Termin 3 · Homeostas · PBL Fall 2
ANS & farmakologi
Autonoma nervsystemets uppbyggnad, receptorer och de farmakologiska grundbegreppen
01 · Fallet
Patientfallet
En person svettas kraftigt om händerna och får hjärtklappning inför dans. Båda besvären triggas i situationer som känns stressande. Patienten behandlas med betablockerare mot hjärtklappningen och med botoxinjektioner i handflatorna mot svettningen.
Central fråga: hur kan två så olika läkemedel, en receptorblockerare och ett bakterietoxin, dämpa symtom som båda utgår från det autonoma nervsystemet?
02 · Prioritera
Tentafokus
Det här måste du kunna på det här fallet:
- ANS uppbyggnad: pre- och postganglionära neuron, var de ligger, vilka transmittorer och receptorer de använder
- Skillnaden mellan sympatikus och parasympatikus, utgångspunkt, ganglielägen och effekt på samma organ
- De adrenerga receptorerna (α1, α2, β1, β2) med lokalisation, effekt och selektivitet för adrenalin/noradrenalin
- De kolinerga receptorerna (nikotin- och muskarinreceptorer) och var de sitter
- Farmakologins grundbegrepp: ADME, biotillgänglighet, affinitet, potens, efficacy och agonist/antagonist
- Hur botulinumtoxin och β1-blockerare förklarar behandlingen i fallet
03 · Översikt
Autonoma nervsystemet
ANS styr de funktioner vi inte viljemässigt kontrollerar och delas in i tre delar.
- Sympatikus
- Fight or flight, aktiveras under stress och ansträngning.
- Parasympatikus
- Rest and digest, dominerar i vila och under matsmältning.
- Enteriska systemet
- Bukhjärnan. Ingår inte i den här veckan men bildar egna nätverk (plexa) som styr tarmen och tar emot input från både sympatikus och parasympatikus.
Den efferenta (utgående) signaleringen riktar sig framför allt mot tre måltyper:
- Glatt muskulatur, runt blodkärl, i mag-tarmkanalen med mera
- Körtlar, t.ex. salivkörtlar
- Myokardium, hjärtmuskeln
Den afferenta (inkommande) sidan kommer från reflexer och receptorer, exempelvis baroreceptorer, som ger systemet underlag för att reglera kroppen.
04 · Jämförelse
Sympatiskt vs parasympatiskt
Båda systemen kopplar ett preganglionärt neuron till ett postganglionärt via en synaps i ett ganglion. Var cellkropparna ligger, vad neuronen frisätter och vilka receptorer de aktiverar skiljer dem åt.
| Sympatikus | Parasympatikus | |
|---|---|---|
| Preganglionär cellkropp | Intermediolaterala cellkolumnen, T1–L3 | Hjärnstam (kranialnerver) och S2–S4 |
| Ganglieläge | Pre- och paravertebrala ganglier (nära ryggraden) | Terminala ganglier nära målorganet |
| Preganglionär transmittor | Acetylkolin | Acetylkolin |
| Postganglionär transmittor | Noradrenalin | Acetylkolin |
| Postganglionär receptor | Adrenerg (α1–2, β1–3) | Muskarin (M1–5) |
| Receptor i ganglion | Nikotin (Nn) | Nikotin (Nn) |
05 · Sympatikus
Sympatiska systemet
Den del av ANS som driver fight or flight-svaret. Längs ryggraden löper den sympatiska gränssträngen, truncus sympaticus.
- Preganglionära cellkroppar ligger i ryggmärgens lateralhorn, segment T1–L3
- Deras axon är tunna och myeliniserade ut mot ganglierna
- Synapsen mellan pre- och postganglionärt neuron sker oftast i den sympatiska gränssträngen
- De postganglionära axonen är omyeliniserade
- Ett preganglionärt neuron kan synapsa med över 200 postganglionära neuron, vilket ger den breda, kroppsomfattande sympatiska reaktionen
Ett preganglionärt neuron kan nå sina postganglionära mål på tre sätt:
- 1Synapsa direkt i det ganglion det går in i.
