autonomos (gör): auto = saját, nomos = szabályoz
vegetus (lat) = élénk, erőteljes, eleven sympathétikós (gör) = együttérző "autonomic„ [Greek: auto = self; nomos = rule] means self-rule/self-govern. von lateinisch: vegetus - rüstig, lebhaft, munter Englisch: vegetative
19. A perifériás idegrendszer: parasympathicus idegrendszer Jellemezze a parasympathicus idegrendszer anatómiai felépítését: a praeganglionaris neuronok sejttestjeinek és axonjainak lokalizációja, ganglionsejtek és axonjainak lokalizációja. Rendszerezze a perifériás idegekben elhelyezkedő vegetatív axonokat az Erlanger-Gasser- klasszifikáció szerint (B és C rostok). Jellemezze a praeganglionaris rost és a vegetatív ganglionsejt közötti szinapszist. Definiálja a vegetatív alapfonatot. Írja le a postganglionaris rostok varicositasainak felépítését és funkcióját. Magyarázza el az acetil-kolin szintézisét, felszabadulását, az effektor szervek receptorain kifejtett hatásmechanizmusát és eliminációját a synapticus résből. Soroljon példákat cholinerg receptorok által mediált parasympathicus hatásokra. Említsen további, a parasympathicus idegekből felszabaduló neurotranszmittereket és általuk mediált hatásokat. Definiálja a vegetatív tónus fogalmát. 20. A perifériás idegrendszer: sympathicus idegrendszer, mellékvesevelő Jellemezze a sympathicus idegrendszer anatómiai felépítését: praeganglionaris neuronok sejttestjeinek és axonjainak lokalizációja, ganglionsejtek és axonjainak lokalizációja. Sympathicus adrenerg rendszer: magyarázza el a noradrenalin, illetve adrenalin bioszintézisét, a noradrenalin felszabadulását és eliminációját a synapticus résből. Sorolja fel az effektor szerveken található adrenerg receptorokat, és a hozzájuk kapcsolódó szignáltranszdukciós útvonalakat. Soroljon fel példákat az egyes receptorok által létrehozott szervi hatásokra. Jellemezze a mellékvesevelő anatómiai felépítését és hormonelválasztásának szabályozását. Ismertesse a catecholaminok transzportját a keringésben, és a szervezetből történő kiválasztásukat, lebontásukat. Sympathicus cholinerg, és non-adrenerg–non-cholinerg sympathicus hatások.
A sympathicus vasoconstrictor tónus felfedezése
”Introduction a la médecine expérimentale, 1865” It is dangerous to fall in love with a hypothesis and not willing to take no for an answer (P. Medawar) Claude Bernard
vasoconstrictio ? n. auricularis magnus
n. auricularis magnus átmetszése
vasodilatatio (vasoconstrictio)
A vegetatív idegrendszer funkciói: Az akaratunktól független zsigeri működések szabályozása, a belső környezet („milieu interieur”) állandóságának biztosítása. A simaizmok, mirigyek és a szív működésének szabályozása.
Szenzoros, motoros és zsigeri működések központi idegrendszeri integrációja.
Képzeljünk el egy hallgatót, aki a postprandialis komfort torpid állapotában hallgatja a reggel 8 órai neurofiziológia előadást. Ilyen idilli körülmények között vegetatív funkcióit a parasympathicus idegrendszer dominálja:
szívfrekvencia: reguláris, lassú vérnyomás: normális-alacsony peristalsis, GI szekréció fokozott glykogén tárolás a májban fokozott splanchnicus érmeder dilatált h.cs. izom vérátáramlása csökkent Ezek a hatások a parasympathicus rendszer aktiválódásának következményei, a sympathicus rendszer relatív nyugalmi állapota mellett.
