Cấu trúc và sinh lý mạng lưới mạch bạch huyết – Phần 1: Lịch sử nghiên cứu Hệ bạch huyết

• Xuất bản: trực tuyến năm 2018 ngày 13 tháng 12
• Tác giả: Jerome W. Breslin , ¹ Ying Yang , ¹ Joshua P. Scallan , ¹ Richard S. Sweat , ² Shaquria P. Adderley , ¹ và W. Lee Murfee ³
• Link nghiên cứu: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6459625/

Xem PHẦN 2 của nghiên cứu này.

Tổng quan

Hệ thống bạch huyết bao gồm một mạng lưới các mạch liên kết với nhau bằng mô bạch huyết, có chức năng tổng thể là duy trì môi trường sinh lý cục bộ cho mọi tế bào trong tất cả các mô của cơ thể. Hệ thống bạch huyết duy trì cân bằng nội môi dịch ngoại bào thuận lợi cho chức năng mô tối ưu, loại bỏ các chất phát sinh do quá trình trao đổi chất hoặc chết tế bào và tối ưu hóa khả năng miễn dịch chống lại vi khuẩn, vi rút, ký sinh trùng và các kháng nguyên khác. Bài viết này cung cấp một cái nhìn toàn diện về những phát hiện quan trọng trong thế kỷ qua cùng với những tiến bộ gần đây trong sự hiểu biết về giải phẫu và sinh lý của mạch bạch huyết, bao gồm tính đặc hiệu của mô/cơ quan, sự phát triển, cơ chế hình thành và vận chuyển bạch huyết, sự hình thành mạch bạch huyết và vai trò của bạch huyết trong bệnh.

• Bệnh tự kỷ, giảm trí nhớ và sương mù não: Thải độc Hệ bạch huyết vùng đầu như thế nào?
• Hệ thống bạch huyết: Đánh giá về tác động của nắn chỉnh xương
• Lập bản đồ hệ thống bạch huyết trên các quy mô cơ thể và các lĩnh vực chuyên môn: Báo cáo từ hội thảo của Viện Tim, Phổi và Máu Quốc gia năm 2021 tại Hội nghị chuyên đề về bạch huyết Boston
• Hệ bạch huyết và hạch canh gác: đường dẫn ung thư di căn
• Cấu trúc và sinh lý mạng lưới mạch bạch huyết – Phần 8: Bạch huyết đường liêu hóa và liệu pháp miễn dịch

Giới thiệu và góc nhìn lịch sử

Nội dung chính [hiện]

• Hệ tuần hoàn hoạt động dưới áp lực cao và khép kín để lưu thông máu ở động vật có xương sống, hệ thống này rò rỉ các thành phần huyết tương từ mao mạch và tĩnh mạch ra ngoài. Mạch bạch huyết duy trì thể tích dịch mô bình thường bằng cách đưa dịch thoát ra về tuần hoàn trung tâm.
• Hệ bạch huyết cũng có vai trò quan trọng trong việc vận chuyển lipid được hấp thụ trong đường tiêu hóa.
• Ngoài ra, sự phân bố rộng rãi của bạch huyết khắp cơ thể cho phép xác định nhanh chóng các kháng nguyên và phản ứng miễn dịch.

Sự quan tâm đến sự đóng góp của hệ bạch huyết đối với sức khỏe và bệnh tật đã tăng lên nhanh chóng trong những năm gần đây, phần lớn là do:

1. Sự ra đời của các gen và dấu hiệu phân tử cụ thể để nghiên cứu mạch bạch huyết;
2. Bằng chứng cho thấy rối loạn chức năng bạch huyết góp phần gây ra bệnh tim mạch;
3. Nâng cao nhận thức rằng rối loạn chức năng bạch huyết ở bệnh nhân là một hiện tượng khá phổ biến.

Ví dụ, phù bạch huyết là bệnh thứ phát phổ biến nhất ở những bệnh nhân đã trải qua điều trị ung thư (205 , 915). Ngoài ra, bệnh giun chỉ phù bạch huyết là một trong những bệnh truyền nhiễm phổ biến nhất trên thế giới, ảnh hưởng đến hàng triệu người trên toàn thế giới (176). Nhiều khía cạnh cơ bản của quá trình hình thành mạch bạch huyết và vận chuyển bạch huyết chỉ mới bắt đầu được làm rõ gần đây. Một số lỗ hổng lớn về kiến ​​thức về cơ chế tế bào và phân tử làm cơ sở cho sinh lý bạch huyết vẫn tồn tại và vai trò của bạch huyết trong bệnh tật vẫn chưa được hiểu rõ.

