Презентации к лекциям: Учебники: Физиология человека / Под. ред. Р. Шмидта и Г. Тевса М.: Мир, Фундаментальная и клиническая физиология. / Под ред. А. Г. Камкина и А.А. Каменского. М.: Академия, Гайтон А.К., Холл Дж. Э. Медицинская физиология. М.: Логосфера, Начала физиологии: Учебник для вузов / Под ред. А.Д. Ноздрачева. СПб: Лань, Чтобы подготовить вопросы лектору и лучше понимать новый материал, можно заранее посмотреть презентацию лекции АРХИВ ЛЕКЦИЙ ПРОШЛОГО ГОДА

Принципы регуляции гомеостаза Вегетативная нервная система

Клод Бернар (Claude Bernard) ( ) Уолтер Кэннон (Walter Bradford Cannon) ( ) Внутренняя среда организма: кровь, тканевая жидкость, лимфа. Постоянство внутренней среды есть условие свободной, независимой жизни. Гомеостаз - поддержание относительного постоянства внутренней среды организма (homeo – такой же, сходный; stasis – стабильность, равновесие).

Главный принцип регуляции – принцип отрицательной обратной связи («уменьшение отклонений») Дублирование Интерорецепторы: хеморецепторы, механорецепторы, терморецепторы, болевые рецепторы Сравнивает показания рецепторов с установочным значением Быстрые Медленные Значение контролируемого параметра, поддерживаемое постоянным Если они различаются – дает команды регуляторным механизмам 1) химический состав; 2) насыщение О 2 и СО 2 ; 3) осмотическое давление; 4) температура; 5) давление крови в сосудах.

П.К. Анохин: создание теории функциональных систем (1935 г.) Поведение Нервная регуляция внутренних органов Гормональная регуляция Иммунная регуляция

Парасимпатический отдел Cимпатический отдел Вегетативная (автономная) нервная система Грудной отдел Поясничный Крестцовый Кольцевая мышца радужки Радиальная мышца радужки Слезные железы Слюнные железы Сердце Дыхательный тракт Желудок Тонкий кишечник Проксимальный отдел толстого кишечника Мочевой пузырь Почки Дистальный отдел толстого кишечника Половые органы Сердце Дыхательный тракт Желудок Тонкий кишечник Толстый кишечник Мочевой пузырь Почки Слюнные железы Кровеносные сосуды головы и шеи Печень Селезенка Надпочеч- ники Кровеносные сосуды туловища и верхних конечностей Кровеносные сосуды нижних конечностей Мочевой пузырь

Аксоны мотонейронов без переключения идут к скелетным мышцам Скелетная мышца Сердце, гладкие мышцы, железы Парасимпатическая Cимпатическая Вегетативная нервная система Соматическая система ЦНС Периф. НС Преганглио- нарные волокна Постганглио- нарные волокна Симпати- ческий ганглий Парасимпа- тический ганглий Аксон мото- нейрона Центробежные пути состоят из двух последовательно соединенных нейронов В ГАНГЛИЯХ: - происходит дивергенция сигналов; - замыкаются дуги некоторых рефлексов Классификация нервных волокон Миелинизированные НЕмиелинизированные

Cимпатический отдел Радиальная мышца радужки Цепочка паравертерральных симпатических ганглиев Сердце Дыхательный тракт Желудок Тонкий кишечник Толстый кишечник Мочевой пузырь Почки Слюнные железы Кровеносные сосуды головы и шеи Печень Селезенка Надпочеч- ник Кровеносные сосуды туловища и верхних конечностей Кровеносные сосуды нижних конечностей Мочевой пузырь Грудной отдел Поясничный Первые нейроны (преганглионарные): в боковых рогах грудного и поясничного отделов спинного мозга (до L3) («торако-люмбальный отдел» Вторые нейроны (ганглионарные): в паравертебральных и превертебральных симпатических ганглиях Превертебральные симпатические ганглии: 1 – чревный 2 – верхний брыжеечный 3 – нижний брыжеечный Клетки мозгового вещества надпочечников иннервируются преганглионарными симпатическими волокнами

Кольцевая мышца радужки Слезные железы Слюнные железы Сердце Дыхательный тракт Желудок Тонкий кишечник Проксимальный отдел толстого кишечника Мочевой пузырь Почки Дистальный отдел толстого кишечника Половые органы Парасимпатический отдел Крестцовый Первые нейроны (преганглионарные): В головном мозге в среднем мозге (аксоны проходят в составе глазодвигательного (III) нерва); в мосте (аксоны проходят в составе лицевого (VII) нерва); в продолговатом мозге (аксоны проходят в составе языкоглоточного (IX) и блуждающего (X) нервов). В крестцовом отделе спинного мозга (S2-S4) «Кранио-сакральный отдел» Вторые нейроны (ганглионарные): в парасимпатических ганглиях, которые расположены рядом с иннервируемыми органами или в их стенках («интрамуральные ганглии»)

