Kirjahylly

Rakenne ja toiminta

Sympaattinen hermosto

Sympaattisilla neuroneilla on solurungot, jotka sijaitsevat selkäytimen intermediolateraalisissa sarakkeissa eli sivusarvissa. Presynaptiset kuidut poistuvat selkäytimestä etujuurten kautta ja kulkeutuvat T1-L2-selkäydinhermojen anteriorisiin rameihin ja sympaattisiin runkoihin valkoisten rami communicantesin kautta. Sieltä kuidut voivat nousta tai laskeutua sympaattista runkoa pitkin ylempään tai alempaan paravertebraaliseen ganglioon, kulkea viereisiin anteriorisiin selkäydinhermon rameihin harmaiden rami communicantes -ramien kautta tai kulkea rungon läpi synapsoimatta ja jatkaa vatsan ja lantion välisen splankeemisen hermon kautta tavoittaakseen prevertebraaliset gangliot. Sympaattisten ganglioiden keskeisen sijainnin vuoksi presynaptiset kuidut ovat yleensä lyhyempiä kuin niiden postsynaptiset vastineet.

Paravertebral ganglioita on koko sympaattisessa rungossa selkärangan vieressä olevina kyhmyinä, joissa pre- ja postganglioniset neuronit synapsoivat. Vaikka määrä voi vaihdella yksilöllisesti, yleensä on kolme kaulan, 12 rintakehän, neljä lannerangan ja viisi ristiselän gangliota. Näistä vain kohdunkaulan ganglioista on nimetty ylemmäksi, keskimmäiseksi ja alemmaksi kohdunkaulan ganglioksi. Kohdunkaulan alempi ganglio voi sulautua ensimmäisen rintakehän ganglion kanssa muodostaen tähtimäisen ganglion.

Kaikki hermot, jotka ovat distaalisesti paravertebraalisten ganglioiden alapuolella, ovat splanktonisia hermoja. Ne välittävät afferentteja ja efferenttejä kuituja keskushermoston ja sisäelinten välillä. Kardiopulmonaaliset splannksiset hermot kuljettavat rintaonteloon tarkoitettuja postsynaptisia kuituja.

Hermot, jotka innervoivat vatsa- ja lantion sisäelimiä, kulkevat paravertebralien läpi synapsoimatta, jolloin niistä tulee abdominopelvisiä splannksisia hermoja. Näihin hermoihin kuuluvat isompi, pienempi, pienin ja lannerangan splanchnic-hermo. Presynaptiset hermot synapsoituvat lopulta prevertebral ganglioissa, jotka ovat lähempänä kohde-elintään. Prevertebraaliset gangliot ovat osa aortan haaroja ympäröiviä hermopleksuksia. Niitä ovat muun muassa keliakia-, aortikko-ortaali- sekä ylempi ja alempi suoliliepeen gangliot. Keliakia-ganglion saa tuloa suuresta splanchnisesta hermosta, aorticorenal-ganglion pienemmästä ja pienimmästä splanchnisesta hermosta ja superior- ja inferior mesenteric-ganglion pienimmästä ja lannerangan splanchnisesta hermosta. Keliakia-ganglion hermottaa etummaisesta suolesta peräisin olevia elimiä: distaalista ruokatorvea, mahalaukkua, proksimaalista pohjukaissuolta, haimaa, maksaa, sappitietä, pernaa ja lisämunuaisia. Superior mesenteric ganglion hermottaa keskimmäisen suolen johdannaisia: distaalinen pohjukaissuoli, jejunum, ileum, cecum, umpilisäke, nouseva paksusuoli ja proksimaalinen poikittainen paksusuoli. Lopuksi alempi mesenteriaalinen ganglio hermottaa sympaattisesti takasuolesta kehittyneitä rakenteita: distaalista poikittaista, laskevaa ja sigmoidista paksusuolta, peräsuolta ja ylempää peräaukkokanavaa sekä virtsarakkoa, ulkoisia sukupuolielimiä ja sukurauhasia. Lisätietoja on asiaa koskevassa StatPearls-artikkelissa, tässä viitteessä.

Kahden neuronin yleissäännössä SNS- ja PNS-piireille on useita merkittäviä poikkeuksia. Sympaattiset ja parasympaattiset postganglioniset neuronit, jotka synapsoivat ENS:ään, ovat toiminnallisesti osa kolmen tai useamman neuronin ketjua. Presynaptiset sympaattiset kuidut, jotka on tarkoitettu lisämunuaisytimeen, kulkevat keliakian ganglioiden läpi ja synapsoivat suoraan kromaffiinisoluihin. Nämä ainutlaatuiset solut toimivat postganglionisina kuituina, jotka erittävät adrenaliinia suoraan laskimoon.

