1. Генез. Нейроны парасимпатического отдела происходят из нервного гребня на уровне 1–7 сомитов (отдел блуждающего нерва) и каудальнее 28 сомита (пояснично-крестцовый отдел). Нейроны симпатического отдела и хромаффинные клетки мозгового вещества надпочечников развиваются из нервного гребня на уровне сомитов 8–28.

Клетки нервного гребня на уровне 1–7 сомитов (отдел вагуса) и каудальнее 28 сомита (пояснично-крестцовый отдел) — предшественники нейронов парасимпатического отдела. Нервный гребень на уровне 1–7 сомитов служит источником вегетативных нейронов для пищеварительной трубки на всём её протяжении. Клетки нервного гребня каудальнее 28 сомита дифференцируются в вегетативные нейроны, иннервирующие каудальную треть пищеварительной трубки. Нейроны симпатического отдела развиваются из нервного гребня на уровне 8–28 сомитов. Хромаффинные клетки мозгового вещества надпочечников происходят из нервного гребня на уровне сомитов 18–24.

2. План строения

Преганглионарный нейрон → постганглионарный нейрон → клетка-мишень.

Преганглионарный нейрон — холинергический (медиатор ацетилхолин).

Парасимпатический отдел — второй нейрон холинергический.

Симпатический отдел — второй нейрон адренергический. Исключение — симпатические холинергические нейроны, иннервирующие потовые железы и сосуды (М2 холинорецептор).

Симпатический отдел АНС. Перикарионы первого (преганглионарного) нейрона расположены в боковых столбах спинного мозга. Их аксоны проходят в составе передних корешков и белой соединительной ветви (R. communicans albus) и заканчиваются на перикарионах второго нейрона в паравертебральных ганглиях симпатической цепочки, превертебральных ганглиях и ганглиях (терминальных), расположенных вблизи иннервируемых ими органов. Аксоны второго нейрона паравертебральных, превертебральных и терминальных ганглиев заканчиваются во внутренних органах, коже, стенке кровеносных сосудов. Аксоны некоторых нейронов паравертебральных ганглиев проходят через серую соединительную ветвь (R. communicans griseus).

Парасимпатический отдел АНС.

Центральный компонент включает ядра головного мозга. Периферический компонент представлен массой парасимпатических ганглиев, диффузно распределенных в толще или на поверхности внутренних органов. Для парасимпатической системы характерно наличие длинных отростков преганглионарных нейронов и коротких отростков постганглионарных нейронов.

Головной отдел подразделяют на части в среднем и продолговатом мозге. Среднемозговая часть представлена добавочным парасимпатическим ядром глазодвигательного нерва (Якубовича-Эдингера-Вестфаля), расположенным вблизи верхних холмиков на дне водопровода среднего мозга, и заканчивается на эффекторных клетках ресничного ганглия (gangl. ciliare). Постганлионарные волокна вступают в глазное яблоко.

Парасимпатические волокна присутствуют в VII (лицевой), IX (языкоглоточный) ЧН. Основным парасимпатическим нервом является блуждающий нерв (N. vagus), который наряду с афферентными и эфферентными парасимпатическими волокнами включает чувствительные, двигательные соматические и эфферентные симпатические волокна. Он иннервирует практически все внутренние органы.

3. Взаимодействие между волокнами АНС и иннервируемыми эффекторными структурами отличается от типичного синапса, например, нервно-мышечного соединения. В гладкой мышце нейромедиатор (норадреналин) преимущественно высвобождается не из расширенной пресинаптической нервной терминали, а из локальных расширений, расположенных по длине нервного волокна (варикозные расширения), что обеспечивает действие нейромедиатора в достаточно большом объеме иннервируемой ткани-мишени.

«En passant»-синапс, или синаптическая «почка» (en passant фр. проходя) — разновидность синаптического контакта, где один нейрон взаимодействует с другим в любом месте, кроме окончания (терминали) аксона. «En passant»-синапс и типичные межнейронные синапсы физиологически сходны, поскольку выполняют одну и ту же функцию. Синапсы обоих типов принимают потенциалы действия, имеют управляемые ионные каналы и высвобождают нейромедиаторы для передачи сигнала постсинаптическому нейрону. Однако «en passant»-синапсы расположены на стволе аксона или теле нейрона, а не на окончании (терминали) аксона.

Варикозные расширения. Аксон постганглионарного вегетативного нейрона образует многочисленные локальные утолщения, варикозные расширения, содержащие синаптические пузырьки. Эти утолщения — места секреции нейромедиатора.

