PBL Fall 2: ANS och Farmakologi
Autonoma nervsystemet och farmakologiska principer
Fallet
Person svettas mycket om händerna och får hjärtklappning när den ska dansa. Får behandling med betablockerare och botoxinjektioner över händerna.
Ordförandemall som användes för att leda tillfället som ordförande
Studiemål
ANS Sympatiska & Parasympatiska
- • Uppbyggnad och Funktion
- • Receptorer och Transmittorer
- • Efferent (Afferent)
Farmakologi
- • Affinitet
- • Potens
- • Antagonist/Agonist
- • ADME
- • Biotillgänglighet
- • Terapeutiskt fönster
- • Efficacy
- • Termer
- • Farmakologilista: Påverka ANS
Fallåterkoppling
- • Botox
- • Beta-Blockerare
- • Hjärtklappning och svettning
Kursplanen
- • Beskriva uppbyggnaden av autonoma nervsystemet avseende anatomi, neurontyper, transmittorsubstanser (syntes och frisättning) och receptorer samt övergripande redogöra för funktionerna hos autonoma nervsystemet
- • Redogöra för principerna för funktionerna hos olika typer av receptorer (membranbundna och intracellulära) och för hur ligander inklusive farmaka kan påverka receptorsignaleringen
- • Definiera viktiga farmakokinetiska och farmakodynamiska begrepp, såsom t.ex. ADME, biotillgänglighet, terapeutiskt fönster, affinitet, potens, efficacy och agonist/antagonist
Autonoma Nervsystemet (ANS)
Övergripande kan man säga att Autonoma nervsystemet är indelat i 3 delar och styr icke-viljestyrda funktioner.
Sympatiska (Fight/Flight)
Stressade
Parasympatiska (Rest and Digest)
Lugna och i vila
Enteriska
(bukhjärnan) - Ingår ej i denna vecka men formar nätverk (Plexa) och kontrollerar tarmarna, får input från Sympatiska och Parasympatiska.
Det autonoma nervsystemet påverkar sedan i stort 3 viktiga områden (Efferent):
- • Glatta muskler (runt kärl, mage osv)
- • Körtlar (saliv)
- • Myocardium (hjärta)
Afferent har vi då från reflexer och t.ex. Baroreceptorer för att styra kroppen.
Jämförelse mellan systemen
| Sympatiskt Preganglion | Sympatisk Postganglion | Parasympatiskt Preganglion | Parasympatisk Postganglion | |
|---|---|---|---|---|
| Neuron och Cellkropp | Intermediolaterala Cellkolumnen T1-L3 | Pre/para- Vertebrala Ganglier | Kranialnerver Och S2-S4 | Terminala ganglier nära målorgan |
| Myelinering | Ja | Nej | Ja | Nej |
| Primär Transmittorsubstans | Acetylkolin | Noradrenalin | Acetylkolin | Acetylkolin |
| Primäst post-synaptisk Receptor | Nikotin Nn, Nm | Adrenerg Alfa 1-2, Beta 1-3 | Nikotin Nn, Nm | Muskarin M1-5 |
Sympatiska nervsystemet
Den del av Autonoma nervsystemet som styr Fight/Flight responsen.
Det finns en sympatiska gränssträng som ligger längs med ryggraden (Truncus Sympaticus)
- • Neuronen är placerade T1-L3 (Paravertebral Ganglion)
- • Preganglionära cellkroppar finns i lateralhornet
- • Deras axon är tunna och myelinerade ut till kroppen.
- • Synaps mellan pre och post-ganglionära sker primärt i Sympatiska gränssträngen
- • Postganglionära är omyelinerade axon.
- • Ett preganglion neuron kan synapsa med över 200 postganglion neuron
Synapser till ett Preganglion neuron kan synapsa med Postganglion neuron på 3 sätt:
- • Inom ganglion det direkt gick in i
- • Röra sig upp/ner i Truncus Sympaticus och synapsa i annat ganglion
- • Passera paravertebrala ganglion och gå till prevertebrala plexus via n. Splanchnic
Parasympatiska nervsystemet
Detta utgår istället från kranialnererna och Sakrala nerver (S2-S4)
- • n. Oculomotoris: Glatta muskler i ögat (pupill)
- • n. Facialis: Körtlar (Saliv)
- • n. Glossopharayngeus: Körtlar (Saliv)
- • n. Vagus: Hjärta, lungor, magsäck, lever, tarm osv.
- • S2-S4: Via ventralroten: Urinblåsa, distalt kolon, rectum, reproduktionsorgan.
Interaktionen mellan Sympatiska och Parasympatiska
Dessa två system påverkar ofta samma områden och gör då detta på olika sätt:
Motverkan (Antagonism)
Har motsatt effekt på målet.
- • Sympatiska Dilaterar pupill
- • Parasympatiska drar samman pupill
Samverkan (Synergism)
Har liknande effekt på målet, samtidigt.
- • Sympatiska: Utsöndrar vattnigt saliv
- • Parasympatiska: Utsöndrar saliv med högt amylasinnehåll
Kooperativitet
Ena måste verka före den andra.
- • Parasympatiska måste verka för att ge erektion och sympatiska för orgasm.
