Trục hpa là gì? Các bài báo nghiên cứu khoa học liên quan

Định nghĩa trục HPA

Trục HPA (Hypothalamic–Pituitary–Adrenal axis) là một hệ thống trục nội tiết thần kinh, bao gồm ba cấu trúc trung tâm: vùng dưới đồi (hypothalamus), tuyến yên (pituitary gland), và tuyến thượng thận (adrenal gland). Hệ thống này điều hòa phản ứng của cơ thể trước stress, kiểm soát hoạt động chuyển hóa, miễn dịch, và giữ vai trò quan trọng trong duy trì cân bằng nội môi.

Khi cơ thể gặp phải kích thích từ môi trường bên ngoài hoặc rối loạn bên trong, vùng dưới đồi tiết ra corticotropin-releasing hormone (CRH), kích thích tuyến yên sản sinh adrenocorticotropic hormone (ACTH). ACTH sau đó tác động lên vỏ thượng thận, thúc đẩy sản xuất cortisol – một hormone steroid chính giúp điều hòa nhiều chức năng sinh lý như chuyển hóa glucose, điều hòa huyết áp và điều chỉnh đáp ứng miễn dịch.

Trục HPA hoạt động theo cơ chế phản hồi âm ba tầng: cortisol sau khi được sản xuất sẽ ức chế ngược lên tuyến yên và vùng dưới đồi, nhằm giới hạn sự kích thích tiếp theo và duy trì mức hormone ổn định trong máu.

Thành phần và chức năng từng phần trong trục HPA

Vùng dưới đồi là trung tâm điều phối thần kinh nội tiết của não bộ, chịu trách nhiệm thu nhận tín hiệu stress từ hệ thần kinh trung ương. Khi bị kích hoạt, vùng nhân cạnh não thất (paraventricular nucleus – PVN) sẽ tiết ra CRH và arginine vasopressin (AVP), hai peptide quan trọng khởi động chuỗi tín hiệu nội tiết.

Tuyến yên trước nhận tín hiệu CRH và phản ứng bằng cách tổng hợp và bài tiết ACTH vào hệ tuần hoàn. ACTH được vận chuyển đến vỏ thượng thận, nơi nó kích thích biểu hiện các enzyme cần thiết cho sinh tổng hợp glucocorticoid (cortisol). Ngoài ra, tuyến yên còn đóng vai trò truyền đạt tín hiệu hormone giới tính, tuyến giáp và điều hòa tăng trưởng.

Tuyến thượng thận gồm ba lớp cấu trúc chính:

• Zona glomerulosa: tiết aldosterone, điều hòa cân bằng muối-nước
• Zona fasciculata: nơi sản xuất chính cortisol
• Zona reticularis: tiết androgen yếu (DHEA)

Trong phản ứng stress, zona fasciculata là lớp vỏ hoạt động mạnh mẽ nhất, phản hồi lại tín hiệu từ ACTH bằng cách sản xuất cortisol với tốc độ nhanh chóng. Bảng sau minh họa chức năng chính của từng thành phần:

Thành phần	Hormone chính	Chức năng sinh lý
Vùng dưới đồi	CRH, AVP	Kích hoạt tuyến yên, khởi phát phản ứng stress
Tuyến yên trước	ACTH	Kích thích sản xuất cortisol tại vỏ thượng thận
Vỏ thượng thận (zona fasciculata)	Cortisol	Điều hòa chuyển hóa, miễn dịch, huyết áp

Cơ chế phản hồi âm và điều hòa

Hoạt động của trục HPA được kiểm soát chặt chẽ thông qua phản hồi âm. Khi nồng độ cortisol trong máu tăng lên, hormone này sẽ ức chế sự tiết CRH ở vùng dưới đồi và ACTH ở tuyến yên. Nhờ đó, mức cortisol được duy trì ở ngưỡng sinh lý phù hợp, tránh tình trạng hoạt động quá mức có thể gây hại.

Phản hồi âm của cortisol được trung gian bởi receptor glucocorticoid (GR) có mặt ở nhiều mô đích, bao gồm cả vùng dưới đồi và tuyến yên. Khi cortisol gắn vào GR, phức hợp này di chuyển vào nhân tế bào và ức chế biểu hiện gene của CRH và pro-opiomelanocortin (POMC – tiền chất ACTH). Cơ chế này giúp đóng vòng điều chỉnh nội sinh quan trọng của hệ trục HPA.

