Вегетативная регуляция

Значительная часть материала этой статьи взята с сайтов:

www.humbio.ru

www.rusmedserver.ru 

(Приведена глава №66 Lewis Landsberg, James В. Young «Физиология и фармакология вегетативной нервной системы» из многотомника «Внутренние болезни», М.: Медицина. 1997).

Так же много материала взято из книги «Вегетативные расстройства» под редакцией А.М. Вейна. М.: Медицинское информационное агентство 2003 – 752с. Ее можно скачать в разделе "Справочные материалы".

 

---

 

Оглавление:

1. Эрготропная и трофотропная системы организма

1.1. Эрготропная система

1.2. Трофотропная система

1.3. Участие гормонов и вегетативной нервной системы в деятельности эрготропной и трофотропной систем

2. Функции и организация вегетативной нервной системы

3. Симпатическая нервная система

3.1. Общие сведения

3.2. Катехоламины

3.3. Адренорецепторы

3.4. Регуляция симпатоадреналовых эфферентных импульсов

3.5. Дифференцированный анализ действия разных катехоламинов

3.6. Симпатическая регуляция сердечно-сосудистой сис­темы 

3.7. Физиологические эффекты симпатоадреналовой системы (кроме влияния на сердечно-сосудистую систему)

3.8. Симпатоадреналовая функция при некоторых физиологических состояниях

3.9. Роль симпатической части нервной системы в патогенезе некоторых болезней

4. Парасимпатическая нервная система

4.1. Функциональная организация ПНС

4.2. Физиологические эффекты ПНС

5. Реактивность вегетативной нервной системы

_____________________________________________________________________________

 

1. Эрготропная и трофотропная системы организма

 

Активность всего организма в целом находиться под влиянием двух основных систем: эрготропной и трофотропной.

Нервные центры этих систем представлены в гипоталамусе – главной регуляторной железе, контролирующей гомеостаз (постоянство внутренней среды) организма.

1.1. Эрготропная система

Эрготропная система способствует при­способлению к меняющимся условиям внешней среды (голоду, холоду), обеспечивает гомеостаз в период активной физической и психиче­ской деятельности. Она запускает процессы катаболизма (процессы расщепления ресурсов). Степень этой комплексной реакции зависит от важности, значимости новизны ситуации, с которой встретился организм. В аюрведе эрготропной системе соответствует пита-доша.

Эрго­тропная система сначала активизируется невральной фазой - с помощью симпатической нервной системы (см. ниже), в том числе выбрасывающей адреналин.  Затем ее активность усиливается вторичной гуморальной  фазой (выделением гормонов), за­висящей от уровня циркулирующего адреналина.

Главными эрготропными гормонами являются гормоны надпочечников – адреналин, норадреналин и кортизол. Расщеплению гликогена (связанного сахара) на глюкозу в печени способствует гормон глюкагон.

Так же при выраженной эрготропной активности выделяется АДГ гипофиза (антидиуретический гормон, или «вазопрессин»), который сжимает просвет сосудов и способствует задержке воды и натрия в организме, что ведет к росту артериального давления.

 

Основные направления эрготропной активности:

1. Увеличение в крови свободных ресурсов для использования:

- в печени расщепляется запас сахара в виде крахмала гликогена;

- из жировых депо стимулируется вывод свободных жирных кислот.

2. Улучшается общее кровообращение (увеличива­ется минутный объем крови) и поглощение кислорода для снабжения кислородом и ресурсами скелетной мускулатуры, сердца и легких:

- повышается артериальное давление;

- коронарные (сердечные) и легочные артерии расширяются;

- расширяются бронхи, увеличивается легочная вентиляция и газообмен в альвеолах.

- сокращаются селезенка и другие кро­вяные депо (запас крови из них выходит в общий кровоток).

- подавляются пе­ристальтика пищеварительного тракта, чтобы уменьшить в нем запас крови, сохраняя кровь для обеспечения мышц, легких и сердца. 

3. Сохранение воды и натрия:

- в почках происходит мощная вазоконстрикция (сжатие сосудов);

- тормозятся мочеотделение и дефекация;

- подавляется секреция пищеварительных соков;

4. Защита организм от перегревания:

- т.к. планируется расход энергии с большим выделением тепла, расширяются сосуды кожи, особенно кистей и стоп.

5. Активность нервной системы в большей части повышается, а именно:

- повышается тонус мышц;

- возрастает возбудимость рецепторов;

- обостряется внимание.

 

1.2. Трофотропная система

Трофотропная система отвечает за анаболические процессы (синтез клеточных структур и восстановление ресурсов), за поддержание гомеостаза в период отдыха. В аюрведе трофотропной системе соответствует капха-доша

Главным гормоном, оказывающим выраженное трофотропное влияние, является инсулин, который выделяется после еды. Также трофотропное влияние оказывает гормон эпифиза (шишковидной железы) мелатонин и пролактин, повышающийся у женщин во время лактации (кормления грудью).

Основные направления трофотропной активности:

1. Уменьшение минутного объема крови и поглощения кислорода:

- замед­ление сердечного ритма, уменьшение силы систолы (сокращения мышцы сердца), уд­линение диастолы (периода расслабления между сокращениями);

- снижение артериального давления;

- усиливается действие органов выделения, что способствует уменьшению давление.

- дыхание спокойное, несколько замедленное, бронхи слегка сужены;

2. Усиление работы системы пищеварения:

- увеличиваются перистальтика кишечни­ка и секреция пищеварительных соков;

3. Накопление запасов:

- накопление гликогена (глюкозы) в печени;

- накопление жира в депо.

4. Активность нервной системы в большей части понижается, а именно:

- происходит торможение моторной соматической системы (снижение тонуса мышц);

- понижается возбудимости рецепторов;

- расслабляется острота внимания.

 

1.3. Участие гормонов и вегетативной нервной системы

в деятельности эрготропной и трофотропной систем

Такие важные гормоны, как СТГ (соматотропный гормон, или «гормон роста»), тестостерон и гормоны щитовидной железы,  в целом оказывают эрготропное влияние (в целом способствуют расходу энергии). Но при этом СТГ и тестостерон сильно активирует процессы анаболизма - синтеза клеточных структур, а гормоны щитовидной железы способствуют росту митохондрий.

Подробней о деятельности гормонов вообще, в том числе в процессе активации эрготропной и трофотропной систем см. в материале «Основы эндокринной регуляции организма».

В значительной степени эрготропная и трофотропная активация реализуется частями вегетативной нервной системы – симпатической и парасимпатической. Но следует помнить, что эти нервные системы являются частями более широких систем – эрготропной и трофотропной. Вкратце системы, реализующие эрготропную и трофотропную активность, можно представить в виде следующей таблицы:

	Эрготропная система (пита)	Трофотропная система (капха)
Части вегетативной нервной системы	Симпатическая	Парасимпатическая
Гормоны, относящиеся только к одной системе	Адреналин, норадреналин, кортизол, глюкагон, АДГ (вазопрессин)	Инсулин, мелатонин, пролактин
Роль СТГ (гормон роста)	Активирует расход углеводов и жиров	Активирует белковый синтез клеточных структур
Роль тестостерона	Повышает психическую настойчивость, вплоть до агрессивности, что повышает активность эрготропных систем	Активирует белковый синтез клеточных структур
Роль гормонов щитовидной железы (Т3, Т4)	Активирует общий катаболизм	Способствует процессам синтеза и роста

 

2. Организация вегетативной нервной системы

По функциональному признаку нервная система делиться на соматическую и вегетативную. Соматическая нервная система осуществляет связь организма с внешней средой, регулирует работу скелетной мускулатуры.

Вегетативная нервная система регулирует непроизвольную активность внутренних органов, состояние внутренних органов и систем. Она обеспечивает поддержание постоянства внутренней среды, быстро реагируя на любые воздействия, нарушающие это постоянство.

Реакции как вегетативной, так и соматической нервных систем, индуцируются немедленно и рассеиваются быстро в противоположность более медленным и более длительным реакциям, опосредуемым циркулирующими в крови гормонами. Но вегетатив­ная нервная система вместе с эндокринной регулирует скорость процессов, обладающих своей собствен­ной внутренней активностью, в то время как соматическая нервная система инициирует реакции de novo (как в первый раз). Хотя определенные вегетативные реакции являются специфическими, многие из них генерализованы и влияют на целый ряд эффекторов в различных органах.

Вегетативная нервная система не управляется сознанием (отсюда ее другое название - автономная нервная система). Активность вегетативной системы регулируется в основном с помощью местных висцеральных рефлексов (рефлексов внутренних органов), замыкающихся в спинном мозге или головном мозге, без сознательного контроля со стороны высших отделов мозга. Однако некоторые функции, например, активность сфинктеров анального отверстия и мочевого пузыря находятся под контролем сознания.

Уникальной функцией организма является дыхание, которое контролируется автоматически, но может контролироваться и сознательно.

 

По топографическому признаку различают центральный и периферический отдел вегетативной нервной системы.

