft) giữa các tế bào nội mô lân cận. Thành phần phân tử của TJ bao gồm ba protein xuyên màng (transmembrane proteins) thiết yếu là claudin, occludin và các phân tử liên kết dính cũng như một số protein phụ bào tương bao gồm zonula occludens protein (ZO-1/2/3) và cingulin. Các protein bào tương cùng với các protein màng liên kết với actin cùng với protein bộ khung tế bào (cytoskeleton protein) để duy trì tính toàn vẹn về cấu trúc và chức năng của tế bào nội mô. Những protein phospho xuyên màng này bao gồm các thành phần ngoại bào chính của TJ tạo thành hàng rào cận tế bào (paracellular barrier). Chúng là trung gian kết dính tế bào với tế bào thông qua tương tác homophilic và có thể có một vai trò điều hòa liên quan đến tính thấm BBB và di chuyển xuyên màng (transendothelial migration) của bạch cầu.

Hình 1.13: Hàng rào máu não. “nguồn Jonathan, CUHK, 2016”
Ghi chú: liên kết chặt hay liên kết vòng bịt: tight junction; neuron trung gian hay neuron liên hợp: interneuron; tế bào hình sao: astrocyte; tế bào ngoại mạch: pericyte.
Liên kết dính qua trung gian kết dính tế bào nội mô với nhau và điều chỉnh tính thấm cận tế bào. Chúng bao gồm protein xuyên màng cadherin phụ thuộc canxi nối khung tế bào actin thông qua các protein trung gian (catenins) tạo thành sự kết dính giữa các tế bào. Các thành phần TJ và AJ, đặc biệt là ZOS và catenins tương tác và tiếp tục hạn chế tính thấm qua nội mô.
Astrocyte là những tế bào có hình dạng ngôi sao của tế bào thần kinh đệm (neuroglia) (theo nghĩa đen là keo thần kinh hoặc xi măng thần kinh) chúng là mô không thuộc thần kinh (non-neuronal) của hệ thần kinh trung ương. Các tế bào thần kinh đệm (glial cell) có các chân (end-foot) tạo thành một mạng lưới các phiến mỏng bao kín bề mặt bên ngoài của nội mô, do đó phân cách các mao mạch với các neuron. Chúng có tác dụng như khung định hướng cho các neuron nằm đúng vị trí thích hợp trong quá trình phát triển và định hướng mạch máu của BBB. Tế bào thần kinh đệm hình sao đóng một vai trò quan trọng trong cảm ứng và duy trì kiểu hình của BBB. Tương tác giữa tế bào astrocyte-nội mô và tín hiệu giữa các tế bào (intercellular signalling) là cần thiết cho chức năng BBB tối ưu, và ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy các tế bào nội mô có ảnh hưởng cảm ứng tương hỗ trên astrocyte.
Astrocyte cũng có thể có ảnh hưởng trực tiếp trên kiểm soát động học của vi tuần hoàn não. Hoạt động gây dãn các tiểu động mạch của tế bào thần kinh phụ thuộc vào đáp ứng canxi giữa các tế bào nằm trong mạng lưới astrocyte. Tín hiệu neuron-astrocyte giúp điều hòa cung cấp năng lượng để hỗ trợ chức năng thần kinh.
Các pericyte gắn vào màng đáy (basal lamina) nằm xen giữa các tế bào nội mô và astrocyte và chứa collagen, proteoglycan, laminin, fibronectin và các protein nền ngoại bào khác. Nó hỗ trợ sự gắn kết tế bào thông qua các integrin (protein thụ thể xuyên màng) và hoạt động như một rào cản không cho các phân tử lớn đi qua. Các pericyte nhô phần mở rộng giống như ngón tay xuyên thủng màng đáy và bám vào các khoảng không liên tục với màng nội mô bao ngoài lòng ống (abluminal), bao phủ khoảng 30% chu vi của vi mạch máu. Một số bằng chứng cho thấy pericyte có khả năng làm cho BBB “kín” bằng cách điều hòa sự tăng sinh tế bào nội mô, biệt hóa và thành lập TJ nội mô. Pericyte của BBB có khả năng thực bào và có thể tham gia vào chức năng thần kinh miễn dịch (neuroimmune function). Ngoài ra, pericyte có một số thụ thể đối với các thuốc vận mạch gồm catecholamin, angiotensin II, endothelin I và vasopressin, cho thấy chúng cũng có thể tham gia trong cơ chế tự điều hòa não.
3.2. Vận chuyển qua hàng rào máu não
Các mao mạch não “kín” hơn 50-100 lần so với các vi mạch ngoại biên, đó là kết quả của các TJ phức tạp hạn chế đáng kể dòng chất hòa tan cận tế bào. Do đó, hạn chế hiệu quả sự xâm nhập qua lớp nội mô não trong cơ chế vận chuyển qua màng tế bào chọn lọc hai chiều.
