Автономна нервова система

                                                                                                                                                                  

ВСТУП

Організація роботи автономної нервової системи, як і соматичної, ґрунтується на рефлекторних дугах. Імпульси, що виникають у вісцеральних рецепторах, потрапляють по аферентних автономних шляхах до ЦНС, інтегруються на різних її рівнях і переходять еферентними шляхами до вісцеральних ефекторів. Потрібно звернути особливу увагу на цілісність цієї організації, оскільки роль функційно важливих аферентних компонентів часто применшували. Вісцеральні рецептори й аферентні шляхи описано в Розділах 5 і 7, а головні автономні ефектори, гладкі м’язи — в Розділі 3. У цьому розділі розглянуто еферентні шляхи, що ведуть до внутрішніх органів. Питання автономної інтеграції описано в Розділі 14.

                                                                                                                                                                  

СТРУКТУРНА ОРГАНІЗАЦІЯ АВТОНОМНИХ ВІДЦЕНТРОВИХ ШЛЯХІВ

Периферійний відділ еферентної частини автономної нервової системи утворений пре- і постгангліонарними нейронами (рис. 13-1, 13-2). Тіла прегангліонарних нейронів розміщені у вісцеромоторних проміжнолатеральних сірих стовпах (ПЛСС) спинного мозку або в гомологічних ядрах черепних нервів. їхні аксони, переважно мієлінові, — це порівняно повільно провідні В-волокна, що утворюють синаптичні контакти з тілами постгангліонарних нейронів, розміщених винятково поза ЦНС. Кожен преганг-ліонарний аксон формує синапси в середньому з восьма чи дев’ятьма постгангліонарними нейронами. Таким способом відбувається розсіювання імпульсів у відцентрових

СИМПАТИЧНА ЧАСТИНА

ПАРАСИМПАТИЧНА ЧАСТИНА

Рис. 13-1. Автономна нервова система. Пре—прегангліонарний нейрон; Пост—постгангліонарний нейрон; СГ-сполучна гілка.

208/РОЗДІЛ 13

Війковий вузол

СЕРЕДНІЙ

МОЗОК

ДОВГАСТИЙ

МОЗОК

СПИННИЙ

МОЗОК

Очне яблуко

Крилопіднебіннии^-

Підщелепна

£•€3-2?— залоза Підщелепний

вузол «її — Під’язикова

( *•—у . ~~\^У 4— Привушна

\___/ Вушнии вузол г 3

трахея і бронхи

— Легеня

Шлунок

Тонка

кишка

Кровоносні судини черевної порожнини

Печінка Жовчний міхур Жовчні протоки Підшлункова залоза

Мозкова речовина надниркової залози

Нирка

Ободова

кишка

Пряма кишка Сечовий міхур

Статеві

органи

Рис. 13-2. Схема еферентних автономних шляхів. Прегангліонарні волокна зображені суцільними лініями, а постгангліонарні — штриховими. Грубими лініями позначено парасимпатичні волокна, а тонкими — симпатичні (модифіковано та відтворено за дозволом з Youmans W: Fundamentals of Human Physiology, 2nd ed. Year Book, 1962).

автономних шляхах. Аксони постгангліонарних нейронів — це переважно безмієлінові С-волокна, які закінчуються на вісцеральних ефекторах. Анатомічно відцентровий відділ автономної нервової системи розділений на симпатичну і парасимпатичну частини. Обидві частини сполучені за допомогою ентеричної нервової системи, яку названо третьою частиною автономної нервової системи.

                                                                                                                                                                  

Симпатична частина

Аксони симпатичних прегангліонарних нейронів відходять зі спинного мозку через передні корінці спинномозкових нервів, починаючи з першого грудного і закінчуючи третім або четвертим поперековим. Зі спинномозкових нервів аксони в складі білих сполучних гілок проникають у паравертебральні ганглії, що утворюють

