Bokhylla

Struktur och funktion

Sympatiskt nervsystem

Sympatiska nervceller har cellkroppar som är belägna i de intermediolaterala kolumnerna, eller laterala hornen, i ryggmärgen. De presynaptiska fibrerna lämnar ryggmärgen genom främre rötter och går in i de främre rami av T1-L2 spinalnerverna och på de sympatiska stammarna via vita rami communicantes. Härifrån kan fibrerna stiga uppåt eller nedåt i den sympatiska stammen till ett övre eller undre paravertebralt ganglion, passera till intilliggande främre spinalnervsramar via gråa rami communicantes, eller korsa stammen utan att synapsa och fortsätta genom en buk- och buksplanchnisk nerv för att nå de prevertebrala ganglierna. På grund av det centrala läget för de sympatiska ganglierna tenderar de presynaptiska fibrerna att vara kortare än deras postsynaptiska motsvarigheter.

Paravertebrala ganglier finns som knölar över hela den sympatiska stammen, i anslutning till ryggraden, där pre- och postganglionära neuroner synapserar. Även om antalet kan variera från individ till individ, finns det i allmänhet tre cervikala, tolv thorakala, fyra lumbala och fem sakrala ganglier. Av dessa är det bara de cervikala som har namnen superior, middle och inferior cervical ganglia. Det nedre cervikala gangliet kan smälta samman med det första thoraxgangliet för att bilda stellatgangliet.

Alla nerver distalt från de paravertebrala ganglierna är splankniska nerver. Dessa förmedlar afferenta och efferenta fibrer mellan CNS och inälvorna. De kardiopulmonala splankniska nerverna transporterar de postsynaptiska fibrerna som är avsedda för brösthålan.

Nerver som kommer att nervera buk- och bäckeninälvorna passerar genom de paravvertebrala utan att synappa, och blir då abdominopelvinska splankniska nerver. Dessa nerver omfattar de större, mindre, minsta och lumbala splanchniska nerverna. De presynaptiska nerverna synapserar slutligen i prevertebrala ganglier som ligger närmare sitt målorgan. Prevertebrala ganglier är en del av de nervplexus som omger aortans grenar. Dessa omfattar de celiakala, aorticorenala samt de övre och undre mesenteriska ganglierna. Det celiakala gangliet får input från den större splankniska nerven, det aorticorenala från de mindre och minsta splankniska nerverna och de övre och undre mesenteriska från de minsta och lumbala splankniska nerverna. Ganglion celiacus innerverar organ som härstammar från förloppet: distal matstrupe, mage, proximal duodenum, bukspottkörtel, lever, gallsystem, mjälte och binjurar. Det övre mesenteriska ganglionet innerverar de organ som härrör från mellangärdet: distala duodenum, jejunum, ileum, cecum, appendix, ascenderande kolon och proximala tvärkolon. Slutligen ger det nedre mesenteriska gangliet sympatisk innervation till de strukturer som utvecklas från baktarmen: distala tvär-, nedåtgående och sigmoidkolon, rektum och övre analkanalen samt urinblåsan, de yttre könsorganen och könskörtlarna. För mer information, se den relevanta artikeln i StatPearls, i denna referens.

Den allmänna regeln om två neuroner för SNS- och PNS-kretsar har flera anmärkningsvärda undantag. Sympatiska och parasympatiska postganglionära neuroner som synapserar på ENS ingår funktionellt i en kedja med tre eller fler neuroner. De presynaptiska sympatiska fibrerna som är avsedda för binjuremärgen passerar genom de celiakala ganglierna och synapserar direkt på kromaffinceller. Dessa unika celler fungerar som postganglionära fibrer som utsöndrar adrenalin direkt i det venösa systemet.

Postganglionära sympatiska neuroner frigör NE som verkar på adrenerga receptorer i målvävnaden. Receptorns subtyp, alfa-1, alfa-2, beta-1, beta-2 eller beta-3, och de vävnader där de uttrycker sig påverkar NE:s affinitet för receptorn. För mer information, se StatPearls artiklar som rör adrenerga receptorer, på följande referenser.

Som nämnts gör SNS:et det möjligt för kroppen att hantera stressfaktorer via ”fight-or-flight”-responsen. Denna reaktion reglerar främst blodkärlen. Kärlen är toniskt innerverade, och i de flesta fall leder en ökning av sympatiska signaler till vasokonstriktion och motsatsen till vasodilatation. Undantagen är kranskärlen och de som försörjer skelettmusklerna och de yttre könsorganen, för vilka den motsatta reaktionen inträffar. Denna motsägelsefulla effekt förmedlas av balansen mellan alfa- och betareceptorernas aktivitet. I fysiologiskt tillstånd ökar betareceptorstimulering utvidgningen av kranskärlen, men denna effekt avtrubbas av alfa-receptormedierad vasokonstriktion. I ett patologiskt tillstånd, t.ex. vid kranskärlssjukdom, ökar alfa-receptoraktiviteten och beta-aktiviteten dämpas. Koronarartärerna kan således dras ihop via sympatisk stimulering. Sympatisk aktivering ökar hjärtfrekvensen och den kontraktila kraften, vilket dock ökar det metabola behovet och därmed är skadligt för hjärtfunktionen hos komprometterade individer.