Trong trường hợp khuyếch tán đơn giản qua màng tế bào, nguyên tắc chung là một chất có khả năng tan trong mỡ (lipophilicity) càng cao, thì khuếch tán qua BBB vào trong não càng lớn. Ví dụ nếu hai chất giống hệt nhau về tất cả các mặt, nhưng nếu thay đổi trọng lượng phân tử thì các chất nhỏ hơn sẽ xâm nhập qua BBB nhanh hơn. Do đó, các phân tử vô cơ nhỏ (ví dụ như oxy, carbon dioxide, oxide nitric và nước) khuếch tán tự do qua màng lipid của nội mô theo gradient nồng độ của chúng. Ngoài ra, giảm liên kết hydro của một hợp chất sẽ tăng cường tính thấm qua màng của nó. Mặt khác, nhiều chất chuyển hóa thiết yếu là các chất hòa tan phân cực cao và có tính thấm qua màng nội mô kém. Các chất này được chuyên chở qua BBB bằng cách khuếch tán hỗ trợ (facilitated diffusion), một hình thức vận chuyển qua trung gian chất mang (carriers) trong đó các phân tử chất tan gắn với protein tải (protein carriers) đặc hiệu ở màng tế bào và sau đó di chuyển theo gradient nồng độ. Khuếch tán hỗ trợ không tốn năng lượng và góp phần vận chuyển các chất như đường, amin, axit amin, nucleoside, monocarboxylates và peptide nhỏ tại BBB. BBB có một số hệ vận chuyển đặc hiệu để đáp ứng nhu cầu chuyển hóa của não, bao gồm glucose-transpoter 1 (GLUT-1), hệ L và chất mang axit amin hệ A.
Một cơ chế quan trọng khác của vận chuyển qua BBB là quá trình nhập bào (endocytosis). Nhập bào lượng lớn không đặc hiệu (nonspecific bulk-phase endocytosis) xảy ra ở mức rất giới hạn trong các tế bào nội mô mạch máu não, vì vậy nó có mức nhập bào thấp hơn mao mạch ngoại biên. Tuy nhiên, nhập bào đặc hiệu qua trung gian có hai loại là nhập bào qua trung gian thụ thể (RME: receptor-mediated endocytosis) và nhập bào qua trung gian hấp thụ (AME: absorptive-mediated endocytosis), chúng là các phương tiện để hấp thu có chọn lọc các phân tử lớn vào trong hệ thần kinh trung ương. Có nhiều loại thụ thể khác nhau để hấp thu các phối tử (ligands) khác nhau, bao gồm các hormon, các yếu tố tăng trưởng, các enzym và các protein huyết tương nhất định. RME xảy ra với các chất như transferrin, insulin và yếu tố tăng trưởng giống insulin, và là loại vận chuyển có tính đặc hiệu cao phụ thuộc năng lượng ở BBB.
3.3. Cơ chế mở hàng rào máu não trong tình trạng sinh lí
BBB dành cho hệ thần kinh trung ương một vi môi trường “đặc quyền” mà không phải phơi bày trước các biến động đột ngột của các thành phần trong huyết tương hoặc các thuốc có hoạt tính thần kinh (neuroactive) trong tuần hoàn có thể gây rối loạn chức năng thần kinh. Tuy nhiên, sự mở BBB là rất nhỏ và có thể hồi phục với những lợi thế sinh lí. Huyết tương là nguồn giàu các yếu tố cần thiết cho quá trình sửa chữa bình thường của não. Mở hàng rào cũng cho phép kiểm tra tình trạng miễn dịch của hệ thần kinh trung ương, cũng như cho phép tế bào thần kinh thực hiện lấy mẫu thành phần huyết tương vì nó là một phần chức năng quan trọng của não trong cơ chế tự điều hòa bình thường.
Cơ chế mở BBB là quá trình được kiểm soát chặt chẽ trong điều kiện sinh lí bình thường và nó xảy ra để đáp ứng với các tác nhân được giải phóng tại chổ. Các phân tử hóa học có khả năng điều chỉnh tính thấm của BBB phát sinh từ ba nguồn chính: nội mô, các astrocyte và đầu tận cùng thần kinh của neuron gần mao mạch. Một số chất trung gian gây mở BBB đã được xác định bao gồm glutamate, aspartate, ATP (adenosine triphosphate), endothelin-1, oxit nitric, yếu tố hoại tử khối u alpha (TNF-α) và interleukin 1-beta (IL-1ß). Những tác nhân dịch thể khác ảnh hưởng trên tính thấm của BBB là bradykinin, serotonin, histamine và chất P. Các chất này làm tăng tính thấm của BBB do sự mở thoáng qua đường TJ cận tế bào.
3.4. Cơ chế mở hàng rào máu não trong tình trạng bệnh lí
Cơ chế mở BBB là một biến cố quan trọng trong sự phát triển và tiến triển của một số bệnh lí ảnh hưởng trên hệ thần kinh trung ương. Tăng tính thấm BBB là một phản ứng không thay đổi do các tổn thương não nguyên phát và thường phối hợp với nhiều dạng tổn thương não gồm chấn thương sọ não, đột quỵ thiếu máu cục bộ, xuất huyết não, u nguyên phát và di căn, bệnh lí viêm (viêm màng não, viêm não thất và áp xe não) và rối loạn các chất độc chuyển hóa nặng (bệnh não). Thay đổi bệnh lí đặc hiệu tại BBB như mở các TJ nội mô, tăng xuyên bào (transcytosis), tổn thương chất nền ngoại bào, vận chuyển nước qua màng điều chỉnh lên (up-regulation), thay đổi trong vận chuyển chất dinh dưỡng và tạo các lỗ thủng dẫn đến mất chức năng hàng rào (Bảng 1.1). Mặc dù, tổn thương não ban đầu trong các bệnh lí khác nhau là khá khác nhau, nhưng có chung con đường cuối cùng là mất sự toàn vẹn của BBB (Hình 1.14).

