Autonomní nervový systém (I.) - dobrý sluha, ale zlý pán

Problematika spojená s důležitostí a funkcí autonomního nervového systému (ANS) si zvolna proráží cestu a stává se oblastí zájmu široké veřejnosti. Za to vděčíme především technologickému pokroku, vzrůstajícímu počtu zařízení umožňujících monitorování činnosti právě ANS a také odborníkům z řad výzkumníků, kteří jsou schopni vědecké poznatky transformovat do "stravitelné" a pochopitelné podoby. Takové skutečnosti mají za následek to, že je ANS stále častěji skloňován v oblasti našeho zdraví. To, co bylo v minulosti doménou výhradně lékařů, se pomalu, ale jistě ve zjednodušené podobě dostává a zakořeňuje mezi laickou veřejnost. V současnosti jsme poměrně jednoduše právě díky dostupným technologiím schopni měřit, zpracovávat a vyhodnocovat data související s činností ANS, konkrétně jeho dvou "větví" sympatiku a parasympatiku, a můžeme mít přehled o tom, v jakém "režimu" se náš organismus nachází, což je velmi užitečné ve smyslu včasného záchytu potencionálních rizik v podobě chronického stresu, vyčerpání, únavy, přetrénování, nemoci, odklonu od homeostázy, nebo dokonce psychických poruch, jako jsou panické ataky nebo úzkost. Všechny vyjmenované oblasti mají společného jmenovatele v podobě ANS.

Měření aktivity ANS je pro laickou veřejnost dostupné s pomocí "chytrých" zařízení, jako jsou hodinky, náramky, prsteny nebo hrudní pásy (nositelná elektronika). Vezmeme-li v potaz, že takové zařízení má téměř každý z nás, můžeme skutečně hovořit o velmi příznivé dostupnosti (i z perspektivy financí) a sledování ukazatelů v reálném čase. Na jednu stranu máme vše, co potřebujeme, doslova na zlatém podnosu, ale na stranu druhou si přiznejme, kdo hodnotám skutečně rozumí, umí s nimi dále pracovat a prakticky je využít ve vlastní snaze o kvalitnější a zdravější život. Případně je poskytnout jako informační podklad lékařům, kteří již budou schopni dále provést nezbytná profesionální vyšetření. Je moc hezké vědět, kdy se můj organismus pohybuje v "červené" stresové zóně, kolik hodin trávím v hlubokém spánku nebo jak mi kolísá srdeční tep během dne. Nicméně dle mého názoru většina uživatelů právě tímto, obrazně řečeno, "končí" a pominu-li obecné tipy a doporučení dostupná přímo v aplikacích, více či méně se k dalšímu rozboru laická veřejnost nedostane a to je rozhodně škoda, protože existuje celá řada způsobů využití získaných dat v náš prospěch.

Aktivita ANS má velký funkční přesah i do zdánlivě nesouvisejících regionů (kardiovaskulární, kardiopulmonální, svalově-kosterní, trávicí, dýchací, nervový, lymfatický, imunitní, endokrinní systém aj.). Jestliže je funkce ANS dlouhodobě vychýlena z rovnovážného stavu, je pravděpodobné, že se budeme dominantně pohybovat v pomyslném "režimu boje". To posléze pocítíme nejenom ve výše vyjmenovaných oblastech, ale celkově budeme sami sobě vytvářet pomyslný dluh, který bude muset být v budoucnu tak či tak splacen (ve smyslu zdravotních problémů).

Předmětem třídílné série článků bude vysvětlit, propojit a ucelit mnohé souvislosti ANS se zbytkem organismu a poskytnout komplexní "mapu", podle níž se bude snadné orientovat v labyrintu našeho organismu s ohledem na význam ANS.

