AUTONOMICZNY UKŁAD NERWOWY Jedna z części układu nerwowego zapewnia regulację funkcji narządów organizmu dostosowując je do wymagań oraz kontroluje środowisko wew- nętrzne ustroju. Czynności te w dużej mierze nie podlegają kontroli woli, a zatem kierującą nimi część układu nerwowego nazywamy układem nerwowym autonomicznym Autonomiczny układ nerwowy dzielimy na 2 części eferentne: część współczulna część przywspółczulna oraz na: część jelitową, działająca w całym układzie pokarmowym przez lokalne krótkie łuki odruchowe część trzewno czuciową, do której należą receptory trzewne (nocyceptory lub interoceptory) oraz ich włókna aferentne i neurony czuciowe, stanowiące drogi odruchów autonomicznych, autonomicznosommatycznych i aksonalnych RECEPTORY OBWODOWE Receptory somatyczne, trzewne Baroreceptory, chemoreceptory, receptory obszaru sercowo-płucnego Receptory nosa, gardła PIERWSZORZĘDOWE NEURONY AFERENTNE I INTERNEURONY DOGŁOWOWA BRZUSZNOPRZYŚRODKOWA CZĘŚĆ BRZUSZNO-BOCZNE RDZENIA PRZEDŁUŻONEGO BOCZNE POLE NAKRYWKI I RDZENIA PRZEDŁUŻONEGO • NARZĄDY OKOŁOKOMOROWE (SFO,(GRUPA OVLT, AP) • JĄDRA JĄDRA MOSTU (RVMM) NEURONY W OKOLICY MÓŻDŻKU • JĄDRO OKOŁORAMIENNE (PBN) • MIEJSCE SINAWE (LC) • ISTOTA SZARA OKOŁOWODOCIĄGOWA ŚRÓDNORADRENERGICZNA A5) MÓZGOWIA (PAG) • PODWZGÓRZE (Hyp) • OKOLICA PRZEDNIO-BRZUSZNA TRZECIEJ KOMORY MÓZGU (AV3V) MIĘDZY JĄDREM CIAŁO MIGDAŁOWATE (Am) • PRZEGRODA (Sept) • WYSPA DOGŁOWOWA DWUZNACZNYM I BRZUSZNA CZĘŚĆ RDZENIA GRBIETOWYM TYLNE JĄDRA SZWU PRZEDŁUŻONEGO (RVLM) GRZBIETOWE JĄDRO RUCHOWE NERWU JĄDRO DWUZNACZNE W JĄDRO JĄDRO PRZYKOMOROWE BŁĘDNEGO (DVC) BRZUSZNO-BOCZNEJ SŁUP POŚREDNIOWTRĄCONE (PVN) CZĘŚCI RDZENIA BOCZNY PRZEDŁUŻONEGO (Amb) NEURONY PRZEDWSPÓŁCZULNE JĄDRO PASMA SAMOTNEGO (NTS) • DOOGONOWY BRZUSZNO-BOCZNY OBSZAR RDZENIA PRZEDŁUŻONEGO (CVLM) JĄDRO SRODKOWE AUTONOMICZNE NEURONY W OBRĘBIE SUBSTANCJI BIAŁEJ PRZYLEGAJĄCEJ DO PRZEDZWOJOWE SZNURU BOCZNEGO NEURONY WSPÓŁCZULNE NEURONY PRZEDZWOJOWE PRZYWSPÓŁCZULNE CZĘŚĆ PRZYWSPÓŁCZULNA CZĘŚĆ WSPÓŁCZULNA NTS Na zasadzie nego hamowania wzajemnie zwrot- wzmożenie aktywności neuronów jednej części układu autonomicznego regulujących czynność danego narządu zmniejsza aktywność antagonistycznych neuronów jego drugiej części Połączenie zwrotne NTS Połączenie do NTS Połączenie z NTS wyspa RVLM BARORECEPTORY HEMORECEPTORY REC. SERCOWO-PŁUCNE CO BP TPR Kurczliwość mięśnia sercowego serca i szybkości przewodzenia HAMOWANIE CVLM Regulacja częstości skurczów Amb, DVC NTS ORGANIZACJA SEGMENTU RDZENIA KRĘGOWEGO korzeń tylny zwój czuciowy gałąź oponowa ciało neuronu czuciowego gałąź tylna ciało interneuronu ciało motoneuronu jądro pośrednio-przyśrodkowe (współczulne) zwój współczulny korzeń przedni jądro pośrednio-boczne (przywspółczulne) włókna nerwowe czuciowe z kierunkiem przepływu pobudzenia gałąź przednia włókna nerwowe