ВЕГЕТАТИВНАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА ПРИ ПАТОЛОГИИ БРОНХОЛЕГОЧНОЙ СИСТЕМЫ У ДЕТЕЙ
А.В. Королев, Б.М. Блохин
Хорошо известно, что вегетативная нервная система находится под контролем центральной нервной системы и является основным регулятором всех физиологических процессов в организме. В1981 году А. М. Вейн доказал, что при вегетативной дисфункции нарушается медиаторный обмен, возникает гипер- и гипочувствительность периферических и центральных рецепторов. При этом возможно не только развитие различных проявлений дисфункции респираторной системы (одышка психогенной природы, психогенный кашель, гипервентиляционный синдром), но и переход вегетативной дистонии в психосоматическое заболевание, в частности, в бронхиальную астму.
Регуляция дыхания
Вегетативная нервная система имеет центральный и периферический отделы. В центральном отделе различают надсегментарные и сегментарные вегетативные центры. Надсегментарные вегетативные центры сосредоточены в коре головного мозга (преимущественно в лобных и теменных долях), гипоталамусе, обонятельном мозге, подкорковых структурах (полосатое тело), в стволе головного мозга (ретикулярная формация), мозжечке и др. Сегментарные вегетативные центры головного мозга условно подразделяют на среднемозговые и бульбарные (вегетативные ядра глазодвигательного, лицевого, языко-глоточного и блуждающего нервов), а спинного мозга - на пояснично-грудинные и крестцовые (ядра боковых рогов сегментов Сдд-Цд и Sn-Sw соответственно).
Периферический отдел вегетативной нервной системы представлен интра- и экстрамуральными ганглиями.
На основе функциональных различий в вегетативной нервной системе выделяют два отдела - симпатический и парасимпатический. К симпатической нервной системе относятся сегментарные вегетативные центры, нейроны которых расположены в боковых рогах 16 сегментов спинного мозга (от до Цц), их аксоны (белые, пре- ганглионарные, соединительные ветви) выходят с передними корешками соответствующих 16 спинномозговых нервов из позвоночного канала и подходят к ганглиям симпатического ствола (цепь из 20-22 пар вегетативных узлов по обеим сторонам позвоночника на всем его протяжении). Узлы симпатического ствола связаны постганглионарными волокнами со всеми спинномозговыми нервами, висцеральными ветвями с превертебральными и органными вегетативными нервными сплетениями. Превертебральные сплетения расположены вокруг аорты и ее крупных ветвей.
К парасимпатической нервной системе относят вегетативные центры, заложенные в стволе головного мозга и представленные парасимпатическими ядрами П1, VII, IX, X пар черепных нервов, а также вегетативные центры в боковых рогах Sn_wсегментов спинного мозга. Преганглионарные волокна из этих центров идут в составе III, VIIIX и X пары черепных нервов к парасимпатическим узлам в области головы - ресничному, крылонебному, ушному, поднижнечелюстному и интрамуральным узлам блуждающего нерва.
Регуляция дыхания осуществляется дыхательным центром, основные структуры которого расположены в бульбо-понтинной области. Даже минимальная травматизация ее приводит к нарушению подвижности диафрагмы с вторичными неврогенными дыхательными нарушениями. Установлено, что дети, перенесшие родовую травму этого отдела спинного мозга, особенно часто страдают бронхолегочной патологией. Патология ствола мозга также может привести к нарушению дыхания.
Кроме того отмечена зависимость дыхательной функции от деятельности продолговатого мозга, ретикулярно-таламической области, где задается ритм дыхания первичными дыхательными нейронами. Существенное влияние на акт дыхания оказывают вышележащие отделы ЦНС, которые определяют чувствительность рецепторного аппарата бронхиального дерева к внешним агентам, что играет немаловажную роль в формировании гиперреактивности бронхов.
Особое место в регуляции дыхания отводится диэнцефальной области моз* га. Последняя осуществляет взаимодействие между регуляторными механизмами организма в целом, а также интеграцию соматической и вегетативной деятельности. Она обеспечивает «перенастройку» вегетативных центров, приспосабливая организм к меняющимся условиям внешней среды. Диэнцефаль- ные расстройства, особенно раздражение гипоталамической области, сопровождаются тахи- и брадипноэ, неравномерностью дыхания по времени и амплитуде.
Подобно многим физиологическим системам контроля, система управления дыханием организована как контур отрицательной обратной связи. Информация от механорецепторов, регистрирующих степень наполнения легких, и хеморецепторов, реагирующих на уровень Ра02 и РаС02 в крови, поступает в продолговатый мозг. На основе этой информации дыхательный центр модулирует импульсы к дыхательным мышцам. При повышении РаСО^ при гиперкапнии, дыхательный центр отвечает увеличением минутной вентиляции легких. Артериальная гипокапния, напротив, вызывает уменьшение вентиляции.
Дыхательный центр получает также проприоцептивные и болевые импульсы от легких. Эта информация передается легочными афферентными волокнами блуждающего нерва. Чувствительные окончания этих нервов локализованы в различных местах легких, в то время как центральные окончания - в синапсах ядра солитарного тракта в среднем мозге. Основные типы легочных вагусных
афферентов включают: медленно адаптирующиеся рецепторы растяжения, быстро адаптирующиеся рецепторы растяжения и С-волокна.