Các yếu tố khác ảnh hưởng đến điều hòa trục HPA bao gồm:

• Chu kỳ ngày đêm (nhịp sinh học): cortisol đạt đỉnh vào sáng sớm và thấp nhất về đêm
• Yếu tố miễn dịch: IL-1, IL-6 và TNF-α có thể tăng tiết CRH
• Yếu tố thần kinh: serotonin, norepinephrine điều biến hoạt động PVN

Chi tiết về điều hòa cortisol được trình bày tại NCBI – Cortisol Regulation.

Vai trò sinh lý của trục HPA

Trục HPA giữ vai trò quan trọng trong điều hòa phản ứng sinh lý trước các yếu tố gây stress, từ đó ảnh hưởng đến hoạt động của nhiều hệ thống khác trong cơ thể. Cortisol – sản phẩm cuối của trục – là glucocorticoid chính giúp điều hòa:

• Chuyển hóa năng lượng: kích thích gluconeogenesis tại gan, phân giải protein và mỡ
• Huyết áp: tăng nhạy cảm với catecholamine, duy trì trương lực mạch máu
• Miễn dịch: ức chế phản ứng viêm và miễn dịch bẩm sinh
• Hành vi và nhận thức: tác động đến giấc ngủ, trí nhớ, cảm xúc

Ở trạng thái bình thường, cortisol giúp cơ thể duy trì ổn định nội môi và thích ứng với thay đổi môi trường. Tuy nhiên, khi hoạt động trục HPA bị rối loạn, tác động của cortisol có thể trở nên bất lợi, dẫn đến nhiều bệnh lý nội tiết và thần kinh.

Ảnh hưởng của stress mãn tính lên trục HPA

Stress mãn tính là một trong những yếu tố kích thích kéo dài hoạt động của trục HPA, dẫn đến tăng tiết liên tục CRH, ACTH và đặc biệt là cortisol. Sự duy trì mức cortisol cao trong thời gian dài làm mất cân bằng nội tiết, gây ra nhiều hệ lụy sinh lý và bệnh lý. Về lâu dài, điều này có thể dẫn đến hiện tượng nhờn với phản hồi âm, khiến cơ thể không còn ức chế hiệu quả sự tiết hormone, dẫn đến rối loạn điều hòa nội sinh.

Tình trạng cortisol tăng kéo dài làm suy giảm chức năng hồi hải mã (hippocampus) – vùng não điều hòa phản hồi âm trục HPA. Điều này tạo ra một vòng lặp bệnh lý: stress làm giảm điều hòa HPA, từ đó HPA tăng hoạt tính, càng làm tăng stress thần kinh. Kết quả là tăng nguy cơ các rối loạn thần kinh như rối loạn lo âu, trầm cảm, rối loạn stress sau sang chấn (PTSD) và rối loạn giấc ngủ.

Sự tăng cortisol kéo dài còn ảnh hưởng lên chuyển hóa: tăng đường huyết, tăng đề kháng insulin, tích mỡ nội tạng, và tăng nguy cơ mắc hội chứng chuyển hóa. Ngoài ra, nó làm suy giảm miễn dịch, chậm hồi phục mô tổn thương, và tăng nguy cơ nhiễm trùng.

Trục HPA trong bệnh lý nội tiết

Một số bệnh lý nội tiết bắt nguồn trực tiếp từ rối loạn hoạt động trục HPA. Trong hội chứng Cushing nội sinh, thường do u tuyến yên tiết ACTH (Cushing bệnh lý) hoặc u vỏ thượng thận, dẫn đến sản xuất cortisol quá mức. Bệnh nhân có các biểu hiện đặc trưng như béo trung tâm, rạn da, yếu cơ, tăng huyết áp, loãng xương và rối loạn kinh nguyệt.

Ngược lại, bệnh Addison là hậu quả của suy thượng thận nguyên phát, khiến nồng độ cortisol hạ thấp, thường kèm theo tăng ACTH do phản hồi âm bị gián đoạn. Biểu hiện lâm sàng gồm mệt mỏi, tụt huyết áp, sạm da, giảm natri máu và tăng kali máu. Trong trường hợp suy tuyến yên, ACTH cũng giảm, dẫn đến suy thượng thận thứ phát nhưng không có tăng sắc tố da.

Chẩn đoán các rối loạn này dựa vào định lượng cortisol, ACTH huyết thanh, và các nghiệm pháp động học như test ức chế dexamethasone hoặc kích thích ACTH. Thông tin xét nghiệm chi tiết có tại Mayo Clinic – HPA Axis Evaluation.

