Симпатическая нервная система

А. Иннервируемые органы. Вотличие от парасимпатических нервов, которые выходят из различных отделов ЦНС, все симпа­тические нервы выходят из спинного мозга (нейроны расположе­ны в боковых рогах, сегменты Суш - Ьн - ядро Якобсона, или яд­ро парамедианное дорсальное) и иннервнруют все органы и ткани организма (рис. 1.2).

Симпатические нервы выходят в составе передних корешков и, отделившись от них, идут в виде белых соединительных вет­вей к симпатическому стволу. Это преганглионарные мякотные (мислиновые) волокна. Часть из них прерывается в узлах сим­патического ствола, другая часть проходит, не прерываясь.

От симпатического ствола отходят два нервных пути. Первый путь - серые соединительные ветви, представляющие собой постганглионарные симпатические волокна. Они вступают в спинно­мозговые (соматические) нервы, иннервирует лимфатические и кровеносные сосуды, железы, мышцы, поднимающие волосы, мышцы туловища и конечностей, скелетную мускулатуру, все орга­ны и ткани. Второй путь - нервы, идущие непосредственно к внутренним органам и сосудам. Небольшая часть волокон этих нервов является постганглионарными, большая - преганглионарными. Последние образуют синапсы на клетках превертеб-ральных, а также шейных, нижних поясничных, крестцовых и копчиковых ганглиев. От нейронов этих ганглиев отходят постганглионарные волокна, иннервирующие внутренние органы и ткани организма.

Б. Локализация симпатических центров.В последнем шейном и двух первых грудных сегментах спинного мозга расположен спино-цилиарный центр, осуществляющий регуляцию функции гладких мышц глаза, в том числе мышцы, расширяющей зрачок. Эффекторные нейроны этого пути лежат в краниальном шейном симпатиче­ском ганглии. От Н-1У грудных сегментов спинного мозга отходят симпатические волокна, иннервирующие слюнные железы. В пер­вых пяти грудных сегментах спинного мозга расположены симпа­тические нейроны, иннервирующие сердце и бронхи. Ганглионар-ные клетки этого пути лежат в основном в звездчатом ганглии или, реже, в узлах пограничного симпатического ствола. Сосуды и по­товые железы иннервируются всеми симпатическими преганглионарными нейронами спинного мозга. Таким образом, симпатиче­ские нервы регулируют функции всех органов и тканей организма, включая ЦНС и сенсорные рецепторы.

Норадренергические нейроны голубого пятна по своим морфо­логическим, биохимическим и электрофизиологическим свойствам весьма сходны с периферическими нервными клетками. Есть данные о том, что многие норадренергические волокна, выхо­дящие из нижних частей ствола мозга, иннервируют артериолы и капилляры коры полушарий большого мозга. Подобные ней­роны могут участвовать в регуляции кровотока через кору, их можно рассматривать как центральный отдел симпатической нервной системы.

Рис. 1.2. Общая схема холинергичсской и адренергической иннервации. С, ТЬ, Ь, 5 - сегменты спинного мозга В. Медиаторы и рецепторы. 1. В ганглиях. Эфферентный вход в вегетативном ганглии (экстра- и интраорганный) представлен возбуждающим холинсргическим преганглионарным волокном, образующим синапс с нейроном посредством N-холиноре-цептора (возбуждение передается с помощью ацетилхолина). Рецептор получил свое название (Д.Н.Ленгли) вследствие чувст­вительности к никотину: малые дозы никотина возбуждают ней­роны ганглия, большие - блокируют. В вегетативных ганглиях, кроме ацетилхолина, имеются нейропептиды: мет-энкефалин, нейротензин, вазоактивный интестинальный пептид (ВИП), хо-лецистокинин, вещество Р, но их роль как медиаторов не дока­зана. 1Ч-холинорецепторы локализованы также на клетках ске­летных мышц, каротидных клубочков и мозгового слоя надпо­чечников. В ганглиях обнаружены также М-холинорецепторы (возбуждаются мускарином) и опиатные рецепторы. Они регу­лируют выделение медиатора ацетилхолина в синапсах ганглия и чувствительность М-холинорецепторов. В нейронах

ганглиев можно зарегистрировать тормозные - гиперполяризационные -потенциалы. Вызываются они вставочными адренергическими клетками, регулирующими возбудимость ганглионарных нейро­нов.