SNS är ständigt aktivt, även i icke-stressiga situationer. Förutom den tidigare nämnda toniska stimuleringen av blodkärlen är SNS aktivt under den normala andningscykeln. Den sympatiska aktiveringen kompletterar PNS genom att verka under inspiration för att vidga luftvägarna vilket möjliggör ett lämpligt inflöde av luft.

Det SNS reglerar dessutom immuniteten genom innervation av immunorgan som mjälte, thymus och lymfkörtlar. Denna påverkan kan upp- eller nedreglera inflammation. Celler i det adaptiva immunsystemet uttrycker främst beta-2-receptorer, medan celler i det medfödda immunsystemet uttrycker dessa samt alfa-1- och alfa-2 adrenerga receptorer. Makrofager aktiveras av alfa-2-stimulering och undertrycks av aktivering av beta-2 adrenerga receptorer.

Majoriteten av de postganglionära sympatiska neuronerna är noradrenerga och frisätter också en eller flera peptider som neuropeptid Y eller somatostatin. NE/neuropeptid Y-neuronerna innerverar hjärtats blodkärl och reglerar på så sätt blodflödet, medan NE/somatostatin-neuronerna i de celiakala och övre mesenteriska ganglierna försörjer tarmens submucosala ganglier och är involverade i kontrollen av den gastrointestinala motiliteten. Tanken är att dessa peptider tjänar till att modulera det postsynaptiska neuronets svar på den primära neurotransmittorn.

Peptiderna har också associationer med kolinerga sympatiska postganglionära postganglionära neuroner. Dessa neuroner finns oftast innervatörer till svettkörtlar och prekapillära motståndskärl i skelettmuskulaturen och producerar vasoaktiv intestinal polypeptid tillsammans med ACh. Calcitonin genrelaterad peptid, en potent vasodilator, har också upptäckts i paravertebrala sympatiska neuroner.

Parasympatiska nervsystemet

Parasympatiska fibrer lämnar CNS via kranialnerverna (CN) III, VII, IX och X samt via S2-4 nervrötterna. Det finns fyra par parasympatiska ganglier och de är alla belägna i huvudet. CN III, via ganglion ciliarius, innerverar ögats iris- och ciliarmuskel. CN VII innerverar via ganglion pterygopalatinus de lacrimala, nasala, palatinska och pharyngeala körtlarna samt via ganglion submandibularus de sublinguala och submandibulära körtlarna. CN IX innerverar parotidkörtlarna via det otiska gangliet. Varannan presynaptisk parasympatisk fiber synapserar i ett ganglion nära eller på målvävnadens vägg; detta leder till att de presynaptiska fibrerna är betydligt längre än de postsynaptiska. Placeringen av dessa ganglier ger PNS dess namn: ”para-” betyder intill, därav ”parasympatisk”.

Vagusnerven, CN X, utgör cirka 75 % av PNS och ger parasympatisk input till de flesta av bröst- och bukviktarna, med de sakrala parasympatiska fibrerna som innerverar den nedåtgående och sigmoidkolonin och rektum. Vagusnerven har fyra cellkroppar i medulla oblongata. Dessa inkluderar följande:

• Dorsal nucleus: Ger parasympatisk utgång till inälvorna
• Nucleus ambiguus: Producerar motoriska fibrer och preganglionära neuroner som innerverar hjärtat
• Nucleus solitarius: Tar emot afferenter från smaksinnet och från inälvorna, och slutligen
• Spinal trigeminal nucleus: Producerar motoriska fibrer och preganglionära neuroner som innerverar hjärtat: Vagusnerven tar emot information om beröring, smärta och temperatur från det yttre örat, struphuvudets slemhinna och en del av dura

Det är dessutom så att vagusnerven leder sensorisk information från baroreceptorerna i karotis sinus och aortabågen till märgen.