ANS - "dvě větve" s jedním kalibračním cílem

Obecně řečeno je ANS jedním z hlavních biologických systémů a složkou periferního nervového systému (PNS, viz obrázek číslo 1), která reguluje mimovolní fyziologické procesy včetně těch uvedených v úvodu (srdeční frekvence, krevní tlak, dýchání, trávení aj.). Z významového hlediska ANS řadíme do oblasti tzv. vitálních funkcí organismu společně s dechem, spánkem a hydratací. ANS zpravidla dělíme na dvě větve (někdy se též přidává i třetí "enterická", související s trávením - řízena právě ANS), přičemž sympatická větev (SNS) je spojena s energetickou mobilizací během stresových situací, tzv. boj - útěk - zamrznutí.⁷ Parasympatická větev (PNS) je spojena s vegetativními a obnovujícími funkcemi, tzv. odpočinek - trávení. Obě větve mohou "pracovat" protichůdně (antagonisticky), společně (synergicky) a nezávisle (autonomně) na sběru informací ze smyslových orgánů a koordinaci reakcí na vnitřní a vnější požadavky.¹⁶ Z anatomického hlediska začíná sympatická větev v oblastech hrudní a bederní části míchy, zatímco parasympatická vychází z mozkového kmene a sakrální oblasti míchy, jak znázorňuje obrázek číslo 2.

Sympatický i parasympatický nervový systém komunikují s centrálním nervovým systémem (CNS) a tvoří systém nazvaný centrální autonomní síť. Centrální autonomní síť je soubor struktur CNS včetně velmi důležitého tzv. modrého místa, tvořeného shlukem buněk (locus coeruleus), zodpovědného za uvolnění noradrenalinu k podpoře bdělosti nebo úzkosti. Dále zde spadá hypotalamus, amygdala, prefrontální kortex, hipokampus a thalamus (mozková centra), které přímo nebo nepřímo přijímají vstupy a modulují (mění charakter) výstupu do ANS.

Vidíme zde přímé spojení mezi "nervy" a mozkem, které je důležité pro pochopení celé problematiky v souvislostech. Propojení je zajišťováno díky obsahu aferentních (nesoucích informace do mozku) a eferentních vláken (nesoucích informace z mozku). Aferentní a eferentní vlákna taktéž poskytují senzorický (smyslový) vstup a motorický (pohybový) výstup do CNS. Motorické dráhy SNS a PNS se obecně skládají ze série dvou neuronů - pregangliový neuron s buněčným tělem v CNS a postgangliový neuron s buněčným tělem na periferii, které nervově zásobuje (inervuje) cílové tkáně. Podstatné je ještě uvést zmínku o tzv. neurotransmiterech (látky přirozeně vznikající v nervové soustavě živočichů, díky nimž dochází k přenášení vzruchů). V podstatě jsou veškeré účinky ANS ve tkáních a orgánech řízeny pouze třemi neurotransmitery (acetylcholin, norepinefrin a epinefrin), a jak si popíšeme dále, jsou tyto substance mocnými hráči v našem organismu.⁵

Nesmíme zapomenout ani na bloudivý nerv (nervus vagus / cranial nerve X), skládající se z přibližně 80 % aferentních spojení (trasa periferie - mozek), která zodpovídají za procesy zprostředkovávající stav odpočinku a trávení.² Jak je vidno, již z obecného popisu našich protagonistů vidíme kupříkladu okamžitou reakci jednotlivých mozkových center (aktivních mj. během spánku) nebo proudění informací do vzdálenějších míst, jako jsou naše tkáně (jejich obnova či poškození). Daleko od pravdy nebude ani tvrzení, že ANS dokáže pracovat s naší psychikou díky neurotransmiterům. Od obecného popisu se nyní přeneseme více do nitra problematiky a začneme tím, co se děje v situaci, kdy je organismus v režimu boje, nebo naopak odpočinku.

Sympatikus - ne tak "sympatický", jak by se mohlo zdát

Úloha sympatiku je na první pohled velice jednoduchá - nastartovat naše tělo a dostat jej do vyšších otáček, než je obecně potřeba. Analogii hledejme na příkladu automobilu, který chceme uvést do pohybu z "neutrálu", kdy taktéž dojde k reálnému navýšení otáčkoměru a výsledkem je námi požadovaný výkon a rychlost.