В центральном отделе выделяют надсегментарные (высшие) и сегментарные (низшие) вегетативные центры. Надсегментарные центры сосредоточены в стволе головного мозга, мозжечке, гипоталамусе, лимбических структурах и коре головного мозга. Сегментарные - в стволе головного мозга и спинном мозге .

Периферический отдел представлен вегетативными ганглиями («узлами»), сплетениями и нервами, обеспечивающими передачу возбуждения от центральных структур к управляемым органам.

 

По функциональному признаку выделяют два отдела вегетативной нервной системы:

- симпатическую (запускающую эрготропные процессы)

- парасимпатическую нервную систему (запускающую трофотропные процессы).

 

Вегетативная нервная система состоит из двух популяций нейронов, соединенных последовательно:

1. Преганглионарных нейронов (на рисунке ниже показаны темными цветами). Преганглионарные нейроны идут до узлов периферической части вегетативной нервной системы и заканчиваются синапсами на клетках этих узлов. Они выходят из мозга в составе корешков соответствующих черепных нервов и передних корешков спинномозговых нервов.

2. Постганглионарных нейронов (на рисунке ниже показаны светлыми цветами) несут нервный импульс из вегетативных узлов к рабочим органам.

Как видно из рисунка, преганглионарные симпатические волокна выходят из спинномозговых сегментов Th 1-L2 (от первого грудного до 2 поясничного позвонков).

Тела постганглионарных волокон симпатической нервной системы находятся в боковых рогах указанных позвонков, поэтому преганглионарное волокно в ней короче, а постганглионарное длиннее.

 

Преганглионарные парасимпатические волокна выходят из ЦНС в составе III, VII, IX и X пар черепных нервов, а также в составе передних корешков S2 и S3 (2 и 3 крестцовых позвонков).

В парасимпатической системе тела постганглионарных волокон лежат в самих внутренних органах, поэтому в ней преганглионарное волокно длинное, а постганглионарное – короткое.

Постганглионарные волокна непосредственно иннервируют внутренние органы. Постганглионарные нейроны управляются преганглионарными нейронами, а те, в свою очередь, высшими вегетативными центрами. В этих центрах происходят интеграция афферентной информации и формирование нервной посылки к внутренним органам. Действие парасимпатических и симпатических нервов в значительной степени антагонистично (они оказывают противоположные эффекты на ЧСС, моторику кишечника и многие другие функции). Благодаря этому антагонизму высшие вегетативные центры управляют внутренними органами, изменяя баланс между парасимпатическим и симпатическим тонусом. Тем самым обеспечивается более точная регуляция, чем при изменении тонуса только одного отдела.

Пути от коры головного мозга к стволовым центрам обеспечивают связь между вегетативной нервной системой и высшими психическими функциями.

Ниже дана краткая топографическая схема вегетативной нервной системы:

В левой части изображен парасимпатический отдел (преганглионарные волокна идут в составе III, VII, IX и X пар черепных нервов и корешков S2 и S3).

В правой части изображен симпатический отдел (преганглионарные волокна идут в составе корешков Th 1 -L2); пунктир - преганглионарные волокна, сплошные линии - постганглионарные.

А - ресничный ганглий; Б - крылонебный ганглий; В - поднижнечелюстной ганглий; Г - ушной ганглий; Д - внутрисердечные парасимпатические нейроны; Е - внутрикишечные парасимпатические нейроны; Ж - тазовые ганглии; 3 - верхний шейный ганглий; И - средний шейный ганглий и звездчатый ганглий (образован слиянием нижнего шейного ганглия с первым паравертебральным ганглием); К - чревные и другие паравертебральные ганглии; Л - тазовые паравертебральные ганглии.

 

2.1. Нейромедиаторы вегетативной нервной системы

Нейромедиаторы – это биохимические передатчики сигналов между отдельными нейронами. Передача возбуждения с преганглионарных нейронов на постганглионарные нейроны и в симпатической, и в парасимпатической нервной системе осуществляется с помощью ацетилхолина. Этот же медиатор выделяется и постганглионарными парасимпатическими окончаниями. Нейроны, медиатором которых служит ацетилхолин, называются холинергическими.

Медиатором же постганглионарных симпатических нейронов является норадреналин, и поэтому эти нейроны называются адренергическими.

Однако постганглионарные симпатические волокна, иннервирующие потовые железы (и, возможно, некоторые кровеносные сосуды скелетных мышц), выделяют ацетилхолин.

 

2.2. Влияние вегетативных нервов на сердце

И блуждающие парасимпатические, и симпатические нервы оказывают на сердце 5 влияний (эффектов):

1. хронотропный (изменяют частоту сердечных сокращений);
2. инотропный (изменяют силу сердечных сокращений);
3. батмотропный (влияют на возбудимость миокарда);
4. дромотропный (влияет на проводимость);
5. тонотропный (влияют на тонус миокарда);

То есть они оказывают влияние на интенсивность обменных процессов.

Парасимпатическая нервная система - отрицательные все 5 явлений; симпатическая нервная система - все 5 явлений положительные.

Для парасимпатической нервной системы наиболее важен отрицательный хронотропный эффект, а для симпатической нервной системы - положительное инотропное и тонотропное влияние.

 

3. Симпатическая нервная система

3.1. Общие сведения

Симпатическая нервная система (далее СНС) стимулирует в основном эрготропные процессы, связанные с выделением энергии в организме (катаболизм), с активной деятельностью. Физиологические проявления эмоций связаны преимущественно с возбуждением СНС.

Тонические импульсы СНС чрезвычайно важны для поддержания постоянства внутренней среды организма (гомеостаза). Животные с полностью удаленными пограничными стволами и ганглиями внешне мало отличаются от нормальных, однако при тех или иных нагрузках (мышечная работа, охлаждение и т, д.) они менее выносливы. Это свидетельствует о том, что СНС, оказывая на функциональное состояние тканей регулирующее действие, приспосабливает (адаптирует) их к выполнению функций в данных условиях.

Симпатическая система иннервирует: гладкие мышцы всех органов (сосудов, органов брюшной полости, выделительных органов, легких, зрачка), сердце и некоторые железы (потовые, слюнные и пищеварительные железы). Кроме того, симпатические постганглионарные волокна иннервируют клетки подкожной жировой клетчатки, печени, и, возможно, канальцы почек.

Большинство симпатических ганглиев удалено от иннервируемых органов, и поэтому от них идут длинные постганглионарные аксоны.

Симпатическую нервную систему можно условно разделить на пять частей в соответствии с отделами и пограничным симпатическим стволом:

№№	Описание условных частей симпатической нервной системы	Иннервируемые органы
1	верхний шейный узел	глаза, слезо- и слюновыделительные железы
2	верхняя часть пограничного ствола грудного отдела  позвоночного столба	сердце, гортань и др.
3	средняя часть пограничного ствола грудного отдела позвоночного столба,  от которой образуется большой чревный нерв	большой и малый чревные нервы, объединяясь в крупное солнечное сплетение и верхний брыжеечный узел, иннервируют все органы пищеварительной системы.
4	нижняя часть пограничного ствола грудного отдела позвоночного столба,  от которой образуется малый чревный нерв	совместно с п.№3
5	верхняя часть поясничного отдела, образует нижний брыжеечный узел	нижняя часть толстой кишки и органы мочеполовой системы

Особенности возбуждения СНС

Скорость проведения возбуждения в симпатических и особенно постганглионарных волокнах во много раз меньше, чем в соматических, т. е. телесных, и составляют около 1—3 м/с. Для вызова эффектов в симпатических волокнах требуется значительно большая сила раздражения. Возникшее в СНС возбуждение, как правило, вовлекает большое число нейронов, поэтому эффекты раздражения не бывают локализованы в каком-то определенном органе, а охватывают широкие области.

Реакциям, следующим в ответ на раздражения симпатических волокон, свойственны сравнительно медленный и длительный характер, а также медленное и продолжительное затухание протекающих процессов.

 

3.2. Катехоламины

Кроме волокон, иннервирующих потовые железы, и выделяющих ацетилхолин, подавляющая часть нервных волокон симпатической системы выделяет медиаторы, относящиеся к группе катехоламинов: норадреналин, адреналин и дофамин.

Все эти три катехоламина естественного происхождения функционируют как нейромедиаторы в центральной нервной системе. Влияние катехоламинов на деятельность психических процессов в этой статье подробно рассматриваться не будет.

Катехоламины являются основными регуляторами приспособительных реакций организма, обеспечивающими возможность быстрого и адекватного перехода из состояния покоя в состояние возбуждения с длительным сохранением этого состояния.

Содержание катехоламинов в крови ничтожно, но активность чрезвычайно высока.

 

Норадреналин в основном действует локально, в непосредственной близости от мест его высвобождения, поэтому в основном его причисляют к нейромедиаторам. Адреналин выбрасывается в кровь, и, циркулируя в ней, влияет на процессы, происходящие по всему организму, поэтому его описывают как гормон.