Képzeljük el ugyanezt a hallgatót az élettan szigorlatra várakozva: vegetatív funkcióit a sympathicus idegrendszer dominálja. szívfrekvencia: reguláris, de emelkedett pulzus : szapora vérnyomás: emelkedett bronchodilatáció bőr nyirkos, izzadtsággal borított h.cs. izom, szív, agy vérátáramlása megnő (vazodilatáció) splanchnicus érmeder vérátáramlása csökkent (vazokonstrikció) glykogén lebontása a májban fokozott (vércukor emelkedett) Ezek a hatások a sympathicus rendszer aktiválódásának következményei.
A VEGETATÍV IDEGRENDSZER ÉLETTANA
SIMAIZOM
MIRIGYEK SZÍV
A vegetatív idegrendszer funkcionális anatómiai szerveződése
A PERIFÉRIÁS IDEGEK OSZTÁLYOZÁSA LANGLEY SZERINT
SZOMATIKUS
MOTOROS (efferens)
SZENZOROS (afferens)
VEGETATÍV
SYMPATHICUS (efferens)
PARASYMPATHICUS (efferens)
ENTERÁLIS
Az autonóm idegrendszer kutatásának úttörői
Walter Holbrook GASKELL 1847-1914
Walter Bradford Cannon 1871-1945
Ulf S. von Euler 1905-1983
Wilhelm Feldberg 1900-1993
Henry Hallett Dale 1875 – 1968
GASKELL ~1885 A vegetatív idegrendszer anatómiai felépítése LANGLEY ~1900 nikotinecsetelés! Nicotiana tabacum
STÖHR: ”Eine Nikotinanatomie werde ich nie anerkennen.”
Chondrodendron
tomentosum
3 Kontroll
1
1
2
2 Ax S
3
MOTOROS
SZENZOROS
AUTONÓM
pregangl.
ZNS KIR
posztgangl.
PNS PIR
THORACOLUMBALIS SYMPATHICUS Th1-12, L1-3
Th5-9
Th10-11
CRANIOSACRALIS PARASYMPATHICUS III, VII, IX, X agyidegek S2-4
Psy
preggl.
postggl.
1:2 [n. vagus 1:7000] lokalizált hatás ('one-to-few' )
Sy 1:30, 1:180 diffúz hatás ('one-to-many')
Fulton: anatomical basis of functional differences ratio index [ggl. ciliare; ggl. cervicale superius]
Parasympathikus pre
Sympathikus post
Sympathikus pre mellékvesevelő
A parasympathikus idegrendszer
Nucleus Edinger-Westphal (III)
Nucleus salivatorius superior (VII)
N. motorius dorsalis nervi vagi (X)
N. salivatorius inferior (IX)
N. ambiguus (X)
A sympathikus idegrendszer
= Th5(6)-9(10)
= Th10-11
Nucleus intermediolateralis pars funicularis (PF) pars principalis (PP) pars intercalatus (PI) n. centralis autonomicus (CA)
A gerincvelői segmentális apparátus
PF PP PI CA
EFFERENSEK: PILOMOTOR, SUDOMOTOR, VASOMOTOR
Preganglionáris neuronok lokalizációja a thoracalis gerincvelőben Retrograde jelölés a sympathikus határköteg felől
Retrograde jelölés a mellékvese-velő felöl
(Fluorogold)
(True blue)
retrográd jelölő festék
divergencia
A prevertebrális ganglionok integratív funkciója. Viscero-viscerális reflex.