Postganglioniset sympaattiset neuronit vapauttavat NE:tä, joka vaikuttaa kohdekudoksen adrenergisiin reseptoreihin. Reseptorin alatyyppi, alfa-1, alfa-2, beeta-1, beeta-2 tai beeta-3, ja kudokset, joissa ne ilmentyvät, vaikuttavat NE:n affiniteettiin reseptoria kohtaan. Katso lisätietoja adrenergisiin reseptoreihin liittyvistä StatPearls-artikkeleista seuraavissa viitteissä.

Kuten todettiin, SNS antaa elimistölle mahdollisuuden käsitellä stressitekijöitä ”taistele tai pakene” -reaktion avulla. Tämä reaktio säätelee ensisijaisesti verisuonia. Verisuonet ovat tonaalisesti innervoituneita, ja useimmissa tapauksissa sympaattisten signaalien lisääntyminen johtaa vasokonstriktioon ja päinvastoin vasodilataatioon. Poikkeuksia ovat sepelvaltimoiden verisuonet sekä luustolihaksia ja ulkoisia sukupuolielimiä syöttävät verisuonet, joiden kohdalla reaktio on päinvastainen. Tätä ristiriitaista vaikutusta välittää alfa- ja beetareseptorien aktiivisuuden tasapaino. Fysiologisessa tilassa beetareseptorin stimulaatio lisää sepelvaltimoiden laajentumista, mutta alfareseptorin välittämä verisuonten supistuminen vaimentaa tätä vaikutusta. Patologisessa tilassa, kuten sepelvaltimotaudissa, alfareseptorin aktiivisuus lisääntyy ja beeta-aktiivisuus vaimenee. Näin ollen sepelvaltimot voivat supistua sympaattisen stimulaation kautta. Sympaattinen aktivaatio lisää sykettä ja supistusvoimaa, mikä kuitenkin lisää aineenvaihdunnan tarvetta ja on siten haitaksi sydämen toiminnalle heikentyneillä yksilöillä.

SNS on jatkuvasti aktiivinen myös stressittömissä tilanteissa. Edellä mainitun verisuonten toonisen stimulaation lisäksi SNS on aktiivinen normaalin hengityssyklin aikana. Sympaattinen aktivaatio täydentää PNS:ää toimimalla sisäänhengityksen aikana laajentaen hengitysteitä, mikä mahdollistaa asianmukaisen ilmavirtauksen.

Lisäksi SNS säätelee immuniteettia innervoimalla immuunielimiä, kuten pernaa, kateenkorvaa ja imusolmukkeita. Tämä vaikutus voi lisätä tai vähentää tulehduksen säätelyä. Adaptiivisen immuunijärjestelmän solut ilmentävät ensisijaisesti beeta-2-reseptoreita, kun taas synnynnäisen immuunijärjestelmän solut ilmentävät näitä sekä alfa-1- ja alfa-2-adrenergisiä reseptoreita. Makrofagit aktivoituvat alfa-2-stimulaatiosta ja tukahdutetaan beeta-2-adrenergisen reseptorin aktivaatiosta.

Suurin osa postganglionisista sympaattisista hermosoluista on noradrenergisiä, ja ne vapauttavat myös yhtä tai useampaa peptidiä, kuten neuropeptidi Y:tä tai somatostatiinia. NE/neuropeptidi Y -neuronit innervoivat sydämen verisuonia ja säätelevät siten verenkiertoa, kun taas celiacus- ja superior mesenteric -ganglion NE/somatostatiinineuronit syöttävät suolen submucosaalisia ganglioita ja osallistuvat ruoansulatuskanavan motiliteetin säätelyyn. Ajatellaan, että nämä peptidit toimivat modulaattorina postsynaptisen neuronin vasteessa primaariseen välittäjäaineeseen.

Peptideillä on myös yhteyksiä kolinergisiin sympaattisiin postganglionisiin hermosoluihin. Nämä neuronit innervoivat yleisimmin hikirauhasia ja luustolihaksen prekapillaarisia vastusverisuonia, ja ne tuottavat vasoaktiivista suolistopolypeptidiä yhdessä ACh:n kanssa. Paravertebraalisista sympaattisista neuroneista on löydetty myös kalsitoniinigeeniin liittyvää peptidiä, joka on voimakas verisuonia laajentava aine.

