Somatovisceralis reflexek
A szomatovisceralis reflexek létezése azt jelzi, hogy a zsigeri afferens rostok nem egyedüli kezdeményezői a zsigeri válaszoknak; a szomatikus afferens rostok is képesek reflexszerűen stimulálni a vegetatív efferens rostokat. Ez általában akkor következik be, amikor a bőrhőmérséklet változásai bőrvazomotoros és sudomotoros válaszokat eredményeznek. Bár bizonyíték van arra, hogy a szomatikus afferens rostok receptorainak ingerlése a zsigeri aktivitás változásait eredményezi, a szomatovisceralis reflexek pontos idegi áramköre nem tisztázott.
Sato és munkatársai (Sato, Sato, & Schmidt, 1984; Sato & Swenson, 1984; Sato, 1992a,b) számos bizonyítékkal támasztották alá a szomatovisceralis reflexek jelenlétét. Altatott patkányok segítségével stimulálták a bőrből, izomból és térdízületből származó szomatikus afferens rostok receptorait, és mérték a szívfrekvencia, a bélmozgás, a húgyhólyag kontraktilitásának, a mellékvesekéreg idegaktivitásának és a mellékvesekéreg szekréciójának reflexes változásait. A bőrreakciókra adott reflexválaszok az ingerek típusától és az érintett szervtől függően a következő változatos válaszokat eredményezték:
A toxikus és ártalmatlan mechanikai ingerek és a hőingerek a szívfrekvencia növekedését eredményezték.
A hasi bőr mérgező csípése a gyomor motilitásának gátlását eredményezte, bár a motilitás néha megkönnyítette, ha a hátsó mancsot csípték meg.
A perianális terület ingerlése nyugalmi (kissé kitágult) hólyagban fokozott efferens tüzelést és reflexes összehúzódásokat okozott, de ez kitágult hólyagban a hólyagösszehúzódások gátlását okozta.
A bőr mérgező megcsípése és a mérgező termikus ingerek a mellékvese medulla szekréciós aktivitásának és (a nervus splanchnicus majoron keresztül) a mellékvese medulla felé irányuló idegi aktivitásának növekedését eredményezték, míg az ártalmatlan ingerek ellenkező hatást váltottak ki.
A III. és IV. típusú izomafferens rostok kálium-klorid (KCl) és bradikinin (mindkettő fájdalomcsillapító szer) intraarteriális injekciójával stimulálva a következő hatásokat váltották ki a szívritmusra és a hólyag simaizomzatára:
“A KCl beadása rendszeresen gyorsítja a szívritmust. A bradikininnel mind gyorsulás, mind lassulás megfigyelhető.” (Sato, 1992a).
Mindkét anyagnak hasonló hatása volt a húgyhólyagra, mint amit a kután ingerek indítanak el (azaz izgalom a nyugalmi hólyagban és gátlás a kitágult hólyag összehúzódásaira).
A normál és a gyulladt térdízület ízületi receptorait az ízület normál mozgástartományán belüli és azon kívüli mozgásokkal stimulálták. Az eredmények azt mutatták, hogy a szívfrekvencia és a mellékvesekéreg szekréciós és idegi aktivitása megnőtt, amikor a normál térdízületet a normál tartományon túl mozgatták, és amikor a gyulladt térdízületet a normál tartományon belül és azon túl mozgatták, az utóbbi során nagyobb növekedés következett be. Ezek az adatok jelezték azt a változékonyságot, amely a szomatikus afferens rostok különböző ingereire adott válaszként a különböző effektorokban előfordulhat. Ezek a kísérletek azt mutatták, hogy az efferensek mind szimpatikus, mind paraszimpatikus efferens rostokon keresztül közvetíthetők, és hogy a válasz lehet gerjesztő vagy gátló. Továbbá a reflexválaszok szegmentális szinten (gerincvelő) vagy szupraspinális szinten integrálódhatnak, és az adatok azt mutatták, hogy mindkét útvonal használatos. Például a nyugalmi hólyag cutaneovesicalis reflexe, a cutaneoadrenalis reflex és a cutaneogastricus reflex esetében szegmentális integráció történt, a kitágult hólyag cutaneocardialis reflexe és cutaneovesicalis reflexe esetében pedig szupraspinalis integrációra volt szükség.