konvergencia ggl. coeliacum substance P
GL SUBMAND
IRIS
ARTERIA
URETER (EM)
ARTERIA
Ax
A szívizom adrenerg beidegzése
A vas deferens adrenerg beidegzése [Falck-Hillarp módszer]
A vegetatív alapfonat szerkezete N-A HILLARP GCS
: parciális sympathicus denerváció
Fluoreszcensmikroszkópia
IRIS
Elektronmikroszkópia
c
A méh adrenerg innervációja – fiziológiás denerváció – plaszticitás
A vegetatív idegrendszer anatómiai szerveződése
Kétneuronos rendszer, amelyben a pre- és a posztganglionáris neuron a vegetatív ganglionokban szinapszissal kapcsolódik egymással. A SYMPATHIKUS preganglionáris neuronok a THORACOLUMBALIS gerincvelő Th1-12 és L1-3 szegmentumaiból erednek. A PARASYMPATHIKUS CRANO-SACRALIS preganglionáris neuronok a III, VII, IX és X agyidegek vegetatív magjaiból és a gerincvelő S2-4 szegmentumaiból erednek. A posztganglionáris neuronok VEGETATÍV ALAPFONAT formájában idegzik be a SIMAIZMOKAT, MIRIGYEKET és a SZÍVIZMOT.
A vegetatív idegrendszer transzmitterei I. „klasszikus” transzmitterek
Ad. Kémiai ingerületátvitel: Elliott 1904-ben felvetette, hogy az adrenalin transzmitterként szerepelhet ill., hogy az ingerületátvitel kémiai úton történik. Kollégái eltántorították a közléstől… Dixon 1910 körül kutyában próbálta bizonyítani, hogy a szívben a vagus-ingerlést követő bradycardiát az idegvégződésből felszabaduló mediátor közvetíti. Kísérletei nem sikerültek, a kérdés lekerült a napirendről…(A MODELL jelentősége!!!) Otto Loewi ugyanezzel a kísérlettel bizonyította a kémiai ingerületátvitelt az „igénytelen” béka szív preparatumban!
%
Az Ach transzmitter szerepének bizonyítása in vivo Fühner - Dale - Feldberg bioassay Ach mérésére (A pióca izom rendkívül szenzitív az Ach-ra) pióca minta
Pióca h.cs. izom kontrakciója Ach jelenlétében Ach
Intraarteriális acetylcholinnal kiváltott izomkontrakció (a. radialis – m. opponens pollicis)
George H. Acheson, John L. Langohr, and John B. Stanbury SENSITIVITY OF SKELETAL MUSCLE TO INTRA-ARTERIAL ACETYLCHOLINE IN NORMAL AND MYASTHENIC MAN. J Clin Invest. 27: 439–445, 1948.
Intra-arteriális acetylcholin hatása az alkar vérátáramlására (humán vizsgálatok; az endothél funkció vizsgálata) Cukorbeteg (közvetlen rokon)
+Ach
FDR: first-degree relatives
Egészséges kontroll
+Ach
Mette P. Sonne et al., Impaired endothelial function and insulin action in first-degree relatives of patients with type 2 diabetes mellitus Metabolism Clinical and Experimental 58 (2009) 93–101
sympathicus vs parasympathicus adrenerg vs cholinerg transzmisszió HH Dale, 1933
A verejtékmirigyeket sympathicus cholinerg posztganglionáris rostok idegzik be The general rule that When the sympathetic chain was postganglionic stimulated, so that beads of sweat fibres appearedin onthe the parasympathetic hairless pads, the Bár általánosságban igaz, hogy a parts of the system are venous fluid collected during the that those in the stimulation and acquired a stimulant parasympathicus posztganglionáris cholinergic, idegrostok cholinergek, action on part the of leech sympathetic the muscle system a sympathicus posztganglionáris idegek pedigtoadrenergek, corresponding a still content of 2.5-l0 are adrenergic, holds; but µg of are acetylcholine perto litre. there exceptions this rule… vannak kivételek…
When the sympathetic chain was stimulated, so that beads of sweat appeared on the hairless pads, the venous fluid collected during the stimulation acquired a stimulant action on the leech muscle corresponding to a content of 2.5-l0 µg of acetylcholine per litre.
