9.2. Симпатическая нервная система

Симпатическая нервная система характери­зуется рядом особенностей.

А. Локализация преганглионарных и ган-глиоыарных нейронов и иннервируемые ими органы. В отличие от парасимпатических нервов, которые берут начало из разных от­делов ЦНС, все симпатические нервы выхо­дят из спинного мозга (нейроны расположе­ны в боковых рогах, сегменты С_Ущ—L,, — центр Якобсона) и иннервируют все органы и ткани (рис. 9.1). В последнем шейном и двух первых грудных сегментах спинного мозга расположен спиноцилиарный центр, иннервирующий гладкие мышцы глаза, в том числе мышцу, расширяющую зрачок. Эффек-торные нейроны этого пути лежат в крани­альном шейном симпатическом ганглии. От 2—4 грудных сегментов спинного мозга отхо­дят симпатические волокна, иннервирующие слюнные железы. В первых пяти грудных сег­ментах спинного мозга расположены эффек-торные симпатические нейроны, иннерви­рующие сердце. Ганглионарные клетки этого пути лежат в основном в звездчатом ганглии или, реже, — в узлах пограничного симпати­ческого ствола. Сосуды и потовые железы иннервируются от всех симпатических пре­ганглионарных нейронов спинного мозга.

Из спинного мозга преганглионарные сим­патические волокна выходят в составе перед­них корешков и, отделившись от них, идут в виде белых соединительных ветвей к симпати­ческому стволу. Это преганглионарные, мя-котные (миелиновые) волокна, часть из кото­рых прерывается в узлах симпатического ство­ла, другая часть проходит не прерываясь.

Выходят из симпатического ствола два нервных пути. Первый из них — серые со­единительные ветви, представляющие собой постганглионарные симпатические волокна и вступающие в спинномозговые (соматичес­кие) нервы. Они иннервируют лимфатичес­кие и кровеносные сосуды, железы, мышцы, поднимающие волосы 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 превертебральных ган­глиев, а также шейных, нижних поясничных, крестцовых и копчиковых. От нейронов этих ганглиев идут постганглионарные волокна, иннервирующие внутренние органы и ткани организма. Большинство симпатических ган-

глиев удалено от иннервируемых ими орга­нов, поэтому от этих ганглиев идут довольно длинные постганглионарные аксоны. Исклю­чение составляют лишь некоторые относи­тельно небольшие симпатические ганглии, расположенные рядом с половыми органами и посылающие к ним короткие постганглио­нарные волокна.

Таким образом, симпатические нервы ре­гулируют функции всех органов и тканей ор­ганизма, включая ЦНС и сенсорные рецеп­торы. Об этом же свидетельствуют и следую­щие данные.

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

Б. Медиаторы и рецепторы. 1. Преганглио­нарные нейроны и рецепторы ганглионарных нейронов. Эфферентный вход в вегетативном ганглии (экстра- и интраорганный) представ­лен возбуждающим холинергическим преган-глионарным волокном, образующим синапс с ганглионарным нейроном с помощью Н-холинорецептора (медиатор — ацетилхо-лин). Рецептор получил свое название (Д. Ленгли) из-за чувствительности к нико­тину: малые его дозы возбуждают нейроны ганглия, большие блокируют. В вегетативных ганглиях, кроме ацетилхолина, имеются ней-ро пептиды: метэнкефалин, нейротензин, ВИП, холецистокинин, вещество П, но их роль как медиаторов не доказана. Н-холино-рецепторы локализованы также на клетках скелетных мышц, каротидных клубочков и мозгового слоя надпочечников. Н-холиноре-цепторы нервно-мышечных соединений и вегетативных ганглиев блокируются различ­ными фармакологическими препаратами. Например, бензогексоний блокирует Н-хо-линорецепторы вегетативных ганглиев, но не блокирует Н-холинорецепторы нервно-мы­шечного соединения. Последние блокируют­ся ядом кураре и другими препаратами, кото­рые не блокируют Н-холинорецепторы веге­тативных ганглиев. В ганглиях обнаружены также М-холинорецепторы (возбуждаются мускарином) и опиатные рецепторы. Они ре­гулируют выделение медиатора — ацетилхо-

158

Рис. 9.1. Холинергическая и адренергическая иннервация. С, Th, L, S, — сегменты спинного мозга.