Норадреналин является основным нейромедиатором постганглионарных симпатических нервных окончаний (т.е. выделяется при активации симпатической нервной системы на концах ее волокон в мышцах, внутренних органах и т.д.). Периферические симпатические нервные окончания образуют сеть или сплетение, которое обеспечивает тесный контакт терминальных волокон с клетками эффекторного органа. Весь норадреналин периферических тканей находится в симпа­тических нервных окончаниях. При невозбужденном состоянии симпатической системы в локальных участках, содержание в них адреналина не превышает 10% от возможного в состоянии полного возбуждения.

Мозговое вещества надпочечников является, по сути, большим симпатическим ганглием, и выделяет в кровь на 85% адреналин, и на 15% - норадреналин.

Т.к. активация мозгового слоя надпочечников по выбросу адреналина в кровь (гормональный эффект) является частью активации симпатической нервной системы (остальные части которой оказывают нервный эффект), то их совместную деятельность часто называют симпатоадреналовой системой.

Биосинтез, метаболизм и резервы катехоламинов

Катехоламины синтези­руются из аминокислоты тирозина, которая так же является предшественником гормонов щитовидной железы, СТГ (гормона роста) и меланина (пигмент, ответственный за цвет кожи и волос). Тирозин в большом количестве содержится в мясе, рыбе молоке. Является заменяемой аминокислотой, в организме человека может синтезироваться из фенилаланина, свободно получаемого из пищи.

Синтез катехоламинов происходит в самом окончании постгалнглионарного нейрона либо в мозговом слое надпочечников.

Главный фактор объема синтеза катехоламинов за единицу времени - активность и количество фермента тирозингидроксилазы.

Поскольку синтез катехоламинов лимитирован, они запасаются.

Боль­шие запасы катехоламинов в мозговом веществе над­почечников и в симпатических нервных окончаниях обеспечивают важный физиологический резерв, который поддерживает адекватное снабжение катехоламинами во время интенсивной стимуляции.

Ежесуточно происходит обмен приблизительно 2—10% общего запаса катехоламинов, содержащихся в мозговом веществе надпочечников.

В тканях тела катехоламины расщепляет специальный фермент моноаминоксидаза (МАО). В метаболизме циркулирующих в крови катехоламинов МАО имеет меньшее значение.

Этот фермент находятся во внешних оболочках митохондрий многих клеток в организме и имеет 2 основных разновидности. МАО-А локализована главным образом в клетках печени, желудочно-кишечном тракте и плаценте. МАО-Б присутствует в тромбоцитах, но норадреналин и адреналин не являются ее субстратами. Оба типа в большом количестве могут быть найдены в нервной ткани: в нейронах и астроглие.

 

3.3. Адренорецепторы

Влияние катехоламинов на клетки эффекторных органов осуществляется посредством их взаимодействия со специфическими рецепторами на клеточной поверхности.

Стимулированный катехоламинами адренорецептор инициирует ряд изменений мембраны, вызывая тем самым целую цепь внутриклеточных процес­сов, кульминацией которых служит измеримая реакция. Вещества, усиливающие эту реакцию, называют агонистами, а блокирующие взаимодействие агониста с рецептором — блокирующими адренорецепторы веществами, или антаго­нистами.

Отличающиеся реакции разных систем организма на адреналин обусловлены наличием в них разных типов адренорецепторов. Их делят на две основные категории: a-адренорецепторы и b-адренорецепторы.

Существуют селективные агонисты и антагонисты, позволяю­щие осуществлять фармакологическое стимулирование или блокирование физио­логических реакций, опосредуемых адренорецептором одного типа, не влияя на реакции, опосредуемые адренорецептором другого типа.

 В зависимости от выпол­няемых функций и восприимчивости к разным видам стимулирования и блокиро­вания а- и b-адренорецепторы подразделяются на подтипы – а1, а2 и b1, b2.

a -Адренорецепторы

a-адренорецепторы опосредуют сжатие стенок сосудов, рас­слабление стенок кишечника и угнетение секреции инсулина, стимуляция агрегации тромбоцитов и расширение зрачков.

b- Адренорецепторы

Физиологические реакции организма на стимуляцию b-адренорецепторов включают стимуляцию частоты сердечных сокращений и со­кратимости миокарда, расслабление стенок сосудов, расширение бронхов и липолиз.

Регуляция адренорецепторов

Длительное воздействие а- или b-адренергических агоннстов снижает число соответствующих адренорецепторов на клетках эффекторных органов. Предполагается, что причиной уменьшения числа адренорецепторов является внутренняя транслокация (смещение адренорецепторов внутрь клетки). В результате пострецепторных изменений происходят и изменения чувстви­тельности организма к катехоламинам.

Изменение концент­рации агонистов меняет также сродство адренорецептора к его агонисту. Большая часть адренорецепторов может находиться в состоянии как высокого, так и низкого сродства к агонистам – т.е. силой реакции. Воздействие агонистов умень­шает долю адренорецепторов, находящихся в состоянии высокого сродства к ним. Полагают, что вызванные агонистами изменения плотности адренорецепторов и их сродства к агонистам содействуют снижению уровня физиологической реакции, происходящему после длительного воздействия адренергического агониста на ткань эффекторного органа; этот феномен известен под названием десенсиби­лизации (тахифилаксии).

 

Регуляция путем обратной связи.

Катехоламины, действуя через a-адренорецепторы, умень­шают высвобождение норадреналина, по классической системе негативной обратной связи.

Но активация b-адренорецепторов усиливает высвобождение норадреналина.

Были выдвинуты две гипотезы физио­логического интегрирования антагонистических воздействий a- и b-адренорецепторов на высвобождение норадреналина. Одна из них заключается в том, что b-адренорецепторы опосредуют реакции, развивающиеся при более низких кон­центрациях агониста, чем реакция, опосредуемые через a-адренорецепторы, в то время как a-адреноопоссредуемые реакции доминируют при более высоких концентрациях агониста. Поэтому при низких уровнях симпатической стимуля­ции, когда концентрации норадреналина в синаптической щели низки, b-адреноопосредуемая положительная обратная связь может доминировать, в результате чего его высвобождение усилится. И наоборот, при высоких уровнях симпати­ческой стимуляции; когда концентрация норадреналина в симпатической щели высока, доминирует a-адреноопосредуемая обратная связь и происходит угнете­ние высвобождения норадреналина.

Другая гипотеза состоит в том, что преси­наптические b-адренорецепторы более чувствительны к адреналину, чем к норадреналину; поэтому уровни содержания циркулирующего в крови адреналина могут стимулировать пресинаптические b-адренорецепторы, тем самым, увеличивая высвобождение норадреналина и усиливая симпатическую нейропередачу.

 

Другие соединения организма и внешние эффекты, влияющие на количество адренорецепторов и их сродство к агонистам:

- Повышенное сродство а-адренорецепторов к агонистам развивается в ответ на пониженную температуру окружающей среды.

- Гормоны щитовидной железы усиливают b-адренорецепторные реакции путем изменения количества рецепторов и эффективности взаимосвязи их плотности с физиологической реакцией.

- Глюкокортикоиды (кортизол и др.) противодействуют вызванному агонистами снижению числа адренорецеп­торов и тем самым, препятствуя развитию десинсетизации в ответ на интенсивную адренергическую стимуляцию.

- Воздействию катехоламинов на b-адренорецепторы помогают так же простагландины, серотонин, гистамин, ангиотензин.

- Инсулин противодействует этому эффекту.

 

3.4. Регуляция симпатоадреналовых эфферентных импульсов

Под эфферентными импульсами понимаются сигналы от управляющих центров на периферию.

Симпатический поток эфферентных импульсов инициируется из ретикулярной формации продолговатого мозга и моста головного мозга, а также из центров, расположенных в гипоталамусе.

Более высоко расположенные центры, связанные со стволом мозга, координируют симпатические эфферентные импульсы с более высокоорганизованными психическими функциями, эмоциональными реакциями и потребностями поддержания гомеостаза внутренней сре­ды.

Критерием интенсивной симпатоадреналовой стимуляции является глобальный ответ (реакция «сражайся или беги»), а дискретные изменения в симпатическом потоке эфферентных импульсов к различным системам органов влияют на многие вегетативные функции.

Пресинаптическая модуляция

Под пресинаптической модуляцией понимается влияние различных факторов на выброс нейромедиатора. Приводимые ниже гормоны и другие вещества в значительной степени являются теми же, что и в списке соединений, влияющих на адренорецепторы.

Угнетающее действие на высвобождение норадре­налина в пресинаптическом нервном окончании оказывают:

- катехоламины (a2-адренорецептор),

- ацетилхолин (мускариновый рецептор),

- дофамин (D2-рецептор),

- гистамин (Н2-рецептор),

- серотонин,

- аденозин,

- энкефалины,

- простагландины.

Усиливающее действие оказывают:

- катехол­амины (бета2-адренорецептор);

- ацетилхолин (никотиновый рецептор);

- ангиотензин II;

- тиролиберин.

Примечание: о никотиновом и мускариновом рецепторах см. в главе 4: «Парасимпатическая система».

Не­смотря на то, что было описано как угнетающее, так и усиливающее действие ацетилхолина на высвобождение норадреналина, угнетающее действие первого, опосредуемое через мускариновый холинергический рецептор, происходит при более низких его концентрациях и, вероятно, имеет большое физиологическое значение.