Медленно адаптирующиеся рецепторы растяжения являются важной группой легочных механорецепторов. Эти вагусные афферентные структуры состоят из широких миелинизированных волокон, чьи чувствительные окончания лежат в гладких мышцах дыхательных путей. Частота импульсов медленно адаптирующихся рецепторов растяжения повышается с увеличением наполнения легких. При сохранении объема легких на одном уровне активность рецепторов сохраняется даже при минимально сниженной частоте разрядов, что обеспечивает дальнейшее поступление информации в дыхательный центр об уровне наполнения легких. Медленно адаптирующиеся рецепторы растяжения играют важную физиологическую роль в рефлексах Геринга-Бройера, которые регулирует смену фаз вдоха и выдоха. Быстрое нарастание объема легких во время вдоха увеличивает частоту импульсации медленно адаптирующихся рецепторов растяжения, что ведет к его прекращению.
Денервация легких оказывает сравнительно небольшое влияние на регуляцию дыхания, хотя дыхательный объем может возрастать. Это согласуется с утратой объемзависимой обратной связи с дыхательным центром.
БыстрЬ адаптирующиеся рецепторы составляют вторую основную категорию легочных механорецепторов. Чувствительные окончания этих вагусных афферентных волокон локализованы между эпителиальными клетками дыхательных путей. Быстро адаптирующиеся рецепторы стимулируются при вдыхании раздражающих факторов, таких как пыль, некоторые газы и холодный воздух. Они также реагируют на растяжение легких, но их частота импульсации быстро падает при сохранении достигнутого объема. Помимо этого, стимуляция быстро адаптирующихся рецепторов вызывает бронхоконстрикцию и частое поверхностное дыхание. Это играет важную роль в механизме кашля и тахикардии и может быть клинически значимо в патогенезе бронхиальной астмы и повышении реактивности дыхательных путей.
Третьей группой легочных механорецепторов являются С-волокна - тонкие немиелинизированные волокна, представляющие собой медленно проводящие вагусные афференты. С-волокна оканчиваются в паренхиме легких, бронхиального дерева и кровеносных сосудах. Следовательно, они доступны для медиаторов, присутствующих в крови капилляров или бронхиальных артерий.
Активность С-волокон не зависит от фазы дыхания; им принадлежит небольшая роль при регуляции нормальных вдоха и выдоха. Эти волокна стимулируются при воздействии раздражающих веществ, эндогенных медиаторов (например, брадикинина), а также при механическом раздражении дыхательных путей. Активация С-волокон приводит к частому поверхностному дыханию, которое ограничивает рассеивание потенциально опасных агентов по трахеобронхиальному дереву. С-волокна могут играть важную роль в передаче ощущения диспноэ в различных клинических ситуациях, таких как отек легких, пневмония или вдыхание токсических веществ. Их стимуляция вызывает брадикардию и увеличение секреции слизи в просвет бронхов.
Также С-волокна стимулируются при развитии интерстициального отека легких за счет активации J-рецепторов, находящихся в паренхиме легких, прилегающей к капиллярам. Активация J-рецепторов вызывает закрытие гортани и апноэ, за которым следует частое поверхностное дыхание. Этот процесс также может иметь важное значение в передаче ощущения диспноэ при отеке легких, пневмонии и легочной эмболии.
Симпатические и парасимпатические механизмы в регуляции бронхиального тонуса
Парасимпатическая нервная система играет важнейшую роль в развитии бронхоконстрикции у человека. Холинергические преганглионарные волокна берут свое начало от nucleus ambiguus и дорзальных моторных ядер в стволе головного мозга и в составе блуждающего нерва доходят до периферических парасимпатических ганглиев, локализующихся в стенке бронхов, а далее короткие постганглионарные волокна достигают гладкомышечных клеток бронхов и подслизистых желез. Стимуляция парасимпатических волокон воспалительными медиаторами (брадикинин) приводит к высвобождению ацетилхо- лина, который активирует мускариновые рецепторы гладкомышечных клеток, подслизистых желез и бокаловидных клеток воздухоносных путей, вызывая бронхоконстрикцию и гиперсекрецию слизи. Холинергическая иннервация наиболее распространена на уровне крупных бронхов и в меньшей степени - на уровне периферических бронхов. Холинергические механизмы, участвующие в развитии обструктивных заболеваний легких, связаны главным образом с блуждающим нервом, являющимся важным регулятором тонуса гладкой мускулатуры бронхов и продукции бронхиального секрета.