2. В постганглионарных симпатических окончаниях главным ме­диатором является норадрепалин - его около 90% (адреналина око­ло 7%, дофамина около 3%). Синтезируется норадреналин из ами­нокислоты тирозина в аксоне ганглионарного нейрона, в основном в терминальных симпатических окончаниях, примерно 1% - в теле нейрона. Поскольку в окончаниях симпатических ганглионарных нейронов выделяется норадреналин, эти нейроны называют адре­нергическими (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Нейроны и рецепторы симпатической и парасимпатической нервной системы. А - адренергический нейрон; X - холинергические нейроны; сплошная линия - преганглионарные волокна; прерывистая - постганглионарные волокна В ответ на раздражение симпатического нерва вместе с нор-адреналином выделяются также белок хромагринин, дофамин-Ъ-гидроксилаза, мет-эикефалин. Эту смесь биологически активных веществ дополняют медиаторы соседних нервных окончаний, гормоны, метаболиты и ионы эффекторных клеток, поэтому принцип Дейла «один нейрон - один медиатор» требует опреде­ленной коррекции. Однако в нервном окончании всегда имеется основной медиатор. В симпатических нервных окончаниях основным медиатором, как отмечалось, является норадреналин. Он находится в гранулах в двух видах: резервном (стабильном) -85-90% и мобильном, который мобилизуется при поступлении нервных импульсов и вы-

деляется из симпатических терминален, варикоз. Мобильный норадреналин пополняется из стабильного фонда.

Наиболее значим в процессах выделения медиатора везику­лярный экзоцитоз, состоящий из нескольких этапов. Первый этап - сопряжение деполяризации и секреции - реализируется с помощью Са²⁺, который проникает в пресинаптические нервные окончания через медленные и быстрые кальцевые каналы. На место выделившихся везикул медиатора транспортируются по филаментам с затратой энергии новые гранулы медиатора. Ис­точник энергии - АТФ. Если Са²+ обеспечивает попадание ме­диатора в экзоцитозный карман, то происходит выдавливание медиатора с помощью актомиозина. Выведение Са²⁺ из нервно­го окончания после его возбуждения осуществляется кальцие­вым насосом.

Инактивация медиатора. Примерно 75-80% выделившегося в синаптическую щель норадреналина захватывается обратно пресинаптической мембраной и поступает в пузырьки. Не попавший в пузырьки норадреналин разрушается моноаминоксидазой (МАО), локализованной на пресинаптической мембране. Часть выделившегося в синаптическую щель и не связавшегося с пост- и пресинаптическими рецепторами норадреналина разрушается в области рецепторов постсинаптической мембраны ферментом катехол-О-метилтрансферазой (КОМТ) клеток-эффекторов, часть медиатора диффундирует в интерстиций и кровь. Вклад МАО и КОМТ в процессы инактивации выделившихся в синаптическую щель катехоламинов невелик, а доля участия этих ферментов в разных органах и тканях различна: в ЦНС действует в основном МАО, в периферической симпатической нервной системе - КОМТ.

3. Эффекторные рецепторы. Выделившийся из симпатических окончаний иорадрсналиндействует на а- и (3-адренорецепторы, являющиеся гликопротеидами (см. рис. 1.3). Деление рецепторов основано на чувствительности их к различным фармакологиче­ским препаратам: а-адренорецепторы блокируются фентолами-ном, а р-адренорецепторы - пропранололом. Оба типа рецепто­ров делятся на два подтипа: a₁- и a₂-, b₁- и b₂-адренорецепторы. Антагонистами a₁-адренорецепторов являются празозин, дропе-ридол, антагонистами а₂-адренорецепторов - раувольсин, йохимбин, b₁-дренорецепторов - практолол, атенолол, b₂-адренорецепторов - бутоксамин.

