Axon reflex
Axonreflexen (eller flareresponsen) är responsen som stimuleras av perifera nerver i kroppen som rör sig bort från nervcellskroppen och förgrenar sig för att stimulera målorgan . Reflexer är enstaka reaktioner som svarar på en stimulans som utgör byggstenarna för den övergripande signaleringen i kroppens nervsystem. Neuroner är de exciterbara cellerna som bearbetar och överför dessa reflexsignaler genom sina axoner, dendriter och cellkroppar. Axoner underlättar direkt intercellulär kommunikation skjuter ut från den neuronala cellkroppen till andra neuroner, lokal muskelvävnad, körtlar och arterioler. I axonreflexen startar signalering i mitten av axonet vid stimuleringsplatsen och överför signaler direkt till effektororganet och hoppar över både ett integrationscentrum och en kemisk synaps som finns i ryggmärgsreflexen. Impulsen är begränsad till en enskild bifurkerad axon, eller en neuron vars axon förgrenar sig i två divisioner och inte orsakar ett allmänt svar på omgivande vävnad.
Axonreflexbågen är skild från ryggmärgsreflexbågen . I ryggmärgsreflexvägen överför den afferenta neuronen information till ryggmärgsinterneuroner . Dessa interneuroner agerar kollektivt, bearbetar och förstår inkommande stimuli och stimulerar effektorneuroner som fungerar som ett integrationscentrum. Effektorneuronerna som lämnar integrationscentret sänder ett svar till den ursprungliga vävnaden reflexen uppstod vilket resulterade i ett svar. Axonreflexen resulterar i ett lokaliserat svar på endast de lokalt innerverade cellerna i den enda neuron där signalen har sitt ursprung. Axonreflexvägen inkluderar inte ett integrationscenter eller synaps som vidarebefordrar kommunikation mellan neuroner i ryggmärgsreflexen. Stimuluset avleds därför till effektororganet utan att komma in i den neuronala cellkroppen och indikerar därför att axonreflexen inte är en sann reflex där afferenta impulser passerar genom det centrala nervsystemet innan de stimulerar efferenta neuroner.
Axonreflexen upptäcktes och beskrevs som "en ny typ av perifer reflex" som går förbi integrationscentret och synapsen i det centrala nervsystemet. Upptäckten av den axonala reflexen fann att axonreflexen aktiverar lokala arterioler vilket orsakar vasodilatation och muskelkontraktion. Denna muskelsammandragning observerades hos personer med astma där de frigjorda neuropeptiderna fick den glatta muskulaturen i luftvägarna att dra ihop sig. På liknande sätt framkallar frisättningen av kolinerga medel vid sudomotoriska nervterminaler en axonreflex som stimulerar svettkörtlar som får kroppen att svettas som svar på värme. Axonreflexen är möjlig genom överföring av signaler från de kutana receptorerna på huden.
Forskning och upptäckt
Axonreflexen upptäcktes av Kovalevskiy och Sokovnin, två ryska forskare 1873. De beskrev axonreflexen som en ny typ av perifer (eller lokal) reflex där elektrisk signal startar i mitten av axonet och sänder omedelbart hoppa över både ett integrationscenter och en kemisk synaps som vanligtvis observeras i ryggmärgsreflexen.
År 1890 undersökte den brittiske fysiologen John Neuport Langley hårrörelsen på katter när de utsattes för kalla temperaturer. Langley observerade att även efter stimulering fortsatte katthår i de omgivande områdena att stiga. Langley drog slutsatsen att den primära neuronala stimuleringen inte slutade efter den första synapsen utan snarare var involverad i förgrenade kopplingar till flera neuroner som fick katthår i omgivande områden att stiga. Langley definierade denna väg som "axonreflex".