• Những ghi chép sớm nhất về mạch bạch huyết được ghi lại trong các tác phẩm từ thế kỷ thứ IV trước Công nguyên của Hippocrates và Aristotle.
• Vài thế kỷ sau, bác sĩ người Hy Lạp Claudius Galen đã mô tả các hạch bạch huyết mạc treo chứa đầy dưỡng chấp, hoặc bạch huyết bao gồm các chất béo được nhũ hóa có nguồn gốc từ ruột non (623 ). Tuy nhiên, trong thời trung cổ, kiến ​​thức này phần lớn đã bị lãng quên cho đến năm 1622 khi Gasaro Aselli tình cờ phát hiện ra “mạch sữa” khi mổ bụng một con chó còn sống. Ông tiếp tục theo dõi những mạch máu này trở lại ruột và quan sát các van bạch huyết mà ông cho rằng sẽ ngăn chặn dòng chảy ngược. Tác phẩm của Aselli được xuất bản vào năm 1627, sau khi ông qua đời, vào thời điểm mà lý thuyết về sự tuần hoàn máu của William Harvey vẫn còn mới lạ và mang tính cách mạng ( 28 , 337 , 623 ). 
• Vài thập kỷ sau, Jean Pecquet đã chứng minh thành công rằng dưỡng chấp có nguồn gốc từ ruột di chuyển qua nhũ trấp và ống ngực đến tĩnh mạch dưới đòn phải, bác bỏ lý thuyết phổ biến vào thời điểm đó rằng dưỡng chấp đi trực tiếp từ ruột đến gan. Những người cùng thời với Pecquet, Olaus Rudbeck ( 926 ) và Thomas Bartholin, đã chứng minh một cách độc lập rằng bạch huyết chảy từ gan vào ống ngực và các mạch bạch huyết phân bố khắp cơ thể. Việc Thomas Bartholin đặt tên các mạch này là “vasae lymphoticae” đã dẫn đến thuật ngữ hiện tại của chúng ta là “mạch bạch huyết” ( 28 , 623 ). 
• Vào thế kỷ 18, William Hewson đã quan sát thấy sự co bóp nhịp nhàng của hệ bạch huyết và ghi nhận nhiều van trong lòng ống để ngăn dòng chảy ngược, trong khi đồng nghiệp của ông là William Hunter xác định rằng hệ bạch huyết là một “hệ thống hấp thụ” ( 433 ). 
• Tuy nhiên, câu hỏi về cách bạch huyết hình thành vẫn chưa được trả lời cho đến giữa thế kỷ 19 khi Carl Ludwig cho rằng bạch huyết là dịch lọc của máu.
• Sau đó, Ernest Starling đã chứng minh rằng sự cân bằng giữa lực thủy tĩnh và lực thẩm thấu của huyết tương và kẽ tạo điều kiện thuận lợi cho sự hình thành bạch huyết.
• Giả thuyết này đã được chứng minh là đúng bởi Cecil Drinker và Joseph Yoffey, người đã báo cáo vào năm 1941 rằng những thay đổi về nồng độ protein trong máu hoặc mô có thể làm thay đổi tốc độ hình thành bạch huyết ( 623 ). 
• Một đóng góp đáng chú ý khác là của Arnold Heller vào năm 1869, người đã đưa ra mô tả đầu tiên về lực đẩy của bạch huyết, mô tả các cơn co thắt nội tại được quan sát thấy khi thu thập các mạch bạch huyết ở mạc treo chuột lang ( 44 , 623 ). 
• Những tiến bộ trong kính hiển vi điện tử đã mang đến sự hiểu biết đột phá về cấu trúc của vi mô bạch huyết trong thế kỷ 20 ( 964). Điều này đi kèm với những khám phá về cách các mạch bạch huyết góp phần vào chức năng miễn dịch và đảo ngược quá trình vận chuyển cholesterol, cũng như hiểu rõ hơn về vai trò thiết yếu của bạch huyết trong việc tái chế chất lỏng ( 809 , 1178 ). Những tiến bộ tiếp theo kết hợp kỹ thuật quay phim và kính hiển vi trong tử cung ( 1127 ), và sự phát triển sau đó của các kỹ thuật bạch huyết cô lập vào nửa sau của thế kỷ 20 đã cho phép những tiến bộ lớn trong sinh lý học của sự hình thành và đẩy bạch huyết ( 1201 ). Tương tự như vậy, những khám phá mang tính cách mạng trong sinh học phân tử và sinh học phát triển đã đặt nền móng cho sự hiểu biết của chúng ta về sự hình thành mạch bạch huyết ( 1169 ). 
• Ngày nay, những tiến bộ nhanh chóng trong miễn dịch học và sinh học ung thư tiếp tục mở rộng ranh giới hiểu biết về sinh lý bạch huyết ( 153 , 515 , 886 , 927 ).