Распределение a- и b-адренорецепторов в различных органах. В большинстве органов, реагирующих на катехоламины, со­держатся a- и b-адренорецепторы, причем одна гладкая мы­шечная клетка может иметь оба рецептора (табл. 1.1). В чис­том виде выделены из мембраны a₁-адренорецепторы. Они представляют собой белок с молекулярной массой 9600 и обу­словливают сокращение сосудов, матки, семявыносящего про­тока, семенных пузырьков, мышц, поднимающих волосы, и расслабление продольного и циркулярного мышечных слоев кишечника.

Г. Связь симпатических окончаний с адренорецепторами.Счи­тают, что симпатическую иннервацию имеют преимущественно a₁ и b₁-адренорецепторы (постсинаптические рецепторы). Акти­вируются они в основном медиатором норадреналином a₂ и b₂-адренорецепторы, как правило, не имеют иннервации или она вы­ражена слабо, они расположены вне синапсов на клетках-эффек­торах и активируются циркулирующим в крови адреналином и диффундирующим норадреналином после его выделения пресинаптическими окончаниями. Эти адренорецепторы обнаружены также на пресинаптических окончаниях, где они выполняют регу­лирующую функцию. Прямая связь посредством синапса имеет место в сердце, жировой ткани, сосудах и в ряде гладкомышечных органов (мышцы зрачка, матки, мышца, поднимающая волосы, семявыносящий проток, кишечник). Непрямой тип регуляции, как известно, осуществляется в большинстве органов: в скелетной мускулатуре, эндокринных железах, многих экзокринных железах. В этих органах медиатор из сосудистых симпатических сплетений диффундирует к местным окружающим сосуд клеткам либо раз­носится кровью. Имеется и третий вариант связи симпатических (постганглионарных адренергических) нервных волокон - они образуют синаптические контакты с нейронами интраорганной нервной системы: либо с преганглионарными парасимпатически­ми волокнами, либо с постганглионарными парасимпатическими волокнами посредством а-рецепторов. Подобные взаимодействия симпатической и парасимпатической нервных систем установле­ны в органах пищеварительного тракта, предполагаются в сердце и мочевом пузыре.

Д. Эффекты активации a- и b -адренорецепторов и механизмы их реализации.В физиологических условиях реакция какого-либо ор­гана на адреналин и норадреналин, поступающих с кровью либо выделяющихся при возбуждении симпатических нервов, зависит от преобладания a- или b -адренорецепторов в данном органе и раз­личной их возбудимости. Активацияa₁- и a₂-адренорецепторов мембран клеток-эффекторов ведет к деполяризации их и повы­шению функции органа, в том числе сфинктеров пищеварительного тракта. Мышцы желудка и кишечника при этом расслабляются. Однако если симпатический ствол раздражается в грудной полости, то,как правило, регистрируютсяне тормозные, а стимуляторные реакции желудка и двенадцатиперстной кишки.Стимуляторные ре­акции осуществляется, по-видимому, с помощью серотонинерги-ческих нервных волокон, имеющихся в составе симпатических стволов (рис. 1.4).

Активация b-адренорецепторов вызывает разнонаправленные эффекты в различных органах. Активация р-адренорецспторов в сердце(их назвали b₁-рецепторами, они хорошо иннервированны) ведет к деполяризациии возбуждению кардиомиоцитов, увеличе­нию частоты и силы сердечных сокращений, повышению автома-тии, облегчению атриовентрикулярной проводимости. При акти­вации b-адренорецепторов эффекторных клеток гладкомышечных органов (их назвали b₂-адренорецепторами,они менее иннервиро­ванны) возникает пшерполяризация,наблюдается снижение функ­ции органа, в частности расширение сосудов.

Рис. 1.4. Функциональная организация эфферентного отдела вегетативной нервной системы (на примере пищеварительного тракта). Нейроны: А - адренергический, С - серотонинергический, X - холинергический, П - перинергический и соответствующие им а-, b-, S-, N-, М- и Р-рецепторы; сплошные линии - прсганглионарные, прерывистые – постганглионарные нервные волокна При одновременнойактивации а- и b-адренорецепторовсосуды суживаются вследствие преобладания а-адренорецепторов. Кроме того, при возбуждении обоих типов рецепторов возникают метабо­лическиесдвиги с помощью вторых посредников: при активации а-адренорецепторов - инозит ол-3-фосфата (ИФз) и ионов Са2+; при стимуляции b-адренорецепторов - аденилатциклазы - цАМФ. Мессенджерами для

котехоламинов являются также цГМФ, диацилглицерин (ДАГ). При взаимодействии катехоламинов с рецептора­ми особо важную роль играет регуляторный G-белок. Этот белок играет важную роль в функционировании и других рецепторов: бо­лее 80 типов рецепторов связаны с ионными каналами или фермен­тами посредством G-белка.

