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
A sympathicus vasoconstrictor tónus felfedezése Introduction a la médecine expérimentale, 1865 Claude Bernard It is dangerous to fall in love with a hypothesis and not willing to take no for an answer (P. Medawar) vasoconstrictio? n. auricularis magnus n. auricularis magnus átmetszése (vasoconstrictio) vasodilatatio
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 VEGETATÍV MOTOROS (efferens) SZENZOROS (afferens) SYMPATHICUS (efferens) PARASYMPATHICUS (efferens) ENTERÁLIS
Walter Holbrook GASKELL 1847-1914 Az autonóm idegrendszer kutatásának úttörői Ulf S. von Euler 1905-1983 Walter Bradford Cannon 1871-1945 Wilhelm Feldberg 1900-1993 Henry Hallett Dale 1875 1968
GASKELL ~1885 A vegetatív idegrendszer anatómiai felépítése LANGLEY ~1900 nikotinecsetelés! Nicotiana tobacum STÖHR: Eine Nikotinanatomie werde ich nie anerkennen.
3 Kontroll 1 1 2 2 3 A synaptikus ingerületátvitel bizonyítása a sympathikus ganglionban [Langley klasszikus kísérlete nikotinecseteléssel.]
MOTOROS SZENZOROS AUTONÓM ZNS KIR pregangl. posztgangl. PNS PIR
THORACOLUMBALIS SYMPATHICUS Th1-12, L1-2 Th 5-9 Th 10-11 CRANIOSACRALIS PARASYMPATHICUS III, VII, IX, X agyidegek S2-4
Psy 1:2 [n. vagus 1:7000] lokalizált hatás preggl. postggl. Sy 1:30, 1:180 diffúz hatás Fulton: anatomical basis of functional differences ratio index [ggl. ciliare; ggl. cervicale superius]
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 = Th 5(6)-9(10) = Th 10-11
Preganglionáris neuronok lokalizációja a thoracalis gerincvelőben Retrograde jelölés a nyaki sympathikus felől Retrograde jelölés a mellékvese-velő felöl (Fluorogold) (True blue) retrográd jelölő festék
Ganglon cervicale superius Ganglon cervicale medium Ganglion stellatum
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 : parciális sympathicus denerváció GCS Fluoreszcens mikroszkópia Elektronmikroszkópia IRIS
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 Th 1-12 és L 1-3 szegmentumaiból erednek. A PARASYMPATHIKUS CRANO-SACRALIS preganglionáris neuronok a III, VII, IX és X agyidegek vegetatív magjaiból és a gerincvelő S 2-4 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 intravénásan befecskendezett acetylcholin hatása a szisztémás vérnyomásra 1914 Acetylcholin 0,01 g-0,1 mg 1. direkt vasodilatator 2. + vagus-hatás (neg chronotrop) Atropin + Ach (5 mg) Symp. ggl. stim. Nikotin Hexamethonium + Ach (5 mg) Ganglionbénítók
pióca Fühner - Dale - Feldberg bioassay Ach mérésére (A pióca izom rendkívül szenzitív az Ach-ra) Az Ach transzmitter szerepének bizonyítása in vivo 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) Egészséges kontroll +Ach +Ach FDR: first-degree relatives 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 appeared in on the the hairless parasympathetic pads, parts venous fluid of the collected system during the are cholinergic, stimulation and acquired that those a stimulant in the sympathetic action on part the of leech the muscle system are corresponding adrenergic, to a still content holds; of 2.5-l0 but there µg of are acetylcholine exceptions per to litre. this rule Bár általánosságban igaz, hogy a parasympathicus posztganglionáris idegrostok cholinergek, a sympathicus posztganglionáris idegek pedig adrenergek, 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
The ability of noradrenaline (re)uptake identifies noradrenergic nerve terminals
Imaging of myocardial receptors: applications in the evaluation of cardiac disease 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. PET A myocardialis beta-receptorok számának csökkenése a szívműködés súlyos funkcionális zavarainak indikátora. Diagram illustrating the [11C]-labelled hydroxyephedrine (HED) transport model. NE, neuroeffector; U-1, uptake-1. PRE POST 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 d, ml/g) of [11C]HED (means are indicated by the horizontal lines). Right: Maximum number of available binding sites (B max, pmol/g) forb-adrenoceptors in patients with HCM and control individuals, measured usi 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 Catecholamin re-uptake Adrenerg receptor denzitás
A vérnyomás és a szívfrekvencia cirkadián változásai