Парасимпатический отдел Cимпатический отдел Органы, регулируемые только одним из отделов ВНС Грудной отдел Поясничный Крестцовый Кольцевая мышца радужки Радиальная мышца радужки Слезные железы Слюнные железы Сердце Дыхательный тракт Желудок Тонкий кишечник Проксимальный отдел толстого кишечника Мочевой пузырь Почки Дистальный отдел толстого кишечника Половые органы Цепочка паравертерральных симпатических ганглиев Сердце Дыхательный тракт Желудок Тонкий кишечник Толстый кишечник Мочевой пузырь Почки Слюнные железы Кровеносные сосуды головы и шеи Печень Селезенка Надпочеч- ники Кровеносные сосуды туловища и верхних конечностей Кровеносные сосуды нижних конечностей Половые органы

Эффекты симпатических и парасимпатических нервов на органы-мишени А А А А С К ПА А – антагонизм; ПА – «псевдоантагонизм»; С – синергизм; К - кооперация

Преобладает симпатическая регуляция Преобладает парасимпатическая регуляция

Сердце, гладкие мышцы, железы Парасимпатическая Cимпатическая Вегетативная нервная система Преганглионарные волокна Постганглионарные волокна Симпатический ганглий Парасимпатический ганглий Ацетилхолин (Н-холинорецепторы) Норадреналин (α- и β-адренорецепторы) Ацетилхолин (М-холинорецепторы) Медиаторы вегетативной нервной системы ИСКЛЮЧЕНИЯ: В потовых железах, надкостнице, а у некоторых млекопитающих (кошка, собака, человек) – и в сосудах скелетных мышц постганглионарные симпатические волокна секретируют ацетилхолин. В онтогенезе эти волокна сначала развиваются как адренергические, но затем факторы, выделяемые органом-мишенью, вызывают переключение их фенотипа на холинергический

Адренорецепторы Адрено- рецепторы постсинапти- ческие пресинапти- ческие в сердце в других органах НорадреналинАдреналинИзопретеренол Действие на α-адренорецепторы Действие на β-адренорецепторы Сужение сосудов Расширение сосудов

Рецепторы к внеклеточным регуляторам Внутриклеточные (ядерные) рецепторы (к стероидным и тиреоидным гормонам) Метаботропные: активация рецептора приводит к образованию внутриклеточного вторичного посредника, который запускает каскад реакций и приводит к изменению метаболизма эффекторной клетки М-холинорецепторы и все адренорецепторы Мембранные рецепторы – для непроникающих внутрь клетки регуляторных молекул (катехоламинов, ацетилхолина, аденозина, АТФ, пептидов, белковых гормонов и т.д.) Ионотропные (рецептор сопряжен с ионным каналом) Н-холинорецепторы

Передача сигнала через метаботропные рецепторы, сопряженные с гетеротримерными ГТФ-связывающими белками (G-белками) Активация рецептора лигандом Активированный рецептор связывается с α-субъединицей G-белка Изменение конформации α-субъединицы, замена ГДФ на ГТФ, диссоциация G-белка Активация «эффектора» α-субъединицей Гидролиз ГТФ до ГДФ, диссоциация α-субъединицы от эффектора, «сборка» G-белка Синтез вторичного посредника

Первый из вторичных посредников – циклический аденозинмонофосфат (цАМФ) Лиганд Рецептор, сопряженный с G-белком Протеинкиназа А Фосфорилирование белков-мишеней, специфичных для данной клетки G-белок Аденилат- циклаза АТФ цАМФ

Усиление гормонального сигнала в каскаде, запускаемом вторичным посредником (цАМФ)

β-адрено- рецептор α 2 -адрено- рецептор Адреналин Норадреналин G s -белок, стимулирующий аденилатциклазу G i -белок, ингибирующий аденилатциклазу Через разные G-белки рецепторы могут стимулировать или ингибировать образование вторичных посредников Активация некоторых типов М-холинорецепторов также приводит к ингибированию аденилатциклазы

Фосфоинозитидный обмен: образование двух вторичных посредников – инозитолтрифосфата и диацилглицерола Фосфолипаза С Инозитол-1,4,5- трифосфат (IP 3 ) 1,2-Диацил- глицерол (DAG) Фосфатидилинозитол-4,5- дифосфат (PIP 2 )

α 1 -адрено- рецептор G-белок Фосфо- липаза С Инозитол- трифосфат Диацил- глицерол Протеин- киназа С Фосфори- лирование белков- мишеней Эндоплазматический ретикулум Рецептор IP 3 (Ca 2+ -канал) Норадреналин Фосфоинозитидный обмен: образование двух вторичных посредников – инозитолтрифосфата и диацилглицерола

А В На постганглионарных волокнах есть расширения (варикозы) В этих расширениях содержатся пузырьки с медиаторами 1 μm Симпатические нервные волокна в артерии и вене брыжейки крысы

Экономное использование норадреналина в адренергическом синапсе 80% НА Постганглионарное симпатическое волокно Клетка органа- мишени Экстра- нейрональный захват Нейрональный захват (симпорт с Na + ) Капилляр Транспорт в синаптические пузырьки (работает специальный переносчик) НА Дезаминирование (МАО) О-метилирование (КОМТ) МАО МАО - моноаминоксидаза КОМТ – катехол-орто-метилтрансфераза Рецептор Из тела нейрона: ферменты для синтеза новых порций норадреналина

