Симпатоадреналовая система является физиологической связью между симпатической нервной системой и мозговым веществом надпочечников и имеет решающее значение в физиологической реакции организма на внешние раздражители. [1] Когда организм получает сенсорную информацию, симпатическая нервная система посылает сигнал преганглионарным нервным волокнам , которые активируют мозговое вещество надпочечников через ацетилхолин . После активации норадреналин и адреналин высвобождаются непосредственно в кровь адреномедуллярными клетками, где они действуют как телесный механизм для реакций « бей или беги ». Из-за этого симпатоадреналовая система играет большую роль в поддержании уровней глюкозы, натрия, артериального давления и различных других метаболических путей, которые связаны с реакциями организма на окружающую среду. [1] Во время многочисленных болезненных состояний, таких как гипогликемия или даже стресс, метаболические процессы организма искажаются. Симпатоадреналовая система работает над тем, чтобы вернуть организм к гомеостазу посредством активации или инактивации надпочечников . Однако более серьезные расстройства симпатоадреналовой системы, такие как феохромоцитома (опухоль мозгового вещества надпочечников), могут повлиять на способность организма поддерживать гомеостатическое состояние. В этих случаях лечебные средства, такие как адренергические агонисты и антагонисты, используются для изменения уровней адреналина и норадреналина, выделяемых мозговым веществом надпочечников . [2]
Нормальная функция симпатоадреналовой системы — помогать организму регулировать реакции на внешние раздражители. Эти раздражители проходят через симпатическую нервную систему с помощью преганглионарных нервных волокон , которые выходят из грудного отдела спинного мозга . [3] Электрические импульсы, переносимые симпатической нервной системой, преобразуются в химическую реакцию в надпочечниках. Хромаффинные клетки , содержащиеся в мозговом веществе надпочечников, действуют как постганглионарные нервные волокна , которые выделяют эту химическую реакцию в кровь в качестве циркулирующего посланника. Симпатоадреналовая система может активировать и выделять химические посланники как единое целое, чтобы активировать реакцию организма «бей или беги». Этот «симпатоадреналовый выброс» вызывает увеличение частоты сердечных сокращений, сердечного выброса, артериального давления, уровня триглицеридов и глюкозы. Эти симпатоадреналовые функции показывают комбинированные реакции центральной нервной системы на множество внешних раздражителей. [ необходима цитата ]
Два основных химических посредника симпатоадреналовой системы — норадреналин и адреналин (также называемые норадреналином и адреналином соответственно). Эти химические вещества вырабатываются надпочечниками после получения нейронных сигналов от симпатической нервной системы . Различные физиологические эффекты этих химических веществ зависят от конкретной ткани, которую они иннервируют. Как часть симпатоадреналовой системы, эти химические вещества действуют быстро и быстро рассеиваются в отличие от более длительного эффекта гормонов . [ необходима цитата ]
В мозге прием сигнала о стрессоре гипоталамусом приводит к повышению активности симпатоадреналовой системы, в основном в нервах, которые посылают сигналы надпочечникам . Это происходит посредством активации кортиколиберина (КРФ), также известного как кортиколиберин-рилизинг-гормон (КРГ). [4] Повышение активности надпочечниковых нервов осуществляется через рецепторы кортиколиберина в ганглиях симпатической нервной системы. [4] Кортиколиберины перемещаются в гипофиз , где они активируют высвобождение адренокортикотропного гормона (АКТГ). Высвобождение адренокортикотропного гормона определяется высвобождением кортиколиберина, поскольку прерывание кортиколиберина вызывает ослабление реакции адренокортикотропного гормона. [4]