- 2Vandra upp eller ner i truncus sympaticus och synapsa i ett annat ganglion.
- 3Passera de paravertebrala ganglierna och fortsätta till prevertebrala plexus via n. splanchnicus.
06 · Parasympatikus
Parasympatiska systemet
Parasympatikus utgår i stället från kranialnerverna och de sakrala segmenten S2–S4. Fyra kranialnerver bär den parasympatiska fibrerna:
- n. oculomotorius (III)
- Glatt muskulatur i ögat (pupillkonstriktion).
- n. facialis (VII)
- Tår- och salivkörtlar.
- n. glossopharyngeus (IX)
- Salivkörtlar.
- n. vagus (X)
- Hjärta, lungor, magsäck, lever, tarm med mera.
- S2–S4
- Via ventralroten: urinblåsa, distala kolon, rektum och reproduktionsorgan.
07 · Samspel
Hur systemen samspelar
Sympatikus och parasympatikus verkar ofta på samma organ, men relationen ser olika ut beroende på funktion.
- Motverkan (antagonism)
- Systemen ger motsatt effekt på målet. Sympatikus dilaterar pupillen, parasympatikus drar samman den.
- Samverkan (synergism)
- Systemen verkar i samma riktning, samtidigt. Sympatikus ger ett vattnigt saliv, parasympatikus ett amylasrikt, tillsammans en fullgod salivproduktion.
- Kooperativitet
- Det ena måste verka före det andra. Parasympatikus krävs för erektion, sympatikus för ejakulation.
08 · Organeffekter
Effekter på organ
Samma organ, motsatta svar, det här är klassiskt tentamaterial.
| Organ | Sympatikus | Parasympatikus |
|---|---|---|
| Hjärta, sinusknuta | Ökad frekvens | Minskad frekvens |
| Hjärta, muskel | Ökad kraft | Minskad kraft |
| Pupill | Dilation | Konstriktion |
| Ciliarmuskel | Lätt relaxation | Konstriktion |
| Lungor, bronker | Dilation | Konstriktion |
| Lungor, blodkärl | Lätt konstriktion | Dilation |
| Tarm, glatt muskulatur | Minskad peristaltik | Ökad peristaltik |
09 · Receptorer
Receptorer
Två huvudfamiljer: kolinerga receptorer (binder acetylkolin) och adrenerga receptorer (binder katekolaminer).
Nikotinreceptorer: jonkanal
Sitter i autonoma ganglier och vid den neuromuskulära änden.
| Var | Funktion | Agonist | Antagonist |
|---|---|---|---|
| Muskel (Nm) | Neuromuskulär transmission | Nikotin | Tubokurarin, α-bungarotoxin |
| Ganglier (Nn) | Ganglietransmission | Nikotin | Hexametonium |
Muskarinreceptorer: GPCR, parasympatikus
| Receptor | Var | Funktion | Antagonist |
|---|---|---|---|
| M1 | Neuronal | CNS-excitation, GI-motilitet, syrasekretion | Atropin, pirenzepin |
| M2 | Hjärta | Hämmar hjärtat (sänkt frekvens) | Atropin, gallamin |
| M3 | Körtlar | Sekretion | Atropin |
Adrenerga receptorer: sympatikus
De adrenerga receptorerna har olika affinitet för adrenalin och noradrenalin. En given dos aktiverar därför den ena receptortypen före den andra, det kallas selektivitet. ISO står för isoprenalin, A för adrenalin och NA för noradrenalin.
| Receptor | Var | Funktion | Prioritering |
|---|---|---|---|
| α1 | Glatt muskulatur, lever | Kontraktion, glykogenolys | NA ≥ A >> ISO |
| α2 | Glatt muskulatur (kärl), nervterminaler | Kontraktion, minskad sekretion | NA > A >> ISO |
| β1 | Hjärta | Ökad kraft och hastighet | ISO > A = NA |
| β2 | Glatt muskulatur (kärl, bronker), lever | Relaxation, glykogenolys | ISO > A > NA |
10 · Farmakologi
Farmakologiska grundbegrepp
Farmakologin delas i två perspektiv: vad läkemedlet gör mot kroppen (farmakodynamik) och vad kroppen gör med läkemedlet (farmakokinetik).
