Hạch rễ lưng là gì? Các bài nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa hạch rễ lưng

Hạch rễ lưng (dorsal root ganglion – DRG) là cụm thân tế bào của neuron cảm giác ngoại biên tập trung trên rễ sau của dây thần kinh tủy sống, đảm nhiệm vai trò chuyển tiếp thông tin cảm giác từ ngoại vi về hệ thần kinh trung ương. DRG chủ yếu gồm các neuron giả đơn cực, trong đó một nhánh ngoại vi hướng tới cơ quan cảm thụ (da, cơ, khớp, tạng) và một nhánh trung ương đi vào sừng sau tủy sống. Kiến trúc hai nhánh này cho phép xung cảm giác truyền qua thân neuron mà không cần synapse trong hạch, tối ưu hóa tốc độ và độ tin cậy của dẫn truyền.

DRG là nơi hội tụ của nhiều kiểu cảm giác: xúc giác tinh tế, áp lực, rung, nhiệt độ, đau, và cảm giác nội tạng, nhờ sự đa dạng kiểu hình của neuron về kích thước, kênh ion, và bộ thụ thể màng. Sự đa dạng đó dẫn tới phân lớp chức năng rõ rệt, ví dụ neuron đường kính lớn (Aβ) dẫn truyền nhanh các tín hiệu cơ học vô hại, trong khi neuron nhỏ không myelin hoặc myelin mỏng (C, Aδ) truyền tín hiệu đau và nhiệt. Mô tả tổng quan và vị trí DRG được trình bày chi tiết trong tài liệu hệ thần kinh ngoại biên của NCBI Bookshelf và giáo trình giải phẫu thần kinh lâm sàng.

Ý nghĩa sinh học của DRG vượt quá vai trò “trạm trung chuyển”: đây còn là nút điều biến, nơi các kênh Na⁺, Ca²⁺, K⁺ và thụ thể G protein-coupled phối hợp định hình mức kích thích và tính dẻo cảm giác. Những biến đổi biểu hiện gen hoặc hậu dịch mã tại DRG góp phần vào hiện tượng mẫn cảm ngoại vi và là cơ sở của đau mạn tính; nhiều tổng quan thực nghiệm đã làm rõ cơ chế này qua định danh các kênh Nav1.7, Nav1.8, HCN, TRP (PNAS).

Vị trí giải phẫu

Mỗi mức tủy (C1–S5) thường có một hạch rễ lưng nằm trong lỗ liên hợp (intervertebral foramen) hoặc đoạn gần kề, được bao bọc bởi lớp màng cứng và màng nhện ngoại tủy, cùng mạng mạch nuôi phong phú. Về trục dọc cơ thể, DRG sắp xếp theo thứ tự cổ, ngực, thắt lưng, cùng, góp phần hình thành bản đồ cảm giác (dermatome) đặc trưng cho từng rễ thần kinh. Sự định khu này có giá trị chẩn đoán: tổn thương rễ tương ứng sẽ tạo mẫu mất cảm giác phù hợp vùng da chi phối.

Về quan hệ không gian, rễ sau (sensory) mang sợi hướng tâm đi qua DRG trước khi nhập cùng rễ trước (motor) thành dây thần kinh tủy hỗn hợp. Vỏ bao hạch chứa mô liên kết dày, bên trong là các ngăn giàu mạch máu và sợi collagen mảnh, giúp chống đỡ cơ học trước các dao động áp lực. Nhiều atlas giải phẫu lâm sàng (ví dụ Gray’s Anatomy – NCBI) minh họa biến thể vị trí DRG theo vùng cột sống, hữu ích cho can thiệp qua da và phẫu thuật thần kinh.

• Hạch vùng cổ: thường nằm ngang mức lỗ liên hợp, gần rễ sau hơn là hạch giao cảm cổ.
• Hạch vùng ngực: vị trí tương đối hằng định trong lỗ liên hợp, thuận lợi cho tiếp cận hình ảnh học.
• Hạch vùng thắt lưng – cùng: đôi khi lệch ngoài, cần lưu ý khi đặt điện cực kích thích DRG.

Cấu trúc tế bào và mô học

DRG gồm ba thành phần chính: thân neuron cảm giác giả đơn cực, tế bào thần kinh đệm vệ tinh (satellite glial cells – SGCs), và mô đệm mạch – sợi. Neuron có soma tròn đến bầu dục, nhân sáng, hạch nhân rõ; xung quanh là hàng tế bào SGC tạo “vỏ” chức năng điều hòa vi môi trường ion, chuyển hóa lactate – glutamate, và truyền tín hiệu qua gap junctions. Nhuộm hóa mô miễn dịch thường dùng các marker như NeuN cho neuron, GFAP/S100 cho SGCs, NF200 cho sợi lớn myelin hóa, CGRP/TRPV1 cho quần thể nociceptor.