Пониженная температура и ацидоз (повышенная кислотность крови) снижают количество норадреналина, высвобождаемого в ответ на импульсы симпатического нерва.

 

Взаимосвязь между симпатической частью нервной системы и мозговым веществом надпочечников

Активность симпатической части нервной системы и секреция мозгового вещества надпочечников скоординированы между собой, но не всегда соответствуют друг другу.

В относительно спокойном состоянии стимуляция симпатической части нервной системы и моз­гового вещества надпочечников происходит независимо друг от друга. Так, реакция на перемещение тела в вертикальное положение обусловлена главным образом симпатической частью нервной системы, в то время как гипо­гликемия (понижение уровня сахара) стимулирует только мозговое вещество надпочечников.

Во время периодов интенсивной симпатической стимуляции, таких как, воздей­ствие на организм холода или истощающих физических нагрузок, мозговое вещество надпочечников постепенно вовлекается в реагирование и циркулирую­щий в крови адреналин усиливает физиологическое действие симпатической сти­муляции.

 

Стрессовые нагрузки на организм оказывают разный эффект в зависимости от конституциональных и постнатальных особенностей развития симпатоадреналовой системы и имеющегося уровня стрессовой адаптации.

Так, при ночной работе у лиц, к ней непривычных, отмечалось 10-кратное увеличение экскреции (выделения) адреналина, что говорит об активации  гормонального  звена  симпатоадреналовой  системы.   У   испы­туемых,   занимавшихся   в   течение   многих   лет   ночной работой, адаптировавшихся к ней, такого резкого нарастания экскреции адреналина не наблюдалось. У них повышалась экскреция норадреналина примерно в 5-6 раз.   Соотношение НА/А увеличивалось в 4 раза. Это указывает, что у лиц, привыкших к ночной работе, преобладает активность медиаторного звена симпатоадреналовой  системы.

У диспетчеров аэропорта, которые находятся в состоянии постоянного нервно-эмоционального  стресса,  экскреция  адреналина во время ночной смены повышалась в 4,6  раз, а норадреналина — в 9,7 раза. У диспетчеров, чья работа отличается наибольшей напряженностью, в ночную смену нарастает уровень всех катехоламинов, а у операторов (более легкая работа) – только норадреналин.

У диспетчеров при дневной работе увеличивалась экскреция норадреналина, и повышалось соотношение НА/А, что указывает на преобладание  активности  медиаторного звена симпатоадреналовой системы над гормональным. При этом у них наблюдалось значительное уменьшение резервных  способностей симпатоадреналовой системы.

У новичков и опытных дежурных, в ночное бодрствование снижена экскреция катехоламинов и ДОФА, примерно как и у спящих. Днем у них также снижена экскреция норадреналина, а адреналина - увеличена. После ночной работы уровень экскреции катехоламинов восстанавливается только на вторые сутки отдыха

Хотя у операторов и дежурных во время дневной работы специфические  изменения  экскреции катехоламинов отсутствовали, в ночь отдыха после дневной  работы экскреция их значительно нарастала (адреналин — на 144%, норадреналин — на 700% и ДОФА — на 170%). 

Люди с повышенным уровнем норадреналина легко поднимаются на большую высоту, тогда как люди с пониженной или замедленной экскрецией норадреналина переносят такой подъем с большим трудом.

У агрессивных индивидуумов уровень норадреналина сильно повышен.

 

3.5. Дифференцированный анализ действия разных катехоламинов

Норадреналин

Действие норадреналина связано с преимущественным влиянием на α-адренорецепторы. Норадреналин отличается от адреналина гораздо более сильным сосудосуживающим и прессорным действием, значительно меньшим стимулирующим влиянием на сокращения сердца, слабым действием на гладкую мускулатуру бронхов и кишечника, слабым влиянием на обмен веществ (отсутствием выраженного гипергликемического, липолитического и общего катаболического эффекта). Норадреналин в меньшей степени повышает потребность миокарда и других тканей в кислороде, чем адреналин.

Норадреналин принимает участие в регуляции артериального давления и периферического сосудистого сопротивления. Например, при переходе из лежачего положения в стоячее или сидячее уровень норадреналина в плазме крови в норме уже через минуту возрастает в несколько раз.

Норадреналин принимает участие в реализации реакций типа «бей или беги», но в меньшей степени, чем адреналин. Уровень норадреналина в крови повышается при стрессовых состояниях, шоке, травмах, кровопотерях, ожогах, при тревоге, страхе, нервном напряжении.

Кардиотропное действие норадреналина связано со стимулирующим его влиянием на β-адренорецепторы сердца, однако β-адреностимулирующее действие маскируется рефлекторной брадикардией и повышением тонуса блуждающего нерва, вызванными повышением артериального давления.

Норадреналин вызывает увеличение сердечного выброса. Вследствие повышения артериального давления возрастает перфузионное давление в коронарных и мозговых артериях. Вместе с тем, значительно возрастает периферическое сосудистое сопротивление и центральное венозное давление.

 

Адреналин

Действие адреналина связано с влиянием на α- и β-адренорецепторы и во многом совпадает с эффектами возбуждения симпатических нервных волокон. Адреналин участвует в реализации реакций типа «бей или беги», его секреция резко повышается при стрессовых состояниях, пограничных ситуациях, ощущении опасности, при тревоге, страхе, при травмах, ожогах и шоковых состояниях. Он вызывает сужение сосудов органов брюшной полости, кожи и слизистых оболочек; в меньшей степени сужает сосуды скелетной мускулатуры. Артериальное давление под действием адреналина повышается. Однако прессорный эффект адреналина в связи с возбуждением β-адренорецепторов менее постоянен, чем эффект норадреналина.

Изменения сердечной деятельности носят сложный характер: стимулируя адренорецепторы сердца, адреналин способствует значительному усилению и учащению сердечных сокращений; одновременно, однако, в связи с рефлекторными изменениями из-за повышения артериального давления происходит возбуждение центра блуждающих нервов, оказывающих на сердце тормозящее влияние; в результате этого сердечная деятельность может замедляться. Могут возникать аритмии сердца, особенно в условиях гипоксии.

Адреналин вызывает расслабление гладкой мускулатуры бронхов и кишечника, расширение зрачков (вследствие сокращения радиальных мышц радужной оболочки, имеющих адренергическую иннервацию).

Под влиянием адреналина происходит повышение содержания глюкозы в крови и усиление тканевого обмена. Адреналин усиливает глюконеогенез и гликогенолиз, тормозит синтез гликогена в печени и скелетных мышцах, усиливает захват и утилизацию глюкозы тканями, повышая активность гликолитических ферментов. Также адреналин усиливает липолиз (распад жиров) и тормозит синтез жиров. В высоких концентрациях адреналин усиливает катаболизм белков.

Адреналин улучшает функциональную способность скелетных мышц (особенно при утомлении). Его действие сходно в этом отношении с эффектом возбуждения симпатических нервных волокон.

Имитируя эффекты стимуляции «трофических» симпатических нервных волокон, адреналин в умеренных концентрациях, не оказывающих чрезмерного катаболического воздействия, оказывает трофическое действие на миокард и скелетные мышцы. При продолжительном воздействии умеренных концентраций адреналина отмечается увеличение размеров (функциональная гипертрофия) миокарда и скелетных мышц. Предположительно этот эффект является одним из механизмов адаптации организма к длительному хроническому стрессу и повышенным физическим нагрузкам. Вместе с тем длительное воздействие высоких концентраций адреналина приводит к усиленному белковому катаболизму, уменьшению мышечной массы и силы, похуданию и истощению. Это объясняет исхудание и истощение при дистрессе (стрессе, превышающем адаптационные возможности организма).

Адреналин оказывает стимулирующее воздействие на ЦНС, хотя и слабо проникает через гемато-энцефалический барьер. Он повышает уровень бодрствования, психическую энергию и активность, вызывает психическую мобилизацию, реакцию ориентировки и ощущение тревоги, беспокойства или напряжения, генерируется при пограничных ситуациях.

Адреналин также оказывает выраженное противоаллергическое и противовоспалительное действие, тормозит высвобождение гистамина, серотонина, кининов и других медиаторов аллергии и воспаления из тучных клеток, понижает чувствительность тканей к этим веществам. Адреналин вызывает повышение числа лейкоцитов в крови, частично за счёт выхода лейкоцитов из депо в селезёнке, частично за счёт перераспределения форменных элементов крови при спазме сосудов, частично за счёт выхода не полностью зрелых лейкоцитов из костномозгового депо. Одним из физиологических механизмов ограничения воспалительных и аллергических реакций является повышение секреции адреналина мозговым слоем надпочечников, происходящее при многих острых инфекциях, воспалительных процессах, аллергических реакциях.

Также адреналин вызывает повышение числа и функциональной активности тромбоцитов, что, наряду со спазмом мелких капилляров, обуславливает гемостатическое (кровоостанавливающее) действие адреналина. Одним из физиологических механизмов, способствующих гемостазу, является повышение концентрации адреналина в крови при кровопотере.

