Zadania układu autonomicznego

• Regulacja czynności narządów wewnętrznych i kierowanie procesami życiowymi niezależnymi od woli

• Utrzymanie homeostazy organizmu

• Dostosowanie funkcji organizmu do zmieniających się warunków środowiska

• Główne regulowane procesy

• Skurcz i rozkurcz mięśni gładkich

• Wydzielanie zewnętrzne i częściowo wewnętrzne

• Akcja serca

• Niektóre procesy metaboliczne

Autonomiczny układ nerwowy (Autonomic Nervous System; ANS)

• Część współczulna - piersiowo-lędźwiowa

• Neurony przedzwojowe (krótkie) - piersiowa i lędźwiowa część rdzenia kręgowego → piersiowe i lędźwiowe nerwy rdzeniowe →zwoje przykręgowe i zwoje przedkręgowe

• Neurony zazwojowe (długie) → unerwiane tkanki i narządy

• Część przywspółczulna - czaszkowo-krzyżowa

• Neurony przedzwojowe (długie) - jądra nerwów czaszkowych III, VII, IX i X oraz część krzyżowa rdzenia kręgowego → nerwy czaszkowe i nerwy rdzeniowe →zwoje zlokalizowane w pobliżu lub w ścianie unerwianych narządów

• Neurony zazwojowe (krótkie)

• Neuroprzekaźniki autonomicznego układu nerwowego

• Acetylocholina

• Wszystkie autonomiczne włókna przedzwojowe (współczulne i przywspółczulne) → podstawowy neuroprzekaźnik w zwojach ANS

• Somatyczne włókna motoryczne biegnące do mięśni szkieletowych

• Przywspółczulne włókna zazwojowe

• Niektóre współczulne włókna zazwojowe

• Norepinefryna (noradrenalina)

• Zazwojowe włókna współczulne

• Acetylocholina (ACh)

• Acetylocholinotransferaza (ChAT)- enzym odpowiedzialny za syntezę ACh w cytoplazmie neuronów, z choliny i acetylo-CoA

• Acetylo-CoA - syntetyzowany w mitochondriach

• Cholina - transportowana z płynu zewnątrzkomórkowego do zakończenia neuronu - etap ograniczający szybkość syntezy ACh (rate-limiting step), blokowany przez hemicholinę (w normalnych warunkach stężenie choliny w płynie zewnątrzkomórkowym jest tak wysokie, że nie ogranicza jej dostępności dla neuronów cholinergicznych)

• Transport ACh z cytoplazmy do pęcherzyków synaptycznych - transporter związany z pęcherzykami (vesicle-associated transporter; VAT) - hamowany przez wezamikol

• Uwalnianie ACh do szczeliny synaptycznej - pod wpływem potencjału czynnościowego, zależne od napływu wapnia do zakończenia neuronu; hamowane przez toksynę botulinową

• Acetylocholinoesteraza (AChE)

• Metabolizuje ACh w szczelinie synaptycznej do choliny i octanu, kończąc działanie przekaźnika na receptory

• Występuje w błonie postsynaptycznej synapsy cholinergicznej, zakończeniach neuronów cholinergicznych, erytrocytach

• Butyrylocholinesteraza (pseudocholinesteraza)

• Hydrolizuje ACh i inne estry choliny (funkcja fizjologiczna - hydroliza estrów choliny przyjętych z pokarmem?)

• Syntetyzowana w wątrobie

• Występuje w mózgu, skórze, wątrobie, mięśniach gładkich, osoczu

• Noradrenalina (norepinefryna; NE, NA)

• Syntetyzowana w neuronach adrenergicznych z tyrozyny

• Tyrozyna  DOPA → dopamina → noradrenalina

•  Etap ograniczający (rate-limiting step) - hydroksylacja tyrozyny do DOPA - katalizowany przez hydroksylazę tyrozynową

• Metyrozyna - analog tyrozyny, inhibitor hydroksylazy tyrozynowej, stosowana jako lek