АВТОНОМНА НЕРВОВА СИСТЕМА / 209

симпатичний стовбур, де більшість з них закінчується на тілах постгангліонарних нейронів. Частина аксонів пост-гангліонарних нейронів проходить до внутрішніх органів у складі різних симпатичних нервів, а решта відходить з паравертебральнош вузла до спинномозкового нерва сірою сполучною гілкою і до автономних ефекторів ділянок, у яких розгалужується спинномозковий нерв. Постгангліо-нарні симпатичні нерви, що надходять до ділянок голови, починаються від верхнього, середнього та зірчастого вузлів симпатичного стовбура, і проходять до ефекторів уздовж кровоносних судин. Аксони окремих прегангліо-нарних нейронів проходять, не перериваючись, крізь пара-вертебральні ганглії і закінчуються на тілах постгангліонарних нейронів, розміщених у превертебральних (колатеральних) гангліях, які лежать ближче до внутрішніх органів. Частина матки і чоловічі статеві шляхи іннерво-вані спеціальною системою коротких норадренергічних нейронів, тіла яких розміщені у вузлах, що є в стінках цих органів або безпосередньо біля них. Отже, нерви, що прямують до цих органів, повністю утворені аксонами пре-гангліонарних нейронів (див. рис. 13-2).

Крім того, як зазначено вище, принаймні в щурів є внутрішньосерцеві адренергічні клітини (ІСА клітини

— від англ. intrinsic cardiac adrenergic cells), які містять адреналін і норадреналін, а також близько 15% від загального вмісту катехоламінів у серці. Функція їх до кінця не з’ясована, проте експерименти з нокаутом генів засвідчили, що катехоламіни необхідні в процесі нормального розвитку серця.

                                                                                                                                                                  

Парасимпатична частина

Еферентні волокна черепного відділу парасимпатичної нервової системи, що іннервують вісцеральні структури голови, проходять у складі окорухового, лицевого і язико-глоткового нервів, а до органів грудної і черевної порожнин

— у складі блукаючого нерва. Еферентні волокна крижового відділу парасимпатичної нервової системи, що іннервують органи таза, проходять у складі тазових вісцеральних нервів — гілок другого, третього і четвертого крижових спинномозкових нервів. Прегангліонарні волокна обох цих відділів закінчуються на тілах постгангліонарних нейронів, які розміщені в стінках вісцеральних органів або безпосередньо біля них (див. рис. 13-2).

                                                                                                                                                                  

ХІМІЧНЕ ПЕРЕДАВАННЯ ЗБУДЖЕННЯ В СИНАПСАХ АВТОНОМНОЇ НЕРВОВОЇ СИСТЕМИ

Збудження в синаптичних контактах між прегангліонар-ними нейронами і нейронами автономних вузлів, а також між постгангліонарними волокнами й автономними ефек-торами передається за допомогою хімічних трансмітерів. Головними нейротрансмітерами в цьому разі є ацетилхолін і норадреналін. В інтернейронах симпатичних вузлів виділяється дофамін, а в окремих прегангліонарних нейронах — ГнРГ (табл. 13-1). За посередництвом ГнРГ відбуваються повільні збуджувальні реакції (див. нижче). Крім того, в автономній нервовій системі виділяються котранс-

Таблиця 13-1. Швидкі та повільні реакції постгангліонарних нейронів симпатичних вузлів

Потенціал

Тривалість

Трансмітер

Рецептор

Швидкий

ЗПСП

ЗО мс

Ацетилхолін

Нікотиноподібний холін-ергічний

Повільний

ІПСП

2 с

Дофамін

02

Повільний

ЗПСП

30 с

Ацетилхолін

м2

холінергічний

Пізній

повільний

ЗПСП

4 хв

ГнРГ

ГнРГ

мітери: наприклад, разом з ацетилхоліном — ВІГІ, а разом з норадреналіном — АТФ і нейропептид Y . Хімізм усіх цих трансмітерів і рецепторів, на які вони діють, описаний у Розділі 4. Котрансмітер ВІГІ спричинює розширення бронхів і, отже, повинна бути окрема ВІП-продукувальна не-адренергічна і нехолінергічна нервова система, що іннервує гладкі м’язи бронхіол (див. Розділ 34).