4. Нейромедиаторы и модуляторы. Вегетативные нейроны синтезируют и секретируют различные биологически активные вещества (нейромедиаторы и модуляторы).

Основные нейромедиаторы АНС. В случае соматического нейрона путь между ЦНС и эффекторной клеткой является моносинаптическим. Нейрон выделяет ацетилхолин (АХ), который связывается с никотиновыми рецепторами типа N1 на постсинаптической мембране скелетного мышечного волокна. В случае АНС, как парасимпатического, так и симпатического отделов, преганглионарный нейрон выделяет АХ, который действует на никотиновые рецепторы типа N2 на постсинаптической мембране постганглионарного нейрона. Для постганглионарного парасимпатического нейрона нейромедиатором является АХ, но постсинаптический рецептор — мускариновый холинорецептор, который является метаботропным (т. е. связанным с G-белком) рецептором одного из пяти подтипов (М1–М5). В большинстве постганглионарных симпатических нейронов нейромедиатором является норадреналин. Постсинаптический рецептор — метаботропный (т.е. связанный с G-белком) адренергический рецептор одного из двух основных подтипов (α и β).

Нейромедиаторы вызывают сокращение/расслабление ГМК, возбуждение/торможение нейронов энтеральной нервной системы, усиление/подавление секреции экзокринных желёз и энтероэндокринных клеток.

Несколько нейромедиаторов в одном нейроне. В некоторых нейронах ганглиев межмышечного сплетения совместно присутствуют серотонин и вещество Р. Известны и другие комбинации.

Модуляторы. Действие модуляторов на клетки-мишени облегчает или, наоборот, затрудняет влияние нейромедиатора на эти же клетки.

Несколько модуляторов в одном нейроне. В нейронах энтеральной нервной системы может присутствовать несколько модуляторов. Так, в нейронах III типа, отростки которых уходят в слизистую и подслизистую оболочки, кроме АХ, присутствуют нейропептид Y, соматостатин, холецистокинин, относящийся к кальцитониновому гену пептид.

Нейроны АНС синтезируют и секретируют различные нейромедиаторы и модуляторы:

·       АТФ

·       ацетилхолин

·       вазоактивный интестинальный пептид (VIP)

·       галанин

·       гамма-аминомасляная кислота

·       гастрин-рилизинг пептид (GRP)

·       дофамин

·       динорфин

·       нейропептид Y

·       нейротензин

·       норадреналин

·       оксид азота (NO)

·       пептид, связанный с кальцитониновым геном (CGRP)пептид гистидин-изолейцин

·       серотонин

·       соматостатин

·       тахикинины (вещество Р, нейрокинин А, нейропептиды К и гамма)

·       холецистокинин

·       энкефалины

5. Центральный контроль АНС

АНС регулируется центрами в гипоталамусе и в продолговатом мозге. Гипоталамус является основным отделом мозга в центральном контроле АНС, а его паравентрикулярное ядро служит ключевой структурой, осуществляющей этот контроль.

Гипоталамус получает множественные входы:

•        от других центральных ядер, например, ядер лимбической системы, связанных с эмоциями

•        из внешней среды, например, обонятельной выстилки через медиальный передний мозговой пучок

•        внутренней среды, например, от осморецепторов и терморецепторов в гипоталамусе.

Гипоталамус интегрирует эту информацию и затем инициирует соответствующий ответ через:

•        симпатическую нервную систему — нейроны, вовлеченные в симпатические реакции, концентрируются в заднем гипоталамическом ядре поэтому, например, стимуляция заднего ядра приводит к положительной хронотропной реакции сердца

•        парасимпатическую нервную систему — нейроны, связанные с передними ядрами гипоталамуса, поэтому, например, стимуляция этой области вызывает повышенную секрецию в желудочно-кишечном тракте

•        эфферентные волокна от этих ядер входят в спинномозговую петлю ствола мозга и в боковой столб спинного мозга.

6. Примеры автономной регуляции ткани-мишени

6.1. Миокард

АНС как интегративный центр управления сердечной деятельностью. Симпатические ганглии посылают проекции в сердце и сосуды. Парасимпатические эфференты вагуса берут начало в стволе мозга и проецируются в ганглии эпикардиального жирового мешка в непосредственной близости от сердца. Именно эти ганглии вместе с их постганглионарными волокнами и их взаимосвязями представляют собой конечный путь автономной регуляции функции сердца.