Hình 1.14: Hậu quả do vỡ hàng rào máu não. “nguồn Ballabh P, 2004, The blood-brain barrier: an overview structure, regulation, and clinical implications”
3.4.1. Chấn thương sọ não
Tổn thương mô não sau chấn thương sọ não về cơ bản là hai quá trình bệnh lí khác nhau. Tại thời điểm tác động (tổn thương nguyên phát), hệ thần kinh trung ương bị phơi bày dưới lực cắt với hậu quả biến dạng cơ học BBB của đơn vị thần kinh mạch máu. Tăng tính thấm thành mạch và phù não do nguyên nhân mạch máu (vasogenic edema), tiếp theo sau đó là nguyên nhân phổ biến gây tăng nước trong mô não sau chấn thương sọ não. Thoát mạch (extravasation) protein thứ phát sau tổn thương BBB và tổn thương do những protein ngoại bào làm tăng gradient thẩm thấu và tích tụ dịch bất thường. Trong điều kiện bình thường, DNT ở các não thất và dưới nhện tạo ra “hiệu ứng chìm” (sink effect) cho phép lưu thông và bổ sung cho khoang ngoại bào. Nó nổi trội trong chấn thương sọ não và protein thoát mạch sẽ làm chậm giải phóng dịch ra khỏi não.
Tổn thương não thứ phát chủ yếu là thiếu máu cục bộ diễn tiến tự nhiên và thay đổi các thành phần trong tế bào dẫn đến hình thành phù não – phù nhiễm độc tế bào (cytotoxic edema). Hậu quả này là do gián đoạn BBB thứ phát dẫn đến mất tổ chức các protein TJ, giải phóng các chất trung gian gây viêm như phân tử kết dính liên tế bào (ICAM-1: inter-cellular adhesion molecule) và yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu (VEGF: vascular endothelial growth factor) và rối loạn chức năng ti thể. Kích hoạt các enzyme matrix metalloproteinase (MMP) gây phân giải protein (proteolysis) của màng đáy và góp phần gây tổn thương mô tiến triển.
Bảng 1.1: Bệnh lí nặng và yếu tố gây thay đổi hàng rào máu não
Mở TJ: ⬇occludin, ⬇ZO-1, ⬇claudin-1, mất tổ chức các protein AJ | Thiếu oxy máu/thiếu máu cục bộ; bệnh não nhiễm khuẩn; bệnh não do bỏng (burn encephalopathy); xơ cứng rãi rác (multiple sclerosis); sa sút trí tuệ do HIV; bệnh Alzheimer; chất trung gian gây viêm (TNF-α, IL-1ß, IL-8, VEGF, NO, histamine, serotonin, bradykinin, adenine nucleotide, acid arachidonic, thrombin và các gốc oxy tự do (reactive oxygen species); viêm não tự miễn; u não: u thần kinh đệm (glioma) và adenocarcinoma di căn (metastatic adenocarcinoma) |
Tăng xuyên bào: ⬆ẩm bào, ⬆vận chuyển bằng nang nhỏ qua nội mô (vesicular endothelial transport) | CTSN; viêm não nhiễm khuẩn; bệnh não gan; thiếu oxy máu/thiếu máu cục bộ; động kinh; u não; xơ cứng rãi rác; chất trung gian gây viêm (TNF-α, IL-1ß, IL-8, VEGF, NO, histamine, serotonin, bradykinin, adenine nucleotide, acid arachidonic, thrombin và các gốc oxy tự do (reactive oxygen species); ngộ độc chì và thủy ngân; các thuốc chống trầm cảm 3 vòng |
Hủy cấu trúc chất nền ngoại bào, hoạt hóa enzyme metalloproteinase | CTSN; viêm: xơ cứng rãi rác; viêm não HIV; u não; các cytokine: IL-6 |
Tăng vận chuyển nước qua màng: up-regulate aquaporin-4 | CTSN; u não: u tế bào hình sao; thiếu oxy máu/thiếu máu cục bộ; chất trung gian gây viêm: TNF-α, IL-ß, VEGF, yếu tố tăng trưởng tế bào gan (hepatocyte growth factor) |
Hình thành các lỗ thủng | VEGF; đồng vận α-1 adrenergic (methoxamine); các thuốc chống trầm cảm 3 vòng |
Bệnh lí gây thay đổi vận chuyển chất dinh dưỡng | Đái tháo đường (GLUT-1); bệnh Alzheimer (ß-amyloid); hội chứng Wernickes-Korsakoff (thiamine); đột quỵ thiếu máu cục bộ (GLUT-1); xơ cứng rãi rác (ICAM-1) |
Ghi chú: AJ (adherens junction): liên kết dính; CTSN: chấn thương sọ não; GLUT-1: glucose-transpoter 1; HIV: human immunodeficiency virus; ICAM-1 (inter-cellular adhesion molecule): phân tử kết dính liên tế bào; IL-6: interleukin-6; IL-8: interleukin-8; IL-ß: interleukin 1 beta; NO: nitric oxide; TJ (tight junction): liên kết vòng bịt; TNF-α (tumor necrosis factor alpha): yếu tố hoại tử khối u alpha; VEGF (vascular endothelial growth factor): yếu tố tăng trưởng nội mô mạch máu; ZO-1: zonula occludens protein.