В настоящий момент у человека идентифицировано 3 типа М-холиноре- цепторов. М1-холинорецепторы находятся в коре головного мозга и парасимпатических ганглиях. Они участвуют в усилении ганглионарной передачи. М2- холинорецепторы локализованы в окончаниях холинергических нервов (постганглионарных волокон), а МЗ-холинорецепторы - на эффекторных клетках. Таким образом, первые 2 типа М-холинорецепторов осуществляют в основном проведение импульсов в парасимпатических нервных структурах,тогда как рецепторы третьего типа участвуют в активизации клеток-мишеней, которым адресованы эти импульсы, в первую очередь гладкомышечных клеток бронхов, клеток подслизистых желез, эндотелиальных клеток легочных микрососудов. М-холинорецепторы находятся не только в ЦНС и периферических тканях, иннервируемых парасимпатическими нервами, но и в ряде неин- нервируемых клеток. Так, они идентифицированы на мембранах эритроцитов, нейтрофилов, лимфоцитов и тучных клеток. Данные М-холинорецепторы могут принимать участие в регуляции (активации) некоторых важнейших функций этих клеток, например, стимуляции хемотаксиса нейтрофилов и лимфоцитов, усилении цитотоксичности Т-лимфоцитов, активации выхода из лейкоцитов лизосомальных ферментов, высвобождении гистамина из тучных клеток, повышении синтеза ДНК и белка.
Об участии холинергических механизмов в регуляции тонуса бронхов свидетельствуют результаты многочисленных экспериментов, в которых стимуляция блуждающего нерва или введение М-холиномиметических веществ вызывали бронхоконстрикцию, а блокада п. vagus - умеренную бронходилатацию. Ацетилхолин и другие М-холиномиметики являются сильными стимуляторами секреции экзокринных желез, в том числе продуцирующих бронхиальную слизь. Аналогичное действие оказывает и стимуляция блуждающего нерва. Эти эффекты в значительной степени или полностью блокируются антихолинергичес- кими препаратами. При этом физиологический парасимпатический тонус обеспечивает определенный базальный бронхомоторный тонус, который можетбыть устранен назначением атропина или, напротив, усилен назначением ингибиторов ацетилхолинэстеразы.
Доказано участие парасимпатической нервной системы в формировании нейрогенного воспаления дыхательных путей. Бронхоспастическая реакция, связанная с воздействием этого отдела ВНС усиливается при наличии вирусной инфекции респираторного тракта, поражений эпителиального слоя бронхов токсическими газами, веществами клеточного происхождения при физической нагрузке, вдыхании холодного воздуха. Выраженное преобладание парасимпатического отдела ВНС совпадает по времени с максимальным ухудшением проходимости бронхов. Высказывается предположение о большом значении ваготонии в патогенезе гиперреактивности бронхов.
Обратимый компонент бронхиальной обструкции при хронической обструктивной болезни легких представлен воспалительным отеком слизистой дыхательных путей, аккумуляцией клеток воспаления, слизи и плазмы в просвете бронхов, спазмом гладкой мускулатуры. Отек слизистой оболочки дыхательных путей, гиперплазия подслизистых желез и бокаловидных клеток, гиперпродукция слизи, объединенные термином «воспалительное ремоделирование стенки бронха», контролируются парасимпатическим отделом вегетативной нервной системы, тонус которой при этом заболевании закономерно повышен. А поскольку холинергическая иннервация является доминирующим нейрогенным механизмом бронхоконстрикции, то, очевидно, что применение антихолинер- гических препаратов следует рассматривать, как приоритетное направление бронхолитической терапии ХОБЛ.
Ингаляционные М-холинолитики блокируют как пре-, так и постсинаптические М-холинорецепторы, являясь селективными конкурентными и обратимыми антагонистами ацетилхолина. Вследствие чрезвычайно низкой абсорбции со слизистой оболочки они влияют почти исключительно на М-холинорецепторы дыхательных путей. Препараты этой группы предотвращают опосредованную ацетилхолином стимуляцию чувствительных волокон блуждающего нерва при действии различных факторов и подавляют рефлекторную бронхоконстрикцию.
В исследованиях А.Д. Адо выявлено, что в приступном периоде бронхиальной астмы происходит значительное нарастание концентрации ацетилхолина в плазме. Возбуждающим действием на холинергические нервы обладают различные неспецифические агенты, вызывающие воспалительный процесс, в том числе медиаторы аллергии. Повреждение эпителия обнажает афферентные окончания п. vagus и усиливает их реакцию на внешние стимулы. Также доказано участие парасимпатической гиперреактивности в послевирусной дисфункции дыхательных путей, в реакции бронхов на ирритантные раздражители и аллергениндуцированной гиперчувствительности к гистамину. Однако представлениям о ведущей роли холинергической активации в формировании бронхоспазма противоречит тот факт, что холинергические антагонисты подавляют бронхоспазм менее эффективно, чем стимуляторы р2-адренорецепторов.
Также внимание специалистов привлекает состояние симпатического отдела ВНС при заболеваниях бронхолегочной системы. Симпатические волокна после прохождения через превертебральные ганглии располагаются вме^ сте с вагусными волокнами и морфологически выявляются в виде альфа- и бета-адренорецепторов в стенках сосудов, в железах, интрамуральных парасимпатических ганглиях, но не в самих гладких мышцах бронхов. В легких основную роль в регуляции проходимости бронхов играют ^-адренорецепторы. Нейромедиатором симпатической системы в легких является норадреналин, который действует на |32-адренорецепторы, расположенные в мембранах гладкой мускулатуры бронхов, вызывая их расширение. Блокада этих ре-* цепторов сопровождается гиперчувствительностью к гистамину, ацетилхолину и брадикинину. Скрытая функциональная блокада остается у больных бронхиальной астмой даже в период ремиссии и может быть выявлена ингаляцией раствора гистамина или ацетилхолина. Кроме этого, симпатический отдел принимает участие в регуляции трахеобронхиальной сосудистой сети. Симпатические нервы выделяют норадреналин и нейропептид-У, которые оказывают высокоспастическое влияние на сосуды, благодаря чему они уменьшают кровенаполнение легких.