Tổ chức và giải phẫu của hệ thống bạch huyết

Tổng quan

Giống như tuần hoàn máu, hệ bạch huyết là một mạng lưới các mạch chuyên biệt thực hiện chức năng trao đổi và vận chuyển. Không giống như tuần hoàn máu, trong đó tim là máy bơm trung tâm, lực đẩy của bạch huyết qua mạng lưới mạch bạch huyết được điều hòa bởi các lực thúc đẩy sự hình thành bạch huyết ban đầu trong các mô, cơ chế bơm nội tại đẩy bạch huyết về phía trước qua hệ thống, và áp lực mô bên ngoài tạo điều kiện thuận lợi cho dòng chảy về phía trước. Ngoài ra, không giống như máu, bạch huyết không tự lưu thông mà là dịch lọc được hình thành trong các mô mà mạng lưới cung cấp cho tuần hoàn trung tâm. Một cách khác để xem xét điều này là coi các tĩnh mạch giống như một siêu xa lộ, trong khi hệ bạch huyết di chuyển chậm, các mạch bạch huyết cuối cùng đều dẫn đến tim (Hình 1).

Hệ thống tĩnh mạch cho phép nhanh chóng đưa máu đã khử oxy về tim phải để tái tạo oxy trong phổi nhằm hỗ trợ quá trình trao đổi chất khắp cơ thể với tốc độ bằng với cung lượng tim, khoảng 5 L máu mỗi phút ở một người có kích thước trung bình. Ngược lại, bạch huyết đi vào tĩnh mạch lớn chiếm ít hơn 0,05% lượng máu tĩnh mạch trở về ( 1178 ). Sự vận chuyển bạch huyết chậm hơn nhiều, khoảng 8–12 L mỗi ngày, một nửa trong số đó quay trở lại hệ tuần hoàn tại các hạch bạch huyết và nửa còn lại quay trở lại qua các tĩnh mạch lớn ( 8 , 545 , 600 , 906 ), khiến hệ thống hoạt động như một nguồn dự trữ bổ sung cho chất lỏng được tạo ra bằng cách lọc huyết tương qua thành vi mạch và khoảng kẽ. Bể chứa này về cơ bản là một mẫu huyết tương đã được lọc để giám sát hệ thống miễn dịch nhằm phát hiện các mối đe dọa tiềm ẩn trong các hạch bạch huyết dẫn lưu cục bộ phân bố trên toàn hệ thống.

Hình 1: Sơ đồ thể hiện sự tuần hoàn máu và bạch huyết ở động vật có vú. Huyết tương được lọc tạo thành dịch kẽ đi vào hệ bạch huyết ban đầu để trở thành bạch huyết. Trong ruột, một lượng đáng kể lipid trong chế độ ăn uống đi kèm với chất lỏng được hấp thụ, tạo ra bạch huyết màu trắng đục hoặc dịch dưỡng chấp. Bạch huyết được vận chuyển qua các mạch bạch huyết thu thập hướng tâm đến các hạch bạch huyết để giám sát miễn dịch. Các mạch bạch huyết được thu thập sau đó sẽ vận chuyển bạch huyết sau hạch đến các thân lớn hơn, rồi đưa nó trở lại các tĩnh mạch lớn. Mũi tên chỉ hướng vận chuyển.