Ngoài những cơ chế này, vận chuyển nước xuyên màng cũng đóng một vai trò trong quá trình phù não. Ở não bình thường, protein kênh nước aquaporin-4 (AQP4) có mặt trong chân astrocyte quanh vi mạch. Chấn thương sọ não gây điều chỉnh lên đối với AQP4 trong các astrocyte phản ứng sau chấn thương sọ não và có mối tương quan đáng kể giữa biểu hiện của AQP4 và mức độ phù não (xác định trên CT-scan cản quang). Điều chỉnh lên AQP4 không chỉ giới hạn trong chấn thương sọ não mà còn có mặt trong một số bệnh lí nội sọ nặng khác.
Sự phát triển những chiến lược điều trị nhằm giảm các giai đoạn hình thành phù não khác nhau là tập trung vào các thủ thuật tác động trên động học của BBB sau chấn thương. Những nghiên cứu gần đây đã các chứng minh can thiệp phẫu thuật thần kinh sớm như mở sọ rộng giải áp (decompressive craniectomy) và phẫu thuật lấy não dập (contusiectomy) tương quan với giảm nồng độ MMP và hạn chế quá trình bệnh lí phá vỡ BBB.
3.4.2. Đột quỵ thiếu máu cục bộ
Thiếu máu não cục bộ do đột quỵ thiếu máu cục bộ là tập hợp nhiều biến cố động dẫn đến tăng tính thấm của BBB. Các yếu tố chính bao gồm cytokine, VEGF và oxide nitric. Sự giải phóng VEGF dẫn đến tạo ra những lỗ thủng trong các tế bào nội mô và tăng tính thấm mao mạch của BBB. Nó dẫn đến hình thành phù não với nguy cơ thiếu máu cục bộ tiếp triển và khả năng nhồi máu hơn nữa ở vùng tranh tối (prenumbra). Đối kháng tác dụng của VEGF sẽ làm giới hạn sự gián đoạn của protein TJ và tính thấm cận tế bào, làm giảm phù não sau thiếu máu cục bộ do đó ngăn chặn sự tiến triển của tổn thương não do thiếu máu cục bộ.
3.4.3. Bệnh não nhiễm khuẩn
Bệnh não nhiễm khuẩn (septic encephalopathy) là dạng phổ biến nhất của bệnh não trong các đơn vị hồi sức chung, nó làm tăng tỉ lệ biến chứng và tử vong. Nó dẫn đến rối loạn chức năng não lan tỏa đối xứng phối hợp với phá vỡ BBB và phù não. Sinh lí bệnh tế bào cơ bản của rối loạn BBB do bệnh não nhiễm khuẩn bao gồm tăng ẩm bào (pinocytosis) trong nội mô vi mạch não và mất tổ chức các protein liên kết liên nội mô (interendothelial) dẫn đến “rò rỉ” TJ. Đây là hậu quả tác động của các chất trung gian gây viêm trong tuần hoàn nội mô mạch máu não, các thành phần dẫn truyền thần kinh của hệ thống lưới hoạt hóa, rối loạn chức năng astrocyte và tổn thương thần kinh trực tiếp.
3.4.4. U não
Vi mạch máu của các khối u não kém phát triển, thiếu BBB và rò rỉ dịch dẫn đến phù não cộng thêm hiệu ứng khối choán chổ và thường vượt quá giới hạn khối u. Nghiên cứu siêu cấu của u thần kinh đệm và adenocarcinoma di căn đã xác định là do sự mở các TJ liên nội mô phối hợp với tăng tính thấm cận tế bào và phù quanh mạch máu. U tế bào hình sao (neoplastic astrocytes) không sản xuất các yếu tố cần thiết để duy trì sự toàn vẹn của BBB trong vùng quanh khối u và cũng có thể tiết ra các yếu tố thấm chống lại chức năng bình thường của hàng rào. Cơ sở chính của điều trị phù não do khối u là steroid, mặc dù cơ chế chính xác của tác động này vẫn chưa rõ nhưng có vẻ chúng làm giảm tính thấm nội mô.
3.5. Vận chuyển thuốc qua hàng rào máu não
BBB là trở ngại lớn đối với sự xâm nhập của nhiều thuốc điều trị tác động lên hệ thần kinh trung ương, vì phân phối thuốc đến não sau chỉ định đường tĩnh mạch cần phải vận chuyển qua BBB. Để xác định loại thuốc nào có thể vận chuyển tốt qua BBB, hai yếu tố quan trọng nhất là khả năng hòa tan trong mỡ và trọng lượng phân tử. Thuốc tan trong mỡ đi vào não bằng cách khuếch tán thụ động hoặc hòa tan vào lớp lipid kép của màng tế bào nội mô. Khả năng hòa tan trong mỡ của một thuốc được xem là chỉ số vận chuyển qua BBB nhưng chỉ có giá trị khi trọng lượng phân tử nhỏ hơn hoặc gần bằng 400-600 Da. Ngay cả khi thuốc hòa tan trong lipid cao, nhưng sẽ không được vận chuyển qua BBB đủ số lượng đạt ý nghĩa dược lí, nếu trọng lượng phân tử của nó vượt quá 600 Da.