Parasympaattinen hermosto

Parasympaattiset kuidut lähtevät keskushermostosta kallohermojen (CN) III, VII, IX ja X sekä hermojuurten S2-4 kautta. Parasympaattisia ganglioita on neljä paria, ja ne kaikki sijaitsevat päässä. CN III hermottaa sädekehäganglion kautta silmän iiristä ja sädekehän lihaksia. CN VII hermottaa kyynel-, sierain-, nenä-, suu- ja nielurisoja pterygopalatine-ganglion kautta sekä sublinguaali- ja submandibulaarirauhasia submandibulaarisen ganglion kautta. CN IX hermottaa korvasylkirauhasia otic-ganglionin kautta. Jokainen toinen presynaptinen parasympaattinen kuitu synapsoituu gangliossa lähellä kohdekudoksen seinämää tai sen seinämässä; tämä johtaa siihen, että presynaptiset kuidut ovat huomattavasti pidempiä kuin postsynaptiset. Näiden ganglioiden sijainti antaa PNS:lle sen nimen: ”para-” tarkoittaa vieressä olevaa, siis ”parasympaattinen”.

Vagushermo, CN X, muodostaa noin 75 % PNS:stä, ja se antaa parasympaattisen syötteen suurimmalle osalle rinta- ja vatsaontelon sisäelimistä, ja sakraalisen puolen parasympaattiset kuidut innervoivat laskevaa ja sigmoideaalista paksusuolta ja peräsuolta. Vagushermossa on neljä soluelintä medulla oblongatassa. Näihin kuuluvat seuraavat:

• Dorsaalinen ydin: tuottaa parasympaattisen ulostulon sisäelimiin
• Nucleus ambiguus: tuottaa motorisia kuituja ja preganglionisia neuroneja, jotka innervoivat sydäntä
• Nucleus solitarius: vastaanottaa makuaistimuksen afferensseja ja sisäelinten afferensseja, ja lopuksi
• Spinaalinen kolmoistieydin: vastaanottaa tietoa kosketuksesta, kivusta ja lämpötilasta ulkokorvasta, kurkunpään limakalvolta ja osasta kovakalvoa

Lisäksi vagushermo johtaa aivokurkiaiseen aistitietoa kaulavaltimon sinuksen ja aortan kaaren baroreseptoreista.

Kuten johdannossa mainittiin, vagushermo vastaa ”lepää ja sulata” -prosesseista. Vagushermo edistää sydämen rentoutumista useilla toiminnallisilla osa-alueilla. Se vähentää supistuvuutta eteisissä ja vähemmän kammioissa. Ensisijaisesti se vähentää johtumisnopeutta eteis-kammiosolmukkeen kautta. Tämän mekanismin avulla kaulavaltimon hieronta rajoittaa Wolff-Parkinson-Whiten oireyhtymässä tapahtuvaa reentryä. PNS:n toinen keskeinen toiminto keskittyy ruoansulatukseen. Pään parasympaattiset kuidut edistävät syljeneritystä, kun taas ENS:ään synapsoivat kuidut johtavat lisääntyneeseen peristalttiseen ja eritystoimintaan. Vagushermolla on myös merkittävä vaikutus hengityssykliin. Ei-patologisessa tilassa parasympaattiset hermot laukeavat uloshengityksen aikana supistaen ja jäykistäen hengitysteitä romahduksen estämiseksi. Tämä toiminto on yhdistänyt PNS:n postoperatiivisen akuutin hengitysvaikeusoireyhtymän puhkeamiseen.

Vagushermon ekspansiivisen luonteen vuoksi sitä on kuvattu ihanteelliseksi ”varhaisvaroitusjärjestelmäksi” vieraiden tunkeutujien varalta sekä elimistön toipumisen seuraamiseksi. Jopa 80 % vaguskuiduista on sensorisia ja ne innervoivat lähes kaikkia tärkeimpiä elimiä. Parasympaattisten ganglioiden on todettu ilmentävän reseptoreita interleukiini-1:lle, joka on keskeinen sytokiini tulehduksellisessa immuunivasteessa. Tämä puolestaan aktivoi hypotalamus-aivolisäke-lisämunuais-akselia ja SNS:ää, mikä johtaa glukokortikoidien ja NE:n vapautumiseen. Tutkimuksissa on korreloitu vagaalisen toiminnan estäminen vagotomian ja kolinergisten inhibiittoreiden avulla merkittävästi vähentyneisiin, ellei jopa poistuneisiin, allergisiin, astmaattisiin ja tulehduksellisiin vasteisiin.