- Farmakodynamik
- Hur kroppen påverkas av läkemedlet.
- Farmakokinetik (ADME)
- Kroppens hantering av läkemedlet: absorption (upptag), distribution (fördelning), metabolism (nedbrytning) och excretion (utsöndring).
- Biotillgänglighet
- Andelen av en dos som når blodet i oförändrad form.
- Affinitet
- Hur starkt ett ämne binder till sin receptor.
- Potens
- Hur låg koncentration som krävs för effekt (EC50).
- Efficacy
- Den maximala effekt ett ämne kan utlösa när det väl binder.
- Terapeutiskt fönster
- Doseringsintervallet mellan verksam och toxisk dos.
Agonist
Binder och stimulerar receptorn.
- Full: ger maximalt svar
- Partiell: ger begränsat svar
- Invers: minskar receptorns basaktivitet
Antagonist
Binder och blockerar receptorn.
- Kompetitiv: samma bindningsställe som agonisten
- Icke-kompetitiv: annat bindningsställe
- Reversibel/irreversibel: beroende på bindningens varaktighet
11 · Läkemedel
Farmakologilista: påverkan på ANS
| Grupp | Exempel | Effekt |
|---|---|---|
| Hämmar ACh-frisättning | Botulinumtoxin | Blockerar frisättning av acetylkolin i PNS. Ger muskelrelaxation och hämmar svettning. |
| Kolinesterashämmare | Neostigmin | Hindrar nedbrytning av acetylkolin. Ges vid muskelsvaghet; sänker hjärtfrekvens och blodtryck. |
| Muskarinagonist | Acetylkolin | Parasympatisk effekt: sänkt kraft och frekvens i hjärtat, konstriktion av bronker och pupill. |
| Muskarinantagonist | Atropin | Blockerar parasympatisk effekt: ökad hjärtfrekvens och bronkdilatation. Ges bl.a. vid bradykardi. |
| Nikotinagonist | Nikotin, acetylkolin | Ökar hjärtats kraft och frekvens; konstriktion av bronker. |
| Katekolaminåterupptagshämmare | Amfetamin, kokain | Amfetamin hämmar MAO och ökar noradrenalin. Kokain blockerar återupptag av bl.a. dopamin. |
| Adrenoceptoragonist | Adrenalin, noradrenalin, isoprenalin | α1: nästäppa. β1: akut hjärtsvikt. β2: astma. |
| Adrenoceptorantagonist | Metoprolol, atenolol | β1-blockerare. Ges mot högt blodtryck och hjärtklappning. |
12 · Fallåterkoppling
Tillbaka till patienten
Botox mot svettningen
Svettkörtlarna styrs av sympatikus, men deras postganglionära signal är kolinerg, de aktiveras alltså av acetylkolin. Botulinumtoxin hämmar frisättningen av just acetylkolin presynaptiskt, så lokala injektioner i handflatorna dämpar svettningen där utan kirurgi. Verkningsmekanismen i fyra steg:
- 1Toxinets tunga kedja binder till proteiner på axonytan.
- 2Toxinet tas upp i nervterminalen via endocytos.
- 3Den lätta kedjan bryter ner SNAP-25, ett SNARE-protein.
- 4Utan fungerande SNARE kan vesiklarna inte fusionera, ingen transmittor frisätts.
Effekten är övergående och måste upprepas, eftersom nya synapser bildas när toxinet bryts ner.
Betablockerare mot hjärtklappningen
Den höga pulsen och slagkraften drivs av sympatisk β1-aktivering i hjärtat. En selektiv β1-blockerare, t.ex. metoprolol, sänker både frekvens och kontraktionskraft och dämpar därmed hjärtklappningen.