Однако влияние ВНС на систему дыхания проявляется не только в локальном воздействии, но и в общей регуляции всех функций организма.
Любые физиологические системы непрерывно меняют свой уровень функ^ ционирования. Именно колебательные процессы в организме являются основой его адаптационной деятельности. Учитывая двойственность регуляторных процессов, Г.Кассиль в 1981 г. предложил делить метаболические процессы на эрготропные и трофотропные. Эрготропные процессы направлены на повышение активности образования энергии, трофотропные - на обеспечение запасов энергетического потенциала. Таким образом, оперативная регуляция функций организма осуществляется высшими центрами через ВНС. Различное соотношение активности симпатической и парасимпатической систем проявляется различным соотношением эрготропных и трофотропных метаболических процессов. Симпатический отдел ВНС первым реагирует на воздействия экстремальных факторов. Он является главным пусковым механизмом большинства реакций, связанных с обменом веществ в организме. Парасимпатический отдел ВНС является наиболее оптимальным регулятором при незначительных, но длительных внешних воздействиях.
С позиций биокибернетики аппарат управления какой-либо функцией представляется в виде двух контуров: высшего центрального и низшего автономного. В обычных условиях управление физиологической деятельностью органов и систем осуществляется автономным контуром, который включает в себя вегетативные центры, нервы и исполнительные органы. Ключевую роль в автономном контуре играют блуждающий нерв и его ядра. Относительная самостоятельность автономного контура освобождает центральный контур от постоянного участия в регуляции деятельности отдельных органов и систем. Если же изменение условий нарушает сложившееся динамическое равновесие, а автономный контур не в состоянии его поддержать,то в регуляцию включается центральный контур управления. Его активность выражается в стабилизации функции, в поддержании гомеостаза за счет сохранения определен ноге уровня противостояния внешним изменениям. Это осуществляется либо путем непосредственного действия симпатического нерва на исполнительный орган, либо путем изменения тонуса блуждающего нерва, либо через гуморальный канал, который поддерживает стратегическую регуляцию, направленную на поддержание определенного уровня функционирования всего организма (в то время как нервный канал осуществляет оперативную регуляцию, направленную на быстрое, ежеминутное приспособление, поддержание гомеостаза). Если сила воздействия внешней среды превышает возможности системы регуляции, происходит срыв адаптации, развивается заболевание. При этом возникает нарушение саморегуляции, ограничение приспособительных возможностей организма. Вмешательство центрального уровня регуляции происходит не только при «недостаточности» автономного контура, но и при рассогласованиях отдельных регулирующих подсистем, нарушений взаимной координации. Оптимальное сочетание принципов автономности и централизации управления в организме обеспечивает максимальную адаптивность организма к факторам внешней среды. О состоянии адаптационно-приспособительных реакций можно судить по напряжению системы управления, которое проявляется в функциональном состоянии периферических органов и систем.
Психовегетативные взаимодействия при патологии органов дыхания
Большой интерес приобретает проблема соотношения психических, вегетативных и соматических факторов в патогенезе заболеваний бронхолегочной системы. Отмечена связь отрицательных эмоций и астенического типа реагирования с парасимпатической активацией. На основании комплексного изучения физиологических и эмоциональных показателей у детей с бронхиальной астмой B.D. Miller и B.L. Wood подтвердили ведущее участие в психофизиологических реакциях холинергических механизмов. Ими предложена психофизиологическая модель бронхиальной астмы, предполагающая общий холинергический механизм, обеспечивающий слияние вегетативных и эмоциональных реакций с повышением реактивности бронхов.
В схеме психофизиологических взаимодействий при аллергических заболеваниях органов дыхания, предложенной Д.Н. Исаевым,также ведущая роль отводится вегетативной нервной системе, при этом предполагается участие как холинергических, так и адренергических механизмов. При исходной ва- готонии отрицательные эмоции могут сопровождаться усилением парасимпатической активности м потенцировать аллергические реакции, активируя систему цГМФ. В том случае, если отрицательные эмоции сопровождаются сим- патоадреналовой активацией, имеет значение дисфункция р-адреиорецеп- торов, за счет которой происходит смещение в сторону эффектов а-адрено- рецепторов. Это ведет к снижению уровня цАМФ, что также стимулирует аллергические реакции.
Нейродинамические нарушения при бронхиальной астме обнаруживаются практически на всех уровнях организации нервной системы. Однако ведущим звеном мозговой дисфункции у детей является недостаточность неспецифических подкорковых структур, на что указывает особенность неврологических, нейропсихологических, эмоционально-личностных и вегетативных нарушений.
При этом психоневрологические отклонения и их взаимосвязь с вегетативными расстройствами более отчетливо проявляются в возрасте 6-7 лет, что необходимо учитывать при разработке программ комплексной терапии.