                                                                                                                                                                  

Хімічний поділ автономної нервової системи

Стосовно типу хімічного трансмітера автономну нервову систему можна розділити на холінергічну і норадре-нергічну частини (табл. 13-2). Холінергічними нейронами є такі: всі прегангліонарні нейрони; анатомічно парасимпатичні постгангліонарні нейрони; анатомічно симпатичні постгангліонарні нейрони, що іннервують потові залози; анатомічно симпатичні нейрони, що закінчуються на кровоносних судинах скелетних м’язів і в разі подразнення спричинюють розширення судин (симпатичні вазодилята-торні нерви; див. Розділ 31). Решта постгангліонарних симпатичних нейронів є норадренергічними або, очевидно, у випадку ІСА клітин — адренергічними. Мозкова речовина наднирникової залози — це, по суті, симпатичний вузол, у якому постгангліонарні нейрони втратили свої аксони. Ці клітини виділяють норадреналін, адреналін, а деякі — дофамін безпосередньо в кров’яне русло. Аксони холінергічних прегангліонарних нейронів, що надходять до клітин мозкової речовини надниркової залози, є, отже, секреторними нервами цієї залози.

                                                                                                                                                                  

Передавання збуджень у симпатичних вузлах

Принаймні в експериментальних тварин реакції, що виникають у постгангліонарних нейронах під час подразнення прегангліонарних волокон, охоплюють не тільки швидку деполяризацію (швидкий ЗПСП), що Генерує потенціал дії, а також і пролонгований інгібувальний пост-синаптичний потенціал (повільний ІПСП), пролонгований збуджувальний постсинаптичний потенціал (повільний ЗПСП) і пізній повільний ЗПСП (див. Розділ 4). Пізній повільний ЗПСП сильно пролонгований, він триває не мілісекунди, а хвилини. Ці повільні реакції, очевидно, модулюють і регулюють нейротрансмісію в симпатичних вузлах. Початкова деполяризація зумовлена дією ацетил-

210/РОЗДІЛ 13

Таблиця 13-2. Реакції ефекторних органів на імпульси автономної нервової системи і циркулювальні катехоламіни1

Ефекторні органи

Реакція на холінергічні імпульси

Норадренергічні імпульси

тип рецептора2

реакція

Очні яблука

Радіальний м’яз райдужки

а,

Скорочення (мідріаз)

М’яз-сфінктер райдужки

Скорочення (міоз)

Війковий м’яз

Скорочення для бачення на близькі відстані

Р2

Розслаблення для бачення

на далекі відстані

Серце

Синусно-передсердний

Сповільнює серцеві скорочення

Р,.Р2

Прискорює серцеві

вузол

скорочення

Передсердя

Сповільнює скорочення і (переважно)

Р,.Р2

Прискорює скорочення і

■підвищує швидкість проведення

швидкість проведення

Передсердно-

Знижує швидкість проведення

Р,.Р2

Підвищує швидкість

шлуночковий вузол

проведення

Система пучка Гіса і

Знижує швидкість проведення

Рі.Р2

Підвищує швидкість

волокон Пуркіньє

проведення

Шлуночки

Сповільнює серцеві скорочення

Р,.Р2

Прискорює скорочення

Артеріоли

Вінцеві

Звуження

av а2

Звуження

р2

Розширення

Шкіри і слизової оболонки

Розширення

а,, а2

Звуження

Скелетних м’язів

Розширення

аі

Звуження

р2

Розширення

Великого мозку

Розширення

а,

Звуження

Легеневі

Розширення

а,

Звуження

Р2

Розширення

Органів черевної

а,

Звуження

порожнини

Р2

Розширення

Слинних залоз

Розширення

аг а2

Звуження

Ниркові

аг а2

Звуження

Рі.р2

Розширення

Вени великого кола

av а2

Звуження

кровообігу

р2

Розширення

Легені

М’язи бронхів

Скорочення

р2

Розслаблення

Залози бронхів

Стимулювання

а,

Гальмування

Р2

Стимулювання

Шлунок

Рухи і тонус

Підвищення

а,, а2, Р2

Послаблення (переважно)

Сфінктери

Розслаблення (переважно)

«і

Скорочення (переважно)

Секреція

Стимулювання

а2

Гальмування

Кишка

Рухи і тонус

Підвищення

а,, а2, pv р2

Послаблення (переважно)

Сфінктери

Розслаблення (переважно)

«Ц

Скорочення (переважно)

Секреція

Стимулювання

а2

Гальмування

Жовчний міхур і протоки

Скорочення

Р2

Розслаблення

Сечовий міхур

М’яз-випорожнювач

Скорочення

Р2

Розслаблення (переважно)

Трикутник міхура і

Розслаблення

а,

Скорочення

сфінктер

Сечоводи

Рухи і тонус

Підвищення (?)