лина в синапсах ганглия и чувствительность Н-холинорецепторов. В нейронах ганглиев можно зарегистрировать тормозные — гипер­поляризационные потенциалы. Вызываются они вставочными адренергическими клетка­ми, регулирующими возбудимость ганглио-нарных клеток.

2. От ганглионарных нейронов отходят по-апганглионарные симпатические волокна, в окончаниях которых главным медиатором яв­ляется норадреналин — около 90 % (адрена­лин — около 7 %, дофамин — около 3 %). Синтезируется норадреналин из аминокисло­ты тирозина в аксоне ганглионарного нейро­на, в основном в терминальных симпатичес­ких окончаниях, около 1 % — в теле нейрона. Поскольку в окончаниях симпатических ган­глионарных нейронов выделяется норадрена-

лин, эти нейроны называют адренергически­ми (рис. 9.2). Из симпатических нервных окончаний выделяется не только медиатор норадреналин, но и комедиатор нейропептид Y, тогда как из парасимпатических оконча­ний наряду с ацетилхолином выделяется ва-зоактивный интестинальный пептид. Необ­ходимо отметить, что все нервные окончания имеют два основных типа секреторных вези­кул. Мелкие синаптические везикулы имеют диаметр около 50 нм, однородны по разме­рам и содержат классические медиаторы. Крупные, электронно-плотные везикулы имеют диаметр около 100 нм, неоднородны по размерам и содержат пептиды.

3. В ответ на раздражение симпатическо­го нерва вместе с норадреналином выделяют­ся также белок хромагринин, дофамин-$-гид-

159

а- и р- адренорецепторы М-холинорецептор

Рис. 9.2. Нейроны и рецепторы симпатической и парасимпатической нервных систем.

А — адренергические, X — холинергические нейроны. Сплошная линия — прегангл ион арные волокна; пунктир­ная — постганглионарные волокна.

роксилаза, метэнкефалин. 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 обыч­но имеется основной медиатор. В симпати­ческих нервных окончаниях основным меди­атором является норадреналин. Он находится в гранулах в двух видах: резервном (стабиль­ном) — 85—90 % и мобильном, который мо­билизуется при поступлении нервных им­пульсов и выделяется из симпатических тер-миналей. Мобильный норадреналин попол­няется из стабильного фонда.

4. Наиболее значим в процессах выделения медиатора при возбуждении нервного оконча­ния везикулярный экзоцитоз, состоящий из нескольких этапов. Первый этап (сопряже­ние деполяризации и секреции) реализуется с помощью Са²⁺, который проникает в пре-синаптические нервные окончания через медленные и быстрые Са-каналы. На место выделившихся везикул медиатора транспор­тируются по филаментам с затратой энергии новые гранулы медиатора. Источник энер­гии — АТФ. Когда Са²⁺обеспечивает попада-

ние мелмяторя и

160

исходит «выдавливание» медиатора с помо­щью актомиозина. Выведение Са²⁺ из нерв­ного окончания после его возбуждения осу­ществляется Са-насосом.

5. Инактивирование медиатора. 75—80 % выделившегося в синаптическую щель норад- реналина захватывается обратно пресинапти- ческой мембраной и поступает в пузырьки. Не попавший в пузырьки норадреналин раз­ рушается моноаминоксидазой (МАО), лока­ лизованной на пресинаптической мембране. Часть выделившегося в синаптическую щель и не связавшегося с пост- и пресинаптичес- кими рецепторами норадреналина разруша­ ется в области рецепторов постсинаптичес- кой мембраны ферментом катехол-О-метил- трансферазой (КОМТ) клеток-эффекторов, часть — диффундирует в интерстиций и кровь. Вклад МАО и КОМТ в процессы инактивирования выделившихся в синапти­ ческую щель катехоламинов невелик, а доля участия этих ферментов в разных органах и тканях различна: в ЦНС действует в основ­ ном МАО, в периферической симпатической нервной системе — КОМТ.

6. Эффекторные рецепторы. Выделивший­ ся из симпатических окончаний норадрена­ лин действует на а- и р-постсинаптические адренорецепторы, являющиеся гликопротеи- дами (см. рис. 9.2). Это деление рецепторов основано на чувствительности их к различ­ ным фармакологическим препаратам: а-ад- ренорецепторы блокируются фентоламином, а р-адренорецепторы блокируются пропрано- лолом. Оба типа рецепторов делятся на два подтипа: а,- и а₂-, рг и р₂-адренорецепторы. Антагонистами а,-адренорецепторов являют­ ся празозин, дроперидол, антагонисты сс₂-ад- ренорецепторов — раувольсин, йохимбин. Антагонистами р,-адренорецепторов явля­ ются практолол, атенолол, р₂-адренорецепто- ров — бутоксамин.