Effekter på organ
| Sympatiska | Effekt på | Parasympatiska |
|---|---|---|
| Ökad frekvens | Hjärta Sinusknuta | Minskar frekvens |
| Ökad kraft | Hjärta Muskel | Minskad kraft |
| Dilation | Pupill | Konstriktion |
| Vissa relaxation | Ciliarmuskel | Konstriktion |
| Dilation | Lungor: Bronker | Konstriktion |
| Viss konstriktion | Lungor: Blodkärl | Dilation |
| Minskad Peristaltik | Tarmar-glatt muskel | Ökad Peristaltik |
Receptorer
Kolinerga Receptorer
Nikotinreceptor (Jonkanal)
Autonoma ganglier och neuromuskulärt
| Receptor | Var | Funktion | Agonist | Antagonist |
|---|---|---|---|---|
| Nic | Muskel | Neuromuskulär transmission | Nikotin | Tubocurare, α-Bungarotoxin |
| Nic | Ganglier | Ganglion transmission | Nikotin | Hexamethonium |
Muskarina receptorer - Parasympatikus (GPCR)
| Receptor | Var | Funktion | Agonist | Antagonist |
|---|---|---|---|---|
| M1 | Neuronal | CNS excitation, GI motilitet, Syrasekretion | Oxotremorine | Atropin, Pirenzepin |
| M2 | Hjärta | Cardiac inhibition | Karbakol | Atropin, Gallamin |
| M3 | Körtlar | Sekretion | - | Atropin |
Adrenerga Receptorer
När det gäller adrenerga receptorer har de olika affinitet till Adrenalin och Noradrenalin, vilket innebär att doser aktiverar med större sannolikhet den ena eller andra (Selektivitet).
| Receptor | Var | Funktion | Prioritering |
|---|---|---|---|
| α1 | Glattmuskel, Lever | Kontraktion, Glykogenolys | NA ≥ A >> ISO |
| α2 | Glattmuskel (Blodkärl), Nervterminaler | Kontraktion, Minskad sekretion | NA > A >> ISO |
| β1 | Hjärta | Ökad kraft, Ökad hastighet | ISO > A = NA |
| β2 | Glattmuskel (Blodkärl, bronker), Lever | Relaxering, Glykogenolys | ISO > A > NA |
Prioritering och selektivitet hos receptorer:
Adrenalin: Beta-2, Beta-1, Alfa-2, Alfa-1
Noradrenalin: Alfa-1, Alfa-2, Beta-1, Beta-2
Farmakologi
Viktiga begrepp
Farmakodynamik
Hur kropp påverkas av läkemedel
Farmakokinetik
Kroppens hantering av läkemedel (ADME)
- • Absorption: Upptag i kroppen
- • Distribution: Fördelning i kroppen
- • Metabolism: Nedbrytning
- • Excretion: Utsöndring
Agonist
Ämne som binder och stimulerar receptor
- • Full: Maximalt svar
- • Partiell: Begränsat svar
- • Invers: Minskar aktivitet
Antagonist
Ämne som blockerar receptor
- • Kompetitiv: Samma bindningsställe
- • Icke-kompetitiv: Annat bindningsställe
- • Reversibel/Irreversibel
Affinitet
Hur starkt något binder till receptor
Potens
Effekt vid låg koncentration (EC50)
Efficacy
Förmåga att utlösa effekt vid bindning
Biotillgänglighet
Andel läkemedel som når blodet oförändrat
Farmakologilista
| Läkemedelsgrupp | Exempel | Effekt |
|---|---|---|
| Acetylkolinfrisättnings-hämmare | Botulinumtoxin | Hindrar frisättning av ACh i PNS. Ger relaxation av muskler och hämmar svettning |
| Kolinesterashämmare | Neostigmin | Hindrar nedbrytning av ACh. Ges vid muskelsvaghet. Minskar hjärtfrekvens och blodtryck |
| Muskarinreceptor-agonister | Acetylkolin | Parasympatisk effekt: sänkt kraft/hastighet hjärta, kontraktion bronker och pupill |
| Muskarinreceptor-antagonister | Atropin | Motsatt parasympatisk effekt. Ökad hjärtfrekvens, bronkdilatation. Ges vid akut hjärtsvikt |
| Nikotinreceptor-agonister | Nikotin, Acetylkolin | Ökar hjärtats kraft/hastighet. Bronkerkontraktion |
| Katekolaminåterupptags-hämmare | Amfetamin, Kokain | Amfetamin: Hämmar MAO, ökar NA. Kokain: Blockerar återupptag av dopamin |
| Adrenoceptor-agonister | Adrenalin, Noradrenalin, Isoprenalin | α1: Nästäppa, β1: Akut hjärtsvikt, β2: Astma |
| Adrenoceptor-antagonister | Metoprolol, Atenolol | β1-blockerare: Ges mot högt blodtryck |
Fallåterkoppling
Botox (Botulinumtoxin)
Används för att hämma frisättning av Acetylkolin från vesiklar hos presynaps. Detta är signalsubstansen som styr svettningar hos Sympatiska nervsystemet.
Genom att ta massa små stick i händerna, minskar man aktivering av svettkörtlar och därmed svettningar, lokalt. Ingreppet är säkrare än kirurgi.
Verkningsmekanism:
- • Binder med tunga kedjan till proteiner på axonytan
- • Tas upp via endocytos
- • Lätta kedjan degraderar SNAP-25-proteinet (SNARE)
- • Förhindrar vesikelfusion och neurotransmittorfrisättning
Måste upprepas med jämna intervaller då Botox bryter ner befintlig synaps och ny kan skapas.
Beta-blockerare
Till hjärtklappningen eller den höga pulsen/slagkraften kan man ge Beta-1 blockerare (hjärtat), t.ex. Metoprolol. Detta minskar slagfrekvensen och kraften.
Svettkörtlar:
Merokrina körtlar har muskarina receptorer och aktiveras av acetylkolin.
Apokrina körtlar har adrenerga receptorer och aktiveras av katekolaminer.