A szomatoviszcerális reflexeket feltáró más kísérletekben különböző erőket alkalmaztak altatott patkányok immobilizált gerincének két régiójának laterális oldalára (10-28. ábra), hogy tanulmányozzák a szívfrekvenciára, a vérnyomásra és a mellékvesekéreghez vezető ideg és a veséhez vezető veseideg aktivitására gyakorolt hatást (Sato & Swenson, 1984; Sato, 1992a). Az alkalmazott mechanikai erőből eredő oldalirányú hajlítás a gerincoszlopot ellátó afferens rostokat stimulálta, és a következő eredményeket hozta:
A vérnyomás következetesen nagymértékű csökkenése, amely az inger megszüntetése után visszaállt a normális szintre
A szívfrekvencia következetlenül kis mértékű csökkenése
A gastrocnemius és a biceps femoris izmok véráramlásának csökkenése, a szisztémás artériás vérnyomás egyidejű csökkenésével
A veseideg aktivitásának kezdeti csökkenése, majd helyreállása, mindkettő az ingerlés időtartama alatt
A mellékveseideg aktivitásának kezdeti csökkenése az alapszintű aktivitás fokozatos visszatérésével, amelyet az aktivitás további növekedése követett (valószínűleg baroreceptor-mediált reflexválasz okozta)
Egy 2006-os vizsgálat (Bolton, Budgell, & Kimpton, 2006) a nyaki csigolyák ártalmatlan mechanikai ingerlésének hatását vizsgálta a mellékvese szimpatikus idegének aktivitására. Patkányokon vizsgálták, hogy a nyaki csigolyák közötti lokalizált elmozdulás változást eredményez-e a szimpatikus efferens aktivitásban. A vestibularis rendszer aktiválódásának és az ebből eredő vestibuloszimpatikus reflexválaszoknak a megakadályozása érdekében a patkányok fejét rögzítették. A szimpatikus idegreakciót először ártalmatlan mechanikus kután ingerekkel (a nyak bőrének ecsetelése) és noxikus ingerekkel (az elülső mancs megcsípése) vizsgáltuk. Az eredmények az aktivitás növekedését mutatták a káros ingerekre, és nem mutattak választ az ártalmatlan ingerekre, ami összhangban volt más vizsgálatok adataival. A patkányokon a C2 csigolya kis amplitúdójú, kis sebességű elmozdítását végezték a normál fiziológiás tartományon belüli különböző tartományokban. Általánosságban a vizsgálat eredményei arra utalnak, hogy a mellékvese szimpatikus idegi aktivitását nem változtatta meg reflexszerűen a C2 csigolya kis amplitúdójú és kis sebességű mozgatásával kiváltott ártalmatlan mechanikai ingerlés. Néhány patkánynál azonban megfigyelték, hogy a C2 csigolya 20 foknál nagyobb (a normális fiziológiás tartományon túli) elmozdulása a mellékvesekéreg idegaktivitásának modulációját és a vérnyomás változását eredményezte. Ezek az adatok, amelyek egy károsító eseményre adott szimpatikus válaszra jellemzőek, arra utalhatnak, hogy a C2 mechanikai elmozdulása következtében a C2-nek azoknál a nagyobb fokú elfordulásoknál, amelyek a normális forgási határokat meghaladóan fordulnak elő, káros esemény következett be.
