Cvičení z fyziologie SYMPATIKUS A PARASYMPATIKUS Nervový systém ANS (Autonomní nervový systém = vegetativní, viscerální)  Součást neurohumorální regulace organismu – cílem je integrace funkce a činnosti vnitřních orgánů na okolní prostředí a aktuální požadavky organismu  Sympatikus  Parasympatikus  Enterický nervový systém ( Plexus myentericus Auerbachi a plexus submucosus Meissneri)  Řídí činnost hladké svaloviny, žláz, srdce Sympatikus  Ncl. Intermediolateralis C8 – L2(3)  Ganglia v truncus sympatikus, krčních gangliích (horní, střední, dolní), ggl. coeliacum a horním a dolním mezenterickém ggl.  Pregangliová vlákna – nemyelinizované + mediátor – acetylcholin  Postgangliová vlákna – myelinizovaná + mediátor – noradrenalin  Reakce „Fight or flight“ Parasympatikus  Ncl. Edinger-Westphal, salivatorius sup. et inf., dorsalis n. X. a ncl. intermediolateralis S2-S4  Ganglia jsou blíže efektorům, ggl. pterygopalatinum, oticum, submandibulare, ciliare, intramurální ggl.  Pre- i postgangliovým mediátorem je acetylcholin  „Rest or digest“ Pregangliové receptory sympatiku a pre- a postgangliové parasympatiku  Mediátorem je acetylcholin (Ach)  Acetylcholin vzniká z cholinu a acetyl-CoA (katalyzováno enzymem cholin acetyltransferázou) v nervovém zakončení pregangliového nervu  Ach působí na postgangliový neuron přes nikotinový receptor N typu  Ach je rozkládán acetylcholinesterázou na cholin a acetyl  Cholin je zpětně vychytáván do nervového zakončení kotransportem se Na+ (sekundárně aktivní proces) Sympatické nervové zakončení  Varikózní typ nervového zakončení  Hlavní mediátor je noradrenalin = norepinefrin syntetizovaný z tyrosinu  Enzymy :  tyrosinhydroxyláza  DOPA-dekarboxyláza  Dopamin ß-hydroxyláza  N-metyltransferáza – tvorba adrenalinu v nadledvině Nikotinový receptor  2 molekuly acetylcholinu se váží na α podjednotky receptoru a vedou k otevření iontového kanálu pro Na+  Dva typy  N – neuronální  M - muskulární Postgangliové receptory sympatiku  α1, α2, β1, β2, β3  Metabotropní receptory = spojeny s G proteinem  Navázání ligandu na receptor → konformační změna  G protein asociovaný s receptorem (tvořený podjednotkami αβγ, α váže GDP) → α podjednotka uvolní GDP a naváže GTP a uvolní se z komplexu a stejně jako βγ má biologické účinky  α podjednotka –  stimulační αs  inhibiční αi  αq Rozložení receptorů sympatiku  α2 – presynaptická autoregulace Inositoltrifosfátový systém  αq – po uvolnění z komplexu navázáním GTP aktivuje fosfolipázu C → štěpí fosfatidylbisfosfát(PIP2) na diacylglycerol (DAG) a inositoltrifosfát (IP3)  DAG aktivuje proteinkinázu C → fosforylace proteinů (enzymů,…)  IP3 → vyplavení Ca2+ z endoplasmatického retikula → vazba s calmodulinem → aktivace CaCalmodulin-dependentní proteinkinázy→ fosforylace proteinů  Druzí posli – DAG a IP3  Třetí posel – Ca2+  U α1 receptorů Adenylátcyklázový systém  αs a αi - po uvolnění z komplexu, ovlivňují adenylátcyklázu = enzym tvořící cAMP z ATP  cAMP stimuluje cAMP-dependentní protein kinasu A → fosforyluje proteiny a CREB (cAMPResponsive Element- Binding protein)= transkripční faktor  * 4cAMP se naváží na proteinkinázu A tvořenou 4 podjednotkami → tato vazba uvolní regulační podjednotky a aktivuje katalytické podjednotky  cAMP je rozkládáno fosfodiesterázou na 5AMP  αs - stimuluje adenylátcyklázu, u β receptorů  αi – inhibuje adenylátcyklázu, u α2 receptorů  Druhý posel – cAMP Guanylátcyklázový systém – neuplatňuje se u ANS  Dva podtypy  Membránová – stimulovaná ANP, BNP, CNP  Rozpustná – stimulovaná NO  Enzym tvořící cGMP z GTP  cGMP aktivuje proteinkinázu G Postgangliové receptory parasympatiku  Muskarinové receptory – M1 ,M2 ,M3 ,M4 ,M5  Metabotropní receptory  M1,3,5 – Gq  M2,4 – Gi  M1 – ”neuronální” v CNS a v parietálních bb. žaludku  M2 - ”kardiální” v srdeční tkáni a CNS, autoreceptory na presynaptickém zakončení  M3 - ”žlázy/hladké svaly” ve slinných, bronchiálních a jiných žlázách, v hladké svalovině bronchů, GIT, aj.  