Центральная организация регуляции висцеральных функций верно ли утверждение

Скачать презентацию Центральная организация регуляции висцеральных функций верно ли утверждение

FBM_ANS_Lection8.ppt

Количество слайдов: 30

Центральная организация регуляции висцеральных функций: верно ли утверждение о диффузном характере влияния симпатической системы на органы-мишени? Лекция 8

ФУНКЦИИ СИМПАТИЧЕСКОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ «Экстремальные» : Реакция страха, борьбы или бегства (Fright, fight or flight response) «Повседневные» : Генерализованное (диффузное) повышение симпатической активности к большинству органовмишеней Поддержание уровня артериального давления (барорефлекс) Избирательная симпатическая регуляция органов-мишеней в зависимости от текущих условий

ПЛАН ЛЕКЦИИ 1. Медуллярный центр сердечно-сосудистой регуляции: локализация и строение 2. Координация симпатических и парасимпатических влияний на сердце 3. Типы вазомоторных симпатических нейронов и регуляция их активности 4. Функциональные блоки симпатической нервной системы

Центр сердечно-сосудистой регуляции в продолговатом мозге «Прессорные» и «депрессорные» области продолговатого мозга Двойной штриховкой выделены области, при раздражении которых наблюдается повышение АД, одинарной – области, раздражение которых приводит к снижению АД Локализация ядер центра в мозге крысы NTS (ядро одиночного пучка) Перерезки: Nucleus ambiguus (обоюдное ядро) I. Снижение АД II. Очень сильное снижение АД III. АД низкое, но немного выше, чем после перерезки II RVLM (rostral ventrolateral medulla) CVLM (caudal ventrolateral medulla)

Связи ростральных и каудальных отделов медуллярного центра сердечно-сосудистой регуляции NTS = Nucleus tractus solitarius RVM = RVLM: rostral ventro(lateral) medulla CVLM: caudal ventrolateral medulla Симпатоактивирующий путь Симпато- ? ингибирующий путь? Chalmers, Pilowsky Journal of Hypertension 1991, 9: 675 -694 В RVLM лежат т. н. пресимпатические нейроны, нейроны обладающие тонической активностью: ? Истинные пейсмекерные нейроны ? «Гипотеза нервной сети» : тоническая активность нейронов RVLM определяется балансом приходящих к ним (+) и (-) синаптических влияний (как в дыхательном центре)

Как и в дыхательном центре… Теория группового пейсмейкера: глутамат, высвобождающийся в возбуждающих синапсах, запускает цепь внутриклеточных процессов и обеспечивает синхронное возбуждение группы инспираторных нейронов дыхательного центра 1 – рефрактерная стадия, возникающая после инспирации (синапсы молчат) 2 – наиболее возбудимые нейроны начинают разряжаться с низкой частотой 3 – клетки с высоким уровнем возбудимости синаптически активируют другие нейроны (положительная обратная связь) 4 – возникает инспираторный разряд вследствие синхронной залповой активности группы инспираторных нейронов Активность XII (подъязычного) нерва После выключения возбуждающих глутаматергических входов активность снижается: для полноценной активности нужна нейронная сеть

Схема центральных путей артериального барорефлекса, рефлекса на раздражение кардиопульмонарных рецепторов (низкого давления) От барорецепторов и рецепторов низкого давления Дорсальное ядро вагуса Тело афферентного нейрона NTS + Блуждающий нерв (вагус) Как правило, реципрокные изменения активности СНС и ПСНС Nucleus ambiguus + RVLM + + CVLM + - Возбуждающие синапсы (основной медиатор – глутамат) Тормозный синапс (ГАМК-ергический) спинной мозг К сердцу и кровеносным сосудам симп. ганглий + +

Реципрокные изменения активности в симпатическом и парасимпатическом нервах сердца при повышении АД Парасимп. активность Симп. активность ЧСС АД Paton JF, Boscan P, Pickering AE, Nalivaiko E. The yin and yang of cardiac autonomic control: vago-sympathetic interactions revisited. Brain Res Rev. 2005 Nov; 49(3): 555 -65.