Адренокортикотропные гормоны связываются с рецепторами АКТГ на клетках мозгового вещества и коры надпочечников , вызывая каскад сигналов в клетках надпочечников, в конечном итоге высвобождая катехоламины, такие как адреналин и норадреналин. [5] Одновременно с этим адренокортикальные клетки секретируют кортикостероиды. Эти гормоны (т. е. катехоламины и кортикостероиды) влияют на различные органы, такие как скелетные мышцы, а также мышцы, окружающие определенные системы организма, такие как сердечно-сосудистая система и дыхательная система , вызывая увеличение выработки силы скелетными мышцами вместе с ускорением частоты сердечных сокращений и частоты дыхания. Глюкокортикоиды также действуют во время стресса на симпатоадреналовую систему, но обеспечивают ингибирующую функцию для защиты организма от его собственной иммунной системы. Глюкокортикоиды работают, чтобы ингибировать реакции, вырабатываемые иммунной системой во время стресса, которые могут вызвать повреждение внутри организма. [4] Глюкокортикоиды работают, чтобы ингибировать поглощение катехоламинов, таких как норадреналин и адреналин , нервами. [4] Увеличение активности синтеза норадреналина и адреналина в продолговатом мозге осуществляется глюкокортикоидами посредством увеличения скорости реакции определенных ферментов, таких как: тирозингидроксилаза , декарбоксилаза ароматических L-аминокислот , дофамин-β-гидроксилаза и фенилэтаноламин N-метилтрансфераза . [4]
Выделение адренокортикотропного гормона обычно регулируется симпатоадреналовой системой, поскольку ей поручено поддержание гомеостаза ; однако существуют определенные случаи, в которых уровни адренокортикотропных гормонов могут быть избыточными, вызывая гипертонию или даже синдром Кушинга . Гипертония, или высокое кровяное давление, имеет множество возможных причин, одной из которых является повышенный уровень АКТГ. [6] Гипертония также вызывает увеличение выброса катехоламинов во время экспериментов со стрессовыми ситуациями. [7] Хотя гипертония и синдром Кушинга не коррелируют, примерно у 80% людей с диагнозом синдром Кушинга также есть гипертония. [6] И синдром Кушинга, называемый в данном случае болезнью Кушинга, и гипертония связаны с избыточной выработкой и выбросом адренокортикотропного гормона . [6] Гипертония также может быть вызвана перепроизводством молекул, высвобождаемых симпатоадреналовой системой помимо АКТГ, таких как минералокортикоиды и глюкокортикоиды . [8] Перепроизводство этих молекул вызывает увеличение выработки и высвобождения катехоламинов, что приводит к повышению систолического и диастолического артериального давления в сердечно-сосудистой системе , а также к увеличению частоты сердечных сокращений человека. [8]
Увеличение веса может быть достигнуто за счет потребления и хранения углеводов и жиров. В нормальных условиях рецепторы гормонов надпочечников, тип I и тип II, опосредуют хранение углеводов и жиров во время еды. [9] В некоторых случаях ожирение у людей обусловлено перепроизводством кортикоидов, что приводит к чрезмерной активации рецепторов типа I и типа II, вызывая отложение жира и хранение углеводов соответственно; кроме того, активация любого из рецепторов заставляет человека продолжать есть. [9]
Во время упражнений организм подвергается стрессовой реакции, при которой для физической активности требуется больше кислорода и энергии. Стресс, вызванный во время упражнений, приводит к увеличению гормонов, адреналина и норадреналина , которые известны своей реакцией организма «бей или беги». В результате частота сердечных сокращений увеличивается, что позволяет большему количеству крови перекачиваться через систему организма и переносить кислород, необходимый для дыхания, для улучшения кардиореспираторной функции. У людей, занимающихся физическими упражнениями, уровни адреналина и норадреналина ниже по сравнению с теми, кто не тренируется так активно. Это связано с тем, что нетренированные люди подвергаются большему количеству стресса для своего тела и большей потребности в кислороде и энергии для выполнения интенсивных действий. Тренированные люди привыкают использовать меньше кислорода, например, при выполнении анаэробных упражнений , так что их организм в конечном итоге будет чувствовать стресс для своего тела в течение более длительного периода времени. Наряду с увеличением адреналина и норадреналина, повышенная симпатоадреналовая активность приводит к увеличению гидролиза гликогена , что в конечном итоге увеличивает высвобождение глюкозы , необходимой для получения энергии. [10]
