TP3MO1 ANS, föreläsningsanteckningar

# ANS - Autonomic Nervous System

## Hur delas nervsystemet in?

Högst upp i kedjan finns hjärna och ryggmärg. De är bossen i systemet. Information in kommer från sensoriska afferenta delen och information ut går via motoriska efferenta delen till det somatiska nervsystemet, det viljestyrda, muskelceller och till det (ickeviljestyrda) '***autonoma'*** som också delas in i '***sympatikus'*** och '***parasympatikus'***. ANS aktivitet är alltså inget som vi behöver tänka på själva. Vi behöver inte fundera över att vi ska andas eller reglera våra körtlar.

## Vad skiljer ANS från SNS?

Det preganglionär axonet tunnare och mindre myeliniserat än i SNS,
det postganglionära axonet är ännu tunnare och inte myeliniserat alls || Nervcell i SNS och ett långt axon som går ut.

SNS är alltid excittorisk- en muskel behöver endast veta att den ska aktiveras. En muskel är avslappnad tills den får information om att aktiveras, där behövs alltså inget inhibitatoriskt. ANS kan vara både inhibitorisk och excitatorisk, ett exempel är hjärtat. Det kan behöva få information både om att öka minska sin aktivitet. Somatiska nervsystemets axon är tjockare och myeliniserat. I ANS är de preganglionära axonen tunnare och inte lika myeliniserade och de postganglionära är ännu tunnare och inte myeliniserade alls. Det gör att signalen inte går fram lika snabbt i ANS som i SNS.

## Parasympatikus – rest and digest

'***Oavsett vad det står i olika kursböcker så är det så att levern ökar syntes av glykogen.'***

## Balans mellan sympatikus och parasympatikus

Det är inte riktigt sant att det är det ena eller det andra som är aktivt. Parasympatikus (PS) är till exempel altid aktivt och reglerar blodtrycket. Vid **"fight or flight"** så är det in princip bara sympatikus som är aktivt, men för det mesta är det balans mellan de båda.

* De flesta organ är innerverade av både parasympatikus och sympatikus, vilka nästan alltid har motsatta effekter.
* Varierande ”pådrag” i de olika nervtyperna tillåter en exakt reglering av organsystemets aktivitet i varje ögonblick.

* Hjärtats ”egenfrekvens” genereras av speciella pacemaker celler i hjärtat (i SA-noden) som kan påverkas av både sympatikus och parasympatikus. Dessa två system ligger alltså och påverkar hjärtat som en gas och en broms.
* Normalt dominerar parasympatikus men vid stress ökar sympatikus aktiviteten vilket medför bl.a hjärtklappning

# Hur kan sympatikus och parasympatikus ge olika svar i samma målorgan?

Det beror på att neuronen ser något annorlunda utan mellan parasympatikus och sympatikus. Det beror också på de olika transmittorerna
(I preganglion; acetylkollin, postganglionära parasympatikus; acetylkolin, postganglionära i sympatikus; noradrenalin.) Receptorerna som uttrycks skiljer sig också åt.

* Sker mellan nervcell – nervcell eller nervcell – målorgan
* I ANS

**Acetylcholin (ACh), kolinerga receptorer**
 **Noradrenalin (NA) & adrenalin (A), adrenerga receptorer**

## Sympatikus synaptisk transmisson

**Bilden visar det vanligaste sympatiska neuronet. PrGn är det första neuronet och det är som nämndes tidigare smalare och något myeliniserat medan PoGN är helt omyelinisert och ännu tunnare.**

* Neuron: ett preganglionärt neuron (PrGN) i sympatikus kan komunicera med flera postganglionära (PoGN) neuron, upp till 1:20. Det gör att sympatikus kan ge ett större påslag och generera ett bredare svar.

* Acetylkollin avfyras från PrGN och noradrenalin i PoGN. (I parasympatikus är det acetylkollin och acetylkollin igen.) Detta är det vanligaste.

