Bao myelin (Myelin Sheath)

Cấu tạo

Bao myelin được tạo thành từ nhiều lớp màng tế bào lipid và protein. Thành phần cụ thể của bao myelin khác nhau giữa hệ thần kinh trung ương (não và tủy sống) và hệ thần kinh ngoại biên.

• Hệ thần kinh trung ương: Bao myelin được tạo ra bởi các tế bào oligodendrocyte. Mỗi tế bào oligodendrocyte có thể myelin hóa nhiều sợi trục.
• Hệ thần kinh ngoại biên: Bao myelin được tạo ra bởi các tế bào Schwann. Mỗi tế bào Schwann chỉ myelin hóa một đoạn của một sợi trục.

Giữa các tế bào Schwann (ở hệ thần kinh ngoại biên) có những khoảng trống không được bao phủ bởi myelin, được gọi là eo Ranvier (Nodes of Ranvier). Những eo Ranvier này rất quan trọng cho sự dẫn truyền xung thần kinh nhảy cóc (saltatory conduction), cho phép xung thần kinh “nhảy” từ eo Ranvier này sang eo Ranvier khác, làm tăng đáng kể tốc độ dẫn truyền. Sự hiện diện của myelin và eo Ranvier làm tăng tốc độ dẫn truyền xung thần kinh lên đáng kể so với các sợi trục không có myelin.

Chức năng

Chức năng chính của bao myelin là tăng tốc độ dẫn truyền xung thần kinh. Nó hoạt động như một chất cách điện, ngăn chặn sự rò rỉ ion qua màng tế bào sợi trục. Điều này cho phép xung thần kinh “nhảy” từ eo Ranvier này sang eo Ranvier khác, một quá trình được gọi là dẫn truyền nhảy cóc (saltatory conduction). Dẫn truyền nhảy cóc nhanh hơn nhiều so với dẫn truyền liên tục dọc theo sợi trục không có myelin. Vận tốc dẫn truyền ở sợi trục có myelin có thể lên đến 100 m/s, trong khi ở sợi trục không có myelin chỉ khoảng 1 m/s.

Ngoài việc tăng tốc độ, bao myelin còn giúp bảo vệ và hỗ trợ sợi trục, cung cấp năng lượng và duy trì cấu trúc của sợi trục.

Sự myelin hóa

Quá trình hình thành bao myelin được gọi là myelin hóa. Quá trình này bắt đầu từ giai đoạn phát triển của thai nhi và tiếp tục trong suốt thời thơ ấu và tuổi vị thành niên, thậm chí kéo dài đến tuổi trưởng thành. Sự myelin hóa đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của các chức năng thần kinh, bao gồm vận động, cảm giác và nhận thức.

Bệnh lý liên quan đến myelin

Một số bệnh lý liên quan đến sự tổn thương hoặc mất myelin, ví dụ như:

• Bệnh đa xơ cứng (Multiple Sclerosis – MS): Đây là một bệnh tự miễn dịch, trong đó hệ thống miễn dịch tấn công bao myelin trong hệ thần kinh trung ương, gây ra viêm và tổn thương thần kinh. Điều này dẫn đến nhiều triệu chứng khác nhau, bao gồm các vấn đề về thị giác, vận động và nhận thức.
• Hội chứng Guillain-Barré: Một bệnh tự miễn dịch ảnh hưởng đến hệ thần kinh ngoại biên, gây ra viêm và mất myelin. Hội chứng này thường xuất hiện sau một nhiễm trùng và có thể dẫn đến yếu cơ, tê liệt và các vấn đề về hô hấp.
• Bệnh bạch cầu Leukoencephalopathy: Nhóm bệnh ảnh hưởng đến chất trắng của não, bao gồm cả myelin. Các bệnh lý này có thể do di truyền, nhiễm trùng hoặc các yếu tố môi trường gây ra, và thường dẫn đến các vấn đề về thần kinh nghiêm trọng.

Tóm lại

Bao myelin là một thành phần thiết yếu của hệ thần kinh, đóng vai trò quan trọng trong việc dẫn truyền xung thần kinh nhanh chóng và hiệu quả. Sự tổn thương hoặc mất myelin có thể dẫn đến nhiều vấn đề thần kinh nghiêm trọng.

Cơ chế dẫn truyền nhảy cóc (Saltatory Conduction)

Như đã đề cập, bao myelin cho phép xung thần kinh “nhảy” từ eo Ranvier này sang eo Ranvier khác. Tại các eo Ranvier, màng sợi trục tiếp xúc với dịch ngoại bào và chứa mật độ cao các kênh ion, đặc biệt là kênh $Na^+$ và $K^+$. Khi một xung thần kinh đến eo Ranvier, các kênh $Na^+$ mở ra, cho phép ion $Na^+$ đi vào sợi trục, gây ra sự khử cực màng tại eo Ranvier đó. Sự khử cực này sau đó lan truyền thụ động dọc theo đoạn sợi trục được bao phủ bởi myelin đến eo Ranvier tiếp theo. Tại eo Ranvier tiếp theo, sự khử cực kích hoạt các kênh $Na^+$ mở ra, tạo ra một xung thần kinh mới. Quá trình này lặp lại dọc theo sợi trục, cho phép xung thần kinh di chuyển nhanh chóng từ eo này sang eo khác.