Som nämndes i inledningen är vagusnerven ansvarig för ”vila och smälta”-processerna. Vagusnerven främjar hjärtats avslappning i flera funktionsaspekter. Den minskar kontraktiliteten i förmaken och i mindre utsträckning i ventriklarna. Främst minskar den ledningshastigheten genom den atrioventrikulära noden. Det är genom denna mekanism som massage av karotis sinus verkar för att begränsa reentry vid Wolff-Parkinson-White-syndromet. Den andra viktiga funktionen hos PNS är inriktad på matsmältningen. Parasympatiska fibrer till huvudet främjar salivation, medan de som synapserar till ENS leder till ökad peristaltisk och sekretorisk aktivitet. Vagusnerven har också en betydande effekt på andningscykeln. I ett icke-patologiskt tillstånd aktiveras de parasympatiska nerverna under utandning och drar ihop och stelnar luftvägarna för att förhindra kollaps. Denna funktion har involverat PNS i uppkomsten av postoperativt akut respiratoriskt nödsyndrom.

På grund av vagusnervens expansiva natur har den beskrivits som ett idealiskt ”tidigt varningssystem” för främmande inkräktare samt för övervakning av kroppens återhämtning. Upp till 80 % av de vagala fibrerna är sensoriska och innerverar nästan alla större organ. Parasympatiska ganglier har visat sig uttrycka receptorer för interleukin-1, en viktig cytokin i det inflammatoriska immunsvaret. Detta aktiverar i sin tur hypotalamus-hypofys-binjureaxeln och SNS, vilket leder till frisättning av glukokortikoider respektive NE. Studier har korrelerat inhiberad vagal verkan genom vagotomi och kolinerga hämmare med betydligt minskade, om inte eliminerade, allergiska, astmatiska och inflammatoriska reaktioner.

Postganglionära parasympatiska neuroner frigör ACh som verkar på muskarin- och nikotinreceptorer, var och en med olika underenheter: M1, M2 och M3 samt N1 och N2, där ”M” och ”N” står för muskarin respektive nikotin. De postganglionära ACh-receptorerna och receptorerna på binjuremärgen är av N-typ, medan de parasympatiska effektorerna och svettkörtlarna är av M-typ. Liksom i sympatiska neuroner uttrycks och frisätts flera peptider, t.ex. vasoaktiv intestinal peptid (VIP), neuropeptid Y (NPY) och calcitonin genrelaterad peptid (CGRP) i och från parasympatiska neuroner. För mer information, se StatPearls artikel om kolinerga receptorer här.

Enteriskt nervsystem (ENS)

Enteriskt nervsystem består av två ganglionerade plexus: det myenteriska (Auerbach) och det submucosala (Meissner). Det myenteriska plexus sitter mellan den longitudinella och cirkulära glatta muskulaturen i GI-kanalen, medan det submucosala plexus finns i submucosan. ENS är fristående och fungerar genom lokal reflexaktivitet, men får ofta input från och ger feedback till SNS och PNS. ENS kan få input från postganglionära sympatiska neuroner eller preganglionära parasympatiska neuroner.

Den submucosala plexus styr rörelsen av vatten och elektrolyter över tarmväggen, medan den myenteriska plexus samordnar kontraktiliteten hos tarmens cirkulära och longitudinella muskelceller för att åstadkomma peristaltik.

Motilitet produceras i ENS genom en reflexkrets som involverar de cirkulära och longitudinella musklerna. Nicotiniska synapser mellan interneuroner förmedlar reflexkretsarna. När kretsen aktiveras av närvaron av en bolus, aktiveras excitatoriska neuroner i den cirkulära muskeln och inhibitoriska neuroner i den longitudinella muskeln, vilket ger upphov till en smal sektion av tarmen proximalt om bolusen; detta kallas det propulsiva segmentet. Samtidigt aktiveras excitatoriska neuroner i den longitudinella muskeln och inhiberande neuroner i den cirkulära muskeln, vilket ger upphov till det ”mottagande segmentet” av tarmen där bolusen kommer att fortsätta. Denna process upprepas med varje efterföljande avsnitt av tarmen.

ENS upprätthåller flera likheter med CNS. Liksom i CNS kan enterala neuroner vara bipolära, pseudounipolära och multipolära, mellan vilka neuromodulering sker via excitatorisk och hämmande kommunikation. På samma sätt använder ENS-neuronerna över 30 neurotransmittorer som liknar dem i CNS, där kolinerga och nitrergiska transmittorer är de vanligaste.

Men även om en stor del av den här diskussionen har fokuserat på de efferenta funktionerna i ANS är de afferenta fibrerna ansvariga för många reflexaktiviteter som reglerar allt från hjärtfrekvens till immunsystemet. Återkoppling från ANS bearbetas vanligtvis på en undermedveten nivå för att producera reflexhandlingar i de viscerala eller somatiska delarna av kroppen. Den medvetna känslan av inälvorna tolkas ofta som diffus smärta eller kramper som kan korrelera med hunger, mättnad eller illamående. Dessa förnimmelser är oftast resultatet av plötslig utspändhet/kontraktioner, kemiska irriterande ämnen eller patologiska tillstånd som ischemi.