 

Фармакологическое действие адреналина

Альфа- и бета-адреностимулирующее средство. На клеточном уровне действие обусловлено активацией аденилатциклазы на внутренней поверхности клеточной мембраны, повышением внутриклеточной концентрации цАМФ и Ca2+.

В очень низких дозах, при скорости введения меньше 0.01 мкг/кг/мин может снижать артериальное давление вследствие расширения сосудов скелетной мускулатуры. При скорости введения 0.04-0.1 мкг/кг/мин увеличивает ЧСС и силу сердечных сокращений, УОК и МОК, снижает ОПСС; выше 0.2 мкг/кг/мин суживает сосуды, повышает артериальное давление (главным образом систолическое) и ОПСС. Прессорный эффект может вызвать кратковременное рефлекторное замедление ЧСС.

Расслабляет гладкие мышцы бронхов. Дозы выше 0.3 мкг/кг/мин, снижают почечный кровоток, кровоснабжение внутренних органов, тонус и моторику ЖКТ.

Расширяет зрачки, способствует снижению продукции внутриглазной жидкости и внутриглазного давления. Вызывает гипергликемию (усиливает гликогенолиз и глюконеогенез) и повышает содержание в плазме свободных жирных кислот.

Повышает проводимость, возбудимость и автоматизм миокарда. Увеличивает потребность миокарда в кислороде.

Ингибирует индуцированное антигенами высвобождение гистамина и лейкотриенов, устраняет спазм бронхиол, предотвращает развитие отека их слизистой. Действуя на альфа-адренорецепторы, расположенные в коже, слизистых оболочках и внутренних органах, вызывает сужение сосудов, снижение скорости всасывания местноанестезирующих средств, увеличивает продолжительность и снижает токсическое влияние местной анестезии.

Стимуляция бета2-адренорецепторов сопровождается усилением выведения K+ из клетки и может привести к гипокалиемии.

При интракавернозном введении уменьшает кровенаполнение пещеристых тел.

Терапевтический эффект развивается практически мгновенно при в/в введении (продолжительность действия — 1-2 мин), через 5-10 мин после п/к введения (максимальный эффект — через 20 мин), при в/м введении — время начала эффекта вариабельное

 

Дофамин

Дофамин является нейромедиатором в ЦНС, оказывает ряд других специфических функций.

Дофамин обладает рядом физиологических свойств, характерных для адренергических веществ.

Дофамин вызывает повышение сопротивления периферических сосудов (менее сильное, чем под влиянием норадреналина). Он повышает систолическое артериальное давление в результате стимуляции α-адренорецепторов. Также дофамин увеличивает силу сердечных сокращений в результате стимуляции β-адренорецепторов. Увеличивается сердечный выброс. Частота сердечных сокращений увеличивается, но не так сильно, как под влиянием адреналина.

Потребность миокарда в кислороде под влиянием дофамина повышается, однако в результате увеличения коронарного кровотока обеспечивается повышенная доставка кислорода.

В результате специфического связывания с дофаминовыми рецепторами почек дофамин уменьшает сопротивление почечных сосудов, увеличивает в них кровоток и почечную фильтрацию. Наряду с этим повышается натрийурез. Происходит также расширение мезентериальных сосудов. Этим действием на почечные и мезентериальные сосуды дофамин отличается от других катехоламинов(норадреналина, адреналина и др.). Однако в больших концентрациях дофамин может вызывать сужение почечных сосудов.

Дофамин ингибирует также синтез альдостерона в коре надпочечников, понижает секрецию ренина почками, повышает секрецию простагландинов тканью почек.

Дофамин тормозит перистальтику желудка и кишечника, вызывает расслабление нижнего пищеводного сфинктера и усиливает желудочно-пищеводный и дуодено-желудочный рефлюкс. В ЦНС дофамин стимулирует хеморецепторы триггерной зоны и рвотного центра, и тем самым принимает участие в осуществлении акта рвоты.

Через гематоэнцефалический барьер дофамин мало проникает, и повышение уровня дофамина в плазме крови оказывает малое влияние на функции ЦНС, за исключением действия на находящиеся вне гематоэнцефалического барьера участки, такие, как триггерная зона.

Повышение уровня дофамина в плазме крови происходит при шоке, травмах, ожогах, кровопотерях, стрессовых состояниях, при различных болевых синдромах, тревоге, страхе, стрессе. Дофамин играет роль в адаптации организма к стрессовым ситуациям, травмам, кровопотерям и др.

Также уровень дофамина в крови повышается при ухудшении кровоснабжения почек или при повышенном содержании ионов натрия, а также ангиотензина  или альдостерона в плазме крови. По-видимому, это происходит вследствие повышения синтеза дофамина из ДОФА в ткани почек при их ишемии или при воздействии ангиотензина и альдостерона. Вероятно, этот физиологический механизм служит для коррекции ишемии почек и для противодействия гиперальдостеронемии и гипернатриемии.

 

3.6. Симпатическая регуляция сердечно-сосудистой сис­темы

Симпатическая часть нервной системы играет важную роль в регуляции кровообращения.

Барорецепторы (рецепторы давления), расположенные в системных и легочных арте­риях и венах, а также сердце и почках, непрерывно контролируют внутрисосудистое давление; возникающие в результате этого афферентные импульсы после их передачи в ствол мозга и интеграции в нем изменяют симпатическую активность таким образом, чтобы не допустить критических уровней артериального давления и объема кровотока.

 Барорецепторы, расположенные в венозном и артериальном руслах, стимулируются посредством растяжения сосудов, вызванного увеличением давления; афферентные импульсы от этих барорецепторов поступают в центральную нервную систему по IX и Х черепным нервам.

Увеличение артериального давления стимулирует рецепторы, расположенные в сонном синусе и дуге аорты. Возникающие в результате этого афферентные импульсы после их передачи в яд­ро одиночного пути (ЯОП) в стволе мозга угнетают симпатические центры ствола мозга. Эта барорецепторная рефлекторная дуга образует петлю отрицательной обратной связи, и увеличение артериального давления приводит к подавлению потока центральных симпатических импульсов в ней. В противоположность этому при снижении артериального давления уменьшается поток афферентных импульсов, вызывая снижение уровня угнетения центрального действия, что приводит к усилению потока симпатических эфферентных импуль­сов и повышению артериального давления.

Стимуляция рецепторов расположенных в стенках крупных вен и в предсердиях высоким венозным давлением угнетает симпатические центры ствола мозга; при низком центральном венозном давлении поток симпатических эфферентных импульсов увеличивается. Центральные связи этого процесса недостаточно выяснены, однако известно, что афферентные импульсы передаются блуждающим нервом.

Медиатор норадреналин взаимодействует с бетта 1-адренорецепротами синоатриального узла. в результате открываются Са²⁺-каналы - повышается проницаемость для К⁺ и Са²⁺. В результате увеличивается скорость медленной спонтанной диастолической деполяризации. Продолжительность потенциала действия уменьшается, соответственно частота сердечных сокращений увеличивается - положительный хронотропный эффект.

Итак, норадренолин взаимодействует с бетта1-рецепторами кардиоцитов, создавая положительный инотропный эффект. Это приводит к:

• активируется фермент аденилатциклаза, т. о. стимулируется окислительное фосфорилирование в клетке с образованием, увеличивается синтез АТФ - увеличивается сила сокращений.
• увеличивается проницаемость для Са²⁺, который участвует в мышечных сокращениях, обеспечивая образование актомиозиновых мостиков.
• под действием Са²⁺ увеличивается активность белка кальмомодулина, который обладает сродством к тропонину, что увеличивает силу сокращений.
• активируются Са²⁺-зависимые протеинкиназы.
• под действием норадреналина АТФ-азная активность миозина (фермент АТФ-аза). Это самый важный для симпатической нервной системы фермент.

Положительный батмотропный эффект: норадреналин взаимодействует с бетта 1-адренорецепорами всех клеток, увеличивается проницаемость для Na⁺ и Ca²⁺ (эти ионы поступают внутрь клетки), т. о. возникает деполяризация клеточной мембраны. Мембранный потенциал приближается к Е критическому (критический уровень деполяризации). Это снижает порог раздражения, а возбуждаемость клетки увеличивается.

Положительное дромотропное влияние - вызвано повышением возбудимости.

Положительное тонотропное влияние - связано с адаптационно-трофической функцией симпатической нервной системы.

1. Стимулирует веноконстрикцию (сжатие сосудов и повышение давления);
2. Тем самым увеличивает венозный возврат крови к сердцу;
3. Увеличивает силу сокращения предсердий;
4. В результате повышается общее давление крови для улучшения снабжения кислородом и глюкозой;
5. Расширяет сосуды мышц, что усиливает приток к ним крови.

Подробнее:

Катехоламины стимулируют спазм в сосудистых руслах подкожных и висце­ральных сосудов, слизистых оболочек и почек путем опосредования a-адренорецепторами.