А.В. Королев, Б.М. Блохин
Хорошо известно, что вегетативная нервная система находится под контролем центральной нервной системы и является основным регулятором всех физиологических процессов в организме. В1981 году А. М. Вейн доказал, что при вегетативной дисфункции нарушается медиаторный обмен, возникает гипер- и гипочувствительность периферических и центральных рецепторов. При этом возможно не только развитие различных проявлений дисфункции респираторной системы (одышка психогенной природы, психогенный кашель, гипервентиляционный синдром), но и переход вегетативной дистонии в психосоматическое заболевание, в частности, в бронхиальную астму.
Регуляция дыхания
Вегетативная нервная система имеет центральный и периферический отделы. В центральном отделе различают надсегментарные и сегментарные вегетативные центры. Надсегментарные вегетативные центры сосредоточены в коре головного мозга (преимущественно в лобных и теменных долях), гипоталамусе, обонятельном мозге, подкорковых структурах (полосатое тело), в стволе головного мозга (ретикулярная формация), мозжечке и др. Сегментарные вегетативные центры головного мозга условно подразделяют на среднемозговые и бульбарные (вегетативные ядра глазодвигательного, лицевого, языко-глоточного и блуждающего нервов), а спинного мозга - на пояснично-грудинные и крестцовые (ядра боковых рогов сегментов Сдд-Цд и Sn-Sw соответственно).
Периферический отдел вегетативной нервной системы представлен интра- и экстрамуральными ганглиями.
На основе функциональных различий в вегетативной нервной системе выделяют два отдела - симпатический и парасимпатический. К симпатической нервной системе относятся сегментарные вегетативные центры, нейроны которых расположены в боковых рогах 16 сегментов спинного мозга (от до Цц), их аксоны (белые, пре- ганглионарные, соединительные ветви) выходят с передними корешками соответствующих 16 спинномозговых нервов из позвоночного канала и подходят к ганглиям симпатического ствола (цепь из 20-22 пар вегетативных узлов по обеим сторонам позвоночника на всем его протяжении). Узлы симпатического ствола связаны постганглионарными волокнами со всеми спинномозговыми нервами, висцеральными ветвями с превертебральными и органными вегетативными нервными сплетениями. Превертебральные сплетения расположены вокруг аорты и ее крупных ветвей.
К парасимпатической нервной системе относят вегетативные центры, заложенные в стволе головного мозга и представленные парасимпатическими ядрами П1, VII, IX, X пар черепных нервов, а также вегетативные центры в боковых рогах Sn_wсегментов спинного мозга. Преганглионарные волокна из этих центров идут в составе III, VIIIX и X пары черепных нервов к парасимпатическим узлам в области головы - ресничному, крылонебному, ушному, поднижнечелюстному и интрамуральным узлам блуждающего нерва.
Регуляция дыхания осуществляется дыхательным центром, основные структуры которого расположены в бульбо-понтинной области. Даже минимальная травматизация ее приводит к нарушению подвижности диафрагмы с вторичными неврогенными дыхательными нарушениями. Установлено, что дети, перенесшие родовую травму этого отдела спинного мозга, особенно часто страдают бронхолегочной патологией. Патология ствола мозга также может привести к нарушению дыхания.
Кроме того отмечена зависимость дыхательной функции от деятельности продолговатого мозга, ретикулярно-таламической области, где задается ритм дыхания первичными дыхательными нейронами. Существенное влияние на акт дыхания оказывают вышележащие отделы ЦНС, которые определяют чувствительность рецепторного аппарата бронхиального дерева к внешним агентам, что играет немаловажную роль в формировании гиперреактивности бронхов.
Особое место в регуляции дыхания отводится диэнцефальной области моз* га. Последняя осуществляет взаимодействие между регуляторными механизмами организма в целом, а также интеграцию соматической и вегетативной деятельности. Она обеспечивает «перенастройку» вегетативных центров, приспосабливая организм к меняющимся условиям внешней среды. Диэнцефаль- ные расстройства, особенно раздражение гипоталамической области, сопровождаются тахи- и брадипноэ, неравномерностью дыхания по времени и амплитуде.
Подобно многим физиологическим системам контроля, система управления дыханием организована как контур отрицательной обратной связи. Информация от механорецепторов, регистрирующих степень наполнения легких, и хеморецепторов, реагирующих на уровень Ра02 и РаС02 в крови, поступает в продолговатый мозг. На основе этой информации дыхательный центр модулирует импульсы к дыхательным мышцам. При повышении РаСО^ при гиперкапнии, дыхательный центр отвечает увеличением минутной вентиляции легких. Артериальная гипокапния, напротив, вызывает уменьшение вентиляции.
Дыхательный центр получает также проприоцептивные и болевые импульсы от легких. Эта информация передается легочными афферентными волокнами блуждающего нерва. Чувствительные окончания этих нервов локализованы в различных местах легких, в то время как центральные окончания - в синапсах ядра солитарного тракта в среднем мозге. Основные типы легочных вагусных
афферентов включают: медленно адаптирующиеся рецепторы растяжения, быстро адаптирующиеся рецепторы растяжения и С-волокна.