«і

Послаблення (переважно)

Матка

Варіабільна3

а,

Скорочення (у стані

вагітності)

Р2

Розслаблення (у стані

вагітності та невагітності)

Чоловічі статеві органи

Ерекція

«і

Еякуляція

Капсула селезінки

а,

Скорочення

Р2

Розслаблення

АВТОНОМНА НЕРВОВА СИСТЕМА / 211

Таблиця 13-2. (Закінчення)

Ефекторні органи

Реакція на холінергічні імпульси

Норадренергічні імпульси

тип рецептора2

реакція

Мозкова речовина надниркової залози

Секреція адреналіну і норадреналіну

Шкіра

М’язи, що піднімають волосся Потові залози

Загальна секреція

“і

“і

Скорочення

Слабка локальна секреція4

Печінка

«1- Р2

Глікогеноліз

Підшлункова залоза

Ацинуси

Острівці

Підвищена секреція

Підвищена секреція інсуліну і глюкагону

а

а2

Р2

Зниження секреції Зниження секреції інсуліну і глюкагону Підвищення секреції інсуліну і глюкагону

Слинні залози

Сильна водяниста секреція Знижена швидкість проведення

а,

Р

Густа тягуча секреція Секреція амілази

Сльозові залози

Секреція

а

Секреція

Носогорлові залози

Секреція

Жирова тканина

» Р2 > Рз

Ліполіз

Юкстаґломерулярні

клітини

р,

Підвищена секреція реніну

Шишкоподібна залоза

р

Підвищений синтез і секреція мелатоніну

1 Модифіковано з Hardma JG et al (editors): Goodman and Gilman’s The Pharmacological Basis of Therapeutics, 9th ed. McGraw-Hill, 1996.

2 У випадку, якщо підтип рецептора точно не визначений, результати не є достатніми для характеристики реакції.

3 Залежить від стадії місячного циклу, кількості естрогену і прогестерону, що циркулюють, вагітності та інших факторів.

4 На долонях і деяких інших ділянках (“адренергічне потіння”).

холіну на нікотиновий рецептор. Повільний ІПСП залежить, очевидно, від дофаміну, що його виділяє інтернейрон вузла. Збудження в інтернейроні спричинює активація М2 мускаринового рецептора. Інтернейрони, що виділяють дофамін, — це малі, інтенсивно флуоресцентні клітини (SIF клітини — від англ. small intensely fluorescent) вузлів. Виникнення низького ІПСП не опосередковане циклічним АМФ, як можна було б уважати, оскільки в процесі бере участь 02-рецептор (див. Розділ 4). Повільний ЗПСП виникає під впливом ацетилхоліну, що діє на мускариновий рецептор мембрани постгангліонарного нейрона, а пізній — під впливом ГнРГ або пептиду, що близький до нього за структурою.

                                                                                                                                                                  

РЕАКЦІЇ ЕФЕКТОРНИХ ОРГАНІВ НА ІМПУЛЬСИ, ЩО НАДХОДЯТЬ АВТОНОМНИМИ НЕРВАМИ

                                                                                                                                                                  

Головні принципи

Реакції з боку вісцеральних органів на подразнення норадренергічних і холінергічних постгангліонарних нервових волокон наведені в табл. 13-2. Гладкі м’язи стінок порожнистих вісцеральних органів загалом іннервовані як

норадренергічними, так і холінергічними волокнами, і активність однієї з цих систем підвищує активність гладких м’язів, тоді як активність іншої — знижує її. Однак єдиного правила, згідно з яким певна система стимулює або інгібує ефекторний орган, нема. У випадку м’язів-сфінктерів як адренергічна, так і холінергічна системи діють збуджувально, проте одна з систем іннервує звужувальний елемент сфінктера, а інша — розширювальний.