Về kích thước và chức năng, có thể phân loại neuron DRG theo đường kính soma và đặc tính sợi trục. Nhóm lớn (Aβ) myelin dày, ngưỡng kích thích thấp, chuyên cho cơ học tinh tế; nhóm trung gian (Aδ) myelin mỏng cho đau nhanh và lạnh; nhóm nhỏ (C) không myelin cho đau âm ỉ, nóng và tín hiệu hóa học. Tính đa dạng phiên mã ở người đã được lập bản đồ bằng single-cell RNA-seq, cho thấy các tiểu lớp nociceptor, pruriceptor, mechanoreceptor đặc hiệu (Nature).

Phân lớp neuron	Đường kính soma	Myelin	Chức năng chính	Marker điển hình
Aβ mechanoreceptor	Lớn	Dày	Xúc giác tinh tế, rung	NF200, TrkB
Aδ nociceptor	Trung bình	Mỏng	Đau nhanh, lạnh	TrkA, Nav1.7
C nociceptor/pruriceptor	Nhỏ	Không	Đau âm ỉ, ngứa, nhiệt	CGRP, TRPV1, Mrgpr

Chức năng sinh lý

Neuron DRG chuyển đổi kích thích cơ học, nhiệt, hóa học từ ngoại vi thành điện thế thụ thể và điện thế hoạt động, sau đó dẫn truyền hướng tâm về sừng sau tủy. Sự phát sinh và lan truyền xung phụ thuộc động học kênh Na⁺ phụ thuộc điện thế (Nav1.7/1.8/1.9), kênh K⁺ điều chỉnh tái cực, và kênh Ca²⁺ điều biến phóng thích chất dẫn truyền ở tận cùng trung ương. Phương trình cân bằng dòng màng phản ánh mối quan hệ giữa điện thế màng, điện dung và độ dẫn ion:

$I = C_m \frac{dV_m}{dt} + \sum_{ion} g_{ion}\,(V_m - E_{ion})$

Tại thân neuron DRG, không có synapse nội hạch; xung đi “qua trạm” soma rồi vào rễ sau. Tuy nhiên, DRG vẫn là điểm điều biến tích cực thông qua thay đổi biểu hiện kênh, tín hiệu cận tiết giữa SGCs–neuron, và hoạt hóa miễn dịch tại chỗ. Những thay đổi này làm dịch chuyển ngưỡng kích thích, gây phóng điện tự phát hoặc mẫn cảm kéo dài, từ đó khuếch đại tín hiệu đau trước khi tới tủy. Bằng chứng dịch chuyển phiên mã và điện sinh lý học tại DRG trong tình trạng viêm, chèn ép rễ, hoặc tổn thương thần kinh được tổng hợp trong các nghiên cứu thực nghiệm và lâm sàng (Journal of the Peripheral Nervous System).

• Chuyển mã chức năng: tăng Nav1.7/1.8, giảm kênh K⁺ dẫn đến tăng kích thích.
• Tương tác glia–neuron: SGCs phóng thích cytokine, ATP, điều biến đáp ứng cảm giác.
• Tái cấu trúc ngoại vi: nảy chồi sợi thần kinh tại mô tổn thương tạo nguồn xung bất thường.

Vai trò trong dẫn truyền cảm giác đau

Hạch rễ lưng là điểm tập trung then chốt của các neuron cảm giác liên quan đến cảm giác đau. Trong điều kiện sinh lý, DRG truyền tín hiệu đau từ các nociceptor ngoại vi về sừng sau tủy sống qua sợi Aδ và C. Tuy nhiên, khi có tổn thương mô hoặc thần kinh, các thay đổi điện sinh lý và phân tử tại DRG có thể làm tăng tính hưng phấn của neuron, dẫn đến hiện tượng tăng cảm (hyperalgesia) và đau tự phát (spontaneous pain).

Đặc điểm nổi bật của đau mạn tính liên quan đến DRG là sự thay đổi trong biểu hiện của các kênh ion, đặc biệt là kênh natri phụ thuộc điện thế như Nav1.7, Nav1.8, Nav1.9, và các kênh canxi loại T (Cav3.x). Sự tăng biểu hiện của các kênh này làm giảm ngưỡng kích thích và tăng tần suất phóng điện tự phát. Bên cạnh đó, các thụ thể TRPV1, ASIC và P2X cũng được điều chỉnh tăng, làm neuron trở nên nhạy cảm hơn với kích thích nhiệt và hóa học.

Các nghiên cứu tiền lâm sàng sử dụng kỹ thuật ghi điện thế hoạt động cho thấy neuron DRG trong trạng thái bệnh lý có thời gian tái cực kéo dài, biên độ điện thế cao hơn, và dễ dàng bị kích hoạt bởi các kích thích dưới ngưỡng. Đây là cơ sở cho các chiến lược điều trị nhắm vào kênh ion của DRG nhằm giảm đau mà không ảnh hưởng đến chức năng cảm giác bình thường (Waxman SG et al., 2015).