Медленно адаптирующиеся рецепторы растяжения являются важной группой легочных механорецепторов. Эти вагусные афферентные структуры состоят из широких миелинизированных волокон, чьи чувствительные окончания лежат в гладких мышцах дыхательных путей. Частота импульсов медленно адаптирующихся рецепторов растяжения повышается с увеличением наполнения легких. При сохранении объема легких на одном уровне активность рецепторов сохраняется даже при минимально сниженной частоте разрядов, что обеспечивает дальнейшее поступление информации в дыхательный центр об уровне наполнения легких. Медленно адаптирующиеся рецепторы растяжения играют важную физиологическую роль в рефлексах Геринга-Бройера, которые регулирует смену фаз вдоха и выдоха. Быстрое нарастание объема легких во время вдоха увеличивает частоту импульсации медленно адаптирующихся рецепторов растяжения, что ведет к его прекращению.
Денервация легких оказывает сравнительно небольшое влияние на регуляцию дыхания, хотя дыхательный объем может возрастать. Это согласуется с утратой объемзависимой обратной связи с дыхательным центром.
БыстрЬ адаптирующиеся рецепторы составляют вторую основную категорию легочных механорецепторов. Чувствительные окончания этих вагусных афферентных волокон локализованы между эпителиальными клетками дыхательных путей. Быстро адаптирующиеся рецепторы стимулируются при вдыхании раздражающих факторов, таких как пыль, некоторые газы и холодный воздух. Они также реагируют на растяжение легких, но их частота импульсации быстро падает при сохранении достигнутого объема. Помимо этого, стимуляция быстро адаптирующихся рецепторов вызывает бронхоконстрикцию и частое поверхностное дыхание. Это играет важную роль в механизме кашля и тахикардии и может быть клинически значимо в патогенезе бронхиальной астмы и повышении реактивности дыхательных путей.
Третьей группой легочных механорецепторов являются С-волокна - тонкие немиелинизированные волокна, представляющие собой медленно проводящие вагусные афференты. С-волокна оканчиваются в паренхиме легких, бронхиального дерева и кровеносных сосудах. Следовательно, они доступны для медиаторов, присутствующих в крови капилляров или бронхиальных артерий.
Активность С-волокон не зависит от фазы дыхания; им принадлежит небольшая роль при регуляции нормальных вдоха и выдоха. Эти волокна стимулируются при воздействии раздражающих веществ, эндогенных медиаторов (например, брадикинина), а также при механическом раздражении дыхательных путей. Активация С-волокон приводит к частому поверхностному дыханию, которое ограничивает рассеивание потенциально опасных агентов по трахеобронхиальному дереву. С-волокна могут играть важную роль в передаче ощущения диспноэ в различных клинических ситуациях, таких как отек легких, пневмония или вдыхание токсических веществ. Их стимуляция вызывает брадикардию и увеличение секреции слизи в просвет бронхов.
Также С-волокна стимулируются при развитии интерстициального отека легких за счет активации J-рецепторов, находящихся в паренхиме легких, прилегающей к капиллярам. Активация J-рецепторов вызывает закрытие гортани и апноэ, за которым следует частое поверхностное дыхание. Этот процесс также может иметь важное значение в передаче ощущения диспноэ при отеке легких, пневмонии и легочной эмболии.
Симпатические и парасимпатические механизмы в регуляции бронхиального тонуса
Парасимпатическая нервная система играет важнейшую роль в развитии бронхоконстрикции у человека. Холинергические преганглионарные волокна берут свое начало от nucleus ambiguus и дорзальных моторных ядер в стволе головного мозга и в составе блуждающего нерва доходят до периферических парасимпатических ганглиев, локализующихся в стенке бронхов, а далее короткие постганглионарные волокна достигают гладкомышечных клеток бронхов и подслизистых желез. Стимуляция парасимпатических волокон воспалительными медиаторами (брадикинин) приводит к высвобождению ацетилхо- лина, который активирует мускариновые рецепторы гладкомышечных клеток, подслизистых желез и бокаловидных клеток воздухоносных путей, вызывая бронхоконстрикцию и гиперсекрецию слизи. Холинергическая иннервация наиболее распространена на уровне крупных бронхов и в меньшей степени - на уровне периферических бронхов. Холинергические механизмы, участвующие в развитии обструктивных заболеваний легких, связаны главным образом с блуждающим нервом, являющимся важным регулятором тонуса гладкой мускулатуры бронхов и продукции бронхиального секрета.