KIBIAKOV
FELDBERG
CANNON
LOEWI
Ach szerepe a ganglionáris transzmisszióban
Ulf von EULER 1905-1983 Noradrenalin transzmitter szerepe Prostaglandin Substance P
Nobel-díj, 1970
A noradrenalin (re)uptake lehetőséget nyújt a noradrenerg idegvégződések azonosítására
Imaging of myocardial receptors: applications in the evaluation of cardiac disease PET
Heart Metab. 2008; 41:16–20 Studies in patients have demonstrated diffuse down-regulation of beta-adrenoceptor density in hypertrophic cardiomyopathy and in congestive heart cardiac failure, two disorders where there is evidence of elevated levels of sympathetic activation.
A myocardialis beta-receptorok számának csökkenése a szívműködés súlyos funkcionális zavarainak indikátora. Figure 2. (a) Measurement of pre- and postsynaptic sympathetic innervation of the heart. Cardiac images in a patient suffering from hypertrophic obstructive cardiomyopathy. Left: Presynaptic sympathetic innervation measured with 11C-labeled hydroxyephedrine ([11C]HED). Right: b-Adrenoceptor density measured with 11C-labeled (S)-CGP 12177 ([11C]CGP). (b) Left: Catecholamine re-uptake in patients with hypertrophic cardiomyopathy (HCM) and control individuals, measured as volume of distribution (V , mL/g) of [11C]HED (means are indicated by the horizontaldlines). Right: Maximum number of available binding sites (B , pmol/g) forb-adrenoceptors in max individuals, measured usi patients with HCM and control ng [11C]CGP (means are indicated by the horizontal lines).
[11C]HED : presynaptic marker [11C]CGP : beta receptor marker (non selective beta antagonist) HCM: hypertrophias cardiomyopathia
Diagram illustrating the [11C]-labelled hydroxyephedrine (HED) transport model. NE, neuroeffector; U-1, uptake-1.
PRE
POST
Catecholamin re-uptake
Adrenerg receptor denzitás
Ach
Ach
nikotinos Ach receptorok
NA nikotinos Ach receptorok
Ach
muscarinos Ach receptorok
Nucleus salivatorius superior (VII)
Ganglionáris synapsisok intravitális jelölése és megfigyelése in vivo α-bungarotoxin specifikusan jelöli a postsynaptikus acetylcholin receptorokat (AChR α7)
In Vivo Imaging of Presynaptic Terminals and Postsynaptic Sites in the Mouse Submandibular Ganglion, Corey M. McCann and Jeff W. Lichtman, Dev Neurobiol. 2008 May ; 68(6): 760–770. doi:10.1002/dneu.20621.
Ingerületáttevődés a parasympathikus cholinerg végkészülékekben
Ingerületáttevődés a sympathikus adrenerg végkészülékekben
símaizom
szív
Ach
Ach
nikotinos Ach receptorok
NA nikotinos nikotinosAch Achreceptorok receptorok
Ach
muscarinos Ach receptorok
M M1,2,3 1,2,3
1,2, 1,2,3 1,2, 1,2,3
A DALE-ELV (1934) AZ IDEGSEJT MINDEN VÉGZŐDÉSÉBŐL UGYANAZ(OK) A TRANSZMITTER ANYAG(OK) SZABADUL(NAK) FEL
A vegetatív idegrendszer transzmitterei II. Peptidek Ko-transzmitter, Ko-lokalizáció, Ko-release
Atropin-rezisztens vazodilatáció macska gl. submandibularisaban
Eserin = physostigmin: Acetylcholinesterase inhibitor
Atropin-rezisztens vazodilatáció macska gl. submandibularisaban
Eserin = physostigmin: Acetylcholinesterase inhibitor
NPY hatása a noradrenalinnal és a sy ingerléssel kiváltott vasoconstrictiora
A transzmitterek felszabadulása függ az ingerlés frekvenciájától Alacsony frekvenciás ingerlés esetében a kis molekulájú transzmitterek (Ach, NA), míg nagyfrekvenciás ingerlés esetében a peptidek is felszabadulnak.