I början av 1900-talet forskade den brittiske kardiologen Sir Thomas Lewis på mekanisk nötning av huden. Huden visade en trefasisk respons. Först utvecklas en röd fläck och sprider sig utåt på grund av frisättningen av histamin från mastceller. För det andra spreds en ljusare röd färg runt den ursprungliga fläcken på grund av arteriell dilatation. Den sista fasen var produktionen av en vätskefylld vätska över den ursprungliga fläcken. Lewis trodde att hudens svar berodde på utvidgningen av närliggande blodkärl som triggades av nervsystemet genom axonreflexen. Detta trefasiska svar kallades Lewis trefaldiga svar . Utvidgningen av arterioler i det påverkade området beror på vasodilatation . Även om Lewis observerade vasodilatation som kunde förklaras av axonreflex, fanns det ännu inga direkta bevis som förklarade förgrening av nerver från centrum av ett axon snarare än en cellkropp eller vilka kemiska ämnen som var ansvariga för gåshuden, röda linjen och utvidgningen. blodkärlssymptom.
På 1960-talet visade forskarna A. Janscó-Gabor och J. Szolcsányi att när irriterande kemikalier och elektriska stimulantia appliceras på huden, stimuleras kutana nocireceptorer . Dessa smärtsensorer skickar signaler till närliggande vävnader vilket resulterar i extravasation , även känt som läckage från blodkärlen. Detta svar liknar Lewis forskning med vasodilatation eftersom båda är beroende av en intakt sensorisk nervtillförsel som påverkar närliggande vävnader.
I slutet av 1900-talet uppstod mer sofistikerade metoder för direkt observation av axonreflexen tack vare mer exakta bildverktyg och mer avancerade tekniker. Ett exempel är laserdopplerstudier som använder laserdoppleravbildning för att observera hudens blodflöde för att bestämma vaskulär funktion. Dessa typer av experimentella insamlingstekniker producerar experimentella data som föreslår en mekanism för att förklara hur interaktionen mellan neurala faktorer och genetiska begåvningar gör vissa individer mer motståndskraftiga mot kyla. Dessa forskningstekniker har bidragit till att förbättra medicinsk behandling och förebyggande av köldrelaterade hudskador och frostskador.
Fysiologi
När en proximal impuls stimulerar sträck- och värmereceptorerna på en gren av ett bifurkerat axon, rör sig den producerade signalen bakåt mot punkten för axonbifurkation. Impulsen reflekteras sedan ner i den andra grenen av axonet till effektororganet och orsakar axonreflex. Axonreflexer stimulerar många effektororgan inklusive de endokrina, kärl- och cirkulationssystemen beroende på platsen för stimuleringen. Ett exempel är klåda, en typ av nociception, där reflexen ofta framkallar ett skrabbande begär. Sammansättningen capsaicin kan användas för att tömma kemikalierna i axonreflexnervändarna och minska symtomen på klåda och smärta.
Fysiologiskt hjälper axonreflexen till att upprätthålla homeostas , eller reglering av kroppens inre miljö som svar på den förändrade yttre miljön, vilket säkerställer att den inre miljön är stabil och relativt konstant. Axonreflexen reagerar på yttre förändringar i temperatur, kemisk koncentration och luftsammansättning. Exempel på axonreflexmedierade mekanismer inkluderar klåda, inflammation, smärta, astma och dermal cirkulation.
Vasodilatation
Kroppen reagerar på flera typer av trauma inklusive infektion, fysisk skada eller giftig vävnadsskada genom inflammation . När smärtkänslan ökar stimulerar (och är ansvarig för) axonreflexen att frigöra många nödvändiga kemikalier som främjar lokal vävnadsinflammation i den traumatiserade regionen. Axonreflex reglerar vasodilatation , eller det extra blodflödet till målvävnaderna. Axonreflex gör att musklerna kan dra ihop sig på kortast möjliga tid genom att reglera signalledningen i den neuromuskulära korsningen.
I dermal cirkulation styr axonreflexen temperaturen och cirkulationen i vävnaderna genom vasodilatation. Små nervfibrer som kallas termoreceptorer är känsliga för temperatur och kan fungera som sensorer som initierar axonreflexmedierad vasodilatation. Neuromuskulära sjukdomar kan förutsägas tidigt genom förekomsten av onormala muskelfiberreflexer och motsvarande ryckningar. Detta uppstår eftersom axoner kan generera sina egna aktionspotentialer när de överexciteras från den ursprungliga stimulansen; detta är känt som en fascikulationspotential i muskelfibern. Fascikulationer är framträdande inslag i amyotrofisk lateralskleros (ALS) och kan vara bevis på onormal axonreflex med ytterligare forskning.
