Brain - gut axis functional disturbances after vagotomy.

PATOFIZJOLOGIA UKŁADU
AUTONOMICZNEGO
PLAN WYKŁADU
1. Komponenta czuciowa UA
2. Integracyjna funkcji UA
3. Komponenta wykonawcza UA
4. Neuroprzekaźniki, receptory i efektory
5. Zaburzenia czynności UA
– pęcherz neurogenny
– opis przypadku
– neuropatia cukrzycowa
– hypotonia ortostatyczna i omdlenie
UKŁAD AUTONOMICZNY – UA
DLACZEGO UA JEST TEMATEM
WYKŁADU Z PATOFIZJOLOGII?
Zaburzenia układu autonomicznego są
częścią większości chorób.
Szczególnie ważne są uszkodzenia UA
w patofizjologii chorób mózgu
ANATOMIA UKŁADU AUTONOMICZNEGO
1. Nazwy: układ autonomiczny, włókna przedzwojowe i
pozazwojowe (UA) wprowadził Langley w 1905 roku. Zdefiniował
on także unerwienie czaszkowo – krzyżowe jako przywspółczulne
(P) i piersiowo – lędźwiowe jako współczulne (W).
2. Obie składowe zintegrowane jako centralny UA (CUA).
3. Podstawowe mediatory UA to noradrenalina (NE) i
acetylocholina. W obwodowym UA mediatorami są VIP, NPY, SP,
ENK, CCK, TRH, SOM, OX, GAL.
4. Drogi zstępujące UA znajdują się w neuronach strefy pośrednio
bocznej (IML) i pośrednio przyśrodkowej (IMM) rdzenia.
5. Około 8% neuronów rdzeniowych UA obumiera w ciągu 10 lat.
Próby układu autonomicznego 1
Kontrola ciśnienia tętniczego krwi:
1. Uszkodzenie – niedociśnienie ortostatyczne.
2. Ekspozycja na zimno (stres) –  RR – centralne i obwodowe
uszkodzenie – zmiany testu.
3. Próba Valsalvy – spadek powrotu  HR i  RR –
uszkodzenie aff. i eff.
4. Infuzja NA – uszkodzenie wsp. pozawojowe –
nadwrażliwość na NA,  RR – po infuzji.
Częstość akcji serca (HR):
1. Masaż zatoki szyjnej –  baroreceptorów –  aktywności n.X
 HR
2. Atropina – przyśpieszenie HR – całość układu
autonomicznego.
Próby układu autonomicznego 2
Pocenie się:
Każde uszkodzenie (centralne) i pozazwojowe współczulne – upośledzenie
pocenia się.
Ciepłota skóry:
Funkcja unerwienia współczulnego naczyń skórnych.
1. Uszkodzenie przed i pozazwojowe powoduje gorącą i czerwoną skórę.
2. Pozawojowe – skóra zimna z odcieniem niebieskim (nadwrażliwość
odnerwienna)
Funkcja źrenic:
Odpowiedź na światło i akomodację. Testy farmakologiczne:
1. Atropina – blok parasympatyczny – rozszerzenie źrenic.
2. Kodeina – pobudzenie rec. adrenergicznych – rozszerzenie źrenic.
IMMUNOSENSORYCZNA ROLA NERWU X
ODPOWIEDŹ
IMMUNOLOGICZNA
JĄDRO GRZBIETOWE
NERWU BŁĘDNEGO
AKTYWACJA WŁÓKIEN
AFERENTNYCH
MEDIATORY (cytokiny,IL 1,IL 6
TNF, PG, komplement – C3a, C5a
PARAGANGLIA
CHEMORECEPCJA
KOMÓRKI
IMMUNOLOGICZNE
PATOGENY
LPS (T–cell independent)
SEB (Staphylococcus enterotoxin B, T– cell
dependent)
CENTRALNA INTEGRACJA UKŁADU AUTONOMICZNEGO
1. Kora wyspy – czucie trzewne pierwszorzędowe,odruchy z przewodu
pokarmowego i sercowo–naczyniowe.
2. Zakręt przedni obręczy – brzuszno–przyśrodkowe okolice przedczołowe
odpowiedzialne za autonomiczne efekty ruchowe.
3. Układ limbiczny – jądra migdałowate – integracja odpowiedzi autonomicznej z
emocjami.