N Engl J Med. 1991 Oct 3;325(14):986-90. Circadian variation in vascular tone and its relation to alpha-sympathetic vasoconstrictor activity. Panza JA, Epstein SE, Quyyumi AA. Cardiology Branch, National Heart, Lung, and Blood Institute, National Institutes of Health, Bethesda, MD 20892. Comment in: N Engl J Med. 1991 Oct 3;325(14):1038-9. N Engl J Med. 1992 Mar 5;326(10):709-10; author reply 710-11. N Engl J Med. 1992 Mar 5;326(10):710; author reply 710-1. BACKGROUND. The frequency of several cardiovascular events, such as myocardial infarction, sudden death, and stroke, is increased during the early morning hours. There is also a similar circadian pattern in several physiologic variables, including blood pressure, suggesting that certain dynamic processes may contribute to the circadian distribution and onset of acute events. METHODS. To determine whether there are circadian variations in vascular tone and to investigate their underlying mechanisms, we measured blood flow and vascular resistance in the forearm and their responses to phentolamine (an alphaadrenergic-antagonist drug) and sodium nitroprusside (a direct vasodilator) in 12 normal subjects (7 men and 5 women; mean age [+/- SD], 44 +/- 9 years) at three different times of day (7 a.m., 2. p.m., and 9 p.m.). The drugs were infused into the brachial artery, and the responses were measured by strain-gauge plethysmography. RESULTS. The basal forearm vascular resistance was significantly higher, and the blood flow significantly lower, in the morning than in the afternoon and evening (mean vascular resistance, 31 +/- 8, 25 +/- 6, and 22 +/- 7 mm Hg per milliliter per minute per 100 ml of forearm volume, respectively; P less than 0.01). The vasodilator effect of phentolamine was also significantly greater in the morning (mean decrease in vascular resistance, 38 +/- 6 percent) than in the afternoon (26 +/- 6 percent) and evening (21 +/- 7 percent) (P less than 0.05). Consequently, there was no circadian variation in vascular resistance or blood flow after the infusion of this drug. In contrast, the vasodilation in response to sodium nitroprusside was similar at all three times of day. CONCLUSIONS. There is a circadian rhythm ABPM in basal MONITOR vascular tone, due either holter partly or entirely to increased alpha-sympathetic vasoconstrictor activity (ambulatory during blood the morning. pressure This monitoring) variation may contribute to higher blood pressure and the increased incidence of cardiovascular events at this time of day.
>2/5
Ach Ach nikotinos Ach receptorok NA Ach nikotinos Ach receptorok muscarinos Ach receptorok
Nucleus salivatorius superior (VII) Vegetatív synapsisok vitális festése felnőtt egér submandibuláris ganglionjában In Vivo Imaging of Presynaptic Terminals and Postsynaptic Sites in the Mouse Submandibular Ganglion Corey M. McCann and Jeff W. Lichtman Department of Molecular and Cellular Biology, Harvard University, Cambridge, Massachusetts 02138 Dev Neurobiol. 2008 May ; 68(6): 760 770. doi:10.1002/dneu.20621.
Postsynaptikus Ach receptorok (AChR α7) in vivo jelölése α-bungarotoxinnal egér submandibuláris ganglionjában In Vivo Imaging of Presynaptic Terminals and Postsynaptic Sites in the Mouse Submandibular Ganglion Corey M. McCann and Jeff W. Lichtman Department of Molecular and Cellular Biology, Harvard University, Cambridge, Massachusetts 02138 Dev Neurobiol. 2008 May ; 68(6): 760 770. doi:10.1002/dneu.20621.
Azetylcholin Acetylcholin Rezeptoren receptorok receptors glandular, smooth muscle
Ingerületáttevődés a parasympathikus cholinerg végkészülékekben
Ingerületáttevődés a sympathikus adrenerg végkészülékekben
Ach Ach nikotinos Ach receptorok NA Ach nikotinos Ach receptorok muscarinos Ach receptorok M 1,2,3 1,2, 1,2,3 M 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
Atropin-rezisztens vazodilatáció macska gl. submandibularisaban
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)
Aorta preparátum relaxációja intakt endothelium Alfred Nobel 1833-1896 R. Furchgott L. Ignarro F. Murad cyclic-gmp-specific phosphodiesterase type 5 (PDE5) sildenafil
Ach Nitroglyc Fig. 1. Response of pial arterioles to acetylcholine (A), ADP (B), and nitroglycerin (C) before (open bars) and during (solid bars) infusion of nicotine. Values are means ± SE. *P < 0.05 vs. the response before infusion of nicotine. Fang Q et al:impairment of nitric oxide synthase-dependent dilatation of cerebral arterioles during infusion of nicotine. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2003 284:H528-34.
