A gerincvelő anatómiája és finomszerkezete (érző és mozgató működések gerincvelői lokalizációja) Prof. Dr. Mihály András
1
2014. szeptember 4.
Medulla spinalis: anatómiai terminológia • • • • • • • •
Intumescentia cervicalis Intumescentia lumbosacralis Conus medullaris – filum terminale, cauda equina Sulcus medianus posterior (sulcus intermedius posterior) Septum medianum posterius Fissura mediana anterior Canalis centralis Radix anterior, radix posterior (fila radicularia), ganglion sensorium, nervus spinalis
2
Canalis vertebralis: gerincvelő és agyburkok.
Foramen intervertebrale: nervus spinalis, ganglion sensorium. Conus medullaris: L1-L2 discus szintje. Durazsák alsó vége: S2 csigolya szintje (a dura azonban minden ideggyököt kikísér a foramen intervertebrale-ig; ezen a helyen a dura az epineuriumhoz kapcsolódik). 3
A dura mater spinalisnak epiduralis tere van: az epiduralis térben vénák és zsírszövet található. A lig. denticulatumok a pia mater képződményei (20-25 szalagocska).
4
Az alsó lumbalis (L3) szakaszon már nincs gerincvelő: ez a cauda equina és a filum terminale helye. Itt találjuk a cisterna lumbalist (csillag). Nyíl: conus medullaris.
C4
L3 5
Az arteria intercostalis posterior ágai a csigolyákhoz, mély hátizmokhoz és a gerincvelőhöz (a. medullaris segmentalis) haladnak.
6
Gerincvelő vérellátása: az artériás vasocorona
Arteria spinalis anterior (1), arteria spinalis posterior (2): az arteria vertebralis7ágai.
Funiculus posterior
Septum medianum posterius Funiculus lateralis
Cornu posterius
Cornu anterius
Commisura alba anterior 3: fissura mediana anterior 9: canalis centralis
Funiculus anterior 8
C1
L4
C7
S2
T4 A GERINCVELŐ MORFOLÓGIÁJA KÜLÖNBÖZŐ SZEGMENTUMOKBAN 9
A szürkeállomány rendszertana • Zona marginalis (I. lamina; Waldeyer-zóna): érző (minden szegmentumban) • Substantia gelatinosa (II. lamina; Rolando-állomány): érző (minden szegmentumban) • Nucleus proprius cornu posterioris (III., IV. laminák): érző (minden szegmentumban) • Nucleus thoracicus posterior (VII. lamina; Clarke-féle mag): tractus spinocerebellaris posterior kiinduló neuronjai (T1-L3) • Nucleus intermedio-medialis (VII. lamina): visceralis afferensek végződési helye, preganglionáris vegetatív neuronok (T1-L3; S2-3) • Nucleus intermedio-lateralis (VII. lamina): preganglionáris vegetatív neuronok (C8-L3 szakaszon szimpatikus; S2-3 szakaszon paraszimpatikus) • Motoneuron magoszlopok (IX. lamina): minden szegmentumban (bár szegmentumonként eltérő elrendeződésben) 10
Rexed-féle laminák elhelyezkedése az intumescentia cervicalis szintjén. Az V. és VI. lamina medialis és lateralis részre oszlik. A IX. lamina (ahol a motoneuronok vannak) szigetes elhelyezkedésű. A motoneuronok csoportjai hosszanti elrendezésű kolumnákat alkotnak.
Canalis centralis
REXED-FÉLE LAMINÁK I.
11
REXED LAMINÁK II.
A Rexed-laminák helyzete az alsó thoracalis szakaszon. Másik oldalon a jellegzetes gerincvelői magok is láthatók a laminákkal együtt.