Ve spojitosti se sympatikem běžně hovoříme o stavu "bojuj, uteč nebo zamrzni". Celkové zvýšení aktivity, či chcete-li bdělosti, na biologické úrovni vede k navýšení krevního tlaku, srdeční frekvence, změně dechového stereotypu, rozšíření cév v určitých místech, produkci neuromodulátorů (neuromodulace je proces, kterým je regulována nervová aktivita prostřednictvím řízení fyziologických hladin několika tříd neurotransmiterů - látek přirozeně vznikajících v nervové soustavě živočichů, díky nimž dochází k přenášení vzruchů) a útlumu peristaltiky střev, což znamená, že trávení je dočasně upozaděno. Hlavním uvolňovaným neurotransmiterem je zde norepinefrin (noradrenalin), nesoucí nálepku nepostradatelného článku systému stresové reakce, jehož úkolem je změna charakteru vzrušení, přizpůsobení se stresorům z vnitřního a vnějšího prostředí, jak uvádí Goddard a kol.⁶

Stupňovaná aktivita sympatiku je jednoznačně zapotřebí v situacích, které nás ohrožují, v momentech, kdy tzv. musíme jít "na doraz", a v ideálním případě je dominantní během denních hodin. Pro úplnost dodejme, že sympatikus na "pozadí" našeho organismu pracuje nepřetržitě i v nestresových situacích, podobně jako aplikace spuštěná na počítači, o níž nevíme do momentu potřeby. Stejně tak je to i se sympatikem, protože například zajišťuje tonickou stimulaci cév (související s napětím) nebo dechový cyklus - doplnění PNS během nádechu rozšířením (dilatací) dýchacích cest, aby byl umožněn adekvátní přísun vzduchu.⁹ Navíc reguluje i imunitu prostřednictvím inervace (vedení nervů do nějakého orgánu nebo tkáně) do orgánů, jako je slezina, brzlík a lymfatické uzliny.¹⁵ V širším úhlu pohledu sympatikus úzce spolupracuje s endokrinním a imunologickým systémem a zjišťuje stav vnitřního prostředí organismu, přizpůsobuje jej jeho aktuálním potřebám a umožňuje tak adaptaci vnitřního prostředí na změny prostředí vnějšího.

Z toho vyplývá, že sympatikus může narušit imunitní systém a způsobovat mikrozáněty, opakující se záněty či chronické onemocnění, stavy, se kterými se potýká velké procento populace, mající "jedno jediné" a nejjednodušší řešení - okamžité nasazení antibiotik či jiných preparátů.³ Podíváme-li se na celou situaci více obšírně, zjistíme, že sympatikus zprostředkovává interakci mezi dvěma "supersystémy" - mozkem a imunitním systémem. Konverzace mezi nimi je zásadní pro udržení homeostázy a tehdy nastává onen bod zlomu, kdy se misky vah mohou přenést na druhou stranu a náš organismus nedokáže "otáčky" po výkonu (fyzickém, mentálním) snížit do obvyklých hodnot "neutrálu" (úloha parasympatiku) a udržujeme se pořád v tzv. červených číslech. Když však požadavky na obnovu homeostázy překročí adaptační kapacitu (organismus už není schopen vše sám regulovat a kompenzovat), může suboptimální funkce ANS, způsobená častokrát sympatiko-vagální dysregulací (narušení tělesné funkce včetně funkce nervus vagus), vést k nepřesným reakcím nebo progresivní opožděné reaktivitě, což nakonec způsobí neustálé "rekalibrování" a poruchy související se stresem, jako jsou cerebrovaskulární onemocnění.¹⁰ Cerebrovaskulární onemocnění jsou v sektoru zdraví a medicíny žhavým tématem a řadíme zde i hojně se vyskytující cévní mozkovou příhodu, druhou v četnosti celosvětového výskytu úmrtí ihned za rakovinou.¹³ Uvažujeme-li dále, výskyt cévní mozkové příhody (obvykle) narůstá s věkem a potvrzuje fakt, že dlouhodobé ponechání organismu v režimu dominance sympatiku může rapidně přispět právě k "nenadálému" incidentu, jako je cévní mozková příhoda nebo jiné cerebrovaskulární onemocnění.⁴ Opět se ukazuje přesah funkce ANS do na první pohled naprosto nesouvisející problematiky, kterou jsou cerebrovaskulární onemocnění. Více o poruchách ANS bude ozřejměno ve druhé části této série článků o ANS.