Е. Мозговой слой надпочечников.Этот слой представляет собой видоизмененный симпатический ганглий.Его клетки, с онтогенети­ческой точки зрения, гомологичны ганглионарным симпатическим нейронам. Они содержат включения, окрашивающиеся в желто-коричневый цвет двухромовокислым калием, что и послужило по­водом назвать их хромаффинными клетками. В виде скоплений хромаффинные клетки встречаются на поверхности аорты, в облас­ти каротидного синуса, среди клеток симпатических ганглиев. Преганглионарные волокна образуют на этих клетках, как и на хромаффинными клетках надпочечников, возбуждающие холинергиче-ские синапсы. Выделение катехоламинов из мозгового вещества надпочечников регулируется исключительно нервными влияниями (перерезка преганглионарных симпатических волокон прекращает секрецию катехоламинов). При возбуждении преганглионарных волокон у человека в кровоток обычно выбрасывается смесь кате­холаминов, состоящая из адреналина (80-90%) и норадреналина (10-20%). Точки приложения для продуцируемых надпочечниками катехоламинов те же, что и у симпатической нервной системы, од­нако их действие более выражено, чем симпатических нервов, в об­ластях с редкой адренергической иннервацией (в циркулярных и продольных мышцах кишечника, крупных артериях, матке). Взаи­модействие катехоламинов с адренорецепторами вызывает различ­ные эффекты у разных органов, в частности торможение функции пищеварительного тракта, улучшение процесса передачи в нервно-мышечных синапсах и увеличение силы сокращений скелетных мышц, увеличение частоты и силы сокращений сердца, расширение бронхов. Все это имеет важное приспособительное значение, обес­печивая мобилизацию систем организма при физическом и эмо­циональном напряжениях.

Катехоламины усиливают высвобождение свободных жирных кислот из подкожной жировой ткани и образование глюкозы и лактата из гликогена, необходимых клеткам организма при на­пряжении. Ускоренное расщепление углеводов осуществляется с помощью активации аденилатциклазы, стимулирующей образова­ние цАМФ, который в свою очередь активирует фосфорилазу, рас­щепляющую гликоген - источник энергии. Таким образом, катехоламины мозгового слоя надпочечников можно рассматривать как метаболические гормоны.Не случайно симпатэктомированные жи­вотные не в состоянии осуществлять физические усилия, плохо пе­реносят охлаждение и перегревание, с большим трудом справляют­ся с кровотечением. У симпатэктомированных животных не бывает проявления характерных защитных реакций и показателей агрес­сивности: тахикардии, повышения артериального давления, расши­рения зрачков. Введение в организм ганглиозидов стимулирует рост новых синапсов, ускоряет реиннервацию после повреждения нервных волокон. Клетки, подобные хромаффинным мозгового слоя надпочечников, называют трансдуктороми, их короткие аксо­ны не имеют синаптических контактов с другими клетками, они выделяют в кровь свои биологически активные вещества, называе­мые также гормонами. К клеткам-трансдукторам относят, кромехромаффинных клеток, нейроны супраоптического и паравентри-кулярного ядер гипоталамуса, выделяющие вазопрессин и окситоцин; нейроны гипоталамуса, выделяющие в сосудистую систему факторы, регулирующие функцию гипофиза; клетки юкстагломерулярного аппарата почки, которые под влиянием посттангаионар-ных симпатических волокон выделяют в кровь ренин.

Таким образом, симпатическая нервная система вместе с мозго­вым слоем надпочечников (симпатико-адреналовая система) ак­тивирует деятельность всего организма, мобилизует его защитные силы, обеспечивает выход крови из кровяных депо, поступление в кровь глюкозы, ферментов, усиливает метаболизм тканей, увели­чивает расход энергии. Возбуждение симпатической нервной сис­темы является пусковым звеном стрессорных эмоционально окра­шенных реакций.

