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第230期 自主神经系统的结构与功能

为什么很多慢阻肺(COPD)患者反馈爬楼梯呼吸困难时更容易产生尿意、便意?为什么慢阻肺(COPD)、哮喘急性加重或者心衰

为什么很多慢阻肺(COPD)患者反馈爬楼梯呼吸困难时更容易产生尿意、便意?

为什么慢阻肺(COPD)、哮喘急性加重或者心衰患者呼吸困难时会出汗增强?

自主神经功能障碍患者可能表现出多种看似彼此无关的症状,这些症状既可以是全身性的(如疲劳、注意力不集中),也可涉及特定的系统。其表现形式多种多样,可包括以下若干系统的不同组合:

心脏系统(Cardiac):心动过速或心动过缓;

血管运动系统(Vasomotor):体位性不耐受、外周血液淤积;

感觉系统(Sensory):上背部“衣架样”分布的疼痛,反映颈部和肩部大姿势肌群的疲劳;

胃肠系统(Gastrointestinal):便秘、腹泻或由胃轻瘫引起的恶心、早饱;

泌尿生殖系统(Urogenital):尿失禁、尿频、勃起功能障碍;

腺体及汗腺系统(Sudomotor):唾液、泪液或出汗的增多或减少,有时伴有热不耐受;

视觉系统(Ophthalmological):调节功能障碍,常导致畏光及视物困难。

本期文章主要梳理自主神经系统的基础解剖与功能。

· 一、自主神经系统 ·

人体的外周神经系统根据支配的部位与功能的不同分为躯体神经系统与自主神经系统。躯体神经系统主要支配肌肉功能,而自主神经系统是感受内环境的状态变化以及调控内脏活动为主的神经系统,包括由支配那些在功能上大多不受人们主观意志所能控制的平滑肌、心肌和内外分泌腺体等器官或脏器的神经网络所组成。根据其神经纤维末梢的解剖、生理和药理学等方面的差异,又可将分为交感神经系统和副交感神经系统两大部分。

在大脑皮质和丘脑下部等高级神经中枢的调控制约下,对机体内在生理功能上的调整和平衡,对各种内、外界环境变化或突变的动态应对。

· 二、交感神经系统 ·

交感神经系统(sympathetic nervous system, SNS)是自主神经系统(autonomic nervous system, ANS)的重要组成部分,主要负责调节机体的应激反应与能量动员,被称为“战斗或逃跑(fight-or-flight)系统”。其神经纤维广泛分布于全身各器官,对心血管、呼吸、消化、泌尿、生殖、汗腺以及瞳孔等多系统的功能具有重要调节作用。交感神经的结构从中枢到外周可分为节前神经元、交感神经节和节后神经元三个基本层次,呈链状和节状分布,功能上既能快速协调全身反应,又能对局部器官实施精细调控。

· 2.1 节前神经元·

交感神经的中枢起源位于脊髓胸腰段(T1至L3)的侧角,这些神经元是交感节前神经元的胞体,其轴突构成交感系统的节前纤维。节前纤维为有髓神经,直径较粗,传导速度较快,出脊髓前根后随脊神经进入脊神经干,再通过白交通支进入椎旁的交感干。

· 2.2 交感神经节·

交感神经节的分布可分为两大系统:椎旁神经节与椎前神经节。

1)椎旁神经节即交感干神经节,交感干是交感神经的重要结构基础,沿脊柱两侧排列,每侧约有22至24个,颈部3个(上、中、下),胸部11个,腰部4个,骶部4个,另在尾端汇合为未成对的尾神经节。颈部的下神经节常与第一胸神经节融合形成星状神经节,这是临床上最常用于交感阻滞的部位之一。

在交感干内,节前神经纤维的走行具有一定的复杂性,它们可能在进入的同节神经节内与节后神经元形成突触;

也可沿交感干向上或向下行走,在其他节段神经节内形成突触。

此外,还有一部分节前纤维不在交感干内中继,而是穿出交感干形成内脏神经,到达椎前神经节才与节后神经元形成突触。这些纤维主要支配腹腔及盆腔内脏器官,包括胃肠道、肝脏、肾脏、膀胱和生殖腺等。