12
A fehérállomány rendszertana • •
Funiculusok, bennük felszálló és leszálló pályák vannak. Interszegmentális (propriospinális) pályák a szürkeállomány mentén. • Kahler-féle szabály: a dermatómából jövő axonok a gerincvelőben is együtt maradnak és a fehérállományban lemezeket formálva vesznek részt a felszálló pálya felépítésében. A caudalis dermatómák axonjai felületesen, a cranialisabbak mélyebben futnak. Ez tkp. szomatotópia a hosszú pályák axonjainak elrendeződésében. Ha a gerincvelőt kívülről nyomás éri (pl.: meninx tumor), a hosszabb axonok sérülnek először, mert felületesen haladnak. • Keresztezett pályák: a canalis centralis előtti fehérállomány a kereszteződés gyakori helye (commissura alba anterior). • A pálya neve tractus vagy fasciculus. 13
ÉRZŐ PÁLYÁK
(Propriospinalis pá pályá lyák)
MOZGATÓ PÁLYÁK
14
ÉRZŐ MŰKÖDÉSEK LOKALIZÁCIÓJA A GERINCVELŐBEN • Primér érző neuronok és központi axonvégződéseik. • Érző pályák kiindulása a szürkeállományban, lokalizációja a fehérállományban.
15
Primer érző neuronok típusai • Nagy, világos sejtek (A-sejtek): a sejtek mechanoreceptorok és proprioceptorok szómái. Myelinizált axonjaik vannak (I. és II. típusú idegrostok). • Kis méretű, sötét sejtek (B-sejtek): axonjaik nociceptorok. Vékony myelines rostok (A-δ) és myelin nélküli rostok (Crostok) tartoznak hozzájuk. • A neuronok kémiai csoportosítása transzmitter- ill. modulátortartalmuk alapján történik. Vannak peptid-tartalmú neuronok (pl.: substance-P, CGRP, somatostatin, galanin), vannak jellegzetes enzim-tartalmú neuronok (pl.: savi foszfatáz, szénsavanhidráz), vannak szerotonin-tartalmú neuronok. • Úgy tűnik, hogy a neuronok többsége glutaminsav transzmitterrel működik. Kisebb hányaduk a peptid transzmittereket használja. Van olyan sejt, amely szerotonint termel. • Vannak olyan primér érző neuronok (kis méretű B-sejtek), melyek a perifériás nyúlványaikon is tudnak transzmittert szekretálni (effektor-funkció). Ilyenkor eltérő mediátor anyagok szabadulhatnak fel a gerincvelői axonvégződésben és a periférián. 16
nucleus
Érző ganglionsejt ezüstözött képe. Nyíl: az iniciális glomerulus. 17 A kis képen az iniciális glomerulus elektronmikroszkópos képe.
A
A A
1
2
Primer érző neuronok ezüstözött metszeten (1) és immunfestett metszeten (2). Látható a sejtek méretkülönbsége. Mindkét kategória normál eloszlást mutat a sejtek számát és nagyságát illetően. Az immunfestett metszeten a nagy sejtek nem jelölődtek (A), a kis sejtek eltérő jelölést mutatnak (piros: somatostatin; kék: lektin; zöld: CGRP). Prof. John V. Priestley anyaga. (CGRP: calcitonincalcitonin-genegene-related peptide)
18
A radix posteriorban belépő érző axonok eltérő módon végződnek a laminákban A különböző méretű és funkciójú primer afferens axonok a radix posterioron át lépnek a gerincvelőbe. A vastagabb axonok medialisan, a vékonyak lateralisan lépnek be. Axonvégződéseik minden laminában megtalálhatók (reflexek). A vékony rostok jellemzően a hátsó szarvban, a vastag rostok minden laminában (kiv. I, II) szinaptizálnak. Az érző axonok specifikus érző információkat hoznak a gerincvelőbe !! 19
RECEPTOROK FUNKCIONÁLIS CSOPORTJAI
Proprioceptorok (izom-, ín-, ízületi tok receptorok) Mechanoreceptorok
AXONOK VASTAGSÁGA (TÍPUSA, VEZETÉSI SEBESSÉGE) I. TÍPUS II. TÍPUS (vastag myelines)
II. TÍPUS (vastag myelines)
Termoreceptorok
III. TÍPUS (vé (vékony myelines)
IV. TÍPUS