Astma
Vid astma inducerar axonreflexen frisättningen av olika neuropeptider , inklusive substans P , neurokinin A och kalcitonin . Alla dessa tre neuropeptider orsakar sammandragning av den glatta muskulaturen i luftvägarna, vilket också sker genom en liknande mekanism vid allergier.
Samma reaktionsmekanism är också ansvarig för förlusten av kroppsvärme i extremiteterna, demonstrerat via Hunter's Test. Ett kliniskt test för patienten som kan utföras är QSART, eller kvantitativ Sudomotor Axon Reflex Testing, som stimulerar det autonoma nervsystemet hos en individ genom att stimulera svettkörtlar genom att främja axonreflexer. Huden stimuleras med elektricitet, vilket orsakar nämnda axonreflexer, vilket möjliggör bedömning av typen och svårighetsgraden av autonoma nervstörningar och perifera neuropatier som astma eller multipel skleros.
Svett svar
Människor och primater använder det sudomotoriska svaret för att orsaka termoreglering eller kontroll av sin kroppstemperatur, huvudsakligen via det sympatiska nervsystemet med försumbar påverkan från det parasympatiska nervsystemet . Värmekänsliga receptorer finns i huden, inälvorna och ryggmärgen där de tar emot information från den yttre miljön och skickar den till det termoregulatoriska centret i hypotalamus.
En svettrespons stimulerar M3-muskarinreceptorer på svettkörtlar och en sudomotorisk axonreflex. I den sudomotoriska reflexen binder kolinerga medel till nikotinreceptorerna på de sudomotoriska nervterminalerna, vilket framkallar en impuls som går mot soma, eller motsatsen till den normala impulsen. Vid soma av den postganglioniska sympatiska sudomotorneuronen förgrenar sig impulsen och rör sig ortodromt eller bort från soman. Slutligen, när denna impuls når andra svettkörtlar, orsakar den en indirekt axon-reflex svettrespons. Sudomotoriska axonreflexer kan perifert förstärkas i överföringen av aktionspotentialens storlek genom acetylkolin . Acetylkolin aktiverar också sudomotoriska fibrer och primära afferenta nociceptorer, vilket utlöser axonreflexer i båda. Men med nervskada ( neuropati ) finns det fortfarande en viss ökning av axonreflexmedierad svettning.
Mekanismer
Kutana receptorer är sensoriska receptorer i huden som upptäcker förändringar i temperatur ( termoreceptorer ) och smärta ( nociceptorer ). Dessa kutana receptorer initierar en impuls via excitation av det sensoriska huvudaxonet till ryggmärgen. Axonreflexen är spridningen av denna impuls från huvudaxonet till närliggande blodkärl i det stimulerade området av huden. Dessa impulser i det drabbade området frigör kemiska medel som får blodkärlen att vidgas och läcka, vilket gör att huden svettas. Acetylkolin frisätts, leder till en ökad extracellulär kalcium, vilket orsakar extracellulär hyperpolarisering följt av utvidgning av arteriolen. Rödheten leder till axonreflexens flarerespons.
Denna mekanism för vasodilatation stöds av forskning, och effektiviteten av det vasomotoriska svaret kan förklaras av värdet av Tau (tidskonstanten för blodcirkulationen över det området upplever effekt från en sensor). I allmänhet ändras inte värdet på Tau mycket i temperaturer på 39 °C och högre, medan temperaturer under 39 °C kommer att uppvisa en betydande variation i värdet på Tau. Den signal som orsakar vasodilatation kommer från en ökning av hudtemperaturen, som närmar sig ett tröskelvärde på cirka 40 °C. Avkylningsfasen av Tau kommer att bero på kroppens mekanik och en individs förmåga att utstråla värme från kroppen.