ruchowe z kierunkiem przepływu pobudzenia róg tylny zmielinizowane współczulne włókna nerwowe istota biała niezmielinizowane współczulne włókna nerwowe zmielinizowane przywspółczulne włókna nerwowe kanał środkowy istota szara róg przedni niezmielinizowane przywspółczulne włókna nerwowe NARZĄD DOCELOWY zwój przywspółczulny UKŁAD AUTONOMICZNY: WSPÓŁCZULNY I PRZYWSPÓŁCZULNY Oko UKŁAD WSPÓŁCZULNY UKŁAD PRZYWSPÓŁCZULNY Ślinianki Włókna pozazwojowe Włókna przedzazwojowe Th1-Th12 Serce Wątroba Włókna przedzwojowe Pęcherzyk żółciowy Nadnercze Żołądek Nerka K1-K4 Przewód pokarmowy Pęcherz moczowy Neurony przedzwojowe przywspółczulne Oskrzela Włókna pozazwojowe L1-L3 Neurony przedzwojowe współczulne Tchawica UKŁAD AUTONOMICZNY: WSPÓŁCZULNY I PRZYWSPÓŁCZULNY Neurotransmiterem na poziomie zwojów w układzie współczulnym i przywspółczulnym jest acetylocholina (ACh), oraz wydzielane z nią kotransmitery, głównie wazoaktywny peptyd jelitowy (VIP) W zwojach autonomicznych ACh działa przez receptor nikotynowy (N) – niespecyficzny kanał kationowy, bloko- wany przez heksametonium PRZEKAŹNIKI. ACETYLOCHOLINA (ACh) Cholina + acetylo-CoA acetylotransferaza cholinowa ACh + CoA Reakcja zachodzi w mózgu. Cholina przechodzi przez barierę krew - mózg na zasadzie transportu nośnikowego, zależnego od Na+ ŹRÓDŁA CHOLINY POKARM Rozkład ACh w szczelinie synaptycznej do choliny i kwasu octowego Rozkład fosfatydylocholiny CZĘŚĆ PRZYWSPÓŁCZULNA UKŁADU AUTONOMICZNEGO Głównym trasmiterem acetylocholina (ACh) pozazwojowym jest Kotransmitery: - VIP - CGRP (peptyd pochodny genu kalcytoninowego), - ATP - NO (tlenek azotu) Receptory postsynaptyczne – N, M1-5 Receptory presynaptyczne hamujące wydzielania ACh – M2, α2, Y1 galaniny (dla NPY), P (dla ATP), receptor dla CZĘŚĆ PRZYWSPÓŁCZULNA UKŁADU AUTONOMICZNEGO Receptory nikotynowe (N) oprócz zwojów autonomicznych znajdują się również w synapsach nerwowo-mięśniowych (blokowane przez d-tubokurarynę), w ośrodkowym układzie nerwowym, w rdzeniu nadnerczy (zwoje układu współczulnego) Substancją działającą pobudzająco na receptor nikotynowy jest nikotyna. Duże stężenia nikotyny prowadzą do zahamowania receptorów nikotynowych RECEPTOR NIKOTYNOWY DLA ACETYLOCHOLINY A Na+ Na+ mV 0 Na+ K+ Na+ Na+ Na+ Na+ ACh Na+ K+ δ Na+ α γ β α Na+ ACh -65 -90 Na+ K+ Na+ K+ K+ Na+ K+ K+ K+ K+ CZĘŚĆ PRZYWSPÓŁCZULNA UKŁADU AUTONOMICZNEGO Receptory muskarynowe (M) znajdują się w ośrodkowym układzie nerwowym i w cholinergicznych przywspółczulnych zakończeniach nerwowych (pozazwojowych) unerwiających narządy docelowe Substancją receptor działającą muskarynowy pobudzająco jest na muskaryna (trucizna muchomora). Blokerem receptorów jest atropina CZĘŚĆ PRZYWSPÓŁCZULNA UKŁADU AUTONOMICZNEGO Receptory cholinergiczne muskarynowe M1, M2, M3, M4, M5 i M6 mają charakter metabotropowy, czyli działają przez drugie