RECEPTOROK RELEVÁNS INGEREI
RECEPTOROK MORFOLÓGIAI ELNEVEZÉSE
IZOM NYÚJTÁSA ÍN NYÚJTÁSA ÍZÜLETI TOK FESZÜLÉSE
IZOMORSÓ ÍNORSÓ
NYOMÁS VIBRÁCIÓ ÉRINTÉS
RUFFINI MEISSNER VATER-PACINI MERKEL
HIDEG MELEG
SZABAD IDEGVÉGZŐDÉS
FÁJDALOM (SZÖVETI SÉRÜLÉS)
SZABAD IDEGVÉGZŐDÉS
(Schwann(Schwann-hüvelyű velyű)
Nociceptorok
III. TÍPUS (vé (vékony myelines)
IV. TÍPUS (Schwann(Schwann-hüvelyű velyű)
(Érző rző afferens axonok és perifé perifériá riás idegvé idegvégző gződéseik)
20
Az afferens információ specifikus • Specifikus perifériás receptorokból érkezik. • A receptorok a testünk specifikus helyein találhatók (dermatóma, izmok vagy zsigerek). • Az axonok morfológiai jellemzői miatt az információ terjedési ideje is specifikus. • Az érző axon a gerincvelő/agytörzs specifikus érző magjain végződik/szinaptizál (vagyis az információ átadásának – transzmissziójának – a helye is specifikus). • Így az afferensek információs csatornákat hoznak létre. • Az információs csatornák/pályák morfológiai szempontból is jól jellemezhetők. • A pályák sérülése (az információ elvesztése) többnyire specifikus érző funkció kiesését okozza. 21
Primer afferens axonvégződések a hátsó szarvban: savi foszfatáz van az axoplazmában. Prof. Csillik Bertalan († (†) anyagá anyagából
22
I II
III
Peptid tartalmú primer afferens axonok a hátsó szarvban (CGRP). 23 Prof. Csillik Bertalan († (†) anyagá anyagából
Hátsó szarv I-IV laminái újszülött macskában: A,B,C,D: neuronok; E: hátsókötegi axon kollaterálisok; F: ezek terminális ágrendszere. Ramón y Cajal rajza. A vastag rostok kollaterálisai visszakanyarodnak a hátsó szarvba és jellegzetes terminális axonrendszereket hoznak létre (nyilak). Így a vastag rostok tudják befolyásolni a vékony afferenseken érkező információ feldolgozását. Ennek szerepe van a fájdalomérzésben. 24
A hátsó szarvban preszinaptikus és posztszinaptikus gátlás egyaránt előfordul. A preszinaptikus forma a primér afferenseket depolarizálja, és így csökkenti a perifériáról érkező inger hatékonyságát. A primér afferens depolarizáció antidrom terjedése a perifériára lehetséges. Ez a folyamat szabályozhatja a centrális fájdalom transzmissziót.
Preszinaptikus gá gátlá tlás a primé primér afferens axon végző gződésén, a há hátsó tsó szarvban
+ Posztszinaptikus gá gátlá tlás GABA transzmitterrel
25
A primér afferens axonterminálisok gátlása a hátsó szarvban modulálja az ingerület átvitelt: ezzel megváltoztatja a szenzoros információ feldolgozását.
HÁTSÓGYÖKI POTENCIÁL (visszaterjedő (visszaterjedő depolarizá depolarizáció ció a há hátsó tsó gyö gyökéren mé mérhető rhető)
PRIMÉR AFFERENS DEPOLARIZÁCIÓ (a primé primér afferens axon depolarizá depolarizáció ciója a há hátsó tsó szarvban)
PRESZINAPTIKUS GÁTLÁS (GABAA receptorok révén)
Annals of the New York Academy of Sciences Volume 1198, Issue 1, pages 140-152, 10 JUN 2010 DOI: 10.1111/j.1749-6632.2010.05436.x http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1749-6632.2010.05436.x/full#f2
26
Selective distribution of GABAA receptor subtypes in mouse spinal dorsal horn neurons and primary afferents
A gerincvelő keresztmetszetein a sárga és piros színek a receptor alegységek nagyszámú jelenlétét jelzik. A GABAA alegységek nagy koncentrációban vannak jelen a hátsó szarv I-IV lamináiban; ott ahol a primer szenzoros transzmisszió történik. A receptor ionotrop jellegű, klór ionok áramlanak rajta keresztül.