Các mạch bạch huyết đã được tìm thấy ở hầu hết các mô. Các trường hợp ngoại lệ theo truyền thống bao gồm tủy xương, sụn, giác mạc và hệ thần kinh trung ương. Tuy nhiên, ngay cả trong các mô này cũng có bằng chứng về sự dẫn lưu bạch huyết trong điều kiện bình thường hoặc hình thành mạch bạch huyết trong điều kiện bệnh lý. Các chất đánh dấu được tiêm vào xương dài đã được phát hiện là sẽ chảy vào các hạch bạch huyết cục bộ bằng cả phương pháp X quang và mô học ( 357 , 815 ). Sự phát triển của bạch huyết vào sụn khí quản đã được báo cáo trên mô hình chuột bị nhiễm M. Pulmonis ( 64 ). Tương tự như vậy, sự phát triển của các mạch bạch huyết vào giác mạc có thể do chấn thương ( 221 , 611 ). Đánh giá gần đây về não bằng hình ảnh tiên tiến và sử dụng các dấu hiệu phân tử đã xác nhận sự hiện diện của bạch huyết trong màng cứng của não và sự tồn tại của các kênh tiền bạch huyết mà trước đây chưa được một số cộng đồng nghiên cứu thừa nhận ( 39 , 340 , 479 , 494 , 624 , 737 ). Với sự đánh giá cẩn thận hơn bằng cách sử dụng các kỹ thuật tiên tiến hơn, tranh cãi bổ sung về sự tồn tại của bạch huyết ở một số trường hợp nhất định có thể sẽ được giải quyết.

Giống như nhiều hệ thống sinh học trong tự nhiên hấp thụ và vận chuyển chất lỏng đến vị trí trung tâm, mạng lưới bạch huyết có tổ chức hình học phần lớn là fractal ( 648 ). Kiểu phân bố này cho phép các mạch máu nhỏ nhất, xa nhất, có đầu mù bao phủ một diện tích bề mặt lớn trong các mô để hấp thụ chất lỏng, đóng vai trò là nơi hình thành bạch huyết. Theo các quy ước khác nhau, các mạch này được gọi là mạch bạch huyết ban đầu vì chúng là nơi bạch huyết hình thành ban đầu, mạch bạch huyết cuối do tính chất mù mịt của chúng, hoặc các mao mạch bạch huyết vì giống như mao mạch máu, chúng đóng vai trò là nơi trao đổi chất lỏng. Trong tài liệu hiện nay, thuật ngữ “mao mạch bạch huyết” và “bạch huyết ban đầu” được sử dụng thường xuyên hơn và cả hai đều được sử dụng trong tổng quan này. Các mạch bạch huyết ban đầu nằm gần với vi tuần hoàn và bao gồm một lớp nội mô duy nhất với màng đáy khó xác định. Những mạch máu này có thể giống như các túi, có đầu mù hoặc chúng có thể tạo thành một mạng lưới hoặc đám rối liên kết với nhau. Các bạch huyết ban đầu chảy vào bạch huyết thu thập, có thể phân biệt được nhờ sự hiện diện của lớp cơ trơn và van hai lá một chiều để ngăn dòng chất lỏng chảy ngược. Trong một số trường hợp, một loại mạch bạch huyết trung gian được gọi là mạch tiền thu thập, thiếu cơ trơn nhưng có van một chiều, hiện diện giữa bạch huyết ban đầu và bạch huyết thu thập. Cơ trơn thu thập bạch huyết thiết lập trương lực mạch và không giống như cơ trơn mạch máu, nó cũng co theo từng giai đoạn. Các van trong lòng mạch bạch huyết đảm bảo rằng các cơn co thắt từng pha sẽ đẩy bạch huyết về phía trước qua mạng lưới. Các bạch huyết hướng tâm, vận chuyển bạch huyết đến các hạch bạch huyết, nơi nó tiếp xúc với một tập hợp các tế bào trình diện kháng nguyên, tế bào T và tế bào B. Thành phần bạch huyết bị thay đổi trong các hạch bạch huyết do tương tác thủy tĩnh và thẩm thấu với các mao mạch của hạch bạch huyết và do sự ra vào của các tế bào miễn dịch khác nhau. Bạch huyết thoát ra khỏi các hạch bạch huyết thông qua các mạch bạch huyết thu thập sau nút, còn được gọi là bạch huyết ly tâm, mặc dù cần lưu ý rằng định nghĩa này có liên quan đến một nút cụ thể, vì ở một số phần của hệ thống, bạch huyết đi qua nhiều hạch bạch huyết nối tiếp. Cuối cùng, các mạch bạch huyết thu thập khắp cơ thể hợp nhất thành các thân bạch huyết lớn hơn, trong đó lớn nhất là ống ngực và ống bạch huyết phải, đổ thẳng vào các tĩnh mạch dưới đòn.