* Receptorerna: α- och β- receptorer

* Ett undantag (bara ett, men stort) är binjuren som tillverkar adrenalin och noradrenalin. I binjuren finns inte riktigt något PoGN. Det beror på att i binjuremärgen så ligger det PoGN och själv producerar noradrenalin och adrenalin, det är småceller som är en blandning mellan endokrina celler och nervceller. Det sker alltså inte någon direkt överföring, det är samma cell som tar emot signalen som även producerar noradrenalin och adrenalin. I andra fall så går noradrenalin i princip direkt till målorganet, men i fallet med binjuren så går noradrenalin direkt ut i blodomloppet. Det kan då verka på flera organ i kroppen, förutsatt att cellerna har receptorer för det. Det ger alltså ett bredare svar.

* Om noradrenalin/adrenalin kommit ut i systemet så håller också verkan i sig längre. Om en t.ex. blir skrämd och sedan upptäcker att det inte var någon fara (det var en kompis som lurade runt hörnet) så kommer det att dröja innan effekten går ner. Adrenalinet i blodet måste nämligen tas om hand av levern och det är först när levern brutit ner adrenalinet som hjärtat lugnar ned sig. Det finns ytterligare ett skäl till att effekten sitter i längre, när adrenalinet tagit sig ut till sina målorgan så måste de antingen aktivt tas återupptas vid synapsklyftan eller så måste det brytas ner av ett speciellt enzym eller så kan det diffundera ut till blodet och tas hand om av levern. Detta gör att det sympatiska svaret varar längre än det parasympatiska och det verkar bredare då det sprider sig mer.

## Adrenergreceptorer

Det finns flera receptorer som kan reagera på adrenalin och noradrenalin, de är α1- och α2 receptorer samt β1-, β2- och β3-receptorer (β3-receptorer gicks inte igenom på föreläsningen). Tre exempel gås igenom nedan, men det innebär inte att de andra två är mindre viktiga. På bilden nedan så kan det uppfattas som att noradrenalin endast binder till alfa1 och alfa2 och adrenalin endast till beta1 och beta2, men så är inte fallet. De föredrar att binda enligt bilden, men alla receptorer svarar på Na/A.

* Adrenerga receptorer är G-protein kopplade. En membranbunden del tar emot signalen och sedan sker en konfirmationsändring som leder till en kaskad av reaktioner i cellen.
* A/Na, det sympatiska påslaget kan vara både exciterande och inhiberande. Aktiverar eller inhiberar ”second messenger” system, tex cAMP, diacylglycerol (DAG), inositol trisphosphate (IP3)

# α1-receptorer

* huvudsakligen i blodkärl i hud, slemhinnor och inre organ
* Aktivering → vasokonstriktion (blodkärlen drar ihop sig)

# β1-receptorer

* Ffa i hjärta och fettväv
* Aktivering → hjärtats aktivitet ökar, fett frisätts

# β2-receptorer

* Finns på de flesta sympatiska målorgan, särskilt blodkärl i skelettmuskulatur och hjärtats kranskärl
* Aktivering → vasodilatation (blodkärlen slappnar av) liksom glatt muskel i de flesta inre organ
* Mycket känsligare för adrenalin än för noradrenalin

Kroppen har två olika receptorer för blodkärl. Alfa1 styr de mindre blodkärlen och blodkärl i hud slemhinnor och inre organ, medan Beta2 receptorer styr de större kärlen. Vid exempelvis en stor blödning så kommer sympatikus att slå på, men vi vill vi inte att alla kärl vidgar sig. Vi vill ha blod i de större kärlen som försörjer de större organen men inte i de små kärlen. Så om ett påslag av sympatikus och alfa1 receptorer i huden aktiveras så dras de ihop och fingrarna blir vita och kalla, medan de större kärlen i muskulatur och i hjärtat har vidgat sig.

**En intressant skillnad mellan beta1 och beta2.**
Beta1 receptorer finns i hjärtat för kontraktiviteten, de ökar både med vilken rytm och med vilken kraft hjärtat slår. Beta 2 finns i blodkärl och i bronkerna. Det är intressant för astmatiker, de får medicin som agerar relativt selektivt på beta2. Det hade inte varit så bra att aktivera beta1 och därmed påverka hjärtrytmen för dessa patienter.

## Parasympatisk synaptisk transmisson

–Neuron: ett preganglionärt neuron komunicera med ett postganglionära neuron, 1:1
Samma målorgan som sympatikus, men signalerna är mer specifika. Om en körtel behöver påverkas parasympatiskt så påverkas den körtel och inte annat.

