2 курс / Нормальная физиология / РОЛЬ_НЕЙРОНОВ_ИНТРАМУРАЛЬНЫХ_ГАНГЛИЕВ_В_ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ_РЕАКЦИЯХ

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Институт физической культуры, спорта и туризма

В. М. Кирилина, Л. Е. Блажевич, О. Е. Смирнова

РОЛЬ НЕЙРОНОВ ИНТРАМУРАЛЬНЫХ ГАНГЛИЕВ В ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ РЕАКЦИЯХ

ГЛАДКОЙ МЫШЦЫ ТРАХЕИ И БРОНХОВ

Петрозаводск Издательство ПетрГУ 2019

УДК 612 ББК 28.98

К431

Печатается по решению редакционно-издательского совета Петрозаводского государственного университета

Рецензенты:

А.И. Горанский, доктор медицинских наук, профессор ПетрГУ;

Е.А. Хижкин, кандидат биологических наук, научный сотрудник

лаборатории ЭФЖ ИБ КарНЦ РАН

Кирилина, Валентина Михайловна.

К431 Роль нейронов интрамуральных ганглиев в физиологических реакциях гладкой мышцы трахеи и бронхов / В. М. Кирилина, Л. Е. Блажевич, О. Е. Смирнова ; М-во науки и высш. образования Рос. Федерации, Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования Петрозавод. гос. ун-т., Ин-т физкульт., спорта и туризма. — Петрозаводск : Издательство ПетрГУ, 2019. — 77, [3] с.

ISBN 978-5-8021-3387-3

В монографии приведены данные о механизмах нервной регуляции нижних дыхательных путей. Описана регуляция на уровне автономной нервной системы, происходящая при активном участии нейронов интрамуральных ганглиев, влияющих на реактивность гладкомышечной стенки трахеи и бронхов, приведены результаты оригинальных физиологических исследований.

Книга адресована специалистам в области иммунологии, пульмонологии, аллергологии, а также студентам медицинских и биологических направлений.

https://t.me/medicina_free

1.1. Физиологическая роль респираторного тракта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.2. Иннервация нижних дыхательных путей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.1. Парасимпатическая иннервация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.2. Симпатическая иннервация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.2.3. Метасимпатическая иннервация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.2.4. Рецепторы трахеи и бронхов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.2.5. Строение гладкомышечной стенки трахеи и бронхов . . . . . . 14 1.2.6. Механизмы активации гладкой мышцы трахеи и бронхов . . . 15

1.3. Медиаторные системы нижних дыхательных путей . . . . . . . . . . . . . 16 1.3.1. Холинергическая система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.3.2. Адренергическая система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.3.3. НАНХ-система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

1.4. Гистаминергическая система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.4.1. Гистамин . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.4.2. Гистаминовые рецепторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 1.4.3. Влияние гистамина на функциональную активность

гладкой мышцы нижних дыхательных путей . . . . . . . . . . . . . . 40

ГЛАВА 2. Современное представление о роли нейронов интрамуральных ганглиев в физиологических реакциях гладкой мышцы трахеи и бронхов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

2.1. Эффекты гистамина при разных видах электростимуляции . . . . . . 45

2.2. Влияние Н1-рецепторов, расположенных на афферентных и эфферентных нейронах, на активность гладкой мышцы . . . . . . . . 46

2.3. Сравнение функции гистаминовых мышечных Н2-рецепторов и нейрональных Н3-рецепторов . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

2.4. Влияние нейронов интрамуральных ганглиев на действие гистамина в трахее и бронхах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

2.5. Роль тормозной НАНХ-системы нейронов интрамуральных ганглиев в действии гистамина . . . . . . . . . . . . . . . . 52

ЗАКЛЮЧЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

ВЫВОДЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

3

https://t.me/medicina_free

ВВЕДЕНИЕ

Организм является открытой биологической системой, которая пребывает в непрерывном взаимодействии с окружающей средой. Воздействие окружающей среды на организм может быть как благоприятным, так и неблагоприятным. При неблагоприятных воздействиях экзогенных факторов внешней среды на живую систему могут иметь место различные отрицательные последствия, проявляющиеся

ввиде болезней, нарушения жизненно важных функций организма и нормальной жизнедеятельности.