Một trở ngại khác trong phân phối thuốc đến hệ thần kinh trung ương là hệ thống bơm thuốc chủ động (active drug efflux system) nằm trong BBB. Glycoprotein P (P-gp) là một chất vận chuyển qua màng glycoprotein phosphoryl hóa phụ thuộc ATP 170 kDa, nó tham gia vào cơ chế đẩy ra chủ động của tế bào đối với các thuốc và các chất chuyển hóa độc hại tiềm ẩn từ não. P-gp nằm trên bề mặt đỉnh của tế bào nội mô ở mao mạch não, nó giúp BBB hạn chế sự xâm nhập của nhiều loại thuốc tan trong mỡ cao bằng cách ngăn chặn sự xâm nhập của chúng tại mao mạch nội mô. Sự có mặt của P-gp trong BBB là mục tiêu tiềm năng để chế tạo ra các loại thuốc. Các chất ức chế P-gp với độc tính thấp đang được thử nghiệm để điều trị đa kháng thuốc trong các khối u.
3.6. Phân phối thuốc và hàng rào máu não
Để khắc phục những khó khăn trong xâm nhập vào hệ thần kinh trung ương, nhiều chiến lược phân phối thuốc khác nhau đã được phát triển. Các chiến lược này thường rơi vào một trong ba phân loại sau: tác động lên thuốc, làm gián đoạn BBB và thay đổi đường phân phối thuốc.
3.6.1. Tác động lên thuốc
3.6.1.1. Các analogue tan trong mỡ
Xâm nhập vào hệ thần kinh trung ương dễ dàng khi trọng lượng phân tử thấp, không ion hóa ở pH sinh lí và tan trong mỡ. Ví dụ diamorphine là một dẫn xuất diacyl của morphine, đi qua BBB dễ dàng hơn thuốc gốc 100 lần chỉ vì nó tan trong mỡ hơn. Do đó, sẽ có thể “mang lén” hợp chất qua BBB ở dạng tiền thuốc (prodrug) tan trong mỡ của thuốc. Khả năng tan trong mỡ của một thuốc tương quan mạnh với tính thấm mạch máu não, vì vậy về mặt lí thuyết analogue tan trong mỡ của thuốc tan trong nước ít sẽ xâm nhập qua BBB dễ dàng hơn. Chiến lược này thường được sử dụng nhưng kết quả khá thất vọng. (ghi chú: analogue là loại thuốc có cấu tạo hóa học rất giống với một thuốc khác [chỉ khác nhau một phần nhỏ] và có dược tính tương tự)
3.6.1.2. Tiền thuốc
Thuốc có thể chỉ định ở dạng tiền thuốc nhờ cải tiến các đặc tính của chúng, giúp mang đến gần vị trí thụ thể hơn và duy trì ở đó trong thời gian dài hơn. Tại vị trí thụ thể, tiền thuốc sẽ được chuyển thành dạng hoạt động. Không may là các tiền thuốc đơn giản có một số hạn chế quan trọng. Khi tăng khả năng tan trong mỡ để cải thiện sự di chuyển qua BBB, nhưng cũng có xu hướng tăng hấp thu vào các mô khác gây tăng gánh nặng cho mô hệ thống. Điều này đặc biệt có hại trong trường hợp các loại thuốc mạnh như steroid hoặc thuốc độc tế bào vì gây nhiễm độc nặng tại những vị trí không phải mục tiêu.
3.6.1.3. Vận chuyển qua trung gian thụ thể và chất mang
Đường vận chuyển qua trung gian thụ thể và chất mang hiện có của một số chất dinh dưỡng và peptide tuần hoàn có thể sử dụng như đường đi vào não cho nhiều loại thuốc. Sử dụng ái lực khác nhau và hoạt động vận chuyển tối đa của các hệ vận chuyển này là chiến lược hấp dẫn để kiểm soát sự phân phối và lưu giữ các thuốc trong não. Phân phối thuốc qua trung gian thụ thể sử dụng kĩ thuật ghép peptide (chimeric peptide technology), trong đó một thuốc không thể vận chuyển được gắn với một phương tiện vận chuyển, thường là kháng thể đơn dòng thụ thể đặc hiệu (receptor-specific monoclonal antibody) hoặc kháng thể đơn dòng protein sửa đổi đặc hiệu (modified protein-specific monoclonal antibody) để đi qua BBB thông qua cơ chế xuyên bào qua trung gian thụ thể. Nhiều thuốc điều trị khác nhau đã được phân phối đến não bằng kĩ thuật này, bao gồm các thuốc dựa trên peptide như analogue peptide vận mạch, neurotrophin và những phân tử nhỏ gắn với liposome, nhưng hiệu quả của kĩ thuật này vẫn còn đang nghiên cứu.