• Transport NE do pęcherzyków synaptycznych

• Pęcherzykowy transporter monoamin (vesicular monoamine transporter; VMAT) - hamowany przez rezerpinę

• Uwalnianie do szczeliny synaptycznej

• Zależne od wapnia

• Może zachodzić pod wpływem sympatykomimetyków o działaniu pośrednim (tyramina, amfetamina, efedryna), w procesie niezależnym od wapnia

• Transport NA ze szczeliny synaptycznej z powrotem do neuronu (główny sposób inaktywacji przekaźnika)

• Kończy aktywność synaptyczną NE

• Transporter norepinefryny (norepinephrine transporter; NET) = wychwyt zwrotny 1 - hamowany przez kokainę i trójpierścieniowe leki przeciwdepresyjne

• Metabolizm NA

• Monoamiooksydaza (MAO) - zakończenia komórek nerwowych, komórki sąsiadujące, wątroba

• Katecholo-O-metylotransferaza (metylotransferaza katecholowa; COMT) - szczelina synaptyczna a następnie wątroba

• Metabolity (głównie kwas wanilinomigdałowy; VMA) - wydalane z moczem

• Inne katecholaminy

• Adrenalina (epinefryna; E, A)- powstaje z NA w rdzeniu nadnerczy i niektórych obszarach mózgu

• Dopamina (D) - w neuronach dopaminergicznych szlak biosyntezy kończy się na dopaminie

• Regulacja presynaptyczna (autoreceptory)

• Receptory ₂ - układ współczulny

• Zlokalizowane na presynaptycznych zakończeniach nerwowych (włókna zazwojowe)

• Aktywowane przez NA i podobne do niej cząsteczki

• Aktywacja powoduje zmniejszenie wydzielania NA z zakończeń nerwowych

• Hamowanie cyklazy adenylanowej →  stężenie cAMP →  napływu Ca²⁺ do komórki → zmniejszenie zależnego od Ca²⁺ uwalniania NE

• Presynaptyczne receptory  - układ wspólczulny

• Zlokalizowane na niektórych presynaptycznych zakończeniach nerwowych

• Ułatwiają uwalnianie NA

• Presynaptyczne receptory M₂

• Hamują uwalnianie ACh

• Pobudzające receptory nikotynowe na somatycznych włóknach motorycznych

• Regulacja presynaptyczna (heteroreceptory)

• Aktywowane przez substancje uwalniane z innych włókien nerwowych, niż to którego działanie regulują

• Hamujące synapsy cholinergiczne (nerw błędny) na włóknach współczulnych unerwiających mięsień sercowy

• Receptory cholinergiczne

• Receptory muskarynowe - metabotropowe, związane z białkami G

• Receptory nikotynowe - kanały jonowe dla jonów Na⁺

• Budowa pentameryczna - podjednostki  (8 rodzajów),  (trzy rodzaje) i  (w mięśniu odnerwionym lub embrionalnym - γ)

• Dwa podtypy receptorów - receptory nikotynowe mięśniowe i neuronalne

• Neuronalny -

• Lokalizacja - zwoje układu autonomicznego, ośrodkowy układ nerwowy

• Swoiści agoniści - lobelina, cytyzyna

• Swoiści antagoniści - trimetafan, mekamylamina

• Wynik działania - depolaryzacja i wyładowania w neuronie pozazwojowym; uwalnianie amin katecholowych z rdzenia nadnerczy