Респираторная (дыхательная) система активно взаимодействует с внешней средой, чтобы реализовать свою основную функцию — газообмен. Респираторной системе необходимо давать физиологический ответ на изменения в потребностях эндогенной среды, обеспечивать организм необходимым количеством кислорода, предотвращать поступление различных патогенных агентов в организм. Такая работа респираторной системы осуществляется с помощью взаимодействия и регулирования нервной и иммунной систем (Ноздрачев и др., 2000).

По исследованию Лебедева, Быкова и Кондашеской, «…аппарат иммунной защиты в дыхательных путях представлен скоплением лимфоидной ткани в слизистых оболочках и многочисленными рассеянными лимфоидными клетками». Лаброциты локализируются

втканях организма, где осуществляется тесный контакт с внешней средой, таких как кожа, поверхности слизистой оболочки, в дыхательных путях, кровеносных и лимфатических сосудах, имеют контакт с нервными клетками ганглионарной НС. Активация лаброцитов вызывает высвобождение медиаторов, таких как гистамин, протеогликаны, ферменты (арилсульфатаза, калликреин, супероксиддисмутаза и экзоглюкозидазы), факторы хемотаксиса в интерстициальное пространство (Лебедев, 1996; Быков, 2002; Кондашевская, 2010).

Иннервация дистальных отделов трахеи и бронхов осуществляет необходимое состояние для функционирования биологического вида. Регуляция на уровне висцеральной НС осуществляется при активном участии нейронов интрамуральных ганглиев и влияет на реагирование гладкой мускулатуры респираторного тракта (Федин и др., 1997). Гладкая мышца нижних дыхательных путей получает активирующие и тормозные импульсы от нейронов функционального модуля и от

4

https://t.me/medicina_free

воздействия разнообразных биологически активных веществ на гладкомышечные клетки. Возбуждение и процессы торможения гладкой мышцы могут достигаться разнообразными типами медиаторных систем. Важную роль в поддержании нормального тонуса гладкой мышцы трахеи и бронхов берет на себя гистамин, который высвобождается при распаде лаброцитов. Влияние различных аллергенов усиливает дегрануляцию лаброцитов, следовательно, увеличивается количество высвобождаемого гистамина в просвете респираторного тракта, это увеличивает констрикцию гладкой мускулатуры и, как следствие, приводит к бронхоспазму (Абросимов, 1990; Cohn, Adler, 1992; Sato et al., 1998).

В проведенных экспериментах рассматривалось воздействие гистамина в высоких дозах на гладкую мышцу с тоническими сокращениями гладкомышечных клеток, что связано с патологической реакцией.

Воздействие гистамина в низких дозах, приближенных к норме, не рассматривалось. В данном исследовании предпринята попытка исследовать воздействие гистамина в низких концентрациях на гладкую мускулатуру трахеи и бронхов с учетом роли периферических нервных структур.

5

https://t.me/medicina_free

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ РЕСПИРАТОРНОГО ТРАКТА

Физиологическая роль респираторной системы организма заключается в способности удовлетворить потребность организма в кислороде и удалить продукты жизнедеятельности. Это способность осуществляется прохождением воздуха через дыхательные пути респираторной системы, таким образом происходит обмен газами между внешней

ивнутренней средой организма. Составляющие респираторной системы активно взаимодействуют с экзогенной средой, что определяет их уязвимость и прямую зависимость качества воздуха и экзогенной среды (Силантьев, 2011; Агаджанян и др., 2006).