Барорефлекторная регуляция сердечного ритма: изменения ЧСС при повышении и снижении АД Повышение АД (фенилэфрин): вагусный компонент проявляется раньше, чем симпатический Снижение АД (нитропруссид): торможение вагуса и активация симпатических влияний совпадают во времени

Барорефлекторная регуляция сердечного ритма: ингибирование одного из отделов автономной НС приводит к сужению диапазона регуляции ЧСС и к уменьшению чувствительности барорефлекса После блокады парасимпатических влияний После блокады симпатических влияний

Схема центральных путей артериального барорефлекса и хеморефлекса Реципрокные изменения активности СНС и ПСНС + Влияния от ядер ретикулярной формации моста, гипоталамуса (паравентрикулярное ядро) и др. В RVLM cигналы передаются не через CVLM, а прямо из NTS: одновременная активация СНС и ПСНС + Дорсальное двигательное ядро вагуса + + EAA, excitatory amino acid - глутамат) GABA - ГАМК AP, area postrema; CPS, chemoreceptor projection site; CS, calamus scriptorius; CVLM, caudal ventrolateral medullary depressor area; I-NTS, intermediate portion of the nucleus tractus solitarius; IML, intermediolateral cell column of the thoraco-lumbar cord; n. A, nucleus ambiguus; NTS, nucleus tractus solitarius; PMN, phrenic motor nucleus; PN, phrenic nerve; r. VRG, rostral ventrolateral respiratory group of neurons; SN, sympathetic nerve. Торможение + Активация дыхания - +

Однонаправленные изменения активности в симпатическом и парасимпатическом нервах сердца у наркотизированной собаки при активации хеморецепторов АД ЧСС Парасимп. активность Симп. активность Активность в диафрагмальном нерве Paton JF, Boscan P, Pickering AE, Nalivaiko E. The yin and yang of cardiac autonomic control: vago-sympathetic interactions revisited. Brain Res Rev. 2005 Nov; 49(3): 555 -65.

Свидетельства одновременной активации симпатических и парасимпатических влияний на сердце у бодрствующей крысы при старт-реакции Симпатическое ускорение Вагусное торможение Paton JF, Nalivaiko E, Boscan P, Pickering AE. Reflexly evoked coactivation of cardiac vagal and sympathetic motor outflows: observations and functional implications. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2006 Dec; 33(12): 1245 -50.

В зависимости от типа реакции изменения активности в идущих к сердцу симпатических и парасимпатических нервах могут быть как реципрокными, так и сонаправленными Гомеостатические рефлексы: при активации артериальных барорецепторов и барорецепторов низкого давления Реципрокные изменения активности СНС и ПСНС Расширение диапазона регуляции ЧСС, повышение эффективности регуляции по принципу отрицательной обратной связи Paton JF, Boscan P, Pickering AE, Nalivaiko E. The yin and yang of cardiac autonomic control: vagosympathetic interactions revisited. Brain Res Rev. 2005 Nov; 49(3): 555 -65. Негомеостатические (защитные) рефлексы: Сонаправленные изменения активности СНС и ПСНС Хеморефлекс: - гипоксия – увеличение активности СНС и ПСНС, при умеренной гипоксии преобладает влияние СНС (увеличение ЧСС), при жесткой – ПСНС (СНС тормозится - уменьшение ЧСС); - гиперкапния – также увеличение активности СНС и ПСНС, преобладает влияние СНС; - гипокапния – торможение активности СНС и ПСНС. Нырятельный рефлекс – преобладает влияние ПСНС, уменьшение ЧСС Окулокардиальный рефлекс (рефлекс Даньини-Ашнера) – преобладает влияние ПСНС, уменьшение ЧСС Старт-рефлекс – может преобладать влияние СНС или ПСНС Активация соматических ноцицепторов – преобладает влияние СНС, увеличение ЧСС Ø Высокая точность установки значения ЧСС на заданном уровне Ø Увеличение сократимости миокарда (компенсация снижения сократимости из-за уменьшения ЧСС – эффекта Боудича) Ø Расширение коронарных сосудов Ø Парасимпатическая тахикардия - ? ? ? Возможные механизмы: Ø влияние ВИП, стимуляция хромаффинных клеток сердца и адренергических вставочных нейронов в ганглиях (SIF- small intensely fluorescent cells)

ВАЗОМОТОРНЫЕ СИМПАТИЧЕСКИЕ НЕЙРОНЫ Вазодилятаторы Вазоконстрикторы Холинергические симпатические волокна, иннервирующие артериальные сосуды скелетных мышц у человека и некоторых млекопитающих Обладают тонической активностью, но ее паттерн различается в нервных волокнах, иннервирующих сосуды разных органов (нет тонической активности, активируются в предстартовой ситуации)

Вазоконстрикторы Скелетных мышц Внутренних органов Кожи (в т. ч. почек) 1. Тоническая активность 2. Зависимость активности от барорефлекса 3. Дыхательная модуляция активности + ++ + - Выраженная пульсовая модуляция активности Пульсовая модуляция слабее ++ + Активируются во время вдоха Также активируются во время вдоха, но слабее, чем мышечные Пульсовая модуляция отсутстствует Модуляция отсутстствует или же качественно иная (активация вовремя выдоха)

