Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. CƠ CHẾ BỆNH HỌC VÀ PHÂN LOẠI NGUYÊN NHÂN NHỒI MÁU NÃO CẤP Thuật ngữ đột quỵ nhồi máu não được sử dụng để mô tả các tình trạng bệnh lí khác nhau, trong đó dòng máu não đến nuôi một phần hoặc toàn bộ não bị giảm, gây tổn thương nhu mô não. Mặc dù trong một số trường hợp, quá trình thiếu máu có thể mạn tính, nhưng hầu hết đột quỵ thiếu máu não đều xảy ra một cách đột ngột [14]. Các nghiên cứu trong hơn bốn thập niên qua đã giúp làm rõ cơ chế tế bào và phân tử do nhồi máu não gây ra.
Cơ chế tự điều hòa của não trong điều kiện bình thường Trong điều kiện bình thường, lưu lượng dòng máu não (cerebral blood flow) phụ thuộc chủ yếu vào kháng trở của trong lòng mạch, liên quan trực tiếp đến đường kính lòng mạch. Giãn mạch làm tăng thể tích máu đến não và tăng lưu lượng máu não, trong khi đó, co mạch có hệ quả ngược lại. Lưu lượng máu não cũng phụ thuộc vào sự thay đổi của áp lực tưới máu não. Cơ chế tự điều hòa của não là hiện tượng lưu lượng máu não được duy trì ở một mức độ tương đối hằng định cho dù áp lực máu não biến đổi.
Đến nay, hiện tượng này vẫn chưa được hiểu rõ, nhưng nó có thể liên quan đến nhiều con đường khác nhau. Các bằng chứng cho thấy rằng, cơ trơn ở mạch máu não có thể đáp ứng trực tiếp với những thay đổi của áp lực tưới máu, co mạch khi áp lực tăng và giãn mạch ra khi áp lực giảm xuống. Giảm lưu lượng máu não có thể dẫn đến giãn mạch thông qua cơ chế giải phóng các chất vận LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Sự giải phóng nitric oxide của nội mạc mạch máu cũng đóng vai trò trong cơ chế tự điều hòa.
Duy trì lưu lượng máu não bởi cơ chế tự điều hòa xảy ra điển hình trong phạm vi áp lực động mạch trung bình từ 60 đến 150 mmHg. Giới hạn trên và dưới có thể khác nhau tùy từng cá thể. Vượt ra ngoài phạm vi này, não không còn khả năng bù trừ cho sự biến đổi của áp lực tưới máu, và lúc này lưu lượng máu não tăng hay giảm chỉ còn lệ thuộc thụ động vào sự thay đổi áp lực tưới máu, gây ra nguy cơ thiếu máu cục bộ do áp lực thấp và phù não do áp lực cao (Hình 1.1: Cơ chế tự điều hòa lưu lượng máu não 1. Cơ chế tự điều hòa của não trong đột quỵ nhồi máu não cấp Cơ chế tự điều hòa suy giảm trong một số bệnh lí, bao gồm đột quỵ nhồi máu não cấp tính.
Khi áp lực tưới máu não giảm, mạch máu não sẽ giãn ra để tăng lưu lượng máu não. Giảm áp lực tưới máu xuống dưới ngưỡng não có thể bù trừ sẽ dẫn đến giảm lưu lượng máu não. Ban đầu, oxy máu phản ứng tăng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 lên để duy trì mức oxy đến não. Khi lưu lượng máu não tiếp tục giảm, các cơ chế bù khác sẽ tham gia vào (hình 1.
Ức chế tổng hợp protein xảy ra khi tốc độ dòng máu não dưới 50 mL/100 g não/phút. Tại mức lưu lượng 35 mL/100 g não/phút, sự tổng hợp protein dừng hoàn toàn và huy động glucose tăng tạm thời. Với mức lưu lượng 25 mL/100 g não/phút, huy động glucose sẽ giảm đáng kể và hiện tượng ly giải glucose yếm khí bắt đầu xảy ra, dẫn đến toan nhu mô não do tích tụ acid lactic. Suy giảm điện học thần kinh xảy ra ở mức lưu lượng từ 16 đến 18 mL/100 g não/phút và rối loạn cân bằng ion qua màng tế bào ở mức lưu lượng từ 10 đến 12 mL/100 g/phút.
