Bài học

Điều hoà đường huyết và thân nhiệt

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em giải thích được cơ chế đối kháng của insulin và glucagon trong điều hoà đường huyết, giải thích được đái tháo đường như một sự thất bại của cơ chế liên hệ ngược đó, và mô tả được các đáp ứng phối hợp giữ ổn định thân nhiệt khi trời nóng lẫn khi trời lạnh.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài trước em đã học mô hình ba thành phần và ví dụ điều hoà thân nhiệt khi trời lạnh (same-grade bridge). Bài này áp dụng đúng mô hình đó cho một biến số khác — glucose máu — rồi quay lại thân nhiệt để xem đủ cả hai chiều nóng và lạnh.

Khởi động

Sau một bữa ăn nhiều tinh bột, glucose từ thức ăn ồ ạt đi vào máu, nhưng chỉ khoảng một, hai giờ sau, đường huyết của một người khoẻ mạnh đã quay lại gần mức trước bữa ăn. Ở một người mắc đái tháo đường, đường huyết sau bữa ăn lại tăng cao và duy trì lâu hơn hẳn. Điều gì đã trục trặc trong cơ thể người bệnh?

Kiến thức trọng tâm

Đường huyết bình thường dao động trong một khoảng hẹp, khoảng 3,9–6,1 mmol/L lúc đói, có thể tăng tạm thời sau bữa ăn rồi trở về khoảng này sau một, hai giờ nhờ hai hormone đối kháng nhau do tuyến tuỵ tiết ra.

Sau bữa ăn, glucose máu tăng, tế bào beta của đảo tuỵ (đảo Langerhans) tiết insulin. Insulin kích thích tế bào khắp cơ thể, đặc biệt gan, cơ và mô mỡ, tăng thu nhận glucose từ máu vào trong tế bào, đồng thời kích thích gan và cơ chuyển bớt glucose dư thành glycogen dự trữ; kết quả glucose máu giảm dần trở về mức chuẩn.

Giữa các bữa ăn hoặc khi đói, glucose máu giảm, tế bào alpha của đảo tuỵ tiết glucagon. Glucagon tác động ngược lại insulin, kích thích gan phân giải glycogen dự trữ thành glucose và giải phóng vào máu, giữ glucose máu không tụt quá thấp — đủ cho não và các cơ quan hoạt động liên tục dù chưa ăn tiếp.

Đường của người khoẻ mạnh vượt lên rồi quay lại đường mức chuẩn nằm ngang — đúng vòng liên hệ ngược của insulin; đường của người đái tháo đường tách hẳn khỏi mức chuẩn và không trở về kịp. Đây là đường minh hoạ nguyên lí, không phải số liệu đo đạc từ một thí nghiệm cụ thể.

Đái tháo đường xảy ra khi vòng liên hệ ngược này không hoàn thành được nhiệm vụ kéo glucose máu trở về mức chuẩn. Ở đái tháo đường type 1, hệ miễn dịch tấn công nhầm và phá huỷ tế bào beta của đảo tuỵ, khiến cơ thể gần như không còn khả năng tiết insulin — bộ phận đáp ứng trong vòng liên hệ ngược gần như biến mất. Ở đái tháo đường type 2, tế bào beta vẫn tiết insulin nhưng các tế bào đích — gan, cơ, mô mỡ — đáp ứng kém với tín hiệu insulin, gọi là kháng insulin, nên dù tín hiệu vẫn phát ra, đáp ứng thu nhận glucose không đủ mạnh để kéo glucose máu về mức chuẩn. Cả hai trường hợp đều dẫn tới glucose máu duy trì ở mức cao bất thường trong thời gian dài. Yếu tố di truyền cùng một số yếu tố lối sống — chế độ ăn, mức độ vận động, cân nặng — có thể làm tăng nguy cơ kháng insulin, nhưng đó là các yếu tố làm tăng khả năng mắc bệnh, không phải nguyên nhân duy nhất, càng không phải một sự quy kết cho riêng cá nhân người bệnh.

Khi trời nóng hoặc vận động mạnh làm thân nhiệt tăng, cơ thể đáp ứng theo ba hướng phối hợp: mạch máu dưới da giãn ra, tăng lượng máu tới bề mặt da để toả nhiệt ra môi trường; tuyến mồ hôi tăng tiết, mồ hôi bay hơi mang theo nhiệt làm mát bề mặt cơ thể; đồng thời chuyển hoá giảm bớt để hạn chế sinh thêm nhiệt. Khi trời lạnh, phản ứng ngược lại: mạch máu dưới da co lại, cơ vân run để sinh nhiệt, và chuyển hoá tăng lên — một phần nhờ các hormone như hormone tuyến giáp góp phần đẩy nhanh chuyển hoá cơ bản.

Hai nhóm đáp ứng đối lập nhau về hướng nhưng cùng chung một mục tiêu: kéo thân nhiệt trở lại mức chuẩn — đúng bản chất liên hệ ngược âm đã học ở bài trước.