Изменения симпатической активности, АД и ЧСС при измерении АД незнакомым врачом White coat effect) К сосудам мышц К сосудам кожи АД (мм рт. ст. ) ЧСС (уд/мин) При ориентировочной реакции активность вазоконстрикторов кожи повышается, а вазоконстрикторов скелетных мышц – тормозится Grassi et al. Circulation 1999, 100, 222 -225

При гиперкапнии и болевом воздействии активность вазоконстрикторов скелетных мышц повышается, а вазоконстрикторов кожи – тормозится Гиперкапния АД (мм рт. ст. ) Активность синокаротидного нерва К сосудам мышц К сосудам кожи Болевое воздействие

При стимуляции телец Пачини вибрацией активность вазоконстрикторов кожи тормозится, а судомоторных нейронов - повышается Вазомоторный нейрон При повышении температуры гипоталамуса активность вазоконстрикторов кожи тормозится Судомоторный нейрон К сосудам кожи Кожный гальванический потенциал Температура

На уровне гипоталамуса происходит сопряжение регуляции вегетативных функций и поведения: разнонаправленные изменения скорости кровотока в разных органах Раздражение нервных центров гипоталамуса с помощью микроэлектродов сопровождается возникновением у животных поведенческих реакций: пищевого поведения, оборонительного поведения или бегства, полового поведения, терморегуляторных реакций и др.

Функциональная организация симпатического выхода к сосудам и надпочечникам Общие входы от вышележащих отделов ЦНС Гипоталамус: небольшое кол-во специализированных входов Ганглии Преганглио-нарные нейроны Мозговое вещество надопочечников Guyenet Nature Reviews Neuroscience 7, 335– 346 (May 2006) | doi: 10. 1038/nrn 1902

Функциональная организация симпатического выхода к сосудам и надпочечникам Стимулы, активирующие разные типы клеток в мозговом веществе надпочечников Снижение АД Общие входы от вышележащих отделов ЦНС Гипоталамус: небольшое кол-во специализированных входов Гипогликемия Ганглии Преганглио-нарные нейроны Мозговое вещество надопочечников Норадреналин Адреналин Guyenet Nature Reviews Neuroscience 7, 335– 346 (May 2006) | doi: 10. 1038/nrn 1902

Specialized functional pathways are the building blocks of the autonomic nervous system Janig, W, and Mc. Lachlan EM. J Auton Nerv Syst 41: 3 -13, 1992 Типы постганглионарных симпатических волокон Модуляция активности Мишени Тоническая активность Пульсовая Дыхательная Вазоконстрикторы скелетных мышц Резистивные сосуды + ++ ++ Вазоконстрикторы внутренних органов Резистивные сосуды + + + Вазоконстрикторы кожи Резистивные сосуды - - Вазодилятаторы скелетных мышц (холинергические) Резистивные сосуды - - - Судомоторные волокна Потовые железы небольшая - - Пилоэректорные волокна Мышцыпилоэректоры - - - Волокна, регулирующие просвет значка Радиальная мышца радужки небольшая - - Волокна, иннервирующие гладкую мускулатуру желудочно-кишечного тракта, дыхательных путей и органов выделительной системы Гладкая мускулатура + - - Гладкая мускулатура - - - Волокна, иннервирующие гладкую мускулатуру репродуктивных органов Волокна, иннервирующие обмен веществ (липолиз, гликогенолиз и др. ) Жировая ткань (бурая и белая), печень, скелетные мышцы и др. - (или иная)

Расположение симпатических премоторных нейронов для разных функциональных блоков СНС Зона А 5 (ростально Паравентрикуля рное ядро гипоталамуса Ядра шва от RVLM) RVMM RVLM (медиально от RVLM) Бурая жировая ткань Вазоконстрикторы висцеральных органов Вазоконстрикторы кожи Вазоконстрикторы мышц Судомоторы СЕРДЦЕ Почки Mc. Allen RM. , 2013 Мозговое вещество надпочеников (А и НА)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ: дифференцированная регуляция органовмишеней СНС может быть обусловлена многими причинами 1. Разные «команды» к органам-мишеням (паттерн команд формируется гипоталамусом) 2. Разная плотность иннервации 3. Разные медиаторы (НА, АЦХ), наличие/отсутствие котрансмиттеров 4. Разные типы пре- и постсинаптических рецепторов 5. Модуляция местными механизмами например, функциональный симпатолиз при рабочей гиперемии)

Неодинаковые изменения тонуса сосудов в разных органах при активации СНС могут быть обусловлены несколькими причинами 1. Разные «команды» к сосудам (паттерн команд формируется гипоталамусом) 2. Разная плотность иннервации, разный набор медиаторов рецепторов на постсинаптических клетках 3. Модуляция местными механизмами