4. Podwzgórze – integracja układu autonomicznego z endokrynną. Homeostaza.
– okolica okołokomorowa – kontrola neuroendokrynna i rytmy biologiczne
– okolica przedwzrokowa – kontrola temperatury ciała
– okolica boczna – zachowanie motywacyjne
5. Okolica szara akweduktu (PAG) – integracja układu autonomicznego i
nocyrecepecyjnego.
6. Jądra pasma samotnego (NTS) – pierwsza stacja dla regulacji odruchowej serca,
układu oddechowego i przewodu pokarmowego.
REGULACJA AUTONOMICZNA KRĄŻENIA
 Pionizacja i wysiłek fizyczny stanowią najważniejsze próby homeostazy
krążenia.
 W czasie pionizacji – spadek powrotu żylnego i rzutu minutowego, reakcja–
skurcz naczyń – aktywacja baroreceptorów żylnych–tętniczych–sercowych.
 Przy wysiłku stymulacja centralna (CS) pobudza ośrodki sercowo–
naczyniowe pnia mózgu i przestawia czułość receptorów tętniczych.
 Wysiłek powoduje uwalnianie metabolitów, które mogą spowodować:
rozszerzenie naczyń
hamują pobudzenie współczulne
aktywują skurcz naczyń
 W reg. światła naczyń istnieje stała interakcja między śródbłonkiem a UA.
ZMIANY FUNKCJI BARORECEPTORÓW W NADCIŚNIENIU
Norma
Aktywacja nerwu % aktywnych włókien
100
Nadciśnienie
Zmiany aktywności
baroreceptorów przez:
• centralne lub miejscowe
przestawienie czułości w wyniku
50
• zmniejszenia produkcji
prostacyklin przez śródbłonek
• spadek aktywności pomp
jonowych
• spadku elastyczności naczyń
0
40
60
80
100
120
140 160
Średnie ciśnienie tętnicze [mm Hg]
ODRUCH Z BARORECEPTORÓW – ODPOWIEDŹ NA
STRES (1)
•
Baroreceptory – aktywacja NTS (jądra pasma samotnego)
–
–
–
zahamowanie układu współczulnego przez
brzusznoboczną część rdzenia przedłużonego (CVL) i
neurony GABA–ergiczne do ośrodka
naczynioruchowego (RVL)
aktywacja neuronów nerwu błędnego w jądrze
dwuznacznym (NA)
zahamowanie uwalniania wazopresyny (AVP) z jąder
przykomorowego, nadwzrokowych (PVN) przez
neurony GABA–ergiczne z okolicy przedniej
podwzgórza (PAH)
ODRUCH Z BARORECEPTORÓW –
ODPOWIEDŹ NA STRES (2)
•
Odpowiedź stresowa (emocje)
–
–
•
– Jądro migdałowate (CEA)
– Boczne podwzgórze (LHA)
– Jądro przykomorowe (PVN)
– Okolica szara wodociągu (PAG)
pobudzenie układu współczulnego
hamowanie odruchu z baroreceptorów
Reakcja obronna
–
–
–
–
–
pobudzenie współczulne wzrost HR, CO, RR
redystrybucja przepływu do kończyn
poszerzenie naczyń mięśni i skóry
skurcz naczyń trzewnych
hamowanie odruchu z baroreceptorów
Hipermetabolizm
hipertermia
pokarm 
FEO – food entrainable
oscillator (without neural
input) Davidson 1999
CCK
CRH
Hipometabolizm
hipotermia
pokarm 
NPY
+ NTS
–
Wagotomia
kapsaicyna
? Insulina
Sygnały
preabsorpcyjne
CCK
wagotonia
Insulina
Sygnały
poabsorpcyjne
Poziom
glukozy w
surowicy 
IL–1
(LPS, PGE)
sytość
głód
WŁÓKNA AFERENTNE NERWU BŁĘDNEGO W REGULACJI METABOLIZMU
ZABURZENIA PRZYJMOWANIA POKARMU
anorexia nervosa
bulimia
płeć
kobiety
kobiety
regulacja wagi ciała
restrykcje pokarmowe
wymioty
waga ciała
znacznie obniżona
prawie norma
amenorrhea
100%
50%
inne zaburzenia
endokrynologiczne
częste
czasami
zachowanie antyspołeczne
rzadko
często