Однако спазм в системах коронарного (сосуды снабжения самой мышцы сердца) и мозгового кровообращения будет минимальным, нормальный приток крови к этим органам сохранится. Адаптивное значение такого предпочтения, отдаваемого сердцу и головному мозгу, очевидно; требования к притоку крови, связанные с обменом веществ, в этих органах чрезвычайно высоки, и их непрерывная перфузия имеет жизненно важное значение.

Воздействия катехоламинов на сердце опосредуются через b1-адренорецепто­ры и к ним относятся увеличение частоты сердечных сокращений, усиление сократимости миокарда и увеличение скорости проведения возбуждения.

Увели­чение сократимости миокарда иллюстрируется смещением влево и вверх кривой, характеризующей функцию желудочков сердца. На этой кривой отражена связь работы сердца с длиной волокон миокарда в момент диастолы желу­дочков; при любой начальной длине волокон катехоламины усиливают рабо­ту сердца.

Катехоламины увеличивают также минутный объем сердца путем стимулирования веноконстрикции, увеличения венозного возврата и силы сокра­щения предсердий, тем самым, вызывая увеличение диастолического объема, а следовательно, и длины волокон. Ускорение проводимости возбуждения приводит к более синхронным, а, следовательно, и более эффективным сокращениям желу­дочков. Стимуляция работы сердца увеличивает потребление миокардом кислорода, что является важным фактором в патогенезе и лечении ишемической болезни сердца.

В сосудах скелетных мышц расположены b-адренорецепторы, чувствительные к низким уровням содержания циркулирующего в крови адрена­лина, и поэтому приток крови к скелетным мышцам усиливается во время актива­ции мозгового слоя надпочечников.

 

3.7. Физиологические эффекты симпатоадреналовой системы

(кроме эффектов на сердечно-сосудистую систему)

Влияние катехоламинов сказывается на всех основных системах органов. Результаты этого влияния проявляются в течение секунд по сравнению с мину­тами, часами или днями, которые характерны для результатов действия эндо­кринной системы и большинства других систем контроля, регулирующих проис­ходящие в организме процессы.

Кроме того, симпатоадреналовая система спо­собна упреждающе реагировать на повышение физических нагрузок. Например, усиление симпатоадреналовой активности перед предстоящей большой физиче­ской нагрузкой снизит силу воздействия последней на внутреннюю среду организма.

- Адреналин усиливает чувствительность клеток ко многим медиаторам.

- Адреналин или норадреналин (в основном) соединяясь с рецептором клеточной мембраны стимулирует переход в активную  форму определенных простагландинов. Их активным началом являются ненасыщенные жирные кислоты с 20 атомами углерода.

Мобилизация субстрата:

Для того, чтобы обеспечить энергетическим субстратом клетки (в значительной степени это действие ориентировано на мышечную ткань), катехоламины производят следующие эффекты:

1. Стимулируют все этапы образования глюкозы – глюконеогенеза. Он состоит из:

а. Прямого расщепления гликогена с образованием глюкозы – гликогенолиза. Это самый быстрый способ синтеза глюкозы. Основные запасы гликогена находятся в печени, при определенном типе физической тренированности – достаточно большой запас может быть в мышцах. Если запас или скорость расщепления гликогена не достаточны, тогда начинаются следующие этапы глюконеогенеза.

б. Расщепления белков (протеолиза) с последующим синтезом глюкозы из аминокислот.

в. Расщепления жиров (липолиза) и синтеза глюкозы из жирных кислот. Синтез триглицеридов в жировой ткани тормозится. Повышение содержания СЖК (свободных жирных кислот) в крови оказывает контринсулярный эффект.

Значительный объем всех трех процессов протекает в печени.

2. Стимулируют гликолиз - синтез АТФ из глюкозы в мышечной ткани

В результате этих действий адреналина в крови сильно растет уровень глюкозы, что может приводить к гипергликемии.

Повышение содержания лактата в кро­ви, который в печени превращается в глюкозу, служит одним из механизмов гипергликемии при гиперпродукции катехоламинов.

Нужно заметить, что адреналин сильнее всех повышает кетогенный порог, что сильно уменьшает количество гликогена в печени.

Жидкости и электролиты:

Катехоламины участвуют в регуляции объема и состава внеклеточной жидкости.

- Норадреналин путем прямого действия на почечные канальцы стимулирует реабсорбцию натрия, тем самым, поддер­живая постоянство объема внеклеточной жидкости. Дофамин усиливает экскрецию натрия.

- Норадреналин и адреналин также усиливают поглощение клетками калия, обеспечивая защиту организма от развития гиперкалиемии.

Внутренние органы:

Катехоламины влияют также на функции внут­ренних органов, воздействуя на гладкую мускулатуру и эпителий желез.

- Гладкая мускулатура мочевого пузыря и кишечника расслабляется, в то время как соответствующие сфинктеры сокращаются.

- Опорожнение желчного пузыря также происходит при участии симпатических механизмов.

- Опосредованное катехоламинами сокращение гладкой мускулатуры у женщин способствует овуляции и транспорту яйцеклетки по маточным трубам, а у мужчин — изгнанию спермы во время эякуляции.

- Происходит торможение перистальтики ЖКТ и сужение сосудов ЖКТ (как имеющих а-адренергические рецепторы на холинергических нейронах, и поэтому больше подверженные влиянию норадреналина, тормозящему аденилатциклазу и повышающему внутриклеточное содержание ионов кальция);

- Посредством b2-адренорецепторного механизма катехоламины индуцируют расширение бронхов. Также они способствуют учащению дыхания.

Эндокринная система.

Катехоламины оказывают влияние на сек­рецию ренина, инсулина, глюкагона, кальцитонина, гормона паращитовидных желез, тироксина, гастрина, эритропоэтина, прогестерона и, возможно, тестостерона. Этот процесс регулируется сложными петлями обратной связи. За исклю­чением тироксина и гонадотропных гормонов, эти гормоны (являющиеся полипептидами) не находятся под непосредственным контролем гипофиза. Симпатоадреналовая система обеспечивает регуляцию секреции этих гормонов со стороны центральной нервной системы и гарантирует координированную гормональ­ную реакцию в соответствии с потребностями поддержания гомеостаза орга­низма.

- Юкстагломерулярный комплекс почек очень густо иннервирован. Симпатическая стимуляция посредством прямого b-адренорецепторного воздей­ствия увеличивает количество высвобождающегося ренина, независимого от изменений тонуса почечных сосудов.

Реакция ренина на снижение объема жид­кости в результате падения центрального венозного давления также опосредуется через симпатическую часть нервной системы. Секреция ренина активирует ангиотензин-альдостероновую систему, и индуцированное ангиотензином сужение сосудов поддерживает прямое действие катехоламинов на кровеносную систему, в то время как опосредуемая альдостероном реабсорбция натрия дополняет аналогичный процесс, вызванный симпатической стимуляцией. Вещества, блоки­рующие b-адренорецепторы, подавляют секрецию ренина.

- Инсулин и глюкагон.

Панкреатические островки также обладают обильной симпатической иннервацией. Стимуляция симпатических нервов под­желудочной железы или увеличение концентрации циркулирующих в крови кате­холаминов подавляет секрецию инсулина (процесс опосредуется a2-адренорецепторами) и увеличивает высвобождение глюкагона (опосредуется b-адренорецепторами). Сочетание этих эффектов поддерживает мобилизацию субстратов, усиливая прямое действие катехоламинов на продуцирование глюкозы и липолиз. Как правило, доминирует a-адренорецепторное подавление высвобождения ин­сулина, однако при некоторых условиях (обеднение печени гликогеном) b-адренорецепторный механизм может усиливать секрецию этого гормона.

Непрямые эффекты катехоламинов.

Конечная физиологическая реакция, вызываемая катехоламинами, заключается в изменении секреции гормонов и распределении кровотока; оба этих процесса поддерживают и усиливают прямое действие катехоламинов.

 

3.8. Симпатоадреналовая функция при некоторых

физиологических состояниях

Повышенное выделение катехоламинов стимулируется внешними или внутренними факторами: ситуации, требующие физического или умственного напряжения, травмы, инфекции, гипогликемия (снижения уровня глюкозы в крови).

Обеспечение адекватности кровообра­щения

Основной функцией симпатической части нервной системы является поддержание адекватного кровообращения. При вертикальном положении тела и уменьшении объема жидкости поток афферентных импульсов от венозных и артериальных барорецепторов уменьшается, снижается их ингибирующее влияние на вазомоторный центр, увеличивая тем самым симпатическую активность и уменьшая эфферентный тонус блуждающего нерва. В результате этого увеличивается частота сердечных сокращений, а минутный объем сердца перераспределяется вследствие отведения кровотока от кожи, подкожных тканей, слизистых оболочек и внутренних органов. Благодаря симпатической стимуляции увеличивается реабсорбция натрия почками, а также венозный возврат благодаря сжатию стенок сосудов.

Аналогичный механизм симпатической активации наблюдается в организме после приема пищи, когда происходит секвестрация («сбор») крови и внеклеточной жидко­сти в висцеральной системе кровообращения и соответственно в просвете кишки.