В настоящий момент у человека идентифицировано 3 типа М-холиноре- цепторов. М1-холинорецепторы находятся в коре головного мозга и парасимпатических ганглиях. Они участвуют в усилении ганглионарной передачи. М2- холинорецепторы локализованы в окончаниях холинергических нервов (постганглионарных волокон), а МЗ-холинорецепторы - на эффекторных клетках. Таким образом, первые 2 типа М-холинорецепторов осуществляют в основном проведение импульсов в парасимпатических нервных структурах,тогда как рецепторы третьего типа участвуют в активизации клеток-мишеней, которым адресованы эти импульсы, в первую очередь гладкомышечных клеток бронхов, клеток подслизистых желез, эндотелиальных клеток легочных микрососудов. М-холинорецепторы находятся не только в ЦНС и периферических тканях, иннервируемых парасимпатическими нервами, но и в ряде неин- нервируемых клеток. Так, они идентифицированы на мембранах эритроцитов, нейтрофилов, лимфоцитов и тучных клеток. Данные М-холинорецепторы могут принимать участие в регуляции (активации) некоторых важнейших функций этих клеток, например, стимуляции хемотаксиса нейтрофилов и лимфоцитов, усилении цитотоксичности Т-лимфоцитов, активации выхода из лейкоцитов лизосомальных ферментов, высвобождении гистамина из тучных клеток, повышении синтеза ДНК и белка.
Об участии холинергических механизмов в регуляции тонуса бронхов свидетельствуют результаты многочисленных экспериментов, в которых стимуляция блуждающего нерва или введение М-холиномиметических веществ вызывали бронхоконстрикцию, а блокада п. vagus - умеренную бронходилатацию. Ацетилхолин и другие М-холиномиметики являются сильными стимуляторами секреции экзокринных желез, в том числе продуцирующих бронхиальную слизь. Аналогичное действие оказывает и стимуляция блуждающего нерва. Эти эффекты в значительной степени или полностью блокируются антихолинергичес- кими препаратами. При этом физиологический парасимпатический тонус обеспечивает определенный базальный бронхомоторный тонус, который можетбыть устранен назначением атропина или, напротив, усилен назначением ингибиторов ацетилхолинэстеразы.
Доказано участие парасимпатической нервной системы в формировании нейрогенного воспаления дыхательных путей. Бронхоспастическая реакция, связанная с воздействием этого отдела ВНС усиливается при наличии вирусной инфекции респираторного тракта, поражений эпителиального слоя бронхов токсическими газами, веществами клеточного происхождения при физической нагрузке, вдыхании холодного воздуха. Выраженное преобладание парасимпатического отдела ВНС совпадает по времени с максимальным ухудшением проходимости бронхов. Высказывается предположение о большом значении ваготонии в патогенезе гиперреактивности бронхов.
Обратимый компонент бронхиальной обструкции при хронической обструктивной болезни легких представлен воспалительным отеком слизистой дыхательных путей, аккумуляцией клеток воспаления, слизи и плазмы в просвете бронхов, спазмом гладкой мускулатуры. Отек слизистой оболочки дыхательных путей, гиперплазия подслизистых желез и бокаловидных клеток, гиперпродукция слизи, объединенные термином «воспалительное ремоделирование стенки бронха», контролируются парасимпатическим отделом вегетативной нервной системы, тонус которой при этом заболевании закономерно повышен. А поскольку холинергическая иннервация является доминирующим нейрогенным механизмом бронхоконстрикции, то, очевидно, что применение антихолинер- гических препаратов следует рассматривать, как приоритетное направление бронхолитической терапии ХОБЛ.
Ингаляционные М-холинолитики блокируют как пре-, так и постсинаптические М-холинорецепторы, являясь селективными конкурентными и обратимыми антагонистами ацетилхолина. Вследствие чрезвычайно низкой абсорбции со слизистой оболочки они влияют почти исключительно на М-холинорецепторы дыхательных путей. Препараты этой группы предотвращают опосредованную ацетилхолином стимуляцию чувствительных волокон блуждающего нерва при действии различных факторов и подавляют рефлекторную бронхоконстрикцию.
В исследованиях А.Д. Адо выявлено, что в приступном периоде бронхиальной астмы происходит значительное нарастание концентрации ацетилхолина в плазме. Возбуждающим действием на холинергические нервы обладают различные неспецифические агенты, вызывающие воспалительный процесс, в том числе медиаторы аллергии. Повреждение эпителия обнажает афферентные окончания п. vagus и усиливает их реакцию на внешние стимулы. Также доказано участие парасимпатической гиперреактивности в послевирусной дисфункции дыхательных путей, в реакции бронхов на ирритантные раздражители и аллергениндуцированной гиперчувствительности к гистамину. Однако представлениям о ведущей роли холинергической активации в формировании бронхоспазма противоречит тот факт, что холинергические антагонисты подавляют бронхоспазм менее эффективно, чем стимуляторы р2-адренорецепторов.
Также внимание специалистов привлекает состояние симпатического отдела ВНС при заболеваниях бронхолегочной системы. Симпатические волокна после прохождения через превертебральные ганглии располагаются вме^ сте с вагусными волокнами и морфологически выявляются в виде альфа- и бета-адренорецепторов в стенках сосудов, в железах, интрамуральных парасимпатических ганглиях, но не в самих гладких мышцах бронхов. В легких основную роль в регуляции проходимости бронхов играют ^-адренорецепторы. Нейромедиатором симпатической системы в легких является норадреналин, который действует на |32-адренорецепторы, расположенные в мембранах гладкой мускулатуры бронхов, вызывая их расширение. Блокада этих ре-* цепторов сопровождается гиперчувствительностью к гистамину, ацетилхолину и брадикинину. Скрытая функциональная блокада остается у больных бронхиальной астмой даже в период ремиссии и может быть выявлена ингаляцией раствора гистамина или ацетилхолина. Кроме этого, симпатический отдел принимает участие в регуляции трахеобронхиальной сосудистой сети. Симпатические нервы выделяют норадреналин и нейропептид-У, которые оказывают высокоспастическое влияние на сосуды, благодаря чему они уменьшают кровенаполнение легких.
