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Struttura e Funzione

Sistema Nervoso Simpatico

I neuroni simpatici hanno corpi cellulari situati nelle colonne intermediolaterali, o corni laterali, del midollo spinale. Le fibre presinaptiche escono dal midollo spinale attraverso le radici anteriori ed entrano nei rami anteriori dei nervi spinali T1-L2 e nei tronchi simpatici attraverso i rami bianchi communicantes. Da qui, le fibre possono salire o scendere il tronco simpatico a un ganglio paravertebrale superiore o inferiore, rispettivamente, passare ai rami anteriori adiacenti del nervo spinale attraverso i rami communicantes grigi, o attraversare il tronco senza sinapsi e continuare attraverso un nervo splancnico addominopelvico per raggiungere i gangli prevertebrali. A causa della posizione centrale dei gangli simpatici, le fibre presinaptiche tendono ad essere più corte delle loro controparti postsinaptiche.

I gangli paravertebrali esistono come noduli in tutto il tronco simpatico, adiacente alla colonna vertebrale, dove i neuroni pre e postgangliari sinapsi. Mentre il numero può variare da individuo a individuo, in generale, ci sono tre gangli cervicali, 12 toracici, quattro lombari e cinque sacrali. Di questi, solo i cervicali hanno i nomi di gangli cervicali superiori, medi e inferiori. Il ganglio cervicale inferiore può fondersi con il primo ganglio toracico per formare il ganglio stellato.

Tutti i nervi distali ai gangli paravertebrali sono nervi splancnici. Questi trasportano fibre afferenti ed efferenti tra il SNC e i visceri. I nervi splancnici cardiopolmonari trasportano le fibre postsinaptiche destinate alla cavità toracica.

I nervi che innervano i visceri addominali e pelvici passano attraverso i paravertebrali senza sinapsi, diventando nervi splancnici addominopelvici. Questi nervi includono i nervi splancnici maggiore, minore, minore e lombare. I nervi presinaptici infine sinapsi in gangli prevertebrali che sono più vicini al loro organo bersaglio. I gangli prevertebrali fanno parte dei plessi nervosi che circondano i rami dell’aorta. Questi includono i gangli celiaci, aorticoreni e mesenterici superiori e inferiori. Il ganglio celiaco riceve input dal nervo splancnico maggiore, l’aorticorene dai nervi splancnici minori e minori, e il mesenterico superiore e inferiore dai nervi splancnici minori e lombari. Il ganglio celiaco innerva gli organi derivati dall’intestino anteriore: esofago distale, stomaco, duodeno prossimale, pancreas, fegato, sistema biliare, milza e ghiandole surrenali. Il ganglio mesenterico superiore innerva i derivati dell’intestino medio: duodeno distale, digiuno, ileo, cieco, appendice, colon ascendente e colon trasverso prossimale. Infine, il ganglio mesenterico inferiore fornisce l’innervazione simpatica alle strutture sviluppate dall’intestino posteriore: colon trasverso distale, discendente e sigmoide; retto e canale anale superiore; così come la vescica, i genitali esterni e le gonadi. Per ulteriori informazioni, vedere il relativo articolo di StatPearls, a questo riferimento.

La regola generale dei due neuroni per i circuiti SNS e PNS ha diverse eccezioni degne di nota. I neuroni postgangliari simpatici e parasimpatici che sinaptano sull’ENS sono funzionalmente parte di una catena di tre o più neuroni. Le fibre simpatiche presinaptiche che sono destinate al midollo surrenale passano attraverso i gangli celiaci e sinapsi direttamente sulle cellule cromaffini. Queste cellule uniche funzionano come fibre postgangliari che secernono epinefrina direttamente nel sistema venoso.

I neuroni simpatici postgangliari rilasciano NE che agisce sui recettori adrenergici nel tessuto bersaglio. Il sottotipo del recettore, alfa-1, alfa-2, beta-1, beta-2 o beta-3, e i tessuti in cui si esprimono influenzano l’affinità della NE per il recettore. Per ulteriori informazioni, vedere gli articoli di StatPearls relativi ai recettori adrenergici, ai seguenti riferimenti.

Come detto, il SNS permette al corpo di gestire i fattori di stress attraverso la risposta “fight-or-flight”. Questa reazione regola principalmente i vasi sanguigni. I vasi sono innervati tonicamente, e nella maggior parte dei casi, un aumento dei segnali simpatici porta alla vasocostrizione e il contrario della vasodilatazione. Fanno eccezione i vasi coronarici e quelli che riforniscono i muscoli scheletrici e i genitali esterni, per i quali si verifica la reazione opposta. Questo effetto contraddittorio è mediato dall’equilibrio dell’attività dei recettori alfa e beta. In uno stato fisiologico, la stimolazione dei beta-recettori aumenta la dilatazione dei vasi coronarici, ma c’è uno smorzamento di questo effetto da parte della vasocostrizione mediata dai recettori alfa. In uno stato patologico, come nella malattia coronarica, l’attività del recettore alfa è aumentata, e c’è il muting di beta-attività. Così, le arterie coronarie possono costringere attraverso la stimolazione simpatica. L’attivazione simpatica aumenta la frequenza cardiaca e la forza contrattile, che, tuttavia, aumenta la domanda metabolica ed è quindi dannoso per la funzione cardiaca in individui compromessi.