7. Распределение а~ и $-адренорецепторов в различных органах. В большинстве органов, реагирующих на катехоламины, содержатся а- и р-адренорецепторы, причем одна гладкомы- шечная клетка может иметь оба рецептора (см. табл. 9.1). Распределение а- и р-адрено- рецепторов в сосудах организма подробнее см. раздел 13.9.1. На тромбоцитах имеются аг адренорецепторы, стимуляция которых повы­ шает их агрегацию, и р₂-адренорецепторы, выполняющие противоположную функцию. В чистом виде выделены из мембраны а_гад- ренорецепторы: они представляют собой бе­ лок с молекулярной массой 9600 и обусловли­ вают сокращение сосудов, матки, СШЯ$Ш9~

протоков, семенных пузырьков, пило-

моторов и расслабление продольного и цирку­лярного мышечных слоев кишечника.

В. Связь постганглионарных симпатичес­ких окончаний с адренорецепторами. Счита­ют, что симпатическую иннервацию имеют только а,- и р|-адренорецепторы. Активиру­ются они в основном медиатором норадрена-лином. а₂- и Р₂-Адр^енорецепторы преимуще­ственно не имеют иннервации, они располо­жены вне синапсов на клетках-эффекторах и активируются циркулирующим в крови адре­налином и диффундирующим норадренали-ном после его выделения пресинаптически-ми окончаниями. а₂- и р₂-АдР^еноР^еиепторы обнаружены также на пресинаптических окончаниях (пресинаптические рецепторы), где они выполняют регулирующую функцию (см. раздел 9.7). Прямая связь посредством синапса имеет место в сердце, в жировой ткани, в сосудах и в ряде гладкомышечных органов (мышцы зрачка, матки, пиломоторы, семявыносящий проток, кишечник). Непря­мой тип регуляции, как известно (В.А. Говы-рин), осуществляется в большинстве орга­нов — скелетных мышцах, эндокринных же­лезах, большинстве экзокринных желез. В этих органах медиатор из сосудистых сим­патических сплетений диффундирует к мест­ным окружающим сосуд клеткам либо разно­сится кровью. Имеются и другие варианты: симпатические (постганглионарные адренер-гические) нервные волокна образуют синап-тические контакты с нейронами интраорган-ной нервной системы — либо с преганглио-нарными парасимпатическими волокнами, либо с ганглионарными холинергическими нейронами посредством а-рецепторов. По­добные взаимодействия симпатической и парасимпатической нервных систем установ­лены в органах желудочно-кишечного тракта, предполагаются в других органах.

Г. Эффекты активации а- и р-адренорецеп-торов. В физиологических условиях реакция какого-либо органа на адреналин и норадре-налин, поступающие с кровью либо выде­ляющиеся при возбуждении симпатических нервов, зависит от преобладания а- или р-ад-ренорецепторов в данном органе и различной их чувствительности.

Активация си- и а2-адренорецепторов мем­бран клеток-эффекторов ведет к деполяриза­ции их и к повышению активности органа, в том числе сфинктеров желудочно-кишечного тракта. Однако у миоцитов желудка и кишеч­ника развивается гиперполяризация, при этом мышечная стенка органов расслабляется.

Если же симпатический ствол раздражает­ся в грудной полости, то в большинстве слу-

Рнс. 9.3. Усиление сокращений двенадцатиперст­ной кишки при увеличении силы раздражения грудного отдела правого симпатического ствола у собаки (в начале раздражения — слабое угнете­ние).

А — раздражение 5 В, 20 Гц, 0,5 мс. Б — раздражение 10 В, 20 Гц, 1,5 мс. На каждом фрагменте — запись давления в полости кишки (I) и линия нулевого давления (2); шкала 0—20 мм рт.ст. для обоих фрагментов; Р — раздражение (опыт В.М-Смирнова, Д.С.Свешникова, И.Л. Мясникова).

чаев регистрируются не тормозные, а стиму-ляторные реакции желудка и двенадцати­перстной кишки. Это осуществляется, по-ви­димому, с помощью серотонинергических нервных волокон, имеющихся в составе сим­патических стволов. Об этом свидетельствует ряд фактов.