3.6.2. Làm gián loạn hàng rào máu não
Đây là một chiến lược xâm lấn để tăng cường phân phối thuốc vào hệ thần kinh trung ương do làm gián đoạn tạm thời BBB kết hợp với dùng thuốc đường toàn thân. Nó gây tăng tỉ lệ thoát mạch trong tế bào nội mô não dẫn đến tăng nồng độ thuốc trong nhu mô não.
3.6.2.1. Gián đoạn hóa học
Nhiều kĩ thuật khác nhau đã được sử dụng để phá vỡ BBB bao gồm truyền các dung môi như dimethyl sulphoxide hoặc ethanol và các kim loại như nhôm, nhưng có nhiều tác dụng ngộ độc không thể chấp nhận và do đó không thể áp dụng trên lâm sàng. Chúng. Chiếu xạ và tác động do những tình trạng bệnh lí bao gồm tăng huyết áp, tăng thán khí, giảm oxy máu hoặc thiếu máu cũng có tác dụng tương tự.
3.6.2.2. Gián đoạn hàng rào máu não bằng dịch thẩm thấu
Mở BBB do thẩm thấu là tiêm trong mạch cảnh một dịch ưu trương trơ (inert hypertonic solution) như mannitol hoặc arabinose để gây co rút tế bào nội mô và làm mở TJ trong thời gian vài giờ. Nó đã được sử dụng để phân phối các thuốc chống ung thư vào não. Mặc dù, điều trị này vẫn còn đang nghiên cứu nhưng dữ liệu cho thấy có thể có lợi ở một số bệnh nhân không đáp ứng với hóa trị toàn thân.
3.6.3. Thay đổi đường phân phối thuốc đến hệ thần kinh trung ương
Chiến lược thứ ba là tăng cường các phân tử thuốc xâm nhập vào hệ thần kinh trung ương như phương pháp phân phối không dựa vào hệ tim mạch bao gồm chỉ định qua đường não thất/khoang cùng và qua đường cơ quan khứu giác.
IV. ỨNG DỤNG TRONG PHẪU THUẬT THẦN KINH
Giải phẫu học não đóng vai trò quan trọng trong việc xác định những vùng không chức năng (non-silent) khác nhau của não. Thao tác cẩn thận trong quá trình phẫu thuật sẽ giảm thiểu suy giảm thần kinh do phẫu thuật phá hủy. Ví dụ có thể thực hiện mở sọ tỉnh (awake craniotomy) hoặc lập bản đồ vỏ não (cortical mapping) cho các khối u hoặc ổ động kinh (epileptic foci) nằm gần vùng vỏ não chức năng lời nói hoặc vận động hoặc các cấu trúc vùng thái dương quan trọng của trí nhớ ngắn hạn. Test Wada giúp xác định bán cầu ưu thế trong phẫu thuật cắt thùy thái dương (temporal lobectomy). Phẫu thuật kích thích não sâu (deep brain stimulation) tại nhân cầu nhạt trong (globus pallidus interna nucleus) hoặc nhân dưới đồi (subthalamic nucleus) giúp cải thiện nhiều điểm cho bệnh Parkinson giai đoạn muộn (advanced Parkinson’s disease). Ngoài ra, đường mổ (surgical approach) và tai biến trong mổ liên quan đến giải phẫu học. Đường mở sọ trán-thái dương (frontotemporal craniotomy) để tiếp cận túi phình mạch não thuộc tuần hoàn trước. Túi phình động mạch ở tuần hoàn sau cần đường mổ dưới thái dương, dưới chẩm hoặc đường mổ kết hợp dưới thái dương và dưới chẩm. Phẫu thuật kích thích não sâu có thể gây loạn nhịp thất và trên thất. Tăng huyết áp đáng kể có thể là hậu quả do kích thích dây V. Nhịp chậm đáng kể và nhịp thoát (escape rhythms) có thể do kích thích dây thần kinh phế vị. Tụt huyết áp có thể là hậu quả do chèn ép cầu não hoặc hành não. Tổn thương thân não có thể dẫn đến kiểu thở bất thường.
Tổn thương thần kinh sọ là một nguy cơ quan trọng trong phẫu thuật góc cầu tiểu não và thân não. Do đó, cần sử dụng kích thích trong mổ (intraoperative stimulation), theo dõi và ghi điện cơ thần kinh các dây thần kinh sọ vận động để bảo toàn những dây thần kinh này. Tổn thương trực tiếp hệ thống lưới hoạt hóa nằm trong cầu não, trung não, hoặc gian não (vùng dưới đồi và đồi thị) sẽ dẫn đến hôn mê. Hội chứng khóa trong (locked-in syndrome) sẽ xảy ra nếu tổn thương phần bụng cầu não (ventral pons) và thường phối hợp với đột quỵ vùng chi phối động mạch thân nền. Nó làm cho bệnh nhân bị liệt tứ chi (quadriplegic), không nói được (nonverbal) nhưng tỉnh táo vì hệ thống lưới hoạt hóa và cử động chớp mắt tự chủ (volitional eye blinking) còn nguyên vẹn.