Journal of Comparative Neurology Volume 520, Issue 17, pages 3895-3911, 1 OCT 2012 DOI: 10.1002/cne.23129 http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cne.23129/full#fig1
Az érzőrostok szegmentális eloszlása hozza létre a bőr dermatómáit. Az érző rostok átfedésben vannak, a dermatóma ennek ellenére egy szegmentumhoz tartozik. Egy érző ganglion egy dermatóma: ezt mutatja a herpes zoster fertőzés tüneti képe is (a vírus a ggl-ban van).
Herpes zoster hólyagok szegmentális megjelenése 28
Dermatóma és Head-zóna • A gerincvelői szegmentum érző perifériás vetülete a dermatóma: a szegmentumból érkező érző idegek bőrbeidegzési területe. Testünkön 30 dermatóma van. • A dermatómák neurológiai vizsgálatával a gerincvelői szegmentumok betegségét (pl.: tumor) felderíthetjük. • A testüregi szerveink (pl.: szív, gyomor) érző idegeiben érkező információk a gerincvelőben átfedésbe kerülnek a bőridegekből érkező információkkal. A megismert „átfedéseket” a bőr felszínére vetítve megkapjuk a szerv „vetületét”: ezek a Head-zónák. A gerincvelői átfedések a zsigerekben keletkező fájdalmat a bőrre vetítik – ezért a zónák gyakorlati jelentőséggel bírnak. 29
AZ EMBERI TEST DERMATÓMÁI
30
Az ideg szegmentális beidegzési mintázata a mellkasi bordaközti idegek esetében jól követhető. A Head-zónák erre a szegmentális innervációra helyezhetők – a zónák azonban nem mindig respektálják a dermatómákat.
A hasi szervek és a szív Head-zónái a mellkas 31 és a has felszínén, a dermatómákra vetítve.
A SZENZOROS INFORMÁCIÓK/FUNKCIÓK RENDSZER-SZINTŰ INTEGRÁCI32 ÓJA A FELSZÁLLÓ PÁLYÁK RÉVÉN VALÓSUL MEG (SPINOCEREBELLÁRIS PÁLYÁK)
MOZGATÓ MŰKÖDÉSEK LOKALIZÁCIÓJA A GERINCVELŐBEN • Gerincvelői reflexek • Motoneuronok lokalizációja • Leszálló pályák végződése és lokalizációja 33
Mozgató neuronok • A mellső szarvban (lamina IX) vannak. Az egyes testrégiókat ellátó neuronok külön csoportokat alkotnak (végtag, törzs, axialis izomzat). Medialisan a törzs izmait beidegző, lateralisan a végtagokat beidegző motoneuronok alkotnak csoportokat. • Axonjaik a mellső gyökéren (radix anterior) keresztül lépnek ki a gerincvelőből és vázizmokhoz haladnak. • Alfa-motoneuronok, gamma-motoneuronok. Kolinerg neuronok (acetilkolin a transzmitterük). • Szupranukleáris beidegzést kapnak a corticospinalis és más leszálló pályák révén (akaratlagos mozgások). Szupranukleáris innerváció = leszálló pályák vezérlik a motoneuron működését (közvetlenül a motoneuronon szinaptizálnak, vagy interneuronok révén hatnak a motoneuronra). Alsó motoneuron és felső motoneuron fogalma. • Jellemző gátlásuk a visszakanyarodó (recurrens) gátlás, amely a Renshaw-féle sejtek révén valósul meg. A gátlás transzmittere a glicin. 34
Macska foetus gerincvelő mellső szarv: nagy multipoláris motoneuronok (axonjuk piros); c: commissura; nyíl: radix anterior. Ramón y Cajal rajza.
35
A GERINCVELŐI MOZGATÓ FUNKCIÓK ORGANIZÁCIÓJA: A SZEGMENTÁLIS REFLEXEK ÉS A SZUPRANUKLEÁRIS INNERVÁCIÓ (PYRAMISPÁLYA) EGYÜTT FUNKCIONÁLNAK.