Рисунок: Схема влияния симпатической части вегетативной нервной системы на арте­риальное давление.

Симпатическая стимуляция (+) сердца, вен, почек и артериол способствует повы­шению артериального давления. Конечным результатом симпатической стимуляции является увеличение как минутного объема сердца, так и периферического сосудистого сопротивления.

Физические нагрузки

Активация симпатической части нервной системы в результате физических нагрузок приводит к увеличению минутного объема сердца, поддерживает кровоток и обеспечивает продуцирование доста­точного количества субстратов для удовлетворения повышенных потребностей организма. Факторы, зависимые от центральной нервной системы, и факторы, связанные с системой кровообращения, например паде­ние венозного давления, вызывают ответную реакцию со стороны симпатической части нервной системы. Небольшая физическая нагрузка стимулирует только симпатическую часть нервной системы, а более тяжелые нагрузки активизируют также и мозговое вещество надпочечников. Тренировочное развитие способствует снижению активности симпатической части нервной системы как в состоянии покоя, так и при нагрузке.

Воздействие холода

Симпатическая часть нервной системы играет главную роль в поддержании нормальной температуры тела при воздействии холода. При снижении температуры рецепторы в коже и центральной нервной системе активируют центры гипоталамуса и ствола мозга, усиливающие симпа­тическую активность. Симпатическая стимуляция вызывает вазоконстрикцию в поверхностном сосудистом ложе, уменьшая тем самым потери тепла. Одновремен­но увеличению образования тепла способствуют дрожь при ознобе, генерирование тепла в процессе обмена веществ и мобилизация субстратов. Акклиматизация к длительному воздействию холода повышает способность генерировать тепло в процессе обмена веществ в ответ на симпатическую стимуляцию.

Травма и шок

При остром травматическом повреждении или шоке катехоламины надпочечников принимают участие в поддержании кровотока и мобилизации субстрата. Есть основания полагать, что симпатическая часть нерв­ной системы при этом также активизируется. Во время длительно текущей пост­травматической репаративной фазы катехоламины способствуют мобилизации субстратов и интенсифицируют обмен веществ.

Гипогликемия

Гипогликемия – это патологическое состояние, характеризующееся снижением уровня глюкозы периферической крови ниже нормы (обычно 3,7 ммоль/л).

Секреция адреналина в мозговом веществе надпочеч­ников заметно увеличивается при гипогликемии. Как только концентрация глю­козы в плазме крови уменьшается настолько, что становится ниже уровня, уста­навливающегося после ночного голодания, регуляторные нейроны в центральной нервной системе, чувствительные к глюкозе, немедленно инициируют увеличение секреции адреналина мозговым веществом надпочечников. Этот процесс просе­кает особенно интенсивно в том случае, если уровень содержания глюкозы в плазме крови снизится до 50 мг/дл и менее, а уровень содержания адреналина воз­растает в 25—50 раз по сравнению со средним. Тем самым увеличивается объем продуцирования глюкозы в печени, обеспечивается альтернативный субстрат в виде свободных жирных кислот, подавляется высвобождение эндогенного инсулина и угнетается опосредуемая инсулином утилизация глюкозы в мышцах. Многие клинические проявления гипогликемии, такие как тахикардия, сердцебиение, нер­возность, дрожание и расширение диапазона значений пульсового артериального давления, являются вторичными по отношению к повышенной секреции адре­налина.

Потребление пищи.

Умеренное потребление нежирной пищи подав­ляет, а переедание стимулирует деятельность симпатической части нервной систе­мы. В результате снижения симпатической активности во время соблюдения поста или при голодании снижается интенсивность обменных процессов в организме, что может привести к развитию брадикардии и гипотензии. Повышенная симпатическая активность в периоды избыточного потребления высококалорийной пищи может способствовать увеличению скорости обмена веществ, связанному с длительным избыточным питанием.

 

3.9. Роль симпатической части нервной системы

в патогенезе некоторых болезней

 Гипертензия (повышенное давление)

Симпатическая часть нервной системы ответственна за увеличение периферического сосудистого сопротивления путем прямой стимуляции резистентности сосудов и активации ренин-ангиотензиновой системы. Увеличение минутного объема сердца происходит вследствие поглощения сократимости миокарда и увеличения венозного возврата, которое в свою очередь является результатом веноконстрикции и повышенной реабсорбции натрия почками. Задержка натрия снижает способность почек ком­пенсировать увеличение артериального давления. Антиадренергические средства понижают артериальное давление, взаимодействуя со многими звеньями цепи симпатической регуляции артериального давления.

Симпатическая часть нервной системы играет, по меньшей мере, роль дозво­ляющего фактора в поддержании гипертензии. Несмотря на повышенное артериальное давление, активность симпатической части нервной системы у больных гипертензией не подавляется, а рефлекторный контроль кровообращения сохраняется отчасти благодаря направленным на сохранение исходного положе­ния импульсам, идущим от барорецепторов. В дополнение к этому чувствитель­ность периферических сосудов к норадреналину остается в пределах нормы или повышается. Поддержание активности симпатической части нервной системы у больных гипертензией служит причиной гипотензивного действия антиадренергических средств.

При лечении гипертензии вазодилататорами или мочегонными средствами симпатическая часть нервной системы может активироваться в ответ на понижен­ное давление в венозном или в артериальном русле. Повысившаяся в результате этого симпатическая активность приведет к тахикардии, а также может поме­шать антигипертензивной терапии путем активации различных эффекторных систем. В этой связи антиадренергические средства играют основ­ную роль в лечении большинства больных гипертензией.

Стенокардия 

Симпатическая стимуляция сердечно-сосудистой си­стемы увеличивает потребление кислорода миокардом в результате повышения частоты сердечных сокращений, увеличения сократимости миокарда и увеличения напряжения миокардиальной стенки желудочков. Это объясняет то, что развитию приступов стенокардии часто способствуют факторы, связанные с симпатической активацией, такие как физическая нагрузка, прием пищи и воздействие холода. Применение b-адреноблокирующих средств при лечении стенокардии достаточно эффективно именно благодаря снижению симпатической стимуляции сердца.

Возникновению спазма коронарных сосудов также может способствовать опосредуемое через a-адренорецепторы сужение коронарных сосудов.

 Гипертиреоз

Зачастую периферические проявления гипертиреоза позволяют предположить наличие гиперадренергического состояния.

Усиление реакций b-адренорецепторов при гипертиреозе отчасти обусловлено воздействием на b-адренорецепторы. Гормон щитовидной железы увеличивает количество b-адренорецепторов в некоторых тканях. Даже в том случае, если количество b-адренорецепторов не возрастает, их соединение с рецепторами усиливает реакции, индуцированные катехоламинами. Поскольку избыток гормона щитовидной железы не подавляет активности симпа­тической части нервной системы (уровни содержания норадреналина в плазме крови у больных гипертиреозом находятся в пределах нормы), «нормальный» уровень симпатической активности может вызвать усиленную физиологическую реакцию. Лечение b-адреноблокирующими средствами уменьшает многие адренергические проявления гипертиреоза.

 

4. Парасимпатическая нервная система

4.1. Функциональная организация ПНС

Тела преганглионарных парасимпатических нейронов лежат в сакральном (крестцовом) отделе спинного мозга и в стволе мозга. Эти нейроны гораздо длиннее отростков симпатических преганглионарных нейронов. Преганглионарные волокна в составе особых нервов идут к постганглионарным парасимпатическим нейронам, расположенным вблизи эффекторных органов или в их толще.

Преганглионарные парасимпатические волокна, снабжающие глазные мышцы и железы головы, покидают ствол мозга в составе трех пар черепно-мозговых нервов - глазодвигательного нерва, лицевого нерва и языкоглоточного нерва.

Преганглионарные парасимпатические волокна, снабжающие органы грудной полости и органы брюшной полости, покидают ствол мозга в составе блуждающих нервов.

К органам полости таза в составе тазовых нервов подходят парасимпатические волокна крестцового отдела.

Парасимпатические ганглии расположены лишь в области головы и тазовых органов, все остальные постганглионарные парасимпатические клетки разбросаны на поверхности или в толще органов желудочно-кишечного тракта, сердца и легких, образуя так называемые интрамуральные ганглии. Парасимпатическая система иннервирует гладкую мускулатуру, железы желудочно-кишечного тракта, выделительные органы и половые органы, легкие, предсердия, слезные железы и слюнные железы, глазные мышцы.

Парасимпатические нервы не снабжают гладкие мышцы кровеносных сосудов, кроме артерий половых органов и, возможно, артерий мозга.

Ацетилхолин

Ацетилхолин служит нейромедиатором во всех вегетативных ганглиях, в постганглионарных парасимпатических нервных окончаниях и в постганглионарных симпатических нервных окончаниях, иннервирующих экзокринные потовые железы. Фермент холинацетилтрансфераза катализирует синтез ацетилхолина из ацетил КоА, продуцируемого в нервных окончаниях, и из холина, ак­тивно поглощаемого из внеклеточной жидкости. Внутри холинергических нервных окончаний запасы ацетилхолина сохраняются в дискретных синаптических пу­зырьках и высвобождаются в ответ на нервные импульсы, деполяризующие окон­чания нервов и увеличивающие поступление кальция внутрь клетки.