–Neurotransmittorn är alltid ACh, både PrGN och PoGN

–Receptorerna: nikotin- och muskarin-receptorer. De reagerar på ACh båda två, anledningen till namnen är att de också reagerar på nikotin och muskarin. Nikotin finns i cigaretter och muskarin finns i svamp som bland annat vikingar åt för att bli påverkade.

–Parasympatiska svaret varar kortare och är mer specifikt än det sympatiska. ACh bryts ner snabbt, redan i synapsklyftan så bryts det ner och läcker inte ut i blodomloppet, därför blir svaret mycket kortare än hos sympatikus.

Vad det gäller parasympatikus så går det PrGN går från CNS eller ryggmärgen och hela vägen ut till väggen på målorganet och där tar sedan tar en kort PoGN vid. Så är det inte i sympatikus. Där finns den så kallade **sympatiska gränssträngen**.

**Sympatisk gränssträng,** (truncus sympaticus), två parallella rader nervcellsanhopningar (ganglier) och nervtrådar, som löper på var sin sida om ryggradens framsida. En kort PrGN går ut till den synaptiska gränssträngen och kopplas om där, medan alltså omkoppling till PoGN sker i målorganets vägg om axonen kommer från sympatikus.

# Nikotinreceptor

* Aktiverande
* Finns på alla post-ganglionära neuron i ANS (både symp & parasymp), samt på ”post-ganglionära” cellerna i binjuremärgen

# Muskarinreceptor

* Aktiverande el inhiberande
* Finns på samtliga parasympatiska målorgan. De sitter ute i de målorgan som ska aktiveras, till exempel på en körtel.

# **Muskarin- och nikotinreceptorer**

## Afferenta (sensorika) flöden i ANS

Fortlöpande information om organismens tillstånd kommer från ett stort antal afferenta fibrer som löper **parallellt** med de efferenta.

De afferenta fibrerna transporterar information från olika **sensorer i kroppen**:

* Mekanoreceptorer: reagerar på tänjning, ger information om tryck, volym, flöde etc.
* Kemoreceptorer: reagerar på omgivningens kemiska sammansättning: O2, pH, CO2 etc. Reglerar t.ex. andning och kompensationsmekanismer vid blödning
* Smärtreceptorer: reagerar på både kemiska och mekaniska stimuli, förmedlar s.k. visceral smärta.

För cirkulationen är kemoreceptorer och baroreceptorer viktiga. Baroreceptorer finns lokaliserade i karotisbulben, en utbuktning av halspulsådern, (**sinus caroticus**) och i aortabågen (**arcus aortae**). Baroreceptorerna sitter i kärlväggen, och reagerar på förändringar i blodtrycket genom att känna av sträckningen i kärlväggen. De reglerar mängden blod, dels så att vi inte får för lite, men det är egentligen mer kemoreceptorer som registrerar syrenivå som styr det. Viktigt är att styra så att vi inte får för mycket blod upp till hjärnan som då kan få en stroke. Vid en blodtryckshöjning ökar tänjningen i kärlväggen, vilket medför att impulsflödet i nerverna från baroreceptorerna till förlängda märgen ökar. Detta leder via reflexer i autonoma nervsystemet till en minskning av såväl hjärtfrekvens som kärlmotstånd. Vid hög puls som lett till högt tryck så kan huden över karotissinus därför masseras för att åstadkomma en sänkning, men det är ingen bra idé att testa på egen hand. På en frisk människa går det bra, men på en sjuk människa finns det risk att massera loss plack, och det är inte bra.

I vanligt fall vid vanligt tryck så ger baroreceptorerna signaler med en viss frekvens. Om trycket ökar så ökar också frekvensen på fyrningen. En skulle kunna säga att de "ropar med tätare intervall "jag finns här, jag finns här, jag finns här." När fyrningsfrekvensen är för hög så kommer parasympatikus att aktiveras och hjärtat kommer att få signal att minska frekvensen, minskar det så minskar också trycket och går tillbaka till det normala. Vad som är "normalt" är dock dynamiskt. Hos patienter med kroniskt högt blodtryck så har fyrningsgraden justerats efter en ny "set point", deras baroreceptorer står inte och fyrar hela tiden. De har vant sig och det krävs ett ännu högre tryck för att de ska öka fyrningsgraden och därmed initiera ett svar från parasympatikus.