przekaźniki wewnątrzkomórkowe Receptory cholinergiczne M2 i M4 działają poprzez białko Gi, hamując powstanie cAMP Receptory M1, M3, M5 i M6 działają przez trifosforan inozytoli glicerol (DAG) (IP3) i diacylo- A RECEPTORY METABOTROPOWE Receptor związany z heterotrimerycznym białkiem G Receptor związany z heterotrimerycznym białkiem G GαS GDP LIGAND γ β γ - AC β GαI GDP ATP CREB cAMP HAMOWANIE C Białko seryna R PKA R Regulacja transkrypcji określonych genów C Zmiana aktywności enzymów wewnątrzkomórkowych A LIGAND RECEPTORY METABOTROPOWE Receptor związany z heterotrimerycznym białkiem G Receptor związany z heterotrimerycznym białkiem G GαS GDP γ + AC γ β β GDP + ATP CREB GαI + a cAMP + + C fosfodiesteraza Białko seryna R AMP PKA R Regulacja transkrypcji określonych genów C Zmiana aktywności enzymów wewnątrzkomórkowych A RECEPTORY METABOTROPOWE LIGAND 2+ 2+ Receptor związany z heterotrimerycznym białkiem G 2+ Ca Ca Ca 2+ Ca 2+ 2+ Ca Ca Gαq PLCβ Gαq GDP GTP GDP Difosforan fosfatydyloinozytolu PKC seryna treonina Zmiana aktywności enzymów wewnątrzkomórkowych IP4 PIP2 DAG Białko 1 IP3 KALMODULINA Aktywacja kinaz 2+ 2+2+ Ca Ca Ca SER A RECEPTORY METABOTROPOWE LIGAND Receptor związany z heterotrimerycznym białkiem G GαS GDP Białko kanału jonowego CZĘŚĆ PRZYWSPÓŁCZULNA UKŁADU AUTONOMICZNEGO Działanie acetylocholiny kończy się na skutek rozpadu ACh przy udziale enzymu esterazy acetylocholinowej Karbochol i pilokarpina (bezpośrednie parasympatykomimetyki) są wolniej rozkładane przez ACh - esterazę niż acetylocholina i stosowane w celach terapeutycznych do pobudzenia układu przywspółczulnego Neostygmina i inne pośrednie parasympatykomimetyki działają przez hamowaznie ACh - esterazy CZĘŚĆ WSPÓŁCZULNA UKŁADU AUTONOMICZNEGO Głównym trasmiterem współczulnej układu pozazwojowym części autonomicznego jest noradrenalina (NA) Kotransmitery: NPY (neuropoetyd Y), ATP, DA (dopamina) Receptory postsynaptyczne – α1, α2, β1, β2, β3i β4 Receptory presynaptyczne - których pobudzenie hamuje wydzielanie NA – α2, Y2, P1, P2y, M2, 5-HT1, D2 - których pobudzenie pobudza wydzielanie NA – β2, AT1 (dla angiotensyny), A2 (dla tromboksanu) PRZEKAŹNIKI. AMINY KATECHOLOWE rdzeń nerki ośrodkowy układ nerwowy L – tyrozyna L – dopa ok 1% 80% Dopamina (DA) β – hydroksylaza dopaminy < 20% <20% Noradrenalina (NA) N-metylotransferaza fenyloetanolaminy 80% ok. 1% Adrenalina CZĘŚĆ WSPÓŁCZULNA UKŁADU AUTONOMICZNEGO Receptory, na które działa noradrenalina (NA) i adrenalina, należą do grupy receptorów metabotropowych. Receptory adrenergiczne występują w ośrodkowym układzie nerwowym i narządach wewnętrznych. Receptory adrenergiczne typu β działają poprzez białko Gs, pobudzając powstanie cAMP Receptory adrenergiczne typu α2 działają poprzez białko Gi, hamując powstanie cAMP Receptory adrenergiczne typu α1 działają przez trifosforan