A vegetatív idegrendszer transzmitterei III. Nitrogén monoxid (NO)
R. Furchgott
L. Ignarro
Alfred Nobel 1833-1896
F. Murad
cyclic-GMP-specific phosphodiesterase type 5 (PDE5)
sildenafil
VIP NO
SIF
A sympathikus ganglionok transzmissziós folyamatai
SIF (small intensely fluorescent cells) fEPSP : 30 ms (Ach, nikotinos) sIPSP: 2s (Dopamin, D2) sEPSP: 30 s (Ach, M2) late slow EPSP: 4 min (GnRH)
A vegetatív idegrendszer transzmitter anyagai
Preganglionáris neuronok:
Postganglionáris neuronok: synaptikus válasz sebessége gyors közepes lassú
Acetilkolin VIP
Sympathicus
Parasympathicus
ATP Noradrenalin NPY (Adrenalin)
Acetilkolin NO VIP
A transzmitter-felszabadulás preszinaptikus modulációja
A transzmitter-felszabadulás preszinaptikus modulációja
A transzmitter-felszabadulás preszinaptikus modulációja
Ach
effector
effector
homotrop
heterotrop
A transzmitter-felszabadulás preszinaptikus modulációja
PRESYNAPTIKUS INTERAKCIÓK:
NA release presynaptikus modulációja: fokoz:
NA release gátlása presynaptikus α2 receptorok révén (90%-os gátlás)
gátol:
heterotrop interakciók: plexus myentericus: NA gátolja az Ach felszabadulását és vice versa
adrenalin
(β2)
angiotensin
(AT1)
Ach
(muscarinos)
NA/A
(α2)
serotonin
(5-HT1)
adenosin
(P1)
PGE
homotrop interakciók: presynaptikus autoreceptorok (autoinhibitoros feedback)
histamin
(H1)
enkephalin
(δ)
dopamin
(D2)
ATP
(P2)
(presynaptikus kalcium beáramlás gátlása; fokozott kálium-
NA release presynaptikus modulációja:
permeabilitás)
Fokozott NA szintézis Adrenerg idegvégződés
fokoz:
gátol:
adrenalin
(β2)
angiotensin
(AT1)
Ach
(muscarinos)
NA/A
(α2)
serotonin
(5-HT1)
adenosin
(P1)
Fokozott vezikuláris Felszabadulás Csökkent re-uptake
Vegetatív preganglionáris neuronok tónusos aktivitása
Sympathicus vazomotor tónus (erek) Parasympathicus vagus tónus (szív) Parasympathicus vagus tónus (hörgők) bronchomotor tónus Mérése - mértéke: 1. Effektor válasz mérése denervációt követően (idegátmetszés) Vérnyomásesés (sy tónus felfüggesztése után) Szívfrekvencia fokozódása (vagus tónus kiesése után)
2. Vegetatív efferens idegrostok elektromos aktivitásának regisztrálása: nyugalomban: 0,1 - 3 Hz aktivált állapotban: 10 – 30 Hz
A DENERVÁCIÓS TÚLÉRZÉKENYSÉG A denervált szövet fokozott érzékenysége saját transzmitterével (és rokon vegyületekkel) szemben.
- transmitter-inaktiváció (reuptake) zavar - fokozott kalcium-permeabilitás
A DENERVÁCIÓS TÚLÉRZÉKENYSÉG A denervált szövet fokozott érzékenysége saját transzmitterével (és rokon vegyületekkel) szemben. * receptorok számának növekedése (de novo szintézis) * transzmitter-inaktiváció (re-uptake) zavara * simaizom gap junction-ok számának növekedése * fokozott kalcium-permeabilitás Pre- vs postganglionáris sympathectomia Paradox pupilla - transmitter-inaktiváció (reuptake) zavar Horner-triász (szindróma) - fokozott kalcium-permeabilitás
Horner szindróma: Ptosis, Myosis, Enophthalmus Horner syndrome results from damage to the sympathetic nerves of the face. Typically, only one side of the face is affected. Signs and symptoms are subtle but include decreased pupil size and drooping of the upper eyelid. © 1998-2007 Mayo Foundation for Medical Education and Research (MFMER). All rights reserved. A single copy of these materials may be reprinted for noncommercial personal use only. "Mayo," "Mayo Clinic," "MayoClinic.com," "EmbodyHealth," "Reliable tools for healthier lives," "Enhance your life," and the triple-shield Mayo Clinic logo are trademarks of Mayo Foundation for Medical Education and Research.