Postganglioniset parasympaattiset neuronit vapauttavat ACh:ta, joka vaikuttaa muskariini- ja nikotiinireseptoreihin, joilla kullakin on erilaisia alayksiköitä: M1, M2 ja M3 sekä N1 ja N2, joissa ”M” ja ”N” tarkoittavat vastaavasti muskariinia ja nikotiinia. Postganglioniset ACh-reseptorit ja lisämunuaiskuoren reseptorit ovat N-tyyppisiä, kun taas parasympaattiset efektorit ja hikirauhaset ovat M-tyyppisiä. Kuten sympaattisissa neuroneissa, myös parasympaattisissa neuroneissa ilmentyy ja vapautuu useita peptidejä, kuten vasoaktiivinen suolistopeptidi (VIP), neuropeptidi Y (NPY) ja kalsitoniinigeeniin liittyvä peptidi (CGRP). Lisätietoja on StatPearls-artikkelissa kolinergisistä reseptoreista, täällä.

Enteric Nervous System (ENS)

Enteric Nervous System (ENS)

Enteric Nervous System (ENS)

koostuu kahdesta ganglionipleksistä: myenteerisestä (Auerbach) ja submucosaalisesta (Meissner). Plexus myentericus sijaitsee ruoansulatuskanavan pituussuuntaisen ja pyöreän sileän lihaksen välissä, kun taas plexus submucosus sijaitsee submucosan sisällä. ENS on itsenäinen ja toimii paikallisen refleksitoiminnan kautta, mutta se saa usein syötteitä SNS:stä ja PNS:stä ja antaa niille palautetta. ENS voi saada syötteitä postganglionisilta sympaattisilta neuroneilta tai preganglionisilta parasympaattisilta neuroneilta.

Submucosal plexus ohjaa veden ja elektrolyyttien liikkumista suolen seinämän läpi, kun taas plexus myentericus koordinoi suolen kiertäjä- ja pitkittäislihassolujen supistuvuutta peristaltiikan aikaansaamiseksi.

Motiliteetti tuotetaan ENS:ssä kiertäjä- ja pitkittäislihaksia käsittävällä reflektiopiirillä. Interneuronien väliset nikotiiniset synapsit välittävät refleksipiirejä. Kun piiri aktivoituu boluksen läsnä ollessa, pyöreän lihaksen eksitatoriset neuronit ja pitkittäisen lihaksen inhibitoriset neuronit laukeavat tuottaen kapean suolen osan proksimaalisesti bolukseen nähden; tätä kutsutaan propulsiiviseksi segmentiksi. Samanaikaisesti pitkittäislihaksen eksitatoriset neuronit ja kiertäjälihaksen inhibitoriset neuronit laukeavat ja tuottavat suolen ”vastaanottavan segmentin”, jossa bolus jatkuu. Tämä prosessi toistuu jokaisessa seuraavassa suolen osassa.

ENS:llä on useita yhtäläisyyksiä CNS:n kanssa. Kuten CNS: ssä, suolistoneuronit voivat olla bipolaarisia, pseudounipolaarisia ja monipolaarisia, joiden välillä neuromodulaatio eksitatorisen ja inhiboivan viestinnän kautta. Samoin ENS-neuronit käyttävät yli 30 neurotransmitteria, jotka ovat samankaltaisia kuin keskushermoston neurotransmitterit, joista koliinergiset ja nitrergiset transmitterit ovat yleisimpiä.

Mikäli suuri osa tästä keskustelusta on keskittynyt ANS:n efferentteihin toimintoihin, afferentit kuidut ovat vastuussa lukuisista refleksitoiminnoista, jotka säätelevät kaikkea sydämen lyöntitiheydestä immuunijärjestelmään. ANS:n antama palaute käsitellään yleensä alitajunnan tasolla, jotta saadaan aikaan refleksitoimintoja kehon viskeraalisissa tai somaattisissa osissa. Sisäelinten tietoinen aistimus tulkitaan usein hajanaiseksi kivuksi tai kouristukseksi, joka voi korreloida nälän, kylläisyyden tai pahoinvoinnin kanssa. Nämä tuntemukset johtuvat tavallisimmin äkillisestä paisumisesta/supistumisesta, kemiallisista ärsyttävistä aineista tai patologisista tiloista, kuten iskemiasta.