2)椎前神经节则位于腹主动脉前方,主要包括腹腔神经节、肠系膜上神经节及肠系膜下神经节等。它们接收胸内脏神经、腰内脏神经等节前纤维,节后纤维进一步分布至腹腔及盆腔器官,调节消化、泌尿及生殖系统的功能。与此相连的肾上腺髓质具有特殊性,它本身来源于神经嵴细胞,属于交感节后神经元的变体。交感节前纤维直接终止于嗜铬细胞(chromaffin cells),经乙酰胆碱激活后促使其释放肾上腺素和去甲肾上腺素入血,从而通过体液途径放大交感应激反应。这种设计使交感系统既能通过神经途径迅速调节,也能借助内分泌信号维持持久反应。

· 2.3 交感神经的节后纤维·

交感神经的节后纤维广泛支配全身效应器官。

心血管系统中,它通过β₁受体增强心肌收缩力、加快心率,通过α₁受体收缩皮肤与内脏血管,而骨骼肌血管则主要受β₂受体介导的舒张调节。

呼吸系统方面,交感神经激活β₂受体引起支气管平滑肌舒张,提高气道通畅度。

瞳孔括约肌受α₁受体支配而扩张,导致散瞳。

消化系统则在交感兴奋时表现为蠕动减弱、括约肌收缩、分泌减少,体现能量集中供应于运动和心脑系统。

泌尿系统中,交感神经使膀胱逼尿肌松弛、膀胱颈收缩,从而抑制排尿。生殖系统中则通过α受体介导射精反应。

竖毛肌的收缩和汗腺的分泌同样受交感神经支配,但汗腺的神经递质具有独特性—尽管属于交感系统,其节后纤维释放的递质却是乙酰胆碱而非去甲肾上腺素。

·三、副交感神经 ·

副交感神经系统(PSNS)是自主神经系统(autonomic nervous system, ANS)的两大主要组成部分之一,与交感神经系统(sympathetic nervous system, SNS)相互拮抗、共同维持机体的内环境稳态。SNS主导“战或逃”反应,则PSNS可被概括为“休息与消化系统。

· 3.1副交感节前纤维·

副交感神经系统起源于中枢神经系统,包括脑干和脊髓骶段。

1)脑干部分

副交感神经的脑干部分主要由动眼神经、面神经、舌咽神经和迷走神经承担。

动眼神经的节前纤维起自中脑的动眼神经副核,经睫状神经节后支配瞳孔括约肌和睫状肌,使瞳孔缩小并调节晶状体以适应近距离视物。

面神经起自桥脑的上泌涎核,经翼腭神经节和下颌下神经节分布于泪腺、下颌下腺和舌下腺,促进泪液与唾液的分泌。

舌咽神经起自延髓的下泌涎核,经耳神经节支配腮腺,增强唾液分泌。

迷走神经起自延髓背侧迷走神经核,是副交感系统中最重要的部分,约占全部副交感纤维的四分之三。它广泛支配心脏、肺、胃、肠、肝、胰和肾等器官,可减慢心率、降低心肌收缩力、促进胃肠蠕动与腺体分泌,并参与内脏平滑肌张力和代谢活动的调节。

2)脊髓骶段S2至S4。

骶部节前纤维通过盆内副交感神经(pelvic splanchnic nerves)离开脊髓,支配膀胱、直肠和生殖器等盆腔脏器。这些纤维促使膀胱逼尿肌收缩、尿道括约肌放松以完成排尿反射,促进直肠蠕动与肛门括约肌放松以完成排便反射,并参与性功能反应如阴茎或阴蒂的充血。

· 3.2 副交感神经系统终末神经节·

副交感节前纤维通常较长,起源于脑干神经核(动眼神经核、面神经核、舌咽神经核和迷走神经背侧核)或脊髓骶段(S2–S4),向靶器官延伸,在靠近或直接位于器官内部的神经节与节后神经元形成突触,这些神经节即为终末神经节又称器官内神经节。