Сердце иннервируется густой симпатической нейронной сетью, которая краткосрочно контролирует хронотропию и инотропию, а долгосрочно регулирует величину кардиомиоцитов. Симпатические нейроны вырабатывают норадреналин (НА), который увеличивает частоту сердечных сокращений и сократимость кардиомиоцитов.

После инфаркта миокарда симпатические нейроны, иннервирующие сердце, начинают вырабатывать ацетилхолин (АХ), который замедляет частоту сердечных сокращений и снижает сократимость. Доказано, что источником АХ выступают симпатические, но не парасимпатические волокна, которые являются нормальным источником АХ в сердце. АХ частично предотвращает вызванное норадреналином (НА) снижение длительности потенциала действия и увеличение в миоцитах активности связанных с кальцием каскадов. Это свидетельствует о том, что симпатический совместный выброс АХ и НА может ухудшить адаптацию к высокой частоте сердечных сокращений и повысить восприимчивость к аритмии.

6.2. ГМК стенки сосуда

Симпатическая регуляция сократительной активности ГМК. Постганглионарный симпатический нейрон. 3 нейромедиатора: АТФ, норадреналин и нейропептид Y (NPY). Три фазы сокращения ГМК сосуда. В фазе 1 АТФ связывается с пуриноцептором P2X (лиганд-зависимый катионный канал), что приводит к деполяризации, активации потенциалозависимых Ca2+ каналов, повышению [Ca2+]i и быстрой фазе сокращения. В фазе 2 норадреналин связывается с α1-адренорецептором, что через каскад Gq/PLC/IP3 — приводит к высвобождению Сa2+ из внутренних запасов и второй фазе сокращения. В фазе 3 NPY связывается с рецептором Y1 → увеличение [Ca2+]i → медленная фаза сокращения.

Парасимпатическая регуляция сократительной активности ГМК. Стимуляция постганглионарного парасимпатического нейрона → расслабление ГМК стенки сосуда. Первая фаза. Нейрон выделяет NO, который диффундирует в ГМК. Ацетилхолин (АХ) связывается с мускариновыми рецепторами M3 (связанными с G-белком) на эндотелиальных клетках, что приводит к образованию NO, который также диффундирует в ГМК. NO повышает [цГМФ]i в ГМК (первая фаза расслабления). Во второй фазе, которая происходит чаще при длительной или интенсивной стимуляции, нейропептид VIP (или родственный пептид) связывается с рецепторами на ГМК и вызывает медленное расслабление посредством увеличения [цАМФ]i или уменьшения [Ca2+]i.

6.3. Структуры глаза

Первый нейрон (гипоталамус) → второй нейрон (боковой столб спинного мозга) → третий нейрон (верхний шейный ганглий) → ГМК (расширение зрачка)

Ядро Якубовича-Эдингера-Вестфаля (в группе добавочных ядер глазодвигательного нерва) содержит тела мелких преганглионарных нейронов, отростки которых идут в составе ЧН III к цилиарному ганглию, расположенному на задней поверхности глазного яблока. Ганглий имеет диаметр 1-2 мм и содержит около 2500 парасимпатических нейронов. Их аксоны иннервируют мышцу сфинктера зрачка, сокращение которой делает хрусталик более выпуклым.

6.4. Энтеральная нервная система (следующая лекция).

7. Функции АНС

·       Контроль непроизвольных функций, влияние на деятельность внутренних органов, работу сердца, дыхание и рефлексы, включая рвоту, кашель и чихание

·       АНС регулируется гипоталамусом

·       АНС разделяют на симпатическую и парасимпатическую нервные системы, которые действуют разнонаправленно.

·       Симпатические волокна за реакцию «бей или беги», которая является острой реакцией в случае неизбежного вредного события или сильного психического расстройства. Чтобы активировать этот ответ, симпатические волокна используют медиатор норадреналин для активации кровотока в скелетных мышцах и легких, расширяя кровеносные сосуды и повышая частоту сердечных сокращений.

·       Напротив, парасимпатические волокна регулируют реакции покоя, такие как частота сердечных сокращений, слюноотделение, слезотечение, пищеварение, за исключением лишь сексуального возбуждения. Парасимпатические двигательные волокна находятся в четырех из 12 пар черепных нервов.

·       Синапсы, образованные парасимпатическими волокнами, обычно являются тормозными, с ацетилхолином в качестве основного медиатора.

·       Хотя большинство реакций АНС непроизвольны, они могут интегрироваться с реакциями соматической нервной системы, которая отвечает за произвольные движения. Например, в случае дефекации существует взаимодействие между произвольными и непроизвольными движениями.