Dấu hiệu rối loạn chức năng bó vỏ gai bao gồm yếu cơ ban đầu, theo sau bởi liệt mềm và sau đó là gồng cứng mất vỏ (decorticate rigidity). Phản xạ duỗi ngón chân cái (Babinski) cho thấy tổn thương cấp hoặc mãn tính bó vỏ gai trong não và tủy sống. Phản xạ Hoffman là phản xạ Babinski chi trên và cũng có thể cung cấp thêm một dấu hiệu khu trú. Nếu tổn thương các cấu trúc dưới vỏ (hạch nền) thì sẽ dẫn đến tư thế co cứng mất não (decerebrate rigidity). Tổn thương hạch nền cũng có thể dẫn đến múa vờn (athetoid movements) hoặc múa giật (choreiform movements). Mất phản xạ tiền đình mắt (vestibuloocular reflex) và phản xạ mắt búp bê (oculocephalic reflex) gợi ý tổn thương thân não tại cầu não giữa các nhân tiền đình (vestibular nuclei – dây VIII), nhân vận nhãn chung (oculomotor nuclei – dây III) và nhân vận nhãn ngoài (abducens nuclei – dây VI), vì chúng kiểm soát chuyển động mắt nhìn về một bên. Tư thế gấp (flexor posturing) (mất vỏ) cho thấy rối loạn chức năng não trên mức nhân đỏ ở trung não (vùng trung gian cho đáp ứng gấp cơ). Tư thế duỗi (extensor posturing) (mất não) cho thấy rối loạn chức năng thân não ở dưới mức nhân đỏ. Tổn thương bán cầu não biểu hiện giảm phản xạ (hyporeflexia) đối bên. Bệnh nhân tổn thương tủy cấp với sốc tủy thì bị giảm phản xạ dưới mức tủy tổn thương tương ứng (Bảng 1.2).
Bảng 1.2: Chẩn đoán tổn thương thần kinh sọ tại hồi sức
Dây TK sọ | Test khám | Thùy não bị ảnh hưởng | Biểu hiện |
Dây I (TK khứu giác) | Không thích hợp ở hồi sức | Thùy trán, u tuyến yên, gãy xương hố sọ trước | Mất khứu giác (anosmia) |
Dây II (TK thị giác) | Hạn chế ở bn hôn mê | Từ đầu TK thị đến giao thoa thị Tổn thương đè vào giao thoa thị Tổn thương từ đoạn gần đến giao thoa thị | Mù một mắt Bán manh thái dương 2 bên (bitemporal hemianopia) Bán manh đồng danh (homonymous hemianopia) |
Dây III (TK vận nhãn chung) | Khám đồng tử | Thoát vị hồi móc và thùy thái dương | Sụp mi (ptosis), lác mắt phân kì (divergent squint), dãn đồng tử, mất phản xạ điều tiết và phản xạ ánh sáng |
Dây IV, V, VI (TK ròng rọc, tam thoa, vận nhãn ngoài) | Chọc nhẹ má bn bằng một vật nhọn hoặc kích thích khoang mũi với que tăm bông (dây V) | Tổn thương xoang hang, tổn thương nền sọ | Mất phản xạ giác mạc (corneal reflex): dây V (tổn thương giác mạc), lác mắt hội tụ (convergent squint): dây VI |
Dây VII (TK mặt) | Vận động cơ mặt | U lớn góc cầu tiểu não | Các cơ mặt, 2/3 lưỡi trước |
Dây VIII (TK thính giác) | – | U góc cầu tiểu não, u dây TK thính giác | Điếc một bên |
Dây IX, X (TK thiệt hầu, phế vị) | Phản xạ nôn bằng cây đè lưỡi hoặc ống hút | 1/3 sau lưỡi và hầu họng | Mất phản xạ nôn (tăng nguy cơ hít sặc), nói giọng mũi, liệt dây thanh âm: dây X |
Dây XI (TK phụ) | Hạn chế | Nhánh trung tâm xuất phát từ cột nhân ở hành não và nhánh tủy cổ xuất phát từ C1-5 đến C6 từ phần bên của sừng trước | Nhánh trung tâm chi phối vận động cơ hầu họng và nhánh tủy cổ chi phối cơ thang và cơ ức đòn chủm – mất khả năng nâng vai |
Dây XII (TK hạ thiệt) | Hạn chế ở bn hôn mê | Vận động cơ lưỡi, tổn thương trong phẫu thuật đm cảnh | Hít sặc |
Ghi chú: bn: bệnh nhân; đm: động mạch; TK: thần kinh.
Trong quá trình phẫu thuật cột sống, có thể theo dõi điện thế gợi (evoked potentials) để đánh giá sự toàn vẹn của tủy sống. Điện thế gợi cảm giác thân thể (SSEPs: somatosensory-evoked potentials) đánh giá sự toàn vẹn chức năng của đường cảm giác hướng tâm (ascending sensory pathways), phần lớn kết thúc tại vỏ não cảm giác bản thể (somatosensory cortex). Điện thế gợi vận động (motor evoked potentials: MEP) kiểm tra sự toàn vẹn chức năng của bó vỏ gai có nguồn gốc chủ yếu từ vỏ não vận động (motor cortex). Test thức tỉnh (wake-up test) cũng được dùng để đánh giá các thành phần vận động trước của tủy sống (cột trước).