Các bệnh lý liên quan

DRG có thể bị ảnh hưởng trong nhiều bệnh lý thần kinh ngoại biên và nhiễm trùng. Một số bệnh lý điển hình bao gồm:

• Bệnh lý rễ thần kinh (radiculopathy): Do chèn ép hoặc viêm tại rễ sau và DRG, thường gặp trong thoát vị đĩa đệm, hẹp ống sống.
• Bệnh zona thần kinh (herpes zoster): Virus varicella-zoster tiềm ẩn trong neuron DRG tái hoạt khi miễn dịch suy yếu, gây viêm và đau dữ dội kèm ban đỏ đặc trưng.
• Đau thần kinh mạn tính: Do chấn thương, bệnh lý chuyển hóa như tiểu đường, hoặc sau điều trị hóa chất, thường liên quan đến thay đổi cấu trúc và chức năng DRG.

Trong herpes zoster, mô bệnh học cho thấy sự thâm nhiễm tế bào viêm và phá hủy một phần thân neuron. Ở đau thần kinh do tiểu đường, DRG xuất hiện hiện tượng mất myelin từng phần, giảm mật độ sợi trục, và thay đổi mạch máu nuôi. Những biến đổi này góp phần duy trì tín hiệu đau bất thường lâu dài (Deer TR et al., 2018).

Kỹ thuật nghiên cứu DRG

Nghiên cứu DRG yêu cầu sự kết hợp của nhiều phương pháp giải phẫu, sinh lý và sinh học phân tử. Các phương pháp chính bao gồm:

• Giải phẫu và mô học: Mổ tách và nhuộm hóa mô miễn dịch để xác định các loại tế bào và phân bố protein.
• Điện sinh lý học: Ghi điện thế hoạt động và dòng ion để đánh giá tính hưng phấn của neuron.
• Giải trình tự RNA đơn bào: Phân tích toàn diện biểu hiện gen từng loại neuron và tế bào đệm.

Bảng dưới tóm tắt các phương pháp nghiên cứu phổ biến và ứng dụng của chúng:

Phương pháp	Nguyên lý	Ứng dụng
Nhuộm hóa mô miễn dịch	Kháng thể gắn huỳnh quang đặc hiệu	Định vị protein, phân loại tế bào
Ghi điện thế	Đo thay đổi điện thế màng	Đánh giá tính hưng phấn neuron
RNA-seq đơn bào	Giải trình tự toàn bộ transcriptome	Phân loại tiểu nhóm neuron và SGC

Ứng dụng lâm sàng

Hạch rễ lưng là mục tiêu điều trị tiềm năng trong đau thần kinh mạn tính. Kích thích hạch rễ lưng (dorsal root ganglion stimulation – DRGS) là kỹ thuật cấy điện cực nhỏ tiếp xúc trực tiếp với DRG để phát xung điện điều biến hoạt động neuron, giúp giảm tín hiệu đau. DRGS đã được Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) phê duyệt để điều trị các hội chứng đau như CRPS (complex regional pain syndrome) và causalgia.

Ngoài ra, DRG còn được xem là vị trí thuận lợi để phân phối thuốc cục bộ, giảm liều toàn thân và tác dụng phụ. Nghiên cứu thử nghiệm tiêm corticosteroid hoặc thuốc chẹn kênh ion vào DRG đã cho kết quả khả quan trong giảm đau tạm thời. Các hệ thống phân phối thuốc qua nano-vật liệu hoặc bơm vi mô (micro-pump) đang được phát triển để nhắm trúng đích DRG.

Xu hướng nghiên cứu hiện nay

Nghiên cứu DRG đang mở rộng sang hướng cá thể hóa điều trị. Phân tích phiên mã đơn bào đã tiết lộ sự đa dạng tiểu nhóm neuron DRG ở người, mở đường cho việc phát triển thuốc chọn lọc cho từng nhóm chức năng, ví dụ nhắm vào nociceptor nhưng không ảnh hưởng đến mechanoreceptor.

Công nghệ liệu pháp gen và RNA interference (RNAi) đang được áp dụng để điều chỉnh biểu hiện của kênh ion hoặc thụ thể gây đau trong DRG. Các hạt nano mang siRNA hoặc CRISPR/Cas9 có thể được tiêm vào DRG để giảm biểu hiện Nav1.7 hoặc TRPV1, từ đó giảm cảm giác đau mạn tính mà không gây mất cảm giác có lợi.

Các công nghệ hình ảnh tiên tiến như chụp huỳnh quang hai photon, chụp MRI độ phân giải cao đang được khai thác để theo dõi hoạt động DRG in vivo, đánh giá hiệu quả điều trị theo thời gian thực.

Tài liệu tham khảo

1. Standring S. (2021). Gray’s Anatomy: The Anatomical Basis of Clinical Practice. Elsevier.
2. Waxman SG, et al. (2015). Sodium channels and pain. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(37), 11041–11042.
3. Sapunar D, et al. (2012). Dorsal root ganglion – a potential new therapeutic target for neuropathic pain. Journal of the Peripheral Nervous System, 17(2), 138–153.
4. Renthal W, et al. (2021). Transcriptional Reprogramming of Distinct Peripheral Sensory Neuron Subtypes after Injury. Nature, 593(7857), 167–173.
5. Deer TR, et al. (2018). Dorsal root ganglion stimulation yielded higher treatment success rate for complex regional pain syndrome and causalgia at 3 and 12 months. Pain, 160(1), 254–263.