inozytoli (IP3) i diacyloglicerol (DAG) CZĘŚĆ WSPÓŁCZULNA UKŁADU AUTONOMICZNEGO Niewybiórczym agonistą receptorów adren- izoproterenol. tym antagonistą propranolol ergicznych β jest Nieswois- Receptory β1 przeważają w sercu. Wiążą się z noradrenaliną i adrenaliną. Ich swoistym antagonistą jest atenolol Receptory β2 przeważają w mięśniach gładkich naczyń i oskrzeli. Mają większe powinowactwo do adrenaliny niż do noradrenaliny. Ich antagonistą jest pindolol CZĘŚĆ WSPÓŁCZULNA UKŁADU AUTONOMICZNEGO RECEPTORY ADRENERGICZNE TYPU β1 Serce: - Przyśpieszenie rytmu (efekt chronotropowy) - Wzrost kurczliwości (efekt inotropowy) - Wzrost szybkości przewodzenia pobudzenia (efekt dromotropowy) Nerki: - Wzrost wydzielania reniny CZĘŚĆ WSPÓŁCZULNA UKŁADU AUTONOMICZNEGO RECEPTORY ADRENERGICZNE TYPU β2 HAMUJĄCO Tętnice i żyły: - Rozszerzenie na skutek rozkurczu mięśni gładkich Oskrzela: - Rozkurcz mięśni gładkich i rozszerzenie oskrzeli. Wzrost wydzielania śluzu Macica i pęcherz moczowy - Rozluźnienie mięśniówki POBUDZAJĄCO glikogenoliza; lipoliza; uwalnianie insuliny; presynaptycznie uwalnianie noradrenaliny (np. podczas stresu, ligand adrenalina) CZĘŚĆ WSPÓŁCZULNA UKŁADU AUTONOMICZNEGO RECEPTORY ADRENERGICZNE TYPU β2 Receptory adrenergiczne typu β2 znajdujące się na błonie presynaptycznej należą do grupy autoreceptorów. Noradrenalina (NA) uwalniania z zakończeń synaptycznych jest w stosunku do nich nieaktywna, ale silnym ich agonistą jest adrena- lina, która w dużych ilościach jest wydzielana przez rdzeń nadnercza w sytuacjach emocjonalno - stresowych. działając na receptor presynaptyczny β2 adrenalina zwiększa wydzielanie noradrenaliny i wzmaga efekty aktywności współczulnej podczas stresu lub wysiłku CZĘŚĆ WSPÓŁCZULNA UKŁADU AUTONOMICZNEGO RECEPTORY ADRENERGICZNE TYPU α1 Oko: - Skurcz mięśnia zwieracza źrenicy i rozszerzenie źrenicy Naczynia krwionośne: - Skurcz mięśni gładkich i zwężenie światłą naczyń Oskrzela: - Zmniejszenie wydzielania śluzu Narządy wewnętrzne: - Skurcz mięśni gładkich macicy, zwieraczy przewodu pokarmowego i pęcherza moczowego - Zahamowanie wydzielania w zmniejszenie wydzielania insuliny gruczołach trawiennych, CZĘŚĆ WSPÓŁCZULNA UKŁADU AUTONOMICZNEGO RECEPTORY ADRENERGICZNE TYPU α2 Mięsień komór serca: -Przerost mięśnia Receptory adrenergiczne typu α2 to są głownie autoreceptory znajdujące się na błonie presynaptycznej. Noradrenalina (NA) uwalniania z zakończeń synaptycznych działa pobudzająco na komórkę docelową przez receptory α1 na błonie postsynaptycznej, działając natomiast na autoreceptor α2 umiejscowiony na błonie presynaptycznej hamuje swoje własne uwalnianie DEZAKTYWACJA AMIN KATECHOLOWYCH Po uwolnieniu do szczeliny synaptycznej i zadziałaniu na swoiste receptory część amin katecholowych zostaje rozkładana jest na związki nieaktywne za pomocą enzymu metylotransferazy