Tầm quan trọng của bao Myelin

Bao myelin đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chức năng hệ thần kinh hoạt động bình thường. Nếu không có myelin, tốc độ dẫn truyền xung thần kinh sẽ chậm hơn rất nhiều, ảnh hưởng đến khả năng phản ứng nhanh và phối hợp vận động. Ví dụ, trong phản xạ gân gối, tín hiệu thần kinh phải di chuyển nhanh chóng từ đầu gối đến tủy sống và quay trở lại cơ bắp để gây ra sự co cơ. Nếu không có myelin, phản xạ này sẽ chậm hơn đáng kể.

Ảnh hưởng của tuổi tác và môi trường

Sự myelin hóa tiếp tục diễn ra trong suốt thời thơ ấu và tuổi vị thành niên, và thậm chí có thể kéo dài đến tuổi trưởng thành. Quá trình này chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố, bao gồm di truyền, dinh dưỡng và môi trường. Một số nghiên cứu cho thấy rằng stress mãn tính, thiếu ngủ và tiếp xúc với các chất độc hại có thể ảnh hưởng tiêu cực đến sự myelin hóa.

Nghiên cứu hiện nay

Các nhà khoa học đang tiếp tục nghiên cứu về bao myelin và các bệnh lý liên quan. Các lĩnh vực nghiên cứu hiện nay bao gồm:

• Tìm hiểu cơ chế phân tử của sự myelin hóa và mất myelin.
• Phát triển các phương pháp điều trị mới cho các bệnh lý mất myelin, bao gồm liệu pháp miễn dịch, liệu pháp tế bào gốc và liệu pháp gen.
• Nghiên cứu vai trò của myelin trong các bệnh lý thần kinh khác, chẳng hạn như bệnh Alzheimer và bệnh Parkinson.

• Purves D, Augustine GJ, Fitzpatrick D, et al., editors. Neuroscience. 2nd edition. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2001. Myelin: The Glial Cell That Provides Insulation for Axons. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10868/
• Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM, Siegelbaum SA, Hudspeth AJ. Principles of Neural Science. 5th ed. New York: McGraw-Hill; 2013.
• Waxman SG. Clinical Neuroanatomy. 28th ed. New York: McGraw-Hill Education; 2017.

Câu hỏi và Giải đáp

Bao myelin ảnh hưởng đến tốc độ dẫn truyền xung thần kinh như thế nào?

Trả lời: Bao myelin làm tăng tốc độ dẫn truyền xung thần kinh bằng cách cho phép dẫn truyền nhảy cóc. Nó hoạt động như một chất cách điện, ngăn chặn sự rò rỉ ion qua màng sợi trục và buộc xung thần kinh phải “nhảy” từ eo Ranvier này sang eo Ranvier khác. Dẫn truyền nhảy cóc nhanh hơn nhiều so với dẫn truyền liên tục dọc theo sợi trục không có myelin.

Sự khác biệt chính giữa tế bào oligodendrocyte và tế bào Schwann là gì, ngoài vị trí của chúng trong hệ thần kinh?

Trả lời: Sự khác biệt chính nằm ở khả năng myelin hóa của chúng. Một tế bào oligodendrocyte có thể myelin hóa nhiều sợi trục khác nhau trong hệ thần kinh trung ương, trong khi một tế bào Schwann chỉ có thể myelin hóa một đoạn của một sợi trục duy nhất trong hệ thần kinh ngoại biên.

Thành phần hóa học chính của bao myelin là gì và tại sao thành phần này lại quan trọng đối với chức năng của nó?

Trả lời: Bao myelin chủ yếu được cấu tạo từ lipid và protein. Hàm lượng lipid cao, đặc biệt là galactocerebroside, tạo ra tính chất cách điện của myelin, cho phép nó ngăn chặn sự rò rỉ ion và hỗ trợ dẫn truyền nhảy cóc.

Ngoài việc tăng tốc độ dẫn truyền xung thần kinh, bao myelin còn có chức năng nào khác?

Trả lời: Bao myelin còn có vai trò bảo vệ và hỗ trợ sợi trục. Nó cung cấp hỗ trợ cấu trúc cho sợi trục và giúp duy trì sức khỏe của sợi trục. Ngoài ra, myelin còn đóng vai trò trong việc điều chỉnh sự phát triển và tái tạo sợi trục.

Điều gì xảy ra với dẫn truyền xung thần kinh khi bao myelin bị tổn thương, ví dụ như trong bệnh đa xơ cứng (MS)?

Trả lời: Khi bao myelin bị tổn thương, dẫn truyền xung thần kinh bị gián đoạn. Xung thần kinh không thể “nhảy” hiệu quả giữa các eo Ranvier, dẫn đến tốc độ dẫn truyền chậm hơn hoặc thậm chí bị chặn hoàn toàn. Điều này có thể gây ra nhiều triệu chứng thần kinh khác nhau, tùy thuộc vào vị trí và mức độ tổn thương myelin, chẳng hạn như rối loạn vận động, cảm giác và nhận thức. Trong bệnh MS, sự mất myelin và viêm gây ra sẹo mô sẹo (sclerosis) trong hệ thần kinh trung ương, làm gián đoạn sự giao tiếp giữa não và các bộ phận khác của cơ thể.