Még több vizsgálat megerősítette azt a tényt, hogy káros és ártalmatlan ingerek befolyásolják a kardiovaszkuláris és egyéb autonóm válaszokat. Kurosawa és munkatársai (2006) altatott patkányokat használtak, és ártalmatlan mechanikus (kefés) ingerek hatását vizsgálták a háti gerincvelő véráramlására. A véráramlási sebességet az elülső mancs, az elülső végtag, a felső és alsó hát, a hátsó végtag és a hátsó mancs ingerlésekor mérték. Az adatok azt mutatták, hogy a véráramlás ipsilaterális növekedése a vérnyomás változása nélkül következett be, és hogy a véráramlás szegmentálisan szerveződött a gerincvelő neuronális ingerlése által. Kurosawa és munkatársai felvetették, hogy a szimpatikus idegek és az α-adrenoceptorok részt vehetnek ebben a szomato-autonóm reflexválaszban, de a neuronális ingerlés által kiváltott metabolikus hatások (pl. helyi értágítók felszabadulása) is hozzájárulhatnak. Toda és munkatársai (2008) altatott patkányokat és a noxikus mechanikus (csípő) bőrrezdüléseknek a háti gerincvelő véráramlására gyakorolt hatását vizsgálták. Ebben a vizsgálatban a gerincvelői véráramlás (SCBF), amelyet a hátsó végtaghoz kapcsolódó gerincvelői régióban mértek, mind a négy mancs ingerlésekor megnövekedett, bár a véráramlás az ipsilaterális hátsó mancs ingerléséhez nőtt a legnagyobb mértékben. Az artériás középnyomás (MAP) szintén emelkedett, amikor a mancsokat ingerelték. Az SCBF növekedésének mechanizmusába való jobb betekintés érdekében olyan kísérleteket végeztek, amelyekben a baroreceptorokat denerválták, fenoxibenzamint (α-adrenoceptor antagonista) és fenilefrint (α-adrenoceptor agonista) adtak intravénásan, és a patkányokat spinalizálták. Az adatok alapján a szerzők azt sugallják, hogy a szomato-autonóm (szimpatikus) reflexek és az autoregulációs válaszok (mindkettő valószínűleg az α-adrenoceptorok aktiválásán keresztül), valamint a szisztémás artériás nyomás olyan mechanizmusokat biztosítanak, amelyek általában szabályozzák az SCBF-et. Mivel azonban az SCBF növekedése spinalizált patkányokban és fenoxibenzaminnal és fenilefrinnel kezelt patkányokban az ipsilaterális hátsó mancs ingerlésekor bekövetkezett, azt javasolták, hogy létezik egy olyan mechanizmus is, amely specifikus erre a helyi régióra. Az ipsilaterálisan és szegmentálisan szervezett szenzoros bemenet neuronális aktivációt eredményezne, amely metabolikus hatásokat váltana ki a gerinc vazomotoros tónusára, amely már megváltozhatott a megnövekedett szisztémás artériás nyomás és/vagy a káros mechanikai bőrstimuláció hatására. Anatómiai és kísérleti bizonyítékok azt mutatják, hogy számos mechanoreceptor található a nyak struktúráiban (pl. bőr, izmok, inak, ínszalagok, szalagok, csonthártya, porckorongok, zygapophysialis ízületek), amelyek a vestibularis rendszerrel együttműködve reflexes válaszokat adnak a testtartás változásaira (Bolton, 1998). A testtartás-beállításokhoz kapcsolódó reflexek közé tartozik a cervicocollic reflex, a tónusos nyakreflex és a cervico-okuláris reflex. Ezenkívül bizonyíték van arra, hogy a nyaki receptorok aktiválása autonóm válaszokat kiváltó reflexeket vált ki. Macskákon végzett kísérleti vizsgálatok (Bolton et al., 1998) azt sugallták, hogy a nyaki nyaki izmok afferenseinek ingerlése cervikoszimpatikus és cerviko-rezgéses reflexválaszokat vált ki. Ez nyilvánvaló volt a nagyobb splanchnicus és abdominális idegek (a hasfal izomzatának légző motoneuronjai), valamint a hypoglosszális idegben megfigyelhető idegaktivitás változásaiból. Megállapították, hogy a nyaki afferensek bemenete az agytörzs vestibularis magjain keresztül jut el a szimpatikus és légző neuronokhoz. Ezenkívül a caudalis medullán keresztül végzett agytörzsi metszések, amelyek célja a vestibularis magok összeköttetéseinek elválasztása a gerincvelőtől, kimutatták, hogy a nyakból származó afferens rostok a szimpatikus és légzőidegeket is stimulálják anélkül, hogy a vestibularis magokon keresztül továbbítanák őket. Azonban a medulla közepén keresztül történő átvágások, amelyek valószínűleg megszakítják a rostralis ventrolaterális (VL) medullából (a központi vegetatív szabályozó hálózat része) származó leszálló rostokat, úgy találták, hogy megváltoztatják a szimpatikus és légzőidegek aktivitását. Ezért e kísérletek adatai alapján úgy tűnik, hogy a fiziológiailag normális cervikoszimpatikus és cervikoreaspiratorikus reflexek kialakulásának komplex mechanizmusa van. Ez az összetett mechanizmus magában foglalja a caudalis agytörzsi és gerincvelői struktúrákat, amelyeknek épnek kell lenniük ahhoz, hogy ezek a reflexek létrejöjjenek. Ezenkívül számos, altatott állatokon végzett vizsgálat azt is jelzi, hogy a szomatikus ingerekre válaszul a zsigeri szervekben autonóm reflexválaszok jelentkeznek. Néhány a vizsgált effektorszervek közül, amelyekben változásokat mutattak ki, a gyomor-bélrendszeri szövetek, a szív, a húgyhólyag, a perifériás idegek érhálózata, a nagyagy érhálózata, a mellékvese medulla és a lép (lásd Sato áttekintő cikkét ).