Работа холинергического синапса ХАц - холинацетилаза (транспортируется из тела нейрона) Холин+АцетилКоА АХ Ацетилхолинэстераза Рецептор Холин + ацетат Переносчик холина (симпорт с Na + ) ХАц Транспорт в синаптические пузырьки (работает специальный переносчик)

м Взаимодействие ацетилхолина (Ach) и норадреналина (NE) на уровне пресинаптических окончаний постганглионарных нервных волокон Адреналин Пресинаптичесие рецепторы медиаторов ВНС можно разделить на три типа Тип рецепторовСимпатические волокна Парасимпатические волокна Функция Тормозные ауторецепторы α2α2 M Тормозят секрецию медиатора (защищают синапс от чрезмерной активации) Активирующие ауторецепторы β2β2 N Облегчают секрецию медиатора (активируются более низкими концентрациями медиаторов – облегчение передачи при умеренной активности синапса) «Перекрестные» тормозные рецепторы Mα2α2 Обеспечивают торможение симпатических/парасимпатических влияний при активации другого отдела ВНС

Множественность медиаторов постганглионарных парасимпатических волокон Основные «помощники» ацетилхолина в постганглионарных парасимпатических волокнах: вазоактивный интестинальный пептид (ВИП), оксид азота (NO), соматостатин, АТФ, опиоидные пептиды На примере регуляции слюнных желез показано, что действие медиаторов может быть направлено к разным клеткам- мишеням АХ+ВИП АХ Расширение парасимпатического волокна Коовеносный сосуд Расширение Секреторная клетка слюнной железы Усиление секреции При высокой частоте импульсов При любой частоте импульсов АХ+ВИП АХ Соотношение секретирующихся медиаторов зависит от частоты импульсов в нервных волокнах. Крупные синаптические пузырьки, в которых содержатся пептиды, подвергаются экзоцитозу при высокой частоты импульсов в нервных волокнах

Ко-медиаторы симпатической нейропередачи: АТФ и нейропептид Y АТФ взаимодействует с ионотропными P2X рецепторами и вызывает быстрое сокращение гладкой мышцы. Действие АТФ ускоряет развитие симпатических эффектов на органы- мишени NPY секретируется при высокой активности СНС. Он вызывает медленное и длительное сокращение сосудов (полезно при стрессе). Расширение симпатического волокна Гладкомышечная клетка сосуда Сокращение сосуда АТФ НА NPY

Тоническая активность вегетативной нервной системы В покое частота разрядов постганглионарных нейронов составляет всего 1-2 имп/сек Артериальное давление Нервная активность Интегрированная нервная активность Симпатическая активность, зарегистрированная в почечном нерве бодрствующего кролика Благодаря тонической активности влияние вегетативных нервов на органы-мишени может не только увеличиваться, но и уменьшаться («двунаправленная регуляция») Тонические симпатические влияния Тонические парасимпатические влияния Более сильное сужение сосудов Расширение Увеличение частоты сокращений Уменьшение частоты Немного суженное состояние Чем длиннее стрелка, тем выше частота импульсации нейронов

Строение вегетативной рефлекторной дуги, замыкающейся на уровне спинного мозга Смешанный нерв Дуга простого висцерального рефлекса включает: 1 – чувствительный нейрон (лежит в спинальном ганглии) 2 – интернейрон спинного мозга 3 – преганглионарный нейрон 4 – нейрон вегетативного ганглия Вегетативные рефлексы могут запускаться сигналами: - от интерорецепторов (при возбуждении висцеральных афферентов); - от экстерорецепторов (например, от болевых рецепторов кожи) Соматические афференты

Регуляция вегетативных функций нервными центрами головного мозга Продолговатый мозг Мост Гипофиз Гипоталамус Регуляция водно- солевого обмена Регуляция пищевого поведения Регуляция температуры тела Контроль сокращений мочевого пузыря Пневмотаксический центр Учащение сокращений сердца, сужение сосудов Торможение сердца Дыхательный центр «Раздельная» регуляция вегетативных функций «Комплексная» регуляция вегетативных функций

Вегетативные реакции, сопровождающие пищевое и оборонительное поведение при электрическом раздражении гипоталамуса у кошки Раздражение нервных центров гипоталамуса с помощью микроэлектродов сопровождается возникновением у животных поведенческих реакций: оборонительного поведения или бегства, пищевого поведения, полового поведения, терморегуляторных реакций и др. На уровне гипоталамуса происходит сопряжение регуляции вегетативных функций и поведения

Интегративные функции гипоталамуса обеспечиваются вегетативными, соматическими и гормональными механизмами. вегетативная нервая. система гипофиз ствол мозга спин. мозг реакции внутренних органов поведенческие реакции эндокринная система соматическая нервная система П о т р е б н о с т и Обратная афферентация Гипоталамус - главный нервный центр, отвечающий за регуляцию внутренней среды организма