Ацетилхоліну переважно нема в крові, що циркулює, і локальний холінергічний вплив здебільшого є дискретним і короткотривалим унаслідок високої концентрації в холінергічних нервових закінченнях ензиму ацетилхоліне сте-рази. Норадреналін має ознаки гормону і трансмітера і більш пролонговану дію, ніж ацетилхолін. Норадреналін, адреналін і дофамін містяться в плазмі (див. Розділ 20). Адреналін і дофамін надходять з мозкової речовини надниркової залози, тоді як більша частина норадреналіну дифундує в кров’яне русло з норадренергічних нервових закінчень. Метаболіти норадреналіну і дофаміну надходять у кров’яне русло теж з симпатичних нервових закінчень і гладком’язових клітин (рис. 13-3). Метаболізм катехола-мінів описано в Розділі 4. Зазначимо, що навіть за умов інгібування МАО і КОМТ швидкість метаболізму норадреналіну є високою. Проте інгібування зворотного поглинання продовжує період його півжиття.

212/РОЗДІЛ 13

Симпатичне нервове закінчення

Гладка

м’язова тканина

Рис. 13-3. Метаболізм катехоламінів у симпатичній нервовій системі. ТГ-тирозингідроксилаза; ДОФА-дигідрооксифенілаланін; ДА — дофамін; НА — норадреналін; НМН — норметанефрин; ДГФГ — дигідроксифенілгліколь; ГВК — голюванілінова кислота; МГМК-З-метокси-4-гідроксиманделова кислота; МГФГ-З-метокси-4-гідроксифенілгліколь; КОМТ-катехол-О-метилтрансфера; ДОФОК — дигідрооксифенілоцтова кислота. Інші скорочення див. на рис. 4-18 та 4-20 (від DS Goldstein).

                                                                                                                                                                  

Холінергічний вплив

Загалом, функції, зумовлені активністю холінергічної частини автономної нервової системи, пов’язані з вегетативними потребами щоденного життя. Наприклад, холінергічний вплив сприяє травленню і всмоктуванню їжі шляхом підвищення активності мускулатури шлунково-кишкового тракту, зростання шлункової секреції і розслаблення сфінктера пілоруса. З огляду на це і на відміну від “катаболічної” за впливом норадренергічної частини холінергічну частину автономної нервової системи інколи називають анаболіч-ною нервовою системою.

Функція котрансмітера ВІП, що його виділяють пост-гангліонарні холінергічні нейрони, не з’ясована, проте є правдоподібність, що цей котрансмітер сприяє постсинап-тичній активності ацетилхоліну. Оскільки ВІП є вазодиля-татором, то він може теж поліпшувати кровопостачання відповідних органів.

                                                                                                                                                                  

Норадренергічний вплив

Вплив норадренергічної частини виявляється в критичних ситуаціях. Він набуває особливого значення за умов підготовки особи до долання екстремальної ситуації, хоча важливо уникати помилкових, телеологічних тверджень стосовно того, що ця система впливає для того, щоб створювати такі ситуації. Наприклад, норадренергічний вплив зумовлює розширення зіниці (даючи змогу більшій кіль

кості світла проникати всередину очного яблука), прискорює серцебиття, підвищує кров’яний тиск (забезпечуючи ліпше кровопостачання життєво важливих органів і м’язів), звужує кровоносні судини шкіри (що зменшує крововтрату з ран). Норадренергічна дія також спричинює зниження рівня порогів збудження в ретикулярній формації (посилюючи настороженість, стан збудження і підвищуючи рівень глюкози та вільних жирних кислот (постачаючи більше енергії). З огляду на це Кеннон назвав норадренер-гічну систему екстреного впливу системою приготування до реакції “втікати чи воювати”.

Крім масового впливу системи за умов стресових ситуацій, норадренергічні автономні волокна забезпечують ще й інші функції. Наприклад, тонічний норадренергічний вплив на артеріоли спричинює підвищення артеріального тиску, а зміни цього тонічного впливу є в основі механізму зворотного зв’язку, що відбувається за участю рецепторів сонної пазухи в разі регулювання кров’яного тиску. Активність симпатичної нервової системи послаблюється в тварин, що голодують, і посилюється, коли відновлюють їхнє годування. Цим можна пояснити зниження кров’яного тиску і рівня обміну речовин за умов голодування і протилежного типу зміни, що настають у разі споживання їжі.