HORNER-szindróma: ptosis (m. tarsalis) miosis (m. dil. pup.) enophthalmus (m. orbitalis) száraz bőr (sudomotor inn.)
Pre- vs vs PostPostPreggl.denervatio denerváció ggl.
1
2
1
2
Paradox pupilla
Az egyes szervek vegetatív beidegzése
Sympathicus és parasympathicus rendszer kölcsönhatásai: [v.ö. Cannon, W.B. The wisdom of the body.] ellentétes hatások:
viscerális símaizom (bélcs., húgyhólyag) szívizom
csak sympathicus:
verejtékmirigyek, erek
csak parasympathicus:
m. ciliaris bronchiális simaizom (!)
Walter B. Cannon
nyálmirigyek működését Sy és PSy idegek egyaránt fokozzák Neurohumorális kölcsönhatások: Neurohumorális kölcsönhatások rezisztencia erek sympathicus vasoconstrictor tónusa
endothéliális NO (dilatátor)
A SZEM A LÉLEK,
AZ AUTONÓM IDEGRENDSZER MŰKÖDÉSÉNEK
(ÉS A DROGFOGYASZTÁS) TÜKRE
Narcoticumok Opium/Heroin/Codeine miosis Cocaine/Crack/ Methamphetamines Atropin mydriasis
The images to the left are of various pupil sizes. A 6mm, 7mm, or 8mm pupil size could indicate that a person is under the influence of cocaine, crack, meth., hallucinogens, crystal, ecstasy, etc. A 1mm or 2mm pupil size could indicate a person under the influence of heroin, opiates, or other depressant.
adrenerg receptor Szem M. dilatator pupillae
sympathicus ingerlés Contractio (pupilla tágulat, mydriasis
M. sphincter pupillae M. ciliaris Szív
Arteriolák Bőr Hasi zsigerek Vese Vázizom Skeletal muscle Vázizom Vázizom Skeletal muscle Piális erek Pial vessels Erectilis szövetek erei tissues Blood vessels of erectile Lép Tüdő és légútak légútak mirigyek
Elernyedés (távolra nézés) Szívfrekvencia Contractio ereje Vezetési sebesség
parasympathicus ingerlés
Contractio (pupilla constrictio, miozis) Contractio (közelre nézés) Szívfrekvencia Vezetési sebesség
Constrictio Constrictio Constrictio Constrictio Constrictio Dilatatio (adrenalin) Dilatatio (cholinerg) Dilatatio Dilatatio
adrenerg receptor
sympathicus ingerlés
parasympathicus ingerlés
Máj Zsírszövet Verejtékmirigyek Mm. arrectores pilorum Mellékvese velőállomány Nyálmirigyek
Verejtékezés Izzadás: tenyér, talp, mentalis ≈) Contractio (”libabőr”) Noradrenalin és Adrenalin secretio Kis mennyiségű secretum
Nagy mennyiségű secretum Amiláz secretio
Csökkent Contractio
Fokozott Relaxatio
Gyomor Motilitás Sphincterek Secretio
Fokozott
Belek Motilitás Sphincterek Secretio
Epehólyag Pancreas (szigetapp. β-sejtek) Húgyhólyag M. detrusor Sphincter Vese
Csökkent Contractio
Fokozott Relaxatio Fokozott
Relaxatio
Contractio
Enzym secretio Insulin secretio Relaxatio Contractio Renin secretio
Enzym secretio Insulin secretio
Contractio Relaxatio