katecholowej. Druga część amin katecholowych jest trasportowana za pomocą transporterów przez błonę synaptyczną do zakończeń synaptycznych i po wniknięciu do pęcherzyków staje się nowym transmiterem. Zwrotny wychwyt amin katecholowych ze szczeliny synaptycznej jest blokowany przez imipraminę. Powoduje to nagromadzenie przekaźnika w synapsie i przedłużenie jego działania Blokatorem działania transportera amin katecholowych jest rezerpina. Zablokowanie transportera powoduje magazynowanie amin katecholowych w cytoplazmie zakończenia nerwowego W cytoplazmie zakończenia nerwowego znajduje się enzym MAO (monoaminooksydaza), rozkładający aminy katecholowe na związki nieaktywne. Cząsteczka aminy jest zabezpieczona przez rozkładaniem dopiero wtedy, gdy znajduje się w pęcherzyku. Leki inhibitory MAO chronią aminy katecholowe przed rozkładem w cytoplazmie i umożliwiają ich gromadzenie w pecherzykach DEZAKTYWACJA AMIN KATECHOLOWYCH (AK) Synapsyna I AK MAO AK AK AK metylotransferaza katecholowa rozkład rezerpina inhibitor MAO imipramina transporter AK HETERORECEPTORY W AUTONOMICZNYM UKŁADZIE NERWOWYM zakończenie przywspółczulne zakończenie współczulne M2 ACh NA α1 α2 β M1 Transmitery i neuromodulatory wydzielane w pobliskich zakończeniach nerwowych docierają do receptorów na drodze dyfuzji (działanie parakrynne) lub przez krążenie krwi W miejscach, gdzie cholinergiczne zakończenia przywspółczulne splecione są z zakończeniami współczulnymi (np. w sercu) aktywność nerwu błędnego skutecznie ogranicza wpływ układu współczulnego UNERWIENIE UKŁADU KRĄŻENIA UNERWIENIE SERCA 1. Unerwienie współczulne komory • Prawy pień współczulny - przedsionki i węzeł zatokowo-przedsionkowy • Lewy pień współczulny - 2. Unerwienie przywspółczulne (nerwy błędne) • Węzły zatokowo - przedsionkowe, przedsionkowo - komorowe oraz mięśniówka robocza przedsionków UNERWIENIE UKŁADU KRĄŻENIA WSPÓŁCZULNE RECEPTORY ADRENERGICZNE SERCA •Receptory β1 i β2 – oba sprzężone z CA przez białko Gs w przedsionkach znajduje się ok. 70% receptorów β1, w komorach – ok. 80% Noradrenalina (NA) ma powinowactwo zarówno do receptorów β1 jak β2 Andrenalina wiąże się z receptorem β2 Efekt pobudzenia: dodatni efekt ino-, dromo- i chronotropowy •Receptory α1 – szlak PLC (DAG i IP3) Efekt pobudzenia: słaby efekt inotropowy dodatni UNERWIENIE UKŁADU KRĄŻENIA PRZYWSPÓŁCZULNE RECEPTORY CHOLINERCICZNE SERCA •Receptory M2 – sprzężone z CA przez białko Gi Efekt pobudzenia: ujemny efekt chrono- i dromotropowy, w przedsionkach słaby ujemny efekt inotropowy NEUROGENNE NAPIĘCIE NACZYŃ KRWIONOŚNYCH • Unerwienie przez zwojowe włókna współczulne zwężające naczynia dotyczy wszystkich naczyń za wyjątkiem mikrokrążenia i naczyń łożyska Obficie są unerwione zespolenia tętniczo-żylne w skórze. Bardzo słabo unerwione są naczynia mózgu i naczynia wieńcowe Najlepiej