NO VIP
SIF A sympathikus ganglionok transzmissziós folyamatai SIF (small intensely fluorescent cells) fepsp : 30 ms (Ach, nikotinos) sipsp: 2s (Dopamin, D 2 ) sepsp: 30 s (Ach, M 2 ) late slow EPSP: 4 min (GnRH)
A vegetatív idegrendszer transzmitter anyagai Preganglionáris neuronok: Acetilkolin VIP Postganglionáris neuronok: Sympathicus Parasympathicus synaptikus válasz sebessége gyors ATP Acetilkolin közepes Noradrenalin NO lassú NPY VIP (Adrenalin)
A transzmitter-felszabadulás preszinaptikus modulációja
A transzmitter-felszabadulás preszinaptikus modulációja
A transzmitter-felszabadulás preszinaptikus modulációja Ach effector homotrop effector heterotrop
A transzmitter-felszabadulás preszinaptikus modulációja
PRESYNAPTIKUS INTERAKCIÓK: NA release gátlása presynaptikus α 2 receptorok révén (90%-os gátlás) heterotrop interakciók: plexus myentericus: NA gátolja az Ach felszabadulását és vice versa homotrop interakciók: presynaptikus autoreceptorok (autoinhibitoros feedback) Adrenerg idegvégződés NA release presynaptikus modulációja: fokoz: adrenalin (β 2 ) angiotensin (AT 1 ) NA release presynaptikus modulációja: fokoz: adrenalin (β 2 ) angiotensin (AT 1 ) gátol: Ach (muscarinos) NA/A (α 2 ) serotonin (5-HT 1 ) adenosin (P 1 ) PGE histamin (H 1 ) enkephalin (δ) dopamin (D 2 ) ATP (P 2 ) (presynaptikus kalcium beáramlás gátlása; fokozott kálium- permeabilitás) Fokozott NA szintézis Fokozott vezikuláris Felszabadulás Fokozott re-uptake gátol: Ach (muscarinos) NA/A (α 2 ) serotonin (5-HT 1 ) adenosin (P 1 )
A vegetatív idegrendszer működésének jellemzése
The sympathetics are like the loud and soft pedals, modulating all the tones together, while the parasympathetics are like the separate keys Cannon, Walter Bradford 1871-1945 sympathetikos (gr) = együttérző
The sympathetics are like the loud and soft pedals, modulating all the tones together, while the parasympathetics are like the separate keys
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)
2. Vegetatív efferens idegrostok elektromos aktivitásának regisztrálása: nyugalomban: 0,1-3 Hz aktivált állapotban: 10 30 Hz 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)
A sympathicus vasoconstrictor tónus supraspinális eredete
A sympathicus preganglionáris neuronok supraspinális kontrollja rostralis ventrolateralis medulla =
A szisztémás keringésben az érellenállást döntően a sympathikus tónus határozza meg
Role of vagus tone in the regulation of heart rate Resting heart rate after heart transplantation British Heart_Journal, I975, 37, 6I26i8. Sinus node function in the denervated human heart. Effect of digitalis D. J. Goodman,2 R. M. Rossen, R. Ingham,3 A. K. Rider, and D. C. Harrison
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 Horner-triász - fokozott (szindróma) kalcium-permeabilitás - transmitter-inaktiváció (reuptake) zavar
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 Post- ggl. denervatio denerváció 1 2 1 2 Paradox pupilla
Cannon-féle sympathicus vészreakció (alarm-reakció) (tenyér, talp, axilla [mentális izzadás] hideg (vasoconstrictio) acralis régiók
Hyperhidrosis: fokális vagy generalizált túlzott verejtékezés (prevalencia: 2.8%) HYPERHIDROSIS
Raynaud-kór: hideg v. emocionális okból jelentkező vérellátási zavar (vasoconstrictio) és cyanosis a kéz ujjain a sympathicus rendszer fokozott aktivitása következtében fellépő vasospasmus miatt. Kezelés: ETS (endoscopic thoracic surgery) T2-T4 sympathicus ganglionok kiírtása (sympathectomia). Következmény: vazodilatáció az érintett területeken, reflex (kompenzatorikus) izzadás (törzs) Raynaud7 first described a clinical condition consisting of episodic digital cyanosis and pallor induced by cold or emotional stimuli in 1862. This phenomenon was believed to be an abnormal vasospastic response mainly as a result of an overactive sympathetic nervous system. On the basis of this theory, cervicothoracic sympathectomy was performed as a surgical treatment for Raynaud s phenomenon.1,8-10
* Cannon-féle sympathicus vészreakció (alarm-reakció) * * * * * * *
A mellékvesevelő aktiválódásának következményei Adrenalin: 0,2 g/kg/min Noradrenalin: 0,05 g/kg/min mellékvesevelő katecholaminok szerv receptor reakció bronchus szív vénák artériák vázizom máj zsírszövet beta beta alfa alfa beta beta beta beta konstr. dil. dilatáció szívfrekvencia konstrikció bőr izom glykogenolysis lipolysis fokozódás zsiger coron. perctérfogat vénásbeömlés légzésfok. izom, szív, agy vérátáramlás nő tejsav vércukor FFA hatások Izom, szív, agy oxigén ellátása nő tejsavszint szív, máj nő glukóz és FFA izom, szív, agy
Az egyes szervek vegetatív beidegzése
m. tarsalis - contractio m. orbitalis - contractio - bulbus protrusio corpus pineale - melatonin szintézis fokozódása: β2
,
pia mater erei genitáliák erectilis szövetei /glucagon release: β SY: Barna zsírszövet: hőtermelés, β2 3
VESE SY: renin secretio