Fizjologia i farmakologia układu wegetatywnego:

Układ nerwowy wegetatywny (autonomiczny) tworzy komórki nerwowe, które za pośrednictwem swoich wypustek przewodzą impulsy nerwowe do narządów wewnętrznych.

Układ wegetatywny stanowi eferentny transport luków odruchowych. Efektorem w łukach odruchowych autonomicznych są wszystkie inne komórki i tkanki organizmu z wyjątkiem mięśni szkieletowych (poprzecznie prążkowanych).

Ośrodki kontrolne funkcji układu wegetatywnego:

Głównym centrum integracji jest podwzgórze. Na funkcje podwzgórze wpływają ośrodki limbiczne. W kontroli uczestniczą ponadto kora mózgowa, formacja szara pnia mózgu i rdzeń kręgowy.

Układy współczulny i przywspółczulny są układami różniącymi się pod względem anatomicznym i czynnościowym.

Cechą charakterystyczną dla układu wegetatywnego jest dwuneuronalny przepływ sygnałów:

• Neurony przedzwojowe – których ciała znajdują się w obrębie ośrodkowego układu nerwowego; wypustki neuronów przedzwojowych tworzą włókna nerwowe przedzwojowe, kończące się synapsami na nerwach zwojowych w zwojach autonomicznych;

• Neurony zazwojowe – tworzące wypustki, czyli włókna zazwojowe, które kończą się synapsami na komórkach narządów wewnętrznych.

W części przywspółczulnej włókna pochodzą z mózgu i części krzyżowej rdzenia kręgowego. Występują tu długie włókna przedzwojowe i krótkie zazwojowe (znajdują się one już wewnątrz narządów lub zaczynają się tuż przed nimi. Część współczulna to włókna pochodzące z części piersiowej i lędźwiowej rdzenia kręgowego, które to przedzwojowe włókna są krótkie, zaś zazwojowe długie. Zwoje znajdują się w pobliżu kręgosłupa.

Neuroprzekaźniki:

We włóknach przedzwojowych części współczulnej i przywspółczulnej neuroprzekaźnikiem jest acetylocholina – ACh. ACh jest uwalniania do szczeliny synaptycznej i łączy się w błonie postsynaptycznej z receptorami cholinergicznymi nikotynowymi – N. We włóknach zazwojowych układu przywspółczulnego neuroprzekaźnikiem jest ACh, która łączy się z receptorami cholinergicznymi muskarynowymi – M w błonie postsynaptycznej. W części współczulnej we włóknach zazwojowych neuroprzekaźnikiem jest noradrenalina – NA, łącząca się z receptorami adrenergicznymi.

Pierwszo rzędowe neurony przywspółczulne są skupione w części czaszkowej – część przywspółczulna jąder nerwów czaszkowych:

• Okoruchowego (III);

• Twarzowego (VII);

• Językowo-gardłowego (IX);

• Błędnego (X).

Funkcje układu wegetatywnego:

Część współczulna	Część przywspółczulna
„walcz albo uciekaj”	„odpoczynek i trawienie”
Mobilizacja organizmu w ekstremalnych sytuacjach, aktywacja w czasie wysiłku, stresu, zagrożenia	Podtrzymywanie podstawowej aktywności i zachowanie energii organizmu

Funkcje części współczulnej:

• Angażuje tzw. aktywności E: wysiłek, pobudzenie, zakłopotanie;

• Zapewnie przystosowanie organizmu do wysiłku poprzez zmniejszenie dopływu krwi do narządów wewnętrznych oraz zwiększenie ukrwienia mięsni szkieletowych;

• Przykładem działania części współczulnej jest zachowanie człowieka przestraszonego:

  • Przyspieszenia akcji serca (wzrasta ciśnienie krwi);

  • Szybki pogłębiony oddech;

  • Skóra zimna i spocona;

  • Rozszerzenie źrenic.

Funkcje części przywspółczulnej:

• Angażuje tzw. aktywności D – odpoczynek, trawienie, wydalanie;

• Przykładem oddziaływania części przywspółczulnej jest zachowanie człowieka po posiłku:

  • Niskie ciśnienie krwi;

  • Zwolnienie pracy serca;

  • Wolniejsza akcja oddechowa;

  • Wzrost aktywności układu pokarmowego;

  • Ciepła skóra;

  • Zwężenie źrenic

NA jest przekaźnikiem zazwojowym układu współczulnego.