Ví dụ

So sánh đường huyết sau bữa ăn ở người khoẻ mạnh và người mắc đái tháo đường

1
Sau một bữa ăn nhiều tinh bột, hãy so sánh và giải thích sự khác biệt về đường huyết giữa một người khoẻ mạnh và một người mắc đái tháo đường type 1 trong vài giờ tiếp theo.
2
Ta có ở người khoẻ mạnh, glucose máu tăng sau bữa ăn kích thích tế bào beta đảo tuỵ tiết đủ insulin; insulin thúc đẩy tế bào thu nhận và dự trữ glucose, nên đường huyết giảm dần và trở về gần mức chuẩn sau khoảng một, hai giờ.
3
Ở người mắc đái tháo đường type 1, tế bào beta gần như không còn khả năng tiết insulin do đã bị phá huỷ; dù glucose máu tăng cao sau bữa ăn, tín hiệu đó không kéo theo đủ insulin, nên tế bào không thu nhận glucose hiệu quả.
4
So với mô hình ba thành phần đã học, thụ thể phát hiện glucose tăng ở cả hai trường hợp vẫn hoạt động, nhưng ở người đái tháo đường type 1, bộ phận đáp ứng gần như không hoạt động, nên vòng liên hệ ngược bị đứt gãy.
5
Vậy người khoẻ mạnh có đường huyết tăng rồi giảm nhanh về mức chuẩn nhờ vòng liên hệ ngược hoàn chỉnh; người mắc đái tháo đường type 1 có đường huyết tăng cao và duy trì lâu hơn hẳn, vì thiếu insulin làm đứt gãy chính bộ phận đáp ứng của vòng đó.

Ví dụ

Giải thích đái tháo đường type 2 bằng mô hình liên hệ ngược (dạng đề kiểm tra)

1
Một người mắc đái tháo đường type 2 vẫn có tế bào beta đảo tuỵ hoạt động và tiết insulin bình thường, nhưng đường huyết sau ăn vẫn tăng cao và lâu trở về mức chuẩn. Hãy dùng mô hình liên hệ ngược ba thành phần để giải thích vì sao.
2
Ta có ở người này, thụ thể phát hiện glucose máu tăng và tín hiệu tiết insulin đều vẫn hoạt động, vì tế bào beta không bị tổn thương. (1)
3
Vì đường huyết vẫn tăng cao dù insulin được tiết ra bình thường, thành phần bị suy giảm phải nằm ở phía tế bào đích — gan, cơ, mô mỡ — nơi lẽ ra phải đáp ứng với insulin bằng cách tăng thu nhận glucose. (2)
4
Đây chính là hiện tượng kháng insulin: tế bào đích giảm đáp ứng với insulin, nên dù nồng độ insulin trong máu bình thường hoặc thậm chí cao, lượng glucose được thu nhận vào tế bào vẫn không đủ để kéo đường huyết về mức chuẩn. (3)
5
Kết hợp (1), (2) và (3), thất bại trong ví dụ này không nằm ở khâu phát hiện hay khâu phát tín hiệu, mà nằm ở khâu đáp ứng của tế bào đích — vẫn đúng mô hình ba thành phần, chỉ khác vị trí đứt gãy so với đái tháo đường type 1.
6
Vậy đái tháo đường type 2 là một dạng thất bại khác của cùng vòng liên hệ ngược điều hoà đường huyết: tín hiệu insulin vẫn phát ra, nhưng bộ phận đáp ứng không phản ứng đủ mạnh, nên đường huyết vẫn duy trì ở mức cao.

Sai lầm thường gặp

Một nhầm lẫn phổ biến là nghĩ mọi trường hợp đái tháo đường đều do cơ thể 'không có insulin'. Thực ra chỉ đái tháo đường type 1 thiếu hẳn insulin; ở type 2, insulin vẫn được tiết ra, thậm chí đôi khi tiết nhiều hơn bình thường, nhưng tế bào đích đáp ứng kém — hai cơ chế thất bại khác nhau dù cùng dẫn tới đường huyết cao. Yếu tố di truyền và lối sống có thể làm tăng nguy cơ mắc type 2, nhưng đó là những yếu tố làm tăng khả năng, không phải một phán xét về cá nhân người bệnh.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Insulin (tế bào beta) hạ đường huyết bằng cách tăng thu nhận và dự trữ glucose. Glucagon (tế bào alpha) nâng đường huyết bằng cách giải phóng glucose dự trữ. Đái tháo đường type 1 thiếu insulin; type 2 kháng insulin. Thân nhiệt được giữ ổn định nhờ mạch máu dưới da, tuyến mồ hôi và chuyển hoá, phối hợp theo cả hai chiều nóng và lạnh.

Bốn bài vừa qua đi từ một cơ quan cụ thể — thận — tới một nguyên lí chung áp dụng cho cả cơ thể. Bài ôn tập sau ghép lại toàn bộ hành trình đó thành một bức tranh thống nhất.