• Mięśniowy

• Lokalizacja - płytka nerwowo-mięśniowa

• Swoiści agoniści - suksametonium i dekametonium

• Swoiści antagoniści - tubokuraryna

• Wynik działania - depolaryzacja płytki ruchowej i skurcz mięśnia szkieletowego

Receptory cholinergiczne
Nazwa receptora	Typ receptora	Typowa lokalizacja	Sygnalizacja wewnątrzkomórkowa
Muskarynowy	M1	Neurony OUN, współczulne neurony zazwojowe, komórki okładzinowe, niektóre lokalizacje presynaptyczne	Aktywacja białka Gq → aktywacja PLC → tworzenie IP3 i DAG → Ca^2+w komórce
		M2	Miokardium, mięśnie gładkie, niektóre lokalizacje presynaptyczne, neurony OUN	Aktywacja białka Gi → hamowanie cyklazy adenylanowej; otwarcie kanałów potasowych
		M3	Gruczoły egzokrynne, mięśnie gładkie narządów wewnętrznych, mięśnie gładkie i śródbłonek naczyń, neurony OUN	Aktywacja białka Gq → aktywacja PLC → tworzenie IP3 i DAG → Ca^2+w komórce
		M4	Neurony OUN	Aktywacja białka Gi → hamowanie cyklazy adenylanowej
		M5	Śródbłonek naczyń, neurony OUN	Aktywacja białka Gq → aktywacja PLC → tworzenie IP3 i DAG → Ca^2+w komórce
	Nikotynowy	NN	Neurony zazwojowe, niektóre presynaptyczne zakończenia współczulne	Otwarcie kanałów Na^+ i K^+, depolaryzacja
		NM	Płytki nerwowo-mięśniowe w mięśniach szkieletowych	Otwarcie kanałów Na^+, depolaryzacja

• Rozmieszczenie w narządach i elementy działania receptorów cholinergicznych (wybrane)

Receptor	Narząd	Efekt pobudzenia
M1	Żołądek (komórki okładzinowe)	Wzrost wydzielania kwasu solnego
M2	Serce	Ujemne działania ino-, chrono-, dromo- i batmotropowe
M3	Oskrzela	Skurcz, wzrost wydzielania śluzu
		Przewód pokarmowy	Nasilenie perystaltyki, rozkurcz zwieraczy, wzrost wydzielania gruczołów
		Gruczoły ślinowe i łzowe	Wzrost wydzielania
		Oko	Zwężenie źrenicy

• Receptory adrenergiczne

• Receptory metabotropowe sprzężone z białkami G

• Siła działania agonistów na receptory

• : adrenalina ≥ noradrenalina >> izoproterenol

• : izoproterenol > adrenalina >> noradrenalina

Receptory adrenergiczne
Typ receptora	Typowa lokalizacja	Sygnalizacja wewnątrzkomórkowa
1	Postsynaptyczne komórki efektorowe, zwłaszcza mięśnie gładkie	Aktywacja białka Gq → aktywacja PLC → tworzenie IP3 i DAG → Ca^2+w komórce
2	Presynaptyczne zakończenia nerwów współczulnych, mięśnie gładkie	Aktywacja białka Gi → hamowanie cyklazy adenylanowej → cAMP w komórce
1	Postsynaptyczne komórki efektorowe, zwłaszcza w sercu, aparat przykłębuszkowy kanalików nerkowych, nabłonek ciała rzęskowego	Aktywacja białka Gs → stymulacja cyklazy adenylanowej → cAMP w komórce
2	Postsynaptyczne komórki efektorowe, zwłaszcza komórki mięśni gładkich i mięśnia sercowego
3	Postsynaptyczne komórki efektorowe, zwłaszcza lipocyty, serce

• Rozmieszczenie w narządach i elementy działania receptorów adrenergicznych (wybrane)

Receptor	Narząd	Efekt pobudzenia
1	Naczynia krwionośne	Skurcz
		Oskrzela	Skurcz i hamowanie wydzielania śluzu
		Przewód pokarmowy	Skurcz zwieraczy
		Oko	Rozszerzenie źrenicy
	2	Naczynia krwionośne	Skurcz
		Trzustka	Hamowanie wydzielania insuliny
		Zakończenia presynaptyczne	Hamowanie wydzielania NE
	1	Serce	Dodatnie działania ino-, chrono-, dromo- i batmotropowe
		Nerki	Zwiększenie wydzielania reniny
	2	Naczynia krwionośne	Rozkurcz
		Oskrzela	Rozkurcz i wzrost wydzielania śluzu
		Macica	Rozkurcz

---