1. Усиление сокращений желудка и кишки ста­ новится более выраженным при усилении раздра­ жения нерва (закон силовых отношений) (рис. 9.3).

2. Независимость появления стимуляторного эффекта от фоновой активности органа.

3. Исключение возбуждения парасимпатичес­ ких нервных волокон при раздражении симпати­ ческого нерва не влияет на степень выраженности стимуляторного эффекта.

4. Блокада различными фармакологическими препаратами адренергических окончаний, а- и Р- адренорецепторов или Н-холинорецепторов веге­ тативных ганглиев не только не устраняет, а, на­ против, усиливает стимуляторный эффект раздра­ жения симпатического нерва.

5. Блокада S3 (5-НТз)-серотонинорецепторов вегетативных ганглиев и Si₎₂ (5-НТи)-серотони- норецепторов гладкой мышцы желудка и кишки устраняет стимуляторный эффект раздражения симпатического нерва.

6. Блокада серотонинорецепторов вегетатив­ ных ганглиев и гладкой мускулатуры не влияет на функции симпатического и парасимпатического нервов (точнее, адренергического и холинерги- ческого отделов ВНС).

7. В составе грудного отдела симпатического ствола обнаружен серотонин с помощью гистохи­ мической и биохимической методик. Стимулятор- ные эффекты желудка и тонкой кишки впервые получили с помощью раздражения симпатическо­ го ствола в грудной полости у собак, где он не со­ держит парасимпатических волокон.

161

Рис. 9.4. Функциональная организация эфферент­ного отдела вегетативной нервной системы (на примере желудка и тонкой кишки.

Нейроны: А — адреН-, С — серотонин-, X — ХОЛИИ-, П — пуринергические и соответствующие им а-, р-, S-, Н-, М-и Р-рецепторы. Сплошная линия — преганглионарные, пунктир — постганглионарные волокна.

Общая схема эфферентной иннервации желудка и тонкой кишки, ганглионарные и эффекторньге рецепторы представлены на рис. 9.4.

Активация $-адренорецепторов вызывает разнонаправленные эффекты в различных органах. Активация (3-адренорецепторов в

сердце (р_грецепторы хорошо иннервирова-ны) ведет к деполяризации и возбуждению кардиомиоцитов, к увеличению частоты и силы сердечных сокращений, к повышению автоматизма, облегчению атриовентрикуляр-ной проводимости. При активации руадре-норецепторов эффекторных клеток гладко-мышечных органов (р₂-адренорецепторы ин-нервированы меньше) возникает гиперполя­ризация, наблюдается угнетение функции органа, в частности расширение сосудов. При одновременной активации а- и $-адренорецеп-торов сосуды суживаются вследствие преоб­ладания а-адренорецепторов (рис. 9.5).

Д. Механизм действия катехоламинов и чувствительность эффекторных клеток к ме­диатору.

1. Во всех видах адренорецепторов кате-холамины взаимодействуют посредством G-белка. При этом возникают электрофизио­логические процессы (деполяризация или ги­перполяризация в результате активации ио-нотропных рецепторов). При деполяризации наблюдается усиление функции органа (на­пример, усиление сокращений сердца), при гиперполяризации — угнетение (например, уменьшение тонуса кишки). При активации метаботропных рецепторов возникают мета­болические сдвиги (биохимические процес­сы) с помощью вторых посредников: при ак­тивации а-адренорецепторов — инозитол-3-фосфата (ИФ₃) и Са²⁺; при активации р-адре-норецепторов — аденилатциклазы-цАМФ. Мессенджерами для катехоламинов являют­ся также цГМФ, диацилглицерин (ДАГ).

Рис. 9.5. Изменение гидродинамичес­кого сопротивления току крови в со­судах изолированной перфузируемой скелетной мышцы при внутривенном введении адреналина 2 мг/кг в раз­личных условиях (вертикаль — услов­ные единицы): по Шмидту и др., 1967,

А — интактные а- и В-адренорецепторы; Б — блокада а- и В-адренорецепторов; В -блокада а-адренорецепторов.

G-белок важен для функционирования и других рецепторов. Более 80 типов рецепто­ров связано с ионными каналами или фер­ментами посредством G-белка.