Ацетилхолин вызывает освобождение калия. Он действует на клетки через цГМФ.

Накопление его во внутренней среде вызывает парасимпатический эффект, но в крови его сразу же разрушает холинестераза крови. Эритроциты крови способны связывать немедиаторный ацетилхолин. При этом они способствуют в его немедиаторном (дистантном) действии.

Ацетилхолин освобождается из эритроцитов в нужном месте под действием солей калия и гистамина, уменьшается этот эффект под влиянием катехоламинов, солей кальция, серотонина. Но это для рыхло связанного ацетилхолина. Прочно связанный ацетилхолин освобождается только в случаях с ильной необходимости.

Феномен связывания ацетилхолина повышен при вегетативных заболеваниях и вегетативной реактивности.

Третьей линией блокирования ацетилхолина являются белки крови и тканей.

Холинергические рецепторы.

Различные рецепторы для ацетил­холина существуют на постганглионарных нейронах в вегетативных ганглиях и в постсинаптических вегетативных эффекторах.

Рецепторы, расположенные в вегетативных ганглиях и в мозговом веществе надпочечников, стимулируются главным образом никотином (никотиновые рецепторы), а те рецепторы, которые находятся в вегетативных клетках эффекторных органов, стимулируются алка­лоидом мускарином (мускариновые рецепторы). Ганглиоблокирующие средства действуют против никотиновых рецепторов, в то время как атропин блокирует мускариновые рецепторы.

 4.2. Физиологические эффекты ПНС

Парасимпатическая нервная система участвует в основном в регуляции функций сердечно-сосудистой системы, пи­щеварительного тракта и мочеполовой системы.

Ткани таких органов, как пе­чень, ночки, поджелудочная и щитовидная железы, также обладают парасимпа­тической иннервацией, что позволяет предположить участие парасимпатической нервной системы также и в регуляции обмена веществ, хотя холинергическое воздействие на обмен веществ охарактеризовано недостаточно ясно.

Сердечно-сосудистая система

Парасимпатическое воздействие на сердце опосредуется через блуждающий нерв. Ацетилхолин уменьшает ско­рость спонтанной деполяризации синусно-предсердного узла и снижает частоту сердечных сокращений. Частота сердечных сокращений при различных физиологических состояниях является результатом координированного взаимодействия между симпатической стимуляцией, парасимпатическим угнетением и автомати­ческой активностью синусо-предсердного водителя ритма.

Ацетилхолин также задерживает проведение возбуждения в мышцах предсердия при укорачивании эффективного рефрактерного периода; такое сочетание факторов может вызвать развитие или постоянное сохранение предсердных аритмий. В предсердно-желудочковом узле он снижает скорость проведения возбуждения, увеличивает продолжительность эффективного рефрактерного периода и тем самым ослабляет реакцию желудочков сердца во время трепетания предсердий или их фибрилляции. Вызываемое ацетилхолином ослабление инотропного действия связано с пресинаптическим угнетением симпатических нервных окончаний, а также с пря­мым угнетающим действием на миокард предсердий. Миокард желудочков испы­тывает меньшее влияние ацетилхолина, поскольку его иннервация холинергическими волокнами минимальна.

Прямое холинергическое воздействие на регуля­цию периферической резистентности (сопротивляемости) сосудов кажется маловероятным из-за слабой парасимпатической иннервации периферических сосудов. Однако парасимпати­ческая нервная система может влиять на периферическую резистентность опосредованно путем угнетения высвобождения норадреналина из симпатических нервов.

Отрицательное влияние n.vagus связано с тем, что его медиатор ацетилхолин взаимодействует с М-холинорецепторами (мускариновые рецепторы).

Перечислим парасимпатические эффекты на сердце детально:

1. Отрицательное хронотропное влияние - за счёт взаимодействия между ацетилхолином с М-холинорецепторами синоартиального узла. в результате открываются калиевые каналы (повышается проницаемость для К+), в результате уменьшается скорость медленной диастолической спонтанной поляризации, в итоге уменьшается количество сокращений в минуту (за счёт увеличения продолжительности действия потенциала действия).

2. Отрицательное инотропное влияние - ацетилхолин взаимодействует с М-холинорецепторами кардиомиоцитов. В результате тормозится активность аденилатциклазы и активируется гуанилатциклазный путь. Ограничение аденилатциклазного пути уменьшает окислительное фосфорилирование, уменьшается количество макроэргических соединений, в итоге уменьшается сила сердечных сокращений.

3. Отрицательное батмотропное влияние - ацетилхолин взаимодействует и М-холинорецепторами всех образований сердца. В резултате увеличивается проницаемость клеточной мембраны миокардиоцитов для К+. Величина мембранного потенциала увеличивается (гиперполяризация). Разность между мембранным потенциалом и Е критическим увеличивается, а эта разность показатель порога раздражения. Порог раздражения увеличивается - возбудимость уменьшается.

4. Отрицательное дромоторопное влияние - т. к. возбудимость уменьшается, то малые круговые токи медленнее распространяются, поэтому уменьшается скорость проведения возбуждения.

5. Отрицательный тонотропный эффект - под действием n.vagus не происходит активации обменных процессов.

Пищеварительный тракт

Парасимпатическая иннервация кишеч­ники осуществляется через блуждающий нерв и тазовые крестцовые нервы. Парасимпатическая нервная система повышает тонус гладкой мускулатуры пище­варительного тракта, расслабляет сфинктеры, усиливает перистальтику. Ацетил­холин стимулирует экзогенную секрецию эпителием желез гастрина, секретина и инсулина.

Мочеполовая и дыхательная системы

Крестцовые пара­симпатические нервы иннервируют мочевой пузырь и половые органы. Ацетил­холин усиливает перистальтику мочеточников, вызывает сокращение мускулатуры мочевого пузыря, осуществляющей его опорожнение, и расслабляет мочеполовую диафрагму и сфинктер мочевого пузыря, тем самым, играя основную роль в ко­ординации процесса мочеиспускания.

Дыхательные пути иннервированы пара­симпатическими волокнами, отходящими от блуждающего нерва. Ацетилхолин увеличивает секрецию трахеобронхиальной слизи в трахее и бронхах и стимулирует бронхоспазм.

 

5. Реактивность вегетативной нервной системы

Существует понятие реактивности нервной системы – насколько интенсивно регулирующие органы откликаются на сигналы из управляющих ими центров.

В норме, чем сильнее возбуждение вегетативных нервов, степень напряжения деятельности вегетативного органа, тем слабее их возбудимость в отношении возбуждающих, и тем сильнее их реактивность в отношении угнетающих раздражителей.

Например, если повышены пульс и АД, то введение адреналина вызывает меньший их подъем, чем при нормальном состоянии, т.е. чем выше исходные ЧСС и АД (исходное состояние симпатической активности), тем менее выражена реакция на адреналин.

Реактивность симпатоадреналовой системы гораздо ниже ночью, чем днем.

При перемене часового пояса система перестраивается за достаточно длительный срок.

Если реактивность вегетативной нервной системы и органов такова, что ее возбудимость в отношении возбуждающих состояний снижена (вплоть до парадоксального эффекта) и повышена в отношении угнетающих, то это дает возможность сделать заключение:

- о ведущем значении состояния реагирующего объекта в процессе взаимодействия его с раздражителем;

- об исходном состоянии (степени возбужденности) реагирующего объекта;

- о состоянии компенсации и возможности обратимости процессов.

 Реактивность организма и фагоцитарная активность

Возбуждение симпатического отдела вегетативной нервной системы повышает реактивность организма, стимулирует усиление обмена веществ и деятельность иммунной системы (иммунный ответ).

Возбуждение парасимпатического отдела вегетативной нервной системы сопровождается увеличением титра антител и усилением антитоксической и барьерной функций печени и лимфатических узлов. Увеличивается комплементарная активность крови и развивается лейкоцитоз (повышение количеств лейкоцитов), сменяющийся лейкопенией (уменьшение уровня лейкоцитов).

Парадоксальная реактивность

Но реактивная способность реагирующего объекта может понижаться и извращаться как в результате использования всей потенциальной энергии вегетативного органа в процессе его повышенного состояния возбуждения и деятельности, так и в результате общего истощения энергетических запасов при ряде патологических состояний. По достижении определенного критического порога возбуждения, действия раздражителей становятся парадоксальными.

Так, при хронической гипертонии чувствительность к адреналину повышается в 2,3 раза, а к норадреналину – в 3,2 раза.

Проявление или не проявление этого правила исходного состояния (или закона исходной величины) зависит, имеется ли наличие компенсаторных процессов.

Причины же ослабленной реакции могут быть разные. Например, ослабленная реакция на адреналин при диабете и патологии печени вызвано уменьшением ее гликогенных резервов, а при лихорадке – измененное состояние симпатической нервной системы.

У пожилых людей реактивность симпатоадреналовой системы повышена.