Rdzeń nadnerczy produkuje NA i A, pełniące rolę hormonów. Prekursorem do syntezy NA i A jest tyrozyna.

Tyrozyna DOPA Dopamina NA A

1. Hydroksylaza tyrozynowa;

2. Dekarboksylaza aromatycznych aminokwasów;

3. Hydroksylacja pierścienia;

4. N-metylacja.

Metabolizm amin katecholowych:

W metabolizmie amin katecholowych biorą udział dwa enzymy:

• MAO – monoaminooksydaza;

• COMT – katecholo-O-metylotrasferaza.

Ok. 30% NA jest metabolizowane w szczelinie przez COMT. Pozostała część jest wychwytywana zwrotnie przez specjalne białka w błonie presynaptycznej. MAO metabolizuje NA i A, która znajdzie się w neuronie, poza pęcherzykami synaptycznymi – z wychwytu zwrotnego (w tych pęcherzykach neuroprzekaźniki są magazynowane do momentu dojścia impulsu elektrycznego pobudzającego do uwolnienia przekaźników z pęcherzyków).

Receptory:

• Postsynaptyczne – znajdują się na błonie postsynaptycznej, stanowią większość wszystkich receptorów:

• Presynaptyczne – znajdują się na błonie presynaptycznej (są to często receptory α₂), w zależności od pochodzenia receptorów wyróżniamy dwa rodzaje tego typu receptorów:

  • Autoreceptory – receptory umiejscowione na neuronach wydzielających neuroprzekaźniki, które pobudzają te receptory;

  • Heteroreceptory – receptory umiejscowione na neuronach obcych układach przekaźnikowych.

Zadaniem receptorów presynaptycznych, bez względu na ich umiejscowienie i naturalnego agonistę, jest hamowanie syntezy i wydzielania neuroprzekaźników z danego neuronu, np.: receptory presynaptyczne adrenergiczne, umiejscowione na błonie presynaptycznej neuronu adrenergicznego, po połączeniu się z NA będą hamowały syntezę i uwalnianie NA. Zaś receptory presynaptyczne adrenergiczne, umiejscowione na błonie presynaptycznej neuronu dopaminergicznego, po połączeniu się z NA będą hamowały syntezę i uwalnianie dopaminy.

Receptory adrenergiczne:

• α_1;

• α₂;

• β₁; β₂; β₃.

Są to receptory sprzężone z białkiem G. Zawierają 7 domen transbłonowych, które są odpowiedzialne za wiązanie się z ligandem.

• β związane z białkiem Qs wzrost syntezy cAMP;

• α związane z białkiem Gq wzrost PLC IP₃/DAG.

cAMP oraz DAG są przekaźnikami II-rzędu (wtórnymi), zaś NA przekaźnikiem I-rzędu.

Efekty fizjologicznie pobudzenia receptorów adrenergicznych:

Pobudzenie receptorów α₁:

• Skurcz naczyń krwionośnych – najsilniejsze zwężenie występuje w tętnicach i tętniczkach skórnych, mięśniowych, trzewnych, nerkowych oraz w narządach miednicy mniejszej, skutkuje to wzrostem ciśnienia tętniczego krwi;

• Rozszerzenie źrenicy (mięsień rozwieracz źrenicy);

• Stymulacja glukoneogenezy w wątrobie;

• Wzrost wydzielania potu;

• Rozkurcz mięśni gładkich przewodu pokarmowego, pęcherza moczowego;

• Stroszenie włosków na skórze.

Pobudzenie receptorów β₁:

• Przyspieszenie akcji serca (chromotropizm dodatni);

• Zwiększenie siły skurczu mięśnia sercowego (inotropizm dodatni);

• Zwiększenie przewodnictwa (dromotropizm dodatni);

• Zwiększenie pobudliwości (batmotropizm dodatni);

• Wzrost napięcia mięśnia sercowego (tonotropizm dodatni);

• Wzrost pojemności minutowej i wyrzutowej serca;

• Ujemny bilans tleno-energetyczny;

• Rozkurcz naczyń wieńcowych;

• Rozkurcz mięśni gładkich przewodu pokarmowego;

• Wzrot wydzielania reniny (i aktywacja układu RAA, skutkująca wzrostem ciśnienia tętniczego krwi).