Основные эффекты стимуляции симпатических нервов пред­ставлены в табл. 1.1. Таблица 1.1 Влияния симпатических и парасимпатическихнервов на органы 1.1.3. Парасимпатическая нервная система А. Иннервирусмые органы и локализация нейронов. Парасим­патические нервные волокна имеются в составе черепных нервов (III пара - мезэнцефальный отдел; VII, IX и X пары - бульбарный отдел) и в тазовом нерве - сакральный отдел спинного моз­га (SII-S,IV).

Парасимпатические волокна III пары (глазодвигательный нерв) иннервируют глазные мышцы (m. Sphincter pupillae m. Ciliaris), регу­лируя диаметр зрачка и степень аккомодации. Парасимпатические ветви VII пары (лицевой нерв), а именно n. Petrosus major (секреторный нерв) иннервирует слизистую оболочку носа, неба, слезную железу; барабанная струна (сме­шанный нерв) содержит чувствительные и секреторные волокна поднижнечелюстной и подъязычной слюнных желез. Парасимпатические секреторные волокна IX пары (языкоглоточный нерв) подходят к околоушной железе в составе n. auriculotemporalis от третьей ветви тройничного нерва. Ветви X пары (блу-

жда­ющий нерв) отходят к дыхательным органам, большей части пищеварительного тракта (до нисходящей ободочной кишки), сердцу, печени, поджелудочной железе, почке.

Парасимпатические нервы сакрального отдела спинного мозга иннервируют нисходящую часть ободочной кишки и тазовые ор­ганы (прямая кишка, мочевой пузырь, половые органы).

Парасимпатической иннервации не имеют скелетные мышцы, матка, мозг, значительное большинство кровеносных сосудов (кожи, органов брюшной полости, скелетных мышц), органы чувств и мозговое вещество надпочечников.

Парасимпатические ганглии и отдельные нейроны расположе­ны внутри органов, а в тазовой области и в области головы - в непосредственной близости от органов. От нервных клеток пара­симпатических ганглиев идут короткие постганглионарные пара­симпатические волокна, иннервирующие все перечисленные ранее органы; преганглионарные волокна обычно длинные (у симпати­ческой нервной системы наоборот: преганглионарные - короткие, постганглионарные — длинные).

Б. Медиаторы и рецепторы. 1. Проведение возбуждения с преганглионарного парасимпатического волокна па эффекторный ней­рон осуществляется с помощью ацетилхолина (см. рис. 1.3). Ме­диатор действует на М-холинорецептор постсинаптической мем­браны ганглионарного нейрона.

2. Постганглионарное волокно свое влияние на эффекторную клетку передает также с помощью ацетилхолина, который в пара­симпатических терминалиях находится в трех фондах (пулах):

1) стабильный, прочно связанный с белком ацетилхолин, не го­товый к освобождению;

2) мобилизационный, менее прочно связанный и пригодный к освобождению ацетилхолин;

3) готовый к освобождению ацетилхолин (активный медиатор), который освобождается квантами спонтанно и при поступлении к нервному окончанию потенциалов действия.

Активный медиатор локализуется в прилежащих к мембране пу­зырьках. Пузырьки с медиатором находятся в движении, и по мере расходования активного медиатора к пресинаптической мембране

поступают новые пузырьки с активным ацетилхолином. Освобож­дению квантов медиатора способствует ион Са²⁺. Ацетилхолин син­тезируется в цитоплазме окончаний холинергических нейронов, депонируется в везикулах по нескольку тысяч в каждой.

Инактивация медиатора. Выделившийся в синаптическую щель ацетилхолин, как и в любом другом синапсе, не весь используется для передачи сигнала. В отличие от симпатической нервной систе­мы основная часть ацетилхолина разрушается ферментом ацетил-холинэстеразой с образованием холина и уксусной кислоты, кото­рые захватываются пресинаптической мембраной и вновь исполь­зуются для синтеза ацетилхолина. Значительно меньшая часть медиатора диффундирует в интерстиций и кровь. Обратного захва­та нерасщепленного ацетилхолина нервными окончаниями не про­исходит. По поводу локализации ацетилхолинэстеразы существуют две точки зрения: согласно одной из них, фермент фиксирован на постсинаптической мембране вблизи холинорецепторов, согласно другой - на базальной мембране. Последняя представляет собой тонкую сеть коллагена и гликозоаминогликинов между пре- и постсинаптическими мембранами.