Tổn thương tủy trên mức C3 sẽ gây liệt cơ hoành và bệnh nhânhoàn toàn phụ thuộc vào máy thở. Nguyên nhân là do thần kinh hoành (phrenic nerve) được hình thành bởi các rễ C3, 4 và 5 và là dây thần kinh chi phối chính cho cơ hoành. Tổn thương tủy cấp ở mức C6 sẽ biểu hiện sốc tủy là do mất hoàn toàn các xung thần kinh từ những trung tâm ở cao hơn. Máu tụ ngoài màng cứng là dạng chảy máu tích lũy do chấn thương giữa bản trong hộp sọ và màng cứng. Máu tụ ngoài màng cứng thường có nguồn gốc từ động mạch, 70-80% nằm ở vùng thái dương đỉnh vì đó là vị trí gãy xương sọ ngang qua đường đi của động mạch màng não giữa (middle meningeal artery) hoặc các nhánh màng cứng của nó. Máu tụ ngoài màng cứng mở rộng với thể tích lớn có thể gây lệch đường giữa và thoát vị dưới liềm (subfalcine herniation) do chèn ép mô não và tác động lên dây III. Nó dẫn đến dãn đồng tử cùng bên và liệt nửa người đối bên hoặc phản xạ duỗi cơ (extensor motor response). Ngược lại, máu tụ dưới màng cứng thường là hậu quả do chảy máu tĩnh mạch tại các tĩnh mạch cầu nối (bridging vein) (giữa vỏ não và xoang tĩnh mạch).
VI. KẾT LUẬN
Giải phẫu học não rất quan trọng trong việc xác định những vùng không chức năng khác nhau trong não, nó giúp thực hiện các thao tác phẫu thuật cẩn thận hơn nhằm tránh suy giảm thần kinh do phẫu thuật phá hủy. Trong bó vỏ gai, tổn thương trên chổ bắt chéo ở hành não (bắt chéo tháp) gây liệt đối bên và tổn thương dưới vị trí này gây liệt cùng bên. Tổn thương thần kinh sọ là một nguy cơ quan trọng trong phẫu thuật góc cầu tiểu não và thân não. Nên chọc dò tủy sống để dẫn lưu DNT dưới mức L1 để tránh tổn thương tủy. Phần lớn tổn thương tủy xảy ra ở đoạn cổ giữa hoặc ngực thắt lưng. Vùng ranh giới của lưu lượng máu tủy là vùng ngực giữa.
BBB ngăn cách não với máu và được tạo thành nhờ sự tương tác của tế bào nội mô mao mạch (capillary endothelial cells) với astrocyte trong não. Nước, khí, glucose và các chất tan trong mỡ thì thấm tự do qua BBB. Protein và các chất phân cực (polar substances) thì kém thấm qua BBB. Não được bảo vệ khỏi các độc tố trong tuần hoàn nhờ BBB.
Bs.CK2. Nguyễn Ngọc Anh. Th.S. Bs. Lê Hoàng Quân. Khoa Gây Mê Hồi Sức – Bệnh viện Nhân Dân 115.
VII. TÀI LIỆU THAM KHẢO
- Ballabh P, Braun A, Nedergaard M. (2004). The blood-brain barrier: an overview structure, regulation, and clinical implications. Neurobiol Dis, 16, pp. 1-13
- Bendo AA, Kass IS, Hartung J, Cottrell JE (2006). Anesthesia for neurosurgery. In: Barash PG, Cullen BF, Stoelting RK, editors. Clinical anesthesia, 5th ed, Lippincott Williams & Wilkins Philadelphia, pp. 746-789.
- Bradley K.L, Sajith K., Hari K. (2011). Blood–brain barrier, Anaesthesia, Critical Care & Pain, Vol 11, No. 4, pp. 128-132.
- Cottrell JE, Smith DS (2001). Anesthesia and neurosurgery, 4th ed, Mosby, St Louis.
- Drummond JC, Patel PM. (2005). Neurosurgical anesthesia. In: Miller’s anesthesia, 6th ed, Elsevier, Churchill Livingstone, Philadelphia, pp. 2127-73.
- Ellis H, Feldman S, Harrop-Griffiths W. (2004). Anatomy for Anaesthetists, 8th ed, Blackwell Publishing company. UK.
- Heimer L. (1983). The human brain and spinal cord: Functional neuroanatomy and dissection guide. New York. Springer.
- Macfarlane R. (2000). Anatomical Considerations in Neuroanaesthesia. In: Matta BF, eds, Textbook of Neuroanaesthesia and Critical Care, Greenwich Medical Media Ltd. London. pp. 3-16.
- Netter F.H (2011). Atlas of human anatomy, 5th ed, Saunders, Philadenlphia.
- Newfield P, Cottrell JE, editors. (2006). Handbook of neuroanesthesia, 4th ed, Lippincott Williams & Wilkins, Philadelphia.
- Patel PM, Drummond JC. (2005). Cerebral physiology and effects of anesthetics and techniques. In: Miller’s anesthesia, 6th ed, Elsevier, Churchill Livingstone. Philadelphia. pp. 813-57.
- Sharma P, Sieber F. (2012). The Adult Central Nervous System: Anatomy and Physiology. Essentials of Neurosurgical Anesthesia & Critical Care, Springer. New York. pp. 3-20.