zaburzenia sercowo–naczyniowe
(bradykardia, hipotensja)
często
czasami
zmiany skórne (hirsutyzm,
suchość, keratyzacja)
zazwyczaj
rzadko
hipotermia
zazwyczaj
rzadko
powikłania
hipokaliemia, zaburzenia
rytmu serca
hipokaliemia, zaburzenia
rytmu serca, pęknięcia
przełyku lub żołądka,
zarzucanie treści
żołądkowej
NIEWYDOLNOŚĆ UA
1. Prosta niewydolność układu autonomicznego
(pure autonomic failure, PAF)
objawy: niedociśnienie ortostatyczne, pęcherz
neurogenny, impotencja
2. Zanik systemowy (multiple system atrophy, MSA)
• degeneracja prążkowiowo–czarna
• zanik oliwkowo – mostowo – móżdżkowy
• uszkodzenie piramidowe
objawy: bradykinezja (L–DOPA słaba odpowiedź),
objawy móżdżkowe, piramidowe, niedociśnienie
ortostatyczne, impotencja, pęcherz neurogenny
RÓŻNICOWANIE PAF I MSA
parametr
PAF
MSA
objawy
niedociśnienie
ortostatyczne
niedociśnienie
ortostatyczne,
pęcherz moczowy
przewód pokarmowy
zaparcie
rzadko objawy
CSN zajęcie
nie
tak
neuropatia somatyczna
nie
14–20%
progresja
wolno postępujące
szybko postępujące
prognoza
dobra (10–15 lat)
zła (4–5 lat)
(uszkodzenie)
głównie pozazwojowe
przedzwojowe (centralne)
poziom noradrenaliny w
pozycji leżącej
spadek
norma
ZABURZENIA UKŁADU AUTONOMICZNEGO
• Obwodowe
– uogólnione dysautonomie (pandysautonomie)
– miejscowe dysautonomie –naczyniowo–sercowe
–wydzielania potu
–przewodu pokarmowego
–układu moczowo–płciowego
• Ośrodkowe – integracji UA
–
–
–
–
–
–
emocjonalne
regulacji temperatury
przyjmowania pokarmu
gospodarki wodno–elektrolitowej
ośrodkowe układu rozrodczego
świadomości
NEUROPATIA OBWODOWA
•
•
czuciowa, ruchowa,autonomiczna
uogólniona, ogniskowa, wieloogniskowa
1. neuropatia czuciowa:
ostra
podostra, przewlekła
cukrzyca
mocznica
niedobory B1, B6, B12, niacyna
HIV
leki
zatrucia
zespół Sjögrena
amyloidoza
trąd
krioglobulinemia
2. neuropatia ruchowa:
zespół Guillaina–Barre, cukrzyca, porfirie, zatrucia ołowiem,
przeciwciała gangliozydowe GM
3. neuropatia autonomiczna:
zespół Guillana–Barre, porfiria, cukrzyca, dysautonomia
rodzinna, amyloidoza
NEUROPATIA CUKRZYCOWA (NC) – 1
1. prawdopodobieństwo NC wzrasta z wiekiem i czasem
trwania cukrzycy
2. NC jest heterogenna: czuciowa i czuciowo–ruchowa
3. najwcześniej uszkodzona odpowiedź na PP po
insulinie
4. hipotensja ortostatyczna (10 – 30% wszystkich
chorych)
5. wysiłek: obniżony pułap tlenowy zwiększenie HR i
spadek ciśnienia
6. duże ryzyko chorób sercowo–naczyniowych „cichy
zawał”, wydłużenie odstępu QT w EKG
7. NC objawia się początkowo zaburzeniami
czynnościowymi
NEUROPATIA CUKRZYCOWA (NC) – 2
7. uszkodzenie odruchów aksonalnych stopy
8. nadwrażliwość odnerwieniowa z nadmierną odpowiedzią
naczynioskurczową występuje u 20% chorych z NC
9. zaburzenie ruchomości źrenic są częstym objawem NC
10. gastropareza lub biegunki występują u 20–30% chorych z NC
11. zaleganie, nietrzymanie moczu i zakażenia w układu
moczowego mogą prowadzić do mocznicy
12. objawem NC jest również impotencja
OMDLENIE
Jest to przejściowa utrata przytomności ze spadkiem
napięcia mięśni utrzymujących podstawę ciała i