Mức này là ngưỡng gây ra nhồi máu não (hình 1. Đối với những người tăng huyết áp, cơ chế tự điều hòa có xu hướng đáp ứng tốt với áp lực động mạch cao. Điều chỉnh giảm áp lực máu về mức bình thường có thể làm suy yếu chức năng tự điều hòa trong nhồi máu não và dẫn đến giảm lưu lượng máu não trầm trọng thêm [16],[17]. Hậu quả của giảm lưu lượng máu não trong đột quỵ nhồi máu não cấp tính Não người rất nhạy cảm với thiếu máu cục bộ, thậm chí chỉ trong thời gian rất ngắn.
Não chịu trách nhiệm điều phối cho phần lớn chuyển hóa của cơ thể và tiếp nhận khoảng 20% tổng cung lượng tim, mặc dù nó chỉ nặng bằng 2% trọng lượng cơ thể. Dự trữ năng lượng tại não rất ít hoặc không có, và vì vậy lệ thuộc vào cung cấp năng lượng qua máu nuôi. Thậm chí, thiếu máu trong thời gian ngắn cũng có thể dẫn đến chết tế bào nhu mô não. Trong nhồi máu não, giảm một phần hoặc toàn bộ lưu lượng máu não gây ra mất cung cấp glucose và oxy.
LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 Hầu hết đột quỵ nhồi máu não là cục bộ, ảnh hưởng đến một phần của não, điển hình do một động mạch và các nhánh hạ nguồn của nó. Khu vực xung quanh, kế cận điểm tắc mạch sẽ bị ảnh hưởng nhiều nhất. Trong vùng này, các tế bào ở lõi trung tâm sẽ tổn thương không hồi phục, hoại tử và chết, nếu thời gian thiếu máu đủ lâu. Ở vùng ngoại vi của điểm tắc mạch, một phần các tế bào não có thể nhận được một lượng oxy và glucose nhất định nhờ sự khuếch tán từ các mạch máu bàng hệ.
Những tế bào này không chết ngay mà vẫn có thể hồi phục nếu dòng máu bị tắc được tái thông đủ sớm. Vùng nhu mô não ở trung tâm không có khả năng hồi phục hoặc đã chết được gọi là lõi nhồi máu. Vùng nhu mô còn khả năng cứu sống được gọi là vùng nửa tối (penumbra) (hình 1.2: Tác động của giảm lưu lượng máu não lên chức năng của não 1. Cơ chế tổn thương và chết tế bào do đột quỵ nhồi máu não Thiếu máu cục bộ não bắt đầu bằng một chuỗi diễn tiến dẫn đến chết tế bào, bao gồm mất adenosine triphosphate (ATP); thay đổi nồng độ ion natri, LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 kali và calci; tăng lactate, toan hóa, tăng tích tụ các gốc tự do; tích nước trong tế bào và kích hoạt quá trình ly giải protein.
Hậu quả là tăng giải phóng glutamate tại các khớp nối thần kinh. Sự kích hoạt những thụ thể này dẫn đến khử cực tế bào và tăng dòng calci vào lại tế bào. Một số con đường truyền tín hiệu tế bào bị kích hoạt, đáp ứng với nồng độ và sự vào lại nội bào của calci do kích thích thụ thể glutamate. Dòng ion natri vào lại được cân bằng bởi nước vào tế bào, dẫn đến phù não.
Natri vào lại tế bào cũng làm đảo ngược quá trình hấp thu glutamate bình thường bởi các chất vận chuyển, dẫn đến tăng giải phóng glutamate. Tăng ly giải và giảm hấp thu dẫn đến tích tụ glutamate vượt ngưỡng, gây ra kích ứng liên tục. Hiện tượng này thường được gọi là kích thích độc tế bào (excitotoxicity)[18],[17]. Một hậu quả nữa của nhồi máu não là kích hoạt thụ thể N-methyl-D- aspartat (NMDA) làm tăng sản sinh nitric oxide.