Pobudzenie receptorów β₂:

• Rozkurcz mięśni gładkich oskrzeli;

• Rozkurcz ciężarnej macicy;

• Stymulacja procesu glikogenolizy w wątrobie;

• Wzrost sekrecji insuliny;

• Rozszerzenie tętnic (w szczególności tętnic wieńcowych, skórnych, mięśni) oraz rozszerzenie żył.

Acetylocholina:

Jest ona neuroprzekaźnikiem w części przywspółczulnej układu wegetatywnego – w zwojach pobudza receptory N, a w tkankach receptory M. Synteza ACh polega na połączeniu się choliny z acetylo-CoA, co skutkuje przeniesieniem reszty acetylowej na cholinę. ACh, jak inne neuroprzekaźniki, jest magazynowana w pęcherzykach synaptycznych, z których po pobudzeniu neuronu jest uwalniana. ACh nie jest wychwytywana zwrotnie jak NA i jest rozkładana w szczelinie synaptycznej przez acetylocholinoesterazę (ACh-E) do choliny i kwasu octowego. Występują dwa rodzaje receptorów cholinergicznych:

• Nikotynowe (N) – występują w zwojach układu wegetatywnego, płytkach motorycznych, mózgu;

• Muskarynowe (M) – sprzężone z białkiem G.

Receptory N są bezpośrednio związane z kanałem jonowym (receptor otacza kanał sodowy). Po połączeniu się z ACh receptor powoduje rozszerzenie kanału jonowego i jonu Na⁺ wpływają do komórki i następuje depolaryzacja błony. Wyróżniamy 5 rodzajów receptorów muskarynowych M₁-M_­5.

• M­₁ (neuronalne) – występują na komórkach okładzinowych żołądka (które odpowiadają za wzrost sekrecji soku żołądkowego po stymulacji nerwu błędnego), OUN;

• M₃ (gruczołowogładkomięśniowe) – wzmagają wydzielanie gruczołów zewnątrzwydzielniczych (ślinowych, oskrzelowych, potowych), skurcz mięśni gładkich trzewnych;

• M₂ (sercowe) – występują w sercu, a także na presynaptycznych zakończeniach nerwów ośrodkowych i obwodowych, pobudzenie daje efekt hamujący serce, zmniejszenie objętości wyrzutowej na skutek spadku siły kurczenia się przedsionków;

• Zwolnienie przewodnictwa przedsionkowo-komorowego, tzw. blok serca.

Antagonizm pośredni - zwężenie źrenicy następuje poprzez pobudzenie cholinergiczne mięśnia okrężnego źrenicy (unerwionego przywspółczulnie), zaś rozszerzenie źrenicy dzięki pobudzeniu mięśnia rozwieracza źrenicy (unerwionego współczulnie).

Antagonizm bezpośredni – tkanka jest unerwiona współczulnie i przywspółczulnie jednocześnie (np.: oskrzela).

Pobudzenie receptorów:

• M₁:

  • Wzrost procesów pamięciowych, pobudzenie OUN,

  • Wzrost wydzielania się soku żołądkowego;

• M₂:

  • Spadek akcji serca;

  • Spadek pojemności wyrzutowej;

  • Blok serca;

• M₃:

  • W oskrzelach powoduje ich skurcz, dodatkowo pogłębiająca się niewydolność oddechowa dzięki zwiększonej produkcji śluzu w drzewie oskrzelowym;

  • Wzrost perystaltyki i napięcia przewodu pokarmowego, skurcz pęcherza żółciowego i dróg żółciowych, rozluźnienie zwieraczy;

  • Skurcz mięśnia wypieracza moczu, rozluźnienie mięśnie zwieracza cewki moczowej;

  • Zwiększenie wydzielania:

    • Potu;

    • Łez;

    • Wydzieliny nosowo-gardłowej;

    • Śluzu w drzewie oskrzelowym.