spontanicznym powrotem funkcji.Utrata przytomności
jest związana ze spadkiem przepływu mózgowego krwi
(zatrzymanie krążenia – 10s, utrata przytomności)
Omdlenie jest ważne klinicznie bowiem:
1. może spowodować poważne urazy
2. może być jedynym ostrzeżeniem przed nagłą śmiercią
sercową (średnio 1% przyjęć do szpitala a około 6% u
osób starszych)
PRZYCZYNY OMDLENIA (1)
1. Naczyniowe
1.1 Ortostatyczne
hipowolenia
pierwotne choroby UA (PAF, MSA, choroba Parkinsona)
1.2 Wtórne neurogenne
po posiłku u starszych
zespół tachykardii ortostatycznej (POTS – postural
orthostatic tachycardia syndrome)
1.3 Odruchowe
wazowagalne (nerwowe)
nadwrażliwość zatoki szyjnej
sytuacyjne (kaszel, defekacja, połykanie)
neuralgia nerwu trójdzielnego
PRZYCZYNY OMDLENIA (2)
2. Sercowe
2.1 Anatomiczne
zwężenie aorty (tętniak)
śluzak przedsionka
tamponada serca
zwężenie zastawki mitralnej
kardiomiopatia przerostowa
niedokrwienie, zawał serca
nadciśnienie płucne, zatorowość
arytmie
PRZYCZYNY OMDLENIA (3)
3. Neurologiczne (krążenie mózgowe)
migrena
padaczka
TIA (przejściowe ataki niedokrwienne mózgu)
niewydolność krążenia mózgowego
udar
4. Metaboliczne
metabolity, hiperwentylacja, hipoglikemia,
hipoksemia, leki (alkohol)
OMDLENIA ORTOSTATYCZNE
Omdlenie ortostatyczne – (spadek ciśnienia skurczowego o 20 lub o
10mmHg ciśnienia rozkurczowego po 3 min pozycji stojącej)
1 – gwałtowny spadek powrotu żylnego (500 – 800 ml krwi)
2 – spadek rzutu minutowego – pobudzenie baroreceptorów aortalnych i
szyjnych i sercowo – płucnych
3 – odruchowy wzrost pobudzenia współczulnego
u starszych pacjentów leki i odwodnienie:
Ortostatyczna posturalna hypotensja (POTS)
niewydolność UA
wzrost częstości HR o 28/min przy braku zmian ciśnienia w 5 min pozycji
stojącej; wrodzone zaburzenia klirensu NA – ze szczeliny
synaptycznej ( 90% wychwyt )
OMDLENIA ODRUCHOWE
Omdlenie odruchowe – (R – droga do – OŚ – odśrodkowa)
patomechanizm: wzrost aktywności n. błędnego – spadek współczulnej
• bradykardia, spadek oporu obwodowego – ciśnienia tt. – omdlenie
różni się miejscem aktywacji receptorów: pęcherz, odbytnica, połykanie
Wazowagalne – spadek ciśnienia z/bez bradykardii
– spadek powrotu żylnego lub (wzrost uwalniania katecholamin) – widok
krwi, ból, długotrwała pozycja stojąca w gorącym klimacie, stres)
paradoksalny skutek – spadku powrotu żylnego (obciążenia wstępnego)
• spadek rzutu minutowego i ciśnienia tętniczego
• baroreceptory
• pobudzenie adrenergiczne – tachykardia (zespół pustego serca)
–
–
–
–
mechanoreceptory serca ( tt. płucnych: włókna C)
jądro grzbietowe nerwu błędnego
paradoksalny spadek aktywności współczulnej – spadek oporu obwodowego
wzrost napięcia błędnego – bradykardia
NADWRAŻLIWOŚĆ ZATOKI SZYJNEJ
wywołuje pobudzenie – baroreceptorów (kłębków
szyjnych); ucisk 5 sek – jednej z zatok (poniżej
żuchwy)
odpowiedź prawidłowa:
– przejściowy spadek HR
– spadek przewodnictwa AV
odpowiedzi patologiczne:
1. sercowo hamująca – bradykardia
2. wazodepresyjna – spadek ciśnienia tętniczego <
50mmHg
3. mieszane