unerwione są tętniczki, słabiej tętnice i żyłki. Żyły są słabo unerwione • Neurogenne rozszerzenie naczyń krwionośnych odbywa się głównie przez zahamowanie tonicznej aktywności współczulnej. Rzadko naczynia rozszerzane są w sposób czynny przez współczulne lub przywspółczulne włókna rozszerzające i nie jest to wpływ toniczny UNERWIENIE NACZYŃ KRWIONOŚNYCH •Współczulne włókna naczyniorozszerzające nieadrenerciczne uwalniają: - ACh - Histaminę - Dopaminę •Przywspółczulne włókna naczyniorozszerzające uwalniają: - ACh (naczynia opon mózgowych i mózgu) - VIP (naczynia ślinianek) - ATP za pośrednictwem NO (naczynia narządów płciowych zewnętrznych) UNERWIENIE PRZYWSPÓŁCZULNE DRÓG ODDECHOWYCH Cholinergiczne pozazwojowe zakończenia nerwu błędnego wywierają toniczny wpływ kurczący mięsnie gładkie dróg oddechowych Zakończenia nerwu błędnego w oskrzelach uwalniają acetylocholinę, która silnie kurczy mięsnie gładkie i zwęża oskrzela za pośrednictwem receptora muskarynowego M3. Pobudzenie włókien cholinergicznych nerwu błędnego powoduje również wydzielanie śluzu i rozszerzenie naczyń krwionośnych oskrzeli UNERWIENIE PRZYWSPÓŁCZULNE (n X) DRÓG ODDECHOWYCH M3 1.Skurcz mięśni gładkie oskrzeli 2. Zwiększenie wydzielania śluzu 3. Rozszerzenie naczyń oskrzeli H 1 Skurcz mięsni gładkich oskrzeli, obrzęk NK NK 2 1 1.Skurcz mięśni gładkich oskrzeli 2. Zwiększenie wydzielania śluzu 3. Rozszerzenie naczyń oskrzeli 4. Wzrost filtracji cGMP KATP i VIP Tlenek azotu (NO) WŁÓKNA NANC NKA e Substancja P autakoidy Histamina wpływ toniczny Acetylocholina (Ach) WŁÓKNA CHOLINERGICZNE WŁÓKNA TRZEWNOCZUCIOWE typu C Rozkurcz mięśni gładkich oskrzeli UNERWIENIE WSPÓŁCZULNE DRÓG ODDECHOWYCH Unerwienie współczulne obejmuje tylko naczynia krwionośne górnych i dolnych dróg oddechowych. Wydzielana z zakończeń noradrenalina kurczy mięsnie gładkie naczyń za pośrednictwem receptorów α1 Miocyty oskrzeli posiadają receptory β2 w swojej błonie komórkowej. Noradrenalina i adrenalina docierają do nich z krwią na drodze humoralnej i rozszerzają oskrzela, rozkurczając mięsnie gładkie UKŁAD AUTONOMICZNY: WSPÓŁCZULNY I PRZYWSPÓŁCZULNY UKŁAD WSPÓŁCZULNY Toniczne współczylne unerwienie mięśni gładkich dróg oddechowych u człowieka jest bardzo słabo zaznaczone. Znajdują się tu jednak receptory dla NA krążącej we krwi a UKŁAD PRZYWSPÓŁCZULNY Toniczne przywspółczylne unerwienie mięśni gładkich dróg oddechowych u człowieka jest bardzo dobrze rozwinięte. Nerw błędny uczestniczy w regulacji oporów dróg oddechowych Przywspółczulne unerwienie naczyń jest bardzo słabo rozwinięte. Strukturami mającymi znaczną Przywspółczulne unerwienie mają naczynia gruczołów ślinowych i przewagę unerwienia współczulpotowych, ciała jamiste, naczynia nego nad przywspółczulnym są oponowe mózgu, ale nie jest to wpływ toniczny naczynia krwionośne produkowanej w nadnerczach