Nitric oxide là một gốc tự do và phản ứng trực tiếp với các thành phần tế bào để lảm hư hại chúng. Nitric oxide cũng có thể phản ứng với các gốc tự do khác như superoxide, để sinh ra peroxynitrite. Peroxynitrite lại gây ra đứt gẫy chuỗi đơn của DNA. Điều này lại gây ra kích hoạt enzyme sửa chữa DNA, làm tiêu tốn năng lượng cần thiết cho các chuyển hóa hữu ích khác.
Tổn thương DNA cũng có thể kích hoạt quá trình chết theo chương trình, dẫn đến chết tế bào [19],[20]. Sự sản xuất các loại oxy phản ứng, một sản phẩm trung gian của chuyển hóa oxy hóa cũng tăng lên trong nhồi máu não. Giống như nitric oxide, chúng có thể phản ứng với các thành phần tế bào bị tổn thương. Tổn thương màng bào tương có thể dẫn đến mất khả năng kiểm soát dòng ra vào của các ion, gây ra suy ty lạp thể.
Qúa trình này dẫn đến suy chuyển hóa cũng như giải phóng các tiền chất gây ra chết theo chương trình và tổn thương DNA. Suy chuyển hóa, đến lượt nó, làm giảm nồng độ ATP tế bào [21]. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 9 Giải phóng các chất trung gian từ tổn thương tế bào và chết tế bào do hoại tử kích hoạt các thành phần của phản ứng viêm. Vai trò của viêm trong nhồi máu não mang cả hiệu ứng tích cực và tiêu cực.
Một mặt, viêm làm tăng lưu lượng máu não đến khu vực thiếu máu cục bộ, có thể giúp đưa thêm glucose và oxy đến tế bào. Mặt khác, tăng lưu lượng máu lại đưa nhiều calci đến khu vực tổn thương, càng làm tồi hơn tổn thương mô [22]. Hậu quả cuối cùng của nhồi máu não là hoại tử, chết theo chương trình và phù não 1. Tiến triển của tổn thương thiếu máu Kỹ thuật hình ảnh học không xâm lấn đã cung cấp các bằng chứng về sự tiến triển của nhồi máu não.
Trong giai đoạn cấp, tổn thương nhu mô não là hậu quả trực tiếp của sự suy giảm năng lượng do tình trạng thiếu máu não cục bộ và dẫn tới sự khử cực ở màng tế bào. Khi trị số lưu lượng dòng máu giảm gần tới giá trị 0, tổn thương tế bào não sẽ hình thành trong vòng vài phút sau khi xảy ra tình trạng thiếu máu. Trong giai đoạn bán cấp tiếp theo, vùng lõi nhồi máu sẽ lan đến vùng nửa tối (penumbra) xung quanh, và sau khoảng 4-6 giờ thì vùng lõi nhồi máu sẽ lan rộng đến hết vùng nửa tối [23]. Vùng nửa tối (penumbra) Vùng nửa tối thiếu máu cục bộ (ischemic penumbra) là vùng nhu mô bị thiếu máu cục bộ bị suy giảm chức năng và có nguy cơ nhồi máu, nhưng có khả năng được cứu sống bằng các phương pháp tái tưới máu hoặc các chiến lược khác.
Nếu không được cứu sống, vùng nhu mô này sẽ bị nhồi máu lan rộng tiến triển cho đến khi đạt thể tích tối đa, hết thể tích nguy cơ ban đầu (hình 1. Tiêu chuẩn chẩn đoán vùng nửa tối: (1) Là khu vực nhu mô não bất thường, giảm tưới máu với những đặc điểm bệnh lí thiếu máu cục bộ; (2) Là vùng nhu mô ở cùng khu vực với lõi nhối máu, bên trong ranh giới thiếu máu LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 cục bộ; (3) Có thể chứng minh được khả năng cứu sống hoặc tiến triển thành hoại tử toàn bộ; (4) Cứu sống được nhu mô vùng này có thể cải thiện được kết cục lâm sàng [24].