2. Чувствительность эффекторных кле­ток к медиатору может понижаться (десен-ситизация) или повышаться (сенситизация). Эти явления достаточно хорошо изучены на примере регуляции деятельности сердца сим­патической нервной системой. В основе де-сенситизации при избытке медиатора лежит снижение общего числа рецепторов в резуль­тате их разобщения с каталитической субъ­единицей и последующего эндоцитоза рецеп­торов. Напротив, сенситизация является следствием увеличения числа рецепторов на эффекторных клетках и уменьшения количе­ства ферментов, разрушающих тот или иной медиатор, выделяющийся из пресинаптичес-кого окончания. Это наблюдается, напри­мер, в эксперименте при перерезке нерва или блокаде выделения медиатора из нервного окончания фармакологическим препаратом. В клинической практике с лечебной целью нередко блокируют или стимулируют постси-наптические рецепторы, процессы синтеза, высвобождения и разрушения медиаторов, что сопровождается изменением чувстви­тельности эффекторных клеток к гумораль­ным и нервным влияниям. В частности, в ус­ловиях блокады выделения медиатора нерв­ными окончаниями или истощения его запа­сов в нервных элементах, например, с целью снижения артериального давления развивает­ся сенситизация за счет увеличения числа ре­цепторов на эффекторных клетках. Поэтому после отмены подобного препарата артери­альное давление снова повышается, причем в большей степени, что необходимо учитывать в клинической практике. Число адреноре-цепторов на эффекторной кле-гке увеличива­ется под влиянием гормонов щитовидной железы.

9.3. МОЗГОВОЙ СЛОЙ НАДПОЧЕЧНИКОВ

Мозговой слой надпочечников представляет собой видоизмененный симпатический ган­глий — его клетки, с онтогенетической точки зрения гомологичны ганглионарным адре-нергическим нейронам. Они содержат вклю­чения, окрашивающиеся в желто-коричне­вый цвет двухромовокислым калием, что и послужило поводом назвать их хромаффин-ными клетками. В виде скоплений хромаф-финные клетки встречаются также на по­верхности аорты, в области каротидного си-

нуса, среди клеток симпатических ганглиев. Преганглионарные волокна образуют на этих клетках, как и на хромаффинных клетках надпочечников, возбуждающие холинерги-ческие синапсы. Выделение катехоламинов из мозгового вещества надпочечников регу­лируется исключительно нервными влияния­ми (перерезка преганглионарных симпати­ческих волокон прекращает секрецию кате­холаминов). При возбуждении преганглио­нарных симпатических волокон у человека из надпочечников 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, нежели симпатических нервов в областях со слабой адренергической иннервацией (в круговых и продольных мышцах кишечника, крупных артериях, матке). Взаимодействие катехола­минов с адренорецепторами вызывает раз­личные эффекты в разных органах, в част­ности торможение деятельности желудочно-кишечного тракта, улучшение процесса пере­дачи в нервно-мышечных синапсах, увеличе­ние силы сокращений скелетных мышц, 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 из гликогена глю­козы, необходимой клеткам организма при состояниях напряжении. Ускорение расщеп­ления 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 этим живот­ным ганглиозидов ускоряет рост новых си­напсов, ускоряет реиннервацию после по­вреждения нервных волокон. Клетки, подоб-

163

ные хромаффинным мозгового слоя надпо­чечников, называют трансдукторами, их ко­роткие аксоны не имеют синаптических кон­тактов с другими клетками, они выделяют свои биологически активные вещества, назы­ваемые также гормонами, в кровь. К клет-кам-трансдукторам относят, кроме хромаф-финных клеток, нейроны супраоптического и паравентрикулярного ядер гипоталамуса, выделяющие вазопрессин и окситоцин; ней­роны гипоталамуса, выделяющие в сосудис­тую систему нейрогормоны, регулирующие функцию гипофиза (см. раздел 3.2), клетки юкстагломерулярного аппарата почки, кото­рые под влиянием постганглионарных сим­патических волокон выделяют в кровь ренин (см. разделы 13.9.2; 17.5.2).

Таким образом, симпатико-адреналовая система активирует деятельность организма, мобилизует его защитные силы, обеспечивает выход крови из кровяных депо, поступление в кровь глюкозы, ферментов, усиливает метабо­лизм тканей, увеличивает расход энергии, ее возбуждение является пусковым звеном стрес-сорных эмоционально-окрашенных реакций.