Малі зернисті пухирці в постгангліонарних адренергічних нейронах містять АТФ і норадреналін, а великі зернисті — нейропептид Y. Є підстави вважати, що низькочас-

АВТОНОМНА НЕРВОВА СИСТЕМА / 213

Таблиця 13-3. Окремі фармакологічні засоби і токсини, що впливають на автономну нервову систему1

Точка впливу

Сполуки, що підсилюють функцію автономної нервової системи

Сполуки, що пригнічують функцію автономної нервової системи

Симпатичні і парасимпатичні вузли

Стимулюють постгангліонарні нейрони:

нікотин

диметифенілпіперазин Інгібують ацетилхолінестеразу:

ДФФ (діізопропілфлюорофосфат) фізостигмін (езерін) неостигмін (простигмін) паратіон

Блокують провідність:

гексаметоній (С-6) мекаміламін (інверсин) пентоліній

триметафан (арфонад) високі концентрації ацетилхоліну

Закінчення постгангліонарних норадренергічних нейронів

Вивільнюють норадреналін:

тирамін

ефедрин

амфетамін

Блокують синтез норадреналіну:

метирозин (демсер)

Протидіють накопиченню норадреналіну:

резерпін

гуанетидин2 (ісмелін)

Запобігають вивільненню норадреналіну:

бретилій (бретилол) гуанетидин2 (ісмелін)

Утворюють несправжні трансмітери:

метилдопа (альдомет)

Мускаринові рецептори

Атропін, скополамін

а-Рецептори

Стимулюють оц-рецептори:

метоксамін (вазоксил) фенілефрин (неосинефрин) Стимулюють с^-рецептори:

клонідин3 (катапрес)

Блокують а-рецептори:

феноксибензамін (дибензилін) фентоламін (регітин) празозин (мініпрес) — блокує а, йогімбін — блокує а2

[3-Рецептори

Стимулюють ^-рецептори:

ізопротеренол (ізупрел) І р2

Блокують Р-рецептори:

пропранолол (індерал) та інші — блокують

Атенолол (тенормін) та інші — блокують бутоксамін — блокує р2

1 Перечислені тільки головні впливи.

2 Уважають, що гуанетидин має два головні впливи.

3 Клонідин стимулює а2-рецептори на периферії, проте поряд з цим він разом з іншими а2-агоністами, що проникають через гематоенцефалічний бар’єр, стимулює а2-рецептори в головному мозку, чим знижує ефект автономної іннервації.

тотне подразнення стимулює вивільнення АТФ, тоді як високочастотне подразнення — вивільнення нейропептиду

Y. Однак функційне значення вивільнення АТФ і нейропептиду Y остаточно не з’ясоване.

                                                                                                                                                                  

Фармакологія автономної нервової системи

Синаптичні контакти рухових шляхів периферійного відділу автономної нервової системи є точками фармакологічного впливу на вісцеральні функції, що логічно, оскільки збудження в цих контактах передається за допомогою хімічних трансмітерів. Нейротрансмітери синтезуються, накопичуються в нервових закінченнях і вивільнюються, діючи на нейрони, м’язові клітини або клітини залоз. Вплив на рецептори цих клітин ініціює їхні специфічні функції, а хімічні трансмітери усуваються шляхом поглинання або метаболізуються. Кожен з цих етапів може бути стимульо

ваний або інгібований з передбачуваним наслідком. У нор-адренергічних нервових закінченнях певні фармакологічні засоби зумовлюють утворення сполук, які заміщують у гранулах норадреналін, і ці слабкі або неактивні “несправжні нейротрансмітери” вивільняються замість норадрена-ліну під впливом потенціалу дії, що надходить до нервового закінчення.

Окремі фармакологічні засоби і токсини, які впливають на синаптичні контакти автономної нервової системи, і механізми їхньої дії наведені в табл. 13-3. Сполуки, які діють мускариноподібно, — це речовини, споріднені з ацетилхоліном, а також засоби, що інгібують ацетилхолін-естеразу. До таких засобів належить інсектицид паратіон і діізопропілфлюорофосфат (ДФФ) — компонент так званих нервово-паралітичних газів, що вбивають шляхом масивного інгібування ацетилхолінестерази.

14

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                

Вільям Ф. Ґанонґ. Фізіологія людини