## Somatisk reflex

En repetition av hur den somatiska reflexen fungerar för att visa att den inte skiljer sig så mycket från den autonoma reflexen.

# Reflexbåge – Alltid minst 5 komponenter:

1. Sensorisk receptor (sensor)
2. Afferent nerv (ingående)
3. Synaps (CNS)
4. Efferent nerv (utgående)
5. Målorgan

## Autonom reflex

Vid exempelvis en hjärtinfarkt kommer kroppen självklart att reagera. Det går inte att dra ihop muskeln och flytta benet för att komma undan spiken som i exemplet ovan. Men fyrningen från hjärtat går in till ryggmärgen och ger respons av olika slag. Det som är speciellt är att detta också kan ge upphov till det som kallas "referred pain". Det beror på att signalerna som orsakar en autonom och en somatisk smärta tar samma väg till ryggmärgen.
I ryggmärgen konvergerar de två banorna och det kan bli svårt för kroppen att korrekt uppfatta vad det är som orsakar smärtan och varifrån den kommer. Smärta från hjärtat (angina pectoris) uppfattas ibland komma från vänster arm eller vänster sida av halsen. Detta är kanske det mest typiska exemplet på referred pain. Ett annat exempel är visceral smärta från lever och njurar. Den smärtan kan vara svår för kroppen att definiera och placera.
Detta kan ses på bilden nedan där exemplevis smärta från levern kan uppfattas som smärta högre upp på höger sida av ryggen.

# Reflexbåge – Alltid minst 5 komponenter

1. Sensorisk receptor (sensor)
2. Afferent nerv (ingående)
3. Synaps (CNS)
4. Efferent nerv (utgående)
5. Målorgan

## Autonom reflex - urinblåsan

* Mekanoreceptorer aktiveras vid tänjning av urinblåsa
* Sensoriska signaler (pelviska nerven) till sakrala ryggmärgen
* Omkoppling till parasympatiska nerver till blåsan där kontraktion sker samtidigt som urinblåse- sfinkstern relaxeras

Detta är en typisk autonom reflex. Signaler från mekanoreceptorerna går in till ryggmärgen som sedan skickar signalen tillbaka att blåsan ska börja kontraheras för att urinen ska kunna pressas ut. Men det finns även somatiska trådar (Pudendalnerven) som går från ryggmärgen till sfinktermuskeln som håller blåsan sluten. Det behövs alltså en viljemässig styrning av sfinktermuskeln för att den ska öppnas. Om den kopplingen inte fanna så skulle vi kissa på oss hela tiden eftersom urinblåsan vill kontrahera ju mer mekanoreceptorerna sträcks.

## Överordnad kontroll av ANS

Viktiga centra för kontroll och integration av ANS sitter i **limbiska loben, hypothalamus och hjärnstammen**
Den autonoma reflexen är frikallad från hjärnan, den går till ryggmärgen, men vänder där. Hypotalamus är bossen, det är där som det samordnas, en koordinater som tar emot och skickar vidare. Den kommunicerar med hjärnstammen som sköter sådana saker som andning, storleken på pupillen, blodtryck med mera, men den kan inte göra det utan hypotalamus. Detta sker helt automatiskt och det är inget som vi kan styra. Men det stämmer inte riktigt. Närheten till de andra centra, limbiska loben och frontalloben gör att information därifrån påverkar hypotalamus och hjärnstammen och därmed också vilket autosomalt output som kommer att ske. Å ena sida kan ett synintryck av någon vi är rädda för gå från syncortex till limbiska systemet som kommunicerar med hypotalamus som kommunicerar vidare och till slut reagerar vid med fysiska uttryck för rädsla. Men det är också till viss del viljestyrt, tanken på en sur citron kan få det att vattnas i munnen till exempel.

## Hypothalamus

* Ett område med ett antal tätt packade kärnor basalt i hjärnan
* En viktig länk mellan högre delar av nervsystemet och ANS
* Limbiska systemet!

## Limbiska systemet har påverkan!

* Känslor kan få kroppsliga uttryck, blekhet och hjärtklappning vid rädsla eller ilska
* Stimulerar sympatikus vasokonstriktion i huden (alfa1 receptor) och ökad hjärtfrekvens (beta1 receptor)

Sympatikus – fight or flight