Однако влияние ВНС на систему дыхания проявляется не только в локальном воздействии, но и в общей регуляции всех функций организма.
Любые физиологические системы непрерывно меняют свой уровень функ^ ционирования. Именно колебательные процессы в организме являются основой его адаптационной деятельности. Учитывая двойственность регуляторных процессов, Г.Кассиль в 1981 г. предложил делить метаболические процессы на эрготропные и трофотропные. Эрготропные процессы направлены на повышение активности образования энергии, трофотропные - на обеспечение запасов энергетического потенциала. Таким образом, оперативная регуляция функций организма осуществляется высшими центрами через ВНС. Различное соотношение активности симпатической и парасимпатической систем проявляется различным соотношением эрготропных и трофотропных метаболических процессов. Симпатический отдел ВНС первым реагирует на воздействия экстремальных факторов. Он является главным пусковым механизмом большинства реакций, связанных с обменом веществ в организме. Парасимпатический отдел ВНС является наиболее оптимальным регулятором при незначительных, но длительных внешних воздействиях.
С позиций биокибернетики аппарат управления какой-либо функцией представляется в виде двух контуров: высшего центрального и низшего автономного. В обычных условиях управление физиологической деятельностью органов и систем осуществляется автономным контуром, который включает в себя вегетативные центры, нервы и исполнительные органы. Ключевую роль в автономном контуре играют блуждающий нерв и его ядра. Относительная самостоятельность автономного контура освобождает центральный контур от постоянного участия в регуляции деятельности отдельных органов и систем. Если же изменение условий нарушает сложившееся динамическое равновесие, а автономный контур не в состоянии его поддержать,то в регуляцию включается центральный контур управления. Его активность выражается в стабилизации функции, в поддержании гомеостаза за счет сохранения определен ноге уровня противостояния внешним изменениям. Это осуществляется либо путем непосредственного действия симпатического нерва на исполнительный орган, либо путем изменения тонуса блуждающего нерва, либо через гуморальный канал, который поддерживает стратегическую регуляцию, направленную на поддержание определенного уровня функционирования всего организма (в то время как нервный канал осуществляет оперативную регуляцию, направленную на быстрое, ежеминутное приспособление, поддержание гомеостаза). Если сила воздействия внешней среды превышает возможности системы регуляции, происходит срыв адаптации, развивается заболевание. При этом возникает нарушение саморегуляции, ограничение приспособительных возможностей организма. Вмешательство центрального уровня регуляции происходит не только при «недостаточности» автономного контура, но и при рассогласованиях отдельных регулирующих подсистем, нарушений взаимной координации. Оптимальное сочетание принципов автономности и централизации управления в организме обеспечивает максимальную адаптивность организма к факторам внешней среды. О состоянии адаптационно-приспособительных реакций можно судить по напряжению системы управления, которое проявляется в функциональном состоянии периферических органов и систем.
Психовегетативные взаимодействия при патологии органов дыхания
Большой интерес приобретает проблема соотношения психических, вегетативных и соматических факторов в патогенезе заболеваний бронхолегочной системы. Отмечена связь отрицательных эмоций и астенического типа реагирования с парасимпатической активацией. На основании комплексного изучения физиологических и эмоциональных показателей у детей с бронхиальной астмой B.D. Miller и B.L. Wood подтвердили ведущее участие в психофизиологических реакциях холинергических механизмов. Ими предложена психофизиологическая модель бронхиальной астмы, предполагающая общий холинергический механизм, обеспечивающий слияние вегетативных и эмоциональных реакций с повышением реактивности бронхов.
В схеме психофизиологических взаимодействий при аллергических заболеваниях органов дыхания, предложенной Д.Н. Исаевым,также ведущая роль отводится вегетативной нервной системе, при этом предполагается участие как холинергических, так и адренергических механизмов. При исходной ва- готонии отрицательные эмоции могут сопровождаться усилением парасимпатической активности м потенцировать аллергические реакции, активируя систему цГМФ. В том случае, если отрицательные эмоции сопровождаются сим- патоадреналовой активацией, имеет значение дисфункция р-адреиорецеп- торов, за счет которой происходит смещение в сторону эффектов а-адрено- рецепторов. Это ведет к снижению уровня цАМФ, что также стимулирует аллергические реакции.
Нейродинамические нарушения при бронхиальной астме обнаруживаются практически на всех уровнях организации нервной системы. Однако ведущим звеном мозговой дисфункции у детей является недостаточность неспецифических подкорковых структур, на что указывает особенность неврологических, нейропсихологических, эмоционально-личностных и вегетативных нарушений.
При этом психоневрологические отклонения и их взаимосвязь с вегетативными расстройствами более отчетливо проявляются в возрасте 6-7 лет, что необходимо учитывать при разработке программ комплексной терапии.