在头颈部,动眼神经核通过睫状神经节支配瞳孔括约肌和睫状肌,调节瞳孔收缩和晶状体调节。

面神经核通过翼腭神经节和下颌下神经节支配泪腺、鼻腺和唾液腺,调节腺体分泌。

舌咽神经核通过耳神经节支配腮腺,参与唾液分泌。

胸腹器官的迷走神经节前纤维到达器官壁内形成终末神经节,分布于心脏、肺、胃、肠、肝和胰等器官。

骶段S2–S4的节前纤维通过盆内脏神经到达膀胱、直肠和生殖器官,也在器官壁内形成终末神经节。

终末神经节使副交感神经能够在局部精细地调节靶器官功能,反应快速。由于神经节靠近靶器官,每个终末神经节控制的范围较小,副交感神经的作用精准,便于调节心率、腺体分泌和平滑肌收缩。终末神经节不仅是节前纤维与节后神经元的突触点,还能接收局部神经元和化学信号的调制,使靶器官活动与整体生理状态协调。

· 3.3 副交感系统神经递质·

副交感神经系统的主要神经递质是乙酰胆碱(acetylcholine, ACh),它在节前纤维和节后纤维均发挥关键作用,但作用的受体类型不同。主要受体有烟碱型胆碱受体(nicotinic receptors, N-receptors)和毒蕈碱型胆碱受体(muscarinic receptors, M-receptors)

毒蕈碱型受体主要在靶器官和CNS介导副交感效应,而烟碱型受体在神经节、骨骼肌和中枢神经系统参与快速信号传递,两者在功能上互补。

· 四、交感神经系统和副交感神经系统异同点 ·

交感神经系统和副交感神经系统都是自主神经系统的重要组成部分,负责调节内脏器官功能,在解剖、功能和神经递质上存在显著差异。虽在大部分时间脏器中都是拮抗作用,但在结构和功能上仍有很多相同之处,也能够在生理功能上形成协同作用。

· 4.1 链路模式相同·

两者都属于自主神经系统,遵循节前纤维—神经节—节后纤维—效应器的三级链路模式,保证信号从中枢快速传递至靶器官,并在神经节内实现局部整合和调节。节前纤维均释放乙酰胆碱,作用于节后神经元的烟碱型胆碱受体,实现节前—节后的可靠信号传导。

· 4.2 靶器官大多重叠·

两系统的靶器官大多重叠,包括心脏、血管、呼吸道平滑肌、胃肠道、膀胱、腺体及瞳孔括约肌等,这种重叠使得两系统可以在同一器官上互补或拮抗。例如心脏在静息状态下受副交感M2受体抑制以维持较低心率,而在应激或运动时交感β1受体兴奋心肌,使心率和收缩力增加,两者协同确保机体既能保持稳态,又能在需要时迅速应对挑战。

· 4.3 中枢调控方面·

中枢调控方面,交感和副交感神经都依赖脑干、自主神经系统的中枢调控依赖一系列脑干和下丘脑核团,它们在信息接收、整合和下行指令方面各有分工。

孤束核(NTS, nucleus tractus solitarius)是自主神经系统的主要感受输入站,接收来自心血管、呼吸道和内脏的感觉信息,是SNS和PSNS反射弧的关键中枢。

下丘脑的室旁核(PVN, paraventricular nucleus)参与整合自主神经功能,同时调节体液平衡、血压和应激反应。

蓝斑核(LC, locus ceruleus)是大脑内主要的去甲肾上腺素释放中心,负责分布和调控交感神经活性。

脑干延髓的前延髓腹外侧区(RVLM, rostral ventrolateral medulla)整合来自多个中枢的血压和心血管稳态信息。

延髓腹外侧区(CVLM, caudal ventrolateral medulla)则作为重要输出控制站,将信息传递到脊髓以及脑内其他区域,实现交感和副交感神经的下行调节。

在某些情况下,交感与副交感神经可同时活跃,实现功能协同,如在性反应过程中,PSNS和SNS分别主导不同阶段的功能:在性唤起阶段,副交感神经占主导。副交感神经纤维通过骶段脊髓(S2–S4)发出,作用于生殖器官的终末神经节,释放乙酰胆碱激活M型胆碱受体,引起血管舒张和平滑肌松弛,导致阴茎或阴蒂勃起、阴道分泌增加,维持生殖器充血。在性高潮阶段,交感神经发挥主导作用。胸腰段(T11–L2)的交感神经节前纤维激活节后神经元,释放去甲肾上腺素,通过α1受体引起射精、子宫或阴道平滑肌的节律性收缩。

· 参考文献 ·

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