Il SNS è costantemente attivo, anche in situazioni non stressanti. Oltre alla già citata stimolazione tonica dei vasi sanguigni, il SNS è attivo durante il normale ciclo respiratorio. L’attivazione simpatica completa il PNS agendo durante l’inspirazione per dilatare le vie aeree permettendo un adeguato afflusso di aria.

Inoltre, il SNS regola l’immunità attraverso l’innervazione degli organi immunitari come la milza, il timo e i linfonodi. Questa influenza può aumentare o diminuire la regolazione dell’infiammazione. Le cellule del sistema immunitario adattativo esprimono principalmente i recettori beta-2, mentre quelle del sistema immunitario innato esprimono quelli così come i recettori adrenergici alfa-1 e alfa-2. I macrofagi si attivano per stimolazione alfa-2 e sono soppressi dall’attivazione dei recettori beta-2 adrenergici.

La maggior parte dei neuroni simpatici postgangliari sono noradrenergici, e rilasciano anche uno o più peptidi come il neuropeptide Y o la somatostatina. I neuroni NE/neuropeptide Y innervano i vasi sanguigni del cuore, regolando così il flusso sanguigno, mentre i neuroni NE/somatostatina dei gangli celiaci e mesenterici superiori forniscono i gangli sottomucosi dell’intestino e sono coinvolti nel controllo della motilità gastrointestinale. Si pensa che questi peptidi servano a modulare la risposta del neurone postsinaptico al neurotrasmettitore primario.

I peptidi hanno anche associazioni con i neuroni colinergici simpatici postgangliari. Questi neuroni si trovano più comunemente innervando le ghiandole sudoripare e i vasi di resistenza precapillari nel muscolo scheletrico e producono il polipeptide intestinale vasoattivo insieme all’ACh. Il peptide legato al gene della calcitonina, un potente vasodilatatore, è stato scoperto anche nei neuroni simpatici paravertebrali.

Sistema nervoso parasimpatico

Le fibre parasimpatiche escono dal SNC attraverso i nervi cranici (CN) III, VII, IX e X, così come attraverso le radici nervose S2-4. Ci sono quattro coppie di gangli parasimpatici, e sono tutti situati nella testa. Il CN III, attraverso il ganglio ciliare, innerva l’iride e i muscoli ciliari dell’occhio. Il CN VII innerva le ghiandole lacrimali, nasali, palatine e faringee attraverso il ganglio pterigopalatino, così come le ghiandole sublinguali e sottomandibolari attraverso il ganglio sottomandibolare. Il CN IX innerva le ghiandole parotidi attraverso il ganglio ottico. Ogni altra fibra parasimpatica presinaptica sinapsi in un ganglio vicino o sulla parete del tessuto bersaglio; questo porta le fibre presinaptiche ad essere significativamente più lunghe delle postsinaptiche. La posizione di questi gangli dà al PNS il suo nome: “para-” significa adiacente a, quindi, “parasimpatico.”

Il nervo vago, CN X, costituisce circa il 75% del PNS e fornisce input parasimpatico alla maggior parte dei visceri toracici e addominali, con le fibre parasimpatiche sacrali che innervano il colon discendente e sigmoide e il retto. Il nervo vago ha quattro corpi cellulari nel midollo allungato. Questi includono i seguenti:

• Nucleo dorsale: fornisce uscita parasimpatica ai visceri
• Nucleo ambiguo: produce fibre motorie e neuroni pregangliari che innervano il cuore
• Nucleo solitario: riceve le afferenze della sensazione del gusto e quella dei visceri, e infine
• Nucleo trigemino spinale: riceve informazioni di tatto, dolore e temperatura dell’orecchio esterno, della mucosa della laringe e di parte della dura

Inoltre, il nervo vago conduce al midollo le informazioni sensoriali dai barocettori del seno carotideo e dell’arco aortico.