36
KÉT GÁTLÁS TÍPUS, MELYEK A MOTOROS FUNKCIÓKBAN SZEREPET JÁTSZANAK
Előreható gátlás: a gátló interneuron az antagonista motoneuront gátolja (tkp. reciprok gátlás).
Visszaható gátlás (Renshaw-féle gátlás): a motoneuron „önfékező” gátlása.
37
Figure 2. Distribution of excitatory synapses on Renshaw cells identified by the synaptic markers VGLUT1, VGLUT2 and VAChT The confocal image (projection of 4 confocal optical planes; z-step = 0.5 μm) shows calbindin-IR (Cy3, red) Renshaw cells contacted by...
Alvarez F J , Fyffe R E W J Physiol 2007;584:31-45
©2007 by The Physiological Society
Figure 3. Renshaw cells receive inhibitory and cholinergic inputs with specific functional and morphological characteristics. Comparison of inhibitory currents in Renshaw cells and other spinal interneurons.
Alvarez F J , Fyffe R E W J Physiol 2007;584:31-45
©2007 by The Physiological Society
A RenshawRenshaw-sejt calbindint tartalmaz (Calbindin: kalcium kö kötő fehé fehérje)
AZ IZMOK INNERVÁCIÓJA „TÖBBGYÖKERŰ”: A MOZGATÓ AXONOK TÖBB RADIXBÓL (SZEGMENTUMBÓL) EREDNEK, AMI BIZTONSÁGOS A VÁZIZOM SZÁMÁRA (EGY RADIX SÉRÜLÉSE NEM OKOZ TELJES BÉNULÁST, CSAK IZOMGYENGESÉGET)
40
A NYÚJTÁSI REFLEX (MONOSZINAPTIKUS REFLEX)
A MOTOROS ÉS SZENZOROS FUNKCIÓK ÖSSZEKAPCSOLÓDÁSA 41 A SZEGMENTÁLIS GERINCVELŐI REFLEXÍV STRUKTURÁLIS ALAPJA
ÉRZŐ PÁLYÁK
MOZGATÓ PÁLYÁK
42
Autonóm működések lokalizációja a gerincvelőben • Szimpatikus preganglionáris neuronok lokalizációja • Paraszimpatikus preganglionáris neuronok lokalizációja • Autonóm (zsigeri) érző funkciók a gerincvelőben • Hipotalamikus reguláció anatómiai lokalizációja 43
Autonóm funkcióval rendelkező neuronok a gerincvelőben • Szimpatikus preganglionáris neuronok (T1L3): nucl. intermediolateralisban (IML), kolinerg neuronok. • Paraszimpatikus preganglionáris neuronok (S2-4): nucl. intermediolateralisban (IML), kolinerg neuronok. • Visceralis primer érző afferensek végződése a hátsó szarvban: konvergencia a szomatikus érző primer afferensekkel (Headzóna !). • Hipotalamospinalis pálya végződése a gerincvelőben a VII. lamina területén: centrális reguláció a preganglionáris neuronokon. 44
AZ AUTONÓM GERINCVELŐI SZELVÉNY
45
OXITOCIN TARTALMÚ AXONOK VÉGZŐDNEK AZ IML NEURONJAIN: A HIPOTALAMUSZBÓL EREDŐ PÁLYA AZ IML PREGANGLIONÁRIS NEURONJAIN FEJTI KI REGULÁLÓ HATÁSÁT.
Forrá Forrás: Jó Jójártrt-Jójártrt-BodaBoda-Gálfilfi-Mihá Mihályly-BaldaufBaldaufVecsernyé Vecsernyés, Acta Biologica Hungarica 60, 2009.
46
Köszönöm a figyelmet !
J.V. Priestley ábrá brája
47
Képek forrása • Benninghoff-Drenckhahn: Anatomie. Urban & Fischer, 2004. • Gliroy-MacPherson-Ross: Atlas of Anatomy. Thieme, 2008. • Haines: Neuroanatomy. Williams and Wilkins, 1995. • Szegedi Anatómiai Intézet Múzeuma és tudományos ábra gyűjteménye. 48