Působí nepřímo vazodilatačně – M3 na endoteliích cév → stimulace tvorby NO  M4 a M5 – v CNS Postgangliové receptory parasympatiku Funkce Účinky na srdce  Sympatikus  β1  pozitivně inotropní  pozitivně dromotropní  pozitivně batmotropní  pozitivně chronotropní  pozitivně lusitropní  Roste spotřeba O2  Parasympatikus  M2 – opačný efekt  Menší působení na komory Účinky na cévy  Sympatikus  Důležité pro redistribuci krve v těle  Málo citlivé – CNS, koronárky a plicní cévy  α1 – vasokonstrikce arterií i vén  Především v GIT, kůži, ledvinách  Β2 – vazodilatace v kosterní svalovině (endoteliálně podmíněná - NO)  Parasympatikus  Nemá přímý účinek na cévy  M3 receptory na endoteliích → tvorba NO Dýchací systém  Sympatikus  β2 receptory  Bronchodilatace  ↓ sekrece žláz  ↑ mukociliárního eskalátoru  ↓vyplavování histaminu z žírných bb.  Parasympatikus  M receptory  Bronchokonstrikce  Stimulace sekrece žláz GIT + metabolismus  Sympatikus  α – kontrakce sfinkterů  β – útlum peristaltiky,  β2 i α1- glykogenolýza v játrech i svalu  β3 - lipolýza v tukové tkání  β2 – stimulace sekrece inzulínu x α2 - snižují sekreci inzulínu (preferenčně více)  Celkově kalorigenní efekt – zvýšení spotřeby energie a tvorba tepla  Sekrece vazkých slin + pokles sekrece kvůli ↓ prokrvení  Parasympatikus  M receptory  ↑ sekrece řídkých slin  ↑ HCl v žaludku, žláz střeva a pankreatu  ↑ peristaltiky = povolení svěračů + ↑ tonu stěny, vyprazdňování žaludku, žlučníku Účinky na močový systém  Sympatikus  α – kontrakce sfinkterů uretry a močového měchýře  β – relaxace m. detrusor  α1 – vasokonstrikce  β1 – vyplavení reninu  → snížení tvorby a retence moči  Parasympatikus  M receptory  ↑ tonu m. detrusor  ↓ tonu svěračů Účinky na oko  Sympatikus  α1 – mydriáza kontrakcí m. dilatátor pupilae  β2 – akomodace do dálky kontrakcí radiálních vláken m. ciliaris  Parasympatikus  M receptory  Akomodace do blízka relaxací radiálních vláken m. ciliaris a kontrakce cirkulárních vláken m. ciliaris (méně významné)  Mióza – kontrakce m. sfinkter pupilae Účinky na kosterní svalovinu  Sympatikus  β2  zvýšení prokrvení vasodilatací cév  třes  ↑glykogenolýza  ↑tvorba laktátu Jiné účinky  Sympatikus  α2 – aktivace destiček  β2 – relaxace hladké svaloviny dělohy  Kontrakce mm. errectores pilorum a sekrece potních žláz (mediátor acetylcholin)  Ejakulace  Vyplavení adrenalinu z nadledvin – nervová zakončení pregangliových neuronů (dřeň nadledvin je sympatické ganglion)  Parasympatikus  Nepůsobí na dělohu  Erekce Rozklad mediátorů  Sympatikus  Hlavně re-uptake a opětnévyužití  MAO – monoaminooxidáza  A - vázaná na mitochondrii presynaptických neuronů (re-uptake)  B – v synaptické štěrbině  KOMT – katechol o-metyl transferáza (postsynapticky)  Konečný produkt je kys. vanilmandlová  Parasympatikus  Ach - acetylcholinesteráza → na acetyl a cholin  Pouze cholin je re-uptakem koncentrován v presynaptickém zakončení→ pro tvorbu nového mediátoru Rozdílné účinky adrenalinu vs. noradrenalinu  Adrenalin (stimulace α1, β1, β2, β3)  Stimulace β1 receptorů v srdci zvyšuje srdeční výdej i srdeční frekvenci → ↑ systolického krevního tlaku  Stimuluje α1 receptory v cévách GIT, kůže, ledvinách → což by vedlo k ↑TK, ale protože také stimuluje β2 v cévách kosterní svaloviny, které převáží → takže dojde k poklesu periferní rezistence  Noradrenalin (stimulace α1, α2, β1, β3)  Stimuluje α1 receptory v cévách GIT, kůže, ledvinách (nárůst periferní rezistence→ vzestup systolického i diastolického TK) → což by vedlo k ↑TK (nepůsobí na β2)→ přes baroreflex dochází k ↓ SV a ↓ srdeční frekvence Zdroj obrázků  Slide 4, 6, 8, 9,10,12,13,17 – Ganong‘s review of medical physiology, Barrett, Mc graw hill 2010  Slide 7 – Atlas fyziologie člověka, Silbernagl, Grada 2004  Slide 2, 16– Základní a aplikovaná farmakologie, Lincová Galen 2007  Slide 5 - http://en.wikipedia.org/wiki/Parasympathetic_nervous_systém  Slide 10,11,18,20,22,23, 27 - Přehled lékařské fyziologie, Ganong, Galén 2005