Come menzionato nell’introduzione, il nervo vago è responsabile dei processi di “riposo e digestione”. Il nervo vago promuove il rilassamento cardiaco in diversi aspetti della funzione. Diminuisce la contrattilità negli atri e meno nei ventricoli. Principalmente, riduce la velocità di conduzione attraverso il nodo atrioventricolare. È con questo meccanismo che il massaggio del seno carotideo agisce per limitare il rientro nella sindrome di Wolff-Parkinson-White. L’altra funzione chiave del PNS riguarda la digestione. Le fibre parasimpatiche alla testa promuovono la salivazione, mentre quelle che sinapsi sull’ENS portano ad un aumento dell’attività peristaltica e secretoria. Il nervo vago ha anche un effetto significativo sul ciclo respiratorio. In uno stato non patologico, i nervi parasimpatici sparano durante l’espirazione, contraendo e irrigidendo le vie aeree per prevenire il collasso. Questa funzione ha implicato il PNS nell’insorgenza della sindrome da distress respiratorio acuto post-operatorio.

A causa della natura espansiva del nervo vago, è stato descritto come un ideale “sistema di allarme precoce” per gli invasori stranieri così come per monitorare il recupero del corpo. Fino all’80% delle fibre vagali sono sensoriali e innervano quasi tutti gli organi principali. I gangli parasimpatici sono stati trovati ad esprimere recettori per l’interleuchina-1, una citochina chiave nella risposta immunitaria infiammatoria. Questo, a sua volta, attiva l’asse ipotalamo-ipofisi-surrene e il SNS, portando al rilascio di glucocorticoidi e NE, rispettivamente. Gli studi hanno correlato l’azione vagale inibita attraverso la vagotomia e gli inibitori colinergici con risposte allergiche, asmatiche e infiammatorie significativamente ridotte, se non eliminate.

I neuroni parasimpatici postgangliari rilasciano ACh che agisce sui recettori muscarinici e nicotinici, ciascuno con varie subunità: M1, M2 e M3, e N1 e N2, con “M” e “N” rispettivamente per la muscarina e la nicotina. I recettori postgangliari dell’ACh e quelli sul midollo surrenale sono di tipo N, mentre gli effettori parasimpatici e le ghiandole sudoripare sono di tipo M. Come nei neuroni simpatici, diversi peptidi, come il peptide intestinale vasoattivo (VIP), il neuropeptide Y (NPY) e il peptide legato al gene della calcitonina (CGRP) sono espressi e rilasciati dai neuroni parasimpatici. Per ulteriori informazioni, vedere l’articolo di StatPearls sui recettori colinergici, qui.

Sistema nervoso enterico (ENS)

L’ENS è composto da due plessi ganglionati: il mioenterico (Auerbach) e il sottomucoso (Meissner). Il plesso mienterico si trova tra la muscolatura liscia longitudinale e circolare del tratto GI, mentre il plesso sottomucoso è presente nella sottomucosa. L’ENS è autonomo e funziona attraverso l’attività riflessa locale, ma spesso riceve input dal SNS e dal PNS e fornisce loro un feedback. L’ENS può ricevere input dai neuroni simpatici postgangliari o dai neuroni parasimpatici pregangliari.

Il plesso sottomucoso regola il movimento di acqua ed elettroliti attraverso la parete intestinale, mentre il plesso mienterico coordina la contrattilità delle cellule muscolari circolari e longitudinali dell’intestino per produrre la peristalsi.

La motilità è prodotta nell’ENS attraverso un circuito riflesso che coinvolge i muscoli circolari e longitudinali. Le sinapsi nicotiniche tra interneuroni mediano i circuiti riflessi. Quando il circuito si attiva per la presenza di un bolo, i neuroni eccitatori del muscolo circolare e i neuroni inibitori del muscolo longitudinale si attivano producendo una stretta sezione di intestino prossimale al bolo; questo è conosciuto come il segmento propulsivo. Contemporaneamente, i neuroni eccitatori del muscolo longitudinale e i neuroni inibitori del muscolo circolare si attivano producendo il “segmento ricevente” dell’intestino in cui il bolo continuerà. Questo processo si ripete con ogni sezione successiva dell’intestino.

L’ENS mantiene diverse somiglianze con il SNC. Come nel SNC, i neuroni enterici possono essere bipolari, pseudounipolari e multipolari, tra i quali la neuromodulazione tramite comunicazione eccitatoria e inibitoria. Allo stesso modo, i neuroni ENS utilizzano oltre 30 neurotrasmettitori che sono simili a quelli del SNC, con trasmettitori colinergici e nitrergici che sono i più comuni.

Mentre gran parte di questa discussione si è concentrata sulle funzioni efferenti dell’ANS, le fibre afferenti sono responsabili di numerose attività riflesse che regolano tutto, dalla frequenza cardiaca al sistema immunitario. Il feedback dell’ANS viene solitamente elaborato a livello subconscio per produrre azioni riflesse nelle porzioni viscerali o somatiche del corpo. La sensazione cosciente dei visceri è spesso interpretata come dolore diffuso o crampi che possono essere correlati a fame, pienezza o nausea. Queste sensazioni derivano più comunemente da distensioni/contrazioni improvvise, irritanti chimici o condizioni patologiche come l’ischemia.