Существуют неблагоприятные факторы, которые могут поспособствовать развитию болезней дыхательной системы. К ним относятся: неблагоприятный природный фактор (климатические зоны с природными катаклизмами, сырость, частые дожди, высокая влажность

ит. д.), профессиональный риск (вредное производство и неблагоприятные санитарные условия труда), смог, аллергены и поллютанты, табакокурение (Агаджанян и др., 2006; Варламова, Рогачевская, Бойко, 2014).

Воздействие негативных факторов окружающей среды на органы дыхательной системы изменяет их сензетивность и реагирование, воздействуя на органы респираторного тракта, временно изменяя их функционирование, или приводят к развитию патологических процессов, что способствует развитию болезни.

Вкачестве патогенов выступают как вредные факторы окружающей среды, так и деструктивные изменения внутренней регуляции деятельности респираторного тракта (Федин и др., 1997).

Основная деятельность воздухоносных путей реализуется при активном участии работы гладкой мышцы респираторного тракта. В процессе дыхания осуществляется регуляция мышечного напряжения стенок трахеи и бронхов, их просвет расширяется в фазу вдоха и суживается в фазу выдоха, что изменяет сопротивление прохождению воздушного потока и обеспечивает ритмичность дыхания. В литературных источниках отмечается, что многочисленные болезни респираторного тракта связаны с нарушенной работой регуляторных

6

https://t.me/medicina_free

механизмов гладкомышечной стенки воздухоносных путей (Абросимов, 1990; Cohn, Adler, 1992; Sato et al., 1998).

Вторичные патогенные воздействия на реактивность гладкой мускулатуры респираторных путей могут происходить при нарушениях иммунной защиты прежде всего со стороны иммунокомпетентных лаброцитов. Высвобождение лаброцитами гистамина есть непрерывный регуляторный процесс в системе организма, а наличие гистамина в небольших концентрациях в респираторной системе является нормальным физиологическим фоном, который необходим для естественного расслабления гладкомышечных клеток. Гистамин — нейромедиатор, который отвечает за тонус гладкой мышцы респираторных путей. Однако множественные повреждающие факторы эндогенной и экзогенной среды, которые воздействуют на лаброциты

внижних респираторных путях, приводят к усиленному их распаду, что увеличивает выброс гистамина.

Нарушение равновесия гистаминергической системы вызывает болезни дыхательной системы, которые сопровождаются бронхоспазмом. Гиперактивность лаброцитов с высвобождением медиаторов

винтерстициальное пространство, является патофизиологической основой процессов воспаления и гиперсенситивности, которая характерна для многих болезней нижних респираторных путей, таких как хроническая обструктивная болезнь легких, бронхиальная астма и др. (Чучалин, 2007; Утешев и др., 2010).

1.2. ИННЕРВАЦИЯ НИЖНИХ ДЫХАТЕЛЬНЫХ ПУТЕЙ

Иннервация нижних дыхательных путей представлена симпатической, парасимпатической и внутриорганной (метасимпатической) системами. Это определяет регуляцию работы респираторных путей на центральном и периферическом уровне. Местное рефлекторное воздействие осуществляют нейроны функционального модуля, обеспечивающие автоматизм работы структур дыхательной системы.

1.2.1. ПАРАСИМПАТИЧЕСКАЯ ИННЕРВАЦИЯ

Блуждающий нерв, иннервирующий дыхательные пути респираторной системы, представлен афферентными парасимпатическими и симпатическими волокнами (Федин и др., 1997). Блуждающий нерв

7

https://t.me/medicina_free

начинается от трех ядер продолговатого мозга — дорсального (вегетативного), вентрального (двигательного соматического) и ядра отдельного пучка. На выходе из яремного отверстия он образует яремный ганглий и чуть ниже — узловой. От шейной части нерва его ветви отходят к трахее, образуя верхнегортанный и возвратный гортанный нервы. От грудной части блуждающего нерва к дистальным отделам трахеи и бронхов отходят ветви и, соединяясь с отростками возвратного нерва и с волокнами симпатического столба, образуют нервное сплетение трахеи. Передние и задние многочисленные ветви к легким и бронхам, отделяющиеся от вагуса в месте его примыкания к первичному бронху, соединяются между собой и вышележащими сплетениями трахеи, а также с веточками симпатических нервов и образуют бронхиальное и легочное сплетения.