Метаболизм или процессы внутри живых клеток или организмов, необходимые для поддержания жизни, зависят от симпатоадреналовой системы, особенно метаболизм глюкозы и жиров. Глюкоза , необходимый источник энергии для клеток, может подвергаться увеличению производства из-за повышенной секреции адреналина в организме. Механизм заключается в том, что адреналин секретируется мозговым веществом надпочечников и активирует гликогенолиз (распад гликогена в глюкозу или способствует глюконеогенезу (образованию глюкозы). В то время как адреналин оказывает большее влияние на выработку глюкозы, норадреналин также может повышать уровень глюкозы, но в высоких концентрациях. Было даже обнаружено, что норадреналин может играть роль в усилении усвоения глюкозы скелетными мышцами и жировой тканью . Что касается жирового обмена, катехоламины (адреналин и норадреналин) помогают стимулировать липолиз (расщепление жира), что приводит к увеличению энергии и уменьшению жира. [11] Это объясняет необходимость упражнений для повышения метаболизма организма. [ необходима цитата ]
Гипогликемия , или низкий уровень глюкозы в крови , вызывает сердечно-сосудистые физиологические эффекты в результате симпатоадреналовой системы. Эти физиологические изменения включают в себя увеличение частоты сердечных сокращений, увеличение сократимости сердца и снижение периферического артериального сопротивления. Вместе эти эффекты увеличивают периферическое артериальное давление , но снижают центральное артериальное давление. Это может иметь более серьезные последствия для людей с диабетом. Гипогликемия может вызвать большую жесткость артериальной стенки и меньшую эластичность, что в свою очередь снижает артериальное давление и увеличивает нагрузку на сердце. [12] Симптомы гипогликемии, связанные с симпатоадреналовой системой, включают беспокойство, тремор, нерегулярное сердцебиение, потливость, голод и парестезии . Также могут возникнуть гипотермия и неврологические нарушения. Постоянное повреждение мозга встречается редко, но наблюдалось у некоторых людей, страдающих гипогликемией. Активации системы способствуют норадреналин , ацетилхолин и адреналин . Неосознанность гипогликемии может возникнуть из-за того, что реакция симпатоадреналовой системы снижается, в свою очередь, симптомы уменьшаются. Поскольку симптомы остаются незамеченными, это может привести к опасному циклу гипогликемии и повышенному риску тяжелой гипогликемии, которая может иметь серьезные последствия. [13]
Инсулин необходим для запуска симпатоадреналовой системы (выделение норадреналина и адреналина) для реагирования на гипогликемию, что затем повышает уровень глюкагона. Инсулин, присутствующий в мозге, действует на центральную нервную систему , пересекая гематоэнцефалический барьер и влияя на симпатическую нервную систему . Тем самым помогая инициировать ответ на гипогликемию через симпатоадреналовую систему. [14] Лица с гипогликемией должны самостоятельно контролировать уровень глюкозы в крови и могут принимать глюкозу в форме таблеток или продуктов с высоким содержанием глюкозы. Парентеральная терапия может быть необходима при тяжелой гипогликемии. [13] Гипогликемия, связанная с автономной недостаточностью (HAAF), может возникнуть, если ее не лечить. Активность симпатоадреналовой системы значительно снижается, поскольку измененный гликемический порог допускает более низкие концентрации глюкозы. Глюкоза не может эффективно регулировать себя, снижая реакцию адреналина. [15]
Феохромоцитома — редкая опухоль, которая секретирует катехоламины и влияет на симпатоадреналовую систему. Обычно она находится внутри мозгового вещества надпочечников , но может также присутствовать прямо за пределами мозгового вещества надпочечников в ткани. Симптомы включают головные боли, потливость, сердцебиение, гипертонию , гипогликемию, беспокойство, потерю веса, лихорадку, тошноту и сердечно-сосудистые осложнения. Феохромоцитому можно лечить, блокируя эффекты секретируемых катехоламинов. В идеале удаление опухоли является предпочтительным лечением и должно быть сделано своевременно для лучшего прогноза. В среднем между начальными симптомами и постановкой диагноза проходит три года, поскольку опухоли трудно обнаружить. Диагностика также затруднена, поскольку симптомы сильно варьируются и очень распространены при других заболеваниях. Если феохромоцитому не лечить, это может привести к фатальным последствиям, особенно для сердечно-сосудистой системы. [16]