3. Эффекторные рецепторы. На клетки-эффекторы ацетилхо­лин действует с помощью М-холинорецепторов (см. рис. 1.3), ко­торые свое название получили от мускарина - токсина мухомора, который возбуждает эти рецепторы и вызывает такой же эффект, как и ацетилхолин. Мускаринолодобный эффект ацетилхолина был открыт позже. М-холинорецепторы имеются также на симпа­тических и парасимпатических окончаниях, в коре головного моз­га, ретикулярной формации. По чувствительности к различным фармакологическим препаратам выделяют М₁—М₄-холинорецеп-торы. М₁-холинорецепторы локализуются в вегетативных ганг­лиях и ЦНС, М₂-холинорецепторы - в сердце, на пресинаптических окончаниях, гладких мышцах пищеварительного тракта. На гладких мышцах расположены также Мз-холинорецепторы, име­ются они и в большинстве экзокринных желез. М₄-холиноре-цепторы изучены мало.

Некоторые симпатические нервные волокна (иннервирующие потовые железы, симпатические волокна, вызывающие расширение сосудов скелетных мышц) также являются холинергическими. Убе­дительного объяснения этому до настоящего времени нет. Сам по себе факт передачи сигнала с постганглионарных симпатических волокон посредством ацетилхолина установлен давно, многократ­но подтвержден в эксперименте и не вызывает сомнений. Однако постганглионарное симпатическое волокно является аксоном адренергического нейрона, в его окончаниях синтезируется норадреналин. Следовательно, либо симпатические преганглионарные во-локна на своем пути где-то образуют синапсы с холинергическими нейронами, либо постганглионарные симпатические волокна обра­зуют синапсы на поштанглионарных парасимпатических термина-лях и, возбуждая их, обеспечивают выделение ацетилхолина.

В. Эффекты возбуждения парасимпатической нервной системы(активации эффекторных М-холинорецепторов) проявляются сокращением гладких мыщц пищеварительного тракта - усили­вается перистальтика, сокращением мыщц бронхов - их просвет суживается, мочевого пузыря, сфинктера зрачка - зрачок сужи­вается, сокращением ресничной мышцы глаза - хрусталик ста­новится более выпуклым. Одновременно тормозится деятель­ность сердца, расширяются сосуды половых и некоторых других органов. Активация парасимпатических нервов сопровождается увеличением секреции всех желез, иннервируемых ими: пищева­рительного тракта, слюнных, трахеи и бронхов. Сфинктеры же­лудочно-кишечного тракта и мочевого пузыря расслабляются. Парасимпатическая нервная система способствует восстановле­нию гомеостазиса, обеспечивая трофотропный эффект.Приме­ром стимулирующего влияния парасимпатических нервов на гладкую мускулатуру является усиление сокращений желудка и кишечника при раздражении блуждающего нерва. Однако более слабое раздражение этого же нерва нередко вызывает противо­положный эффект - угнетение сокращений органа.

Механизмы этого феномена до настоящего времени не раскры­ты. Эффекты экзогенного ацетилхолина те же, что и парасимпати­ческой нервной системы.

Г. Механизм действия ацетилхолина.Стимулирующее влияние ацетилхолина на любой орган осуществляется, во-первых, посредст­вом изменения характера электрических процессов (вызов возбужде­ния его клеток); во-вторых, посредством биохимических реакций с помощью вторых посредников: инозитолтрифосфата, Са²⁺. Тормоз­ной эффект ацанияхолина также возникает в результате изменения характера электрических процессов (гиперполярйзация клеток эф­фектора). При этом активируются вторые посредники: гуанилатцик-лаза - циклический гуанозинмонофосфат (ГЦ - цГМФ).

Основные эффекты стимуляции парасимпатических нервов приведены в табл. 1.1, схема эфферентного отдела вегетативной нервной системы-на рис. 1.4.