Дыхательные пути преимущественно иннервируют парасимпатические (вагусные) нервы (Nadel, Barnes, 1984). Для изучения функционирования блуждающего нерва в дыхательной системе выполнялась односторонняя ваготомия (пересечение блуждающего нерва) и исследовались циркадные профили экспрессии генов, а также синтез муцина в ипсилатеральной (lesioned; справа) и контралатеральной (unlesioned; левой) сторонах гортани и трахеи.

Важными предвестниками астматических проявлений, являются хрипы, которые вызваны сокращением дыхательных путей, а также максимальным увеличением секреции слизи в утренние часы. Предполагается, что участие нескольких факторов: тучных клеток, циркулирующего адреналина и кортикостерона увеличивает тонус блуждающего нерва в ночное время и может вызывать эти патофизиологические явления (Barnes, 1985). Секреция муцина находится под контролем циркадной системы. Дыхательные пути иннервируются как симпатическими, так и парасимпатическими нервами, вагусная иннервация подавляет симпатическую иннервацию гладкой мускулатуры бронхов, дыхательных путей ганглиев и желез подслизистой основы (Nadel, Barnes, 1984).

1.2.2. СИМПАТИЧЕСКАЯ ИННЕРВАЦИЯ

Симпатические волокна подходят к органам дыхания от шейных узлов верхнего и звездчатого ганглия и от ганглиев грудной части

8

https://t.me/medicina_free

симпатического ствола. От верхнего шейного симпатического узла отходят многочисленные ветви, главным среди которых является соединительная ветвь к нижнему узлу блуждающего нерва — верхний шейный сердечный нерв. Он соединяется с верхним гортанным и возвратным нервами, его веточки направляются к стенкам глотки и трахеи. От звездчатого ганглия отходят соединительные ветви к блуждающему нерву, часть из которых далее направляется к возвратному нерву. Ветви грудной части симпатического ствола, соединительные ветви с блуждающим и возвратным нервами и ветви, отходящие от верхних 5—6 симпатических узлов, принимают участие в иннервации сосудов, бронхов и легких. Все эти ветви попадают в дистальные отделы трахеи и бронхов вместе с парасимпатическими волокнами, образуя нервные сплетения.

1.2.3. МЕТАСИМПАТИЧЕСКАЯ ИННЕРВАЦИЯ

Понятие энтеральной нервной системы как особого отдела ганглионарной нервной системы было введено в начале XX века английским физиологом Дж. Лэнгли. Позднее на основании структурно-функцио- нальных особенностей ганглиев и нейронов, залегающих в стенках висцеральных органов, было сформулировано положение о метасимпатической нервной системе (Ноздрачев, 1983). Метасимпатическая система представляет собой комплекс микроганглионарных образований, располагающихся в стенках внутренних органов, которые обладают выраженной моторной активностью. Различают кардиальный, энтеральный, респираторный и др. отделы метасимпатической нервной системы. Совокупность микроганглиев, которые залегают в стенках дистальных отделов трахеи и бронхов образуют трахеальное, бронхиальное и легочное сплетения, составляет дыхательный отдел метасимпатической нервной системы. Периферические нервы симпатической и парасимпатической нервных систем рассматриваются как центральные входы к нейронам метасимпатической системы.

Нервные сплетения дыхательных путей

Втрахее человека и животных выделяют слизистое, подслизистое

имышечное нервные сплетения. Распределение микроганглиев варьирует в зависимости от их места в различных частях респираторного

9

https://t.me/medicina_free