Más állatkísérletek is megerősítik, hogy a szomatikus struktúrák ingerlése hatással van a vegetatív válaszokra. Egy vizsgálatban a szomatikus ingerek hatását figyelték meg a nyugalmi hólyag motilitására. Az eredmények azt mutatták, hogy a hólyag izomtónusának növekedése volt tapasztalható az interspinosus szövetek noxikus kémiai ingerlésére, de a hólyagnyomás csak kis mértékben változott ártalmatlan szomatikus ingerekre (Budgell, Hotta, & Sato, 1998). Egy másik állatkísérlet az interspinosus szövetek káros kémiai stimulációjának a gyomormotilitásra gyakorolt hatását vizsgálta. Az eredmények azt mutatták, hogy a motilitás erősen gátolt, és hogy az ezért a hatásért felelős reflexív szegmentálisan a középső és alsó mellkasi régióban helyezkedik el. Bár a gyomor vagus és szimpatikus idegellátása egyaránt részt vett a reflexben, a szimpatikus innerváció fontosabbnak tűnt (Budgell & Suzuki, 2000).
Azt is kimutatták, hogy a szívműködés megváltoztatható a mechanoreceptorok ártalmatlan ingerlésével gerincmanipulációval. Ezeket a reflexeket néha spinovisceralis reflexeknek nevezik. Budgell és Igarashi (2001) egy esettanulmányt közölt egy fiatalemberről, aki bradycardiában és aritmiában szenvedett. Miközben folyamatosan elektrokardiográfiával figyelték, egy nyaki (C2) gerincmanipulációt végeztek a páciensen, ami az aritmia véletlenszerű megszűnését eredményezte. Bár az eredmény egyértelműen nyilvánvaló volt, még nem javasoltak különösebb mechanizmust az esemény magyarázatára. Egy másik tanulmány egészséges fiatal felnőtteknél vizsgálta a gerincmanipuláció (C1 és C2 szint) hatását a szívműködésre. E vizsgálat eredményei, amelyben látszat- és autentikus manipulációkat (nem toxikus ingerek a normál fiziológiás mozgástartományokon belül) alkalmaztak, szignifikáns változásokat mutattak a szívfrekvenciában és a szívfrekvencia-variabilitásban (HRV), amikor csak az autentikus manipulációkat végezték (Budgell & Hirano, 2001).
Összefoglalva, számos kísérlet azt mutatja, hogy a szomatikus afferens ingerlés, különösen a noxikus ingerlés, képes modulálni a vegetatív kimenetet, ami a szívfrekvencia, a vérnyomás és a szimpatikus efferensek aktivitásának változását eredményezi a vese és a mellékvese medulla felé. Ide tartoznak azok a vizsgálatok, amelyek azt mutatják, hogy a gerincvelői struktúrákra alkalmazott különböző ingerek szomatoviszcerális reflexíveket indíthatnak el. A vizsgálatok például azt mutatják, hogy a káros kémiai ingerlés a szimpatikus kimenet modulációját eredményezi a kardiovaszkuláris és mellékvese medulláris aktivitással kapcsolatban (Budgell, Hotta, & Sato, 1995; Budgell, Sato, & Suzuki, 1997), és hogy a mechanikus ingerlés az alkalmazott ingerület helyétől és típusától függően változatos válaszokat okoz (Sato & Swenson, 1984; Bolton, Budgell, & Kimpton, 2006). A gerincet érintő kóros folyamatok a zsigeri aktivitás reflexes változásait is eredményezhetik (Sato, 1992a). Ezen bizonyítékok alapján az ilyen típusú szomatoviszcerális reflex neurális komponensei valóban léteznek. Ezenkívül a normál fiziológiás mozgástartományon belül végzett gerincmanipuláció stimulálhatja a szomatikus afferens rostokat, hogy szomatoviszcerális reflexválaszokat hozzon létre.