Liên hệ với các bệnh tâm thần kinh

Trục HPA có mối liên hệ chặt chẽ với não bộ và hệ thần kinh trung ương thông qua cơ chế thần kinh–nội tiết. Ở những bệnh nhân bị trầm cảm nặng (MDD), nhiều nghiên cứu cho thấy trục HPA bị tăng hoạt tính kéo dài, với nồng độ cortisol huyết thanh cao bất thường và rối loạn phản hồi âm.

Trong rối loạn stress sau sang chấn (PTSD), hoạt động trục HPA lại có thể suy giảm, với nồng độ cortisol thấp và tăng nhạy cảm với phản hồi âm – trái ngược hoàn toàn với MDD. Điều này cho thấy các biểu hiện tâm thần khác nhau có đặc điểm riêng biệt về hoạt động của trục HPA. Phân tích nồng độ cortisol nước bọt buổi sáng và chiều là một chỉ số hữu ích để đánh giá trục HPA trong nghiên cứu tâm thần học.

Ngoài ra, các bất thường ở vùng hải mã, vùng trước trán, và amygdala có thể ảnh hưởng đến khả năng điều hòa của trục HPA, dẫn đến rối loạn hành vi và cảm xúc. Các thuốc chống trầm cảm như SSRI được cho là giúp điều hòa lại hoạt động trục HPA, gián tiếp phục hồi chức năng não bộ.

Vai trò trong đáp ứng miễn dịch

Cortisol là một trong những hormone có tác dụng ức chế miễn dịch mạnh nhất trong tự nhiên. Nó làm giảm sản xuất cytokine tiền viêm (IL-1, IL-6, TNF-α), ức chế trình diện kháng nguyên và giảm hoạt tính của đại thực bào, tế bào T và B. Điều này giúp hạn chế phản ứng viêm quá mức, nhất là trong phản ứng stress cấp tính.

Tuy nhiên, nếu cortisol duy trì ở mức cao trong thời gian dài, nó sẽ làm suy giảm miễn dịch, tăng nguy cơ nhiễm trùng và làm chậm lành vết thương. Cortisol còn ảnh hưởng đến sự di chuyển và biệt hóa tế bào miễn dịch, làm thay đổi cân bằng Th1/Th2, từ đó ảnh hưởng đến nguy cơ dị ứng và bệnh tự miễn.

Hiệu ứng này được ứng dụng trong điều trị viêm và dị ứng bằng glucocorticoid tổng hợp như prednisone, dexamethasone – nhưng việc dùng dài hạn cần theo dõi kỹ để tránh ức chế trục HPA nội sinh.

Tác động của thuốc và rối loạn do can thiệp y tế

Việc sử dụng glucocorticoid ngoại sinh liều cao kéo dài có thể gây ức chế trục HPA thông qua phản hồi âm mạnh mẽ, dẫn đến teo tuyến thượng thận và suy tuyến khi ngừng thuốc đột ngột. Vì vậy, các phác đồ sử dụng corticosteroid đều yêu cầu giảm liều dần, giúp tuyến thượng thận có thời gian phục hồi sản xuất cortisol nội sinh.

Một số thuốc khác như opioid, thuốc chống trầm cảm, thuốc điều hòa miễn dịch cũng có thể ảnh hưởng đến trục HPA theo cơ chế thay đổi tiết CRH/ACTH hoặc nhạy cảm receptor. Khi đánh giá rối loạn nội tiết, cần lưu ý các yếu tố can thiệp iatrogenic để phân biệt với nguyên nhân bệnh lý thực sự.

Bệnh nhân sau cắt tuyến yên hoặc tuyến thượng thận cũng cần được theo dõi và bổ sung hormone thay thế để đảm bảo duy trì hoạt động nội tiết sống còn.

Tài liệu tham khảo

1. Tsigos C, Chrousos GP. (2002). "Hypothalamic–pituitary–adrenal axis, neuroendocrine factors and stress." J Psychosom Res. 53(4):865–871.
2. Smith SM, Vale WW. (2006). "The role of the hypothalamic–pituitary–adrenal axis in neuroendocrine responses to stress." Dialogues Clin Neurosci. 8(4):383–395.
3. NCBI – Cortisol Regulation
4. Mayo Clinic – ACTH & Cortisol Testing
5. ScienceDirect – HPA Axis and Psychiatric Disorders