Parasympatikus - tolik potřebný pro naše zdraví a rovnováhu

Úloha parasympatiku je na první pohled velice jednoduchá - zajistit pro organismus klid na trávení, odpočinek a šetřit energii na pozdější využití.¹² Z logiky věci vyplývá, že parasympatikus zajišťuje přesný opak toho, co má na starost sympatikus. Jak už to nejen v teorii, ale i v praxi bývá, celá problematika je však mnohem komplexnější a nelze ji popsat pouze několika řádky, ač k tomuto parasympatikus doslovně vybízí.

Pokud bychom chtěli použít stejnou analogii jako u sympatiku a vše si vysvětlit na příkladu automobilu, pak by to vypadalo následovně. Po dokončení zrychlení (akcelerace) je žádoucí, aby se automobil opět dostal do standardních mezí otáček optimálních pro normální jízdu a nedocházelo tak k dlouhodobému přetěžování motoru a jiných součástek vozidla. V opačném případě bude jak automobil, tak náš organismus vyveden z rovnováhy. V případě automobilu bude docházet k opotřebení součástek a v souvislosti našeho těla budeme dělat vše pro to, abychom si systematicky poškozovali organismus jako celek.

Pro pochopení celkového významu parasympatiku se budeme muset (opět) vydat do nitra nervové soustavy, protože její význam je i zde logicky velmi zásadní a právě z ní vychází následná pozitiva (harmonie a zdraví) a negativa (nemoci a potíže). V kontextu parasympatiku hraje na úrovni neurotransmiterů zásadní roli acetylcholin, jehož molekuly jsou uvolňovány přímo ze všech postgangliových neuronů parasympatiku. Tím dochází k aktivaci příslušných receptorů, což usnadňuje parasympatickou reakci v cílových orgánech a tkáních.

Pro představu se jedná o vylučování slin pro snadnější polykání potravy, stimulována je i žaludeční a střevní mimovolní pohyblivost (motilita) pro adekvátní zahájení zpracování potravy, respektive usnadnění vstřebávání živin. Dále je podporována endokrinní sekrece (s vnitřním vyměšováním) a exokrinní sekrece (s vnějším vyměšováním) ze slinivky břišní. Dalším typem tělesné udržovací funkce způsobené parasympatickým systémem je kontrakce močového měchýře, která vede k močení. Dochází také ke snížení srdeční frekvence s pozitivním dopadem na kardiovaskulární systém (více informací v souvislosti se spánkem najdete zde), zúžení průdušek (bronchokonstrikce) a konečně k úpravě zraku - stažení zornic a přizpůsobení čočky k vidění na blízko.¹¹

"Na papíře" jednoduše vypadající "automatický" proces a funkce, realizace je ovšem ve skutečnosti velice složitá. Vezmeme-li v potaz nadměrnou stimulaci těchto receptorů a samotného parasympatiku, dostáváme se do situace, kdy hovoříme o negativních dopadech a z nich pramenících onemocněních. Jednou z hlavních nadměrných stimulací parasympatického nervového systému je CHOPN (chronická obstrukční plicní nemoc) a astma v důsledku zvýšené bronchiální konstrikce, která vede k dušnosti a potížím s dýcháním.⁸

Stejně jako u sympatiku i parasympatikus úzce spolupracuje s bloudivým nervem. Kromě toho, že bloudivý nerv obsahuje přibližně 80 % spojení vedoucích přímo do mozku, byl výzkumy rozpoznán jako základní dráha pro snímání vnitřního prostředí v periferních (okrajových) tkáních a to umožňuje organismu reagovat aktivací komplexních sítí zahrnujících celý ANS, endokrinní, metabolický, vrozený a adaptivní imunitní systém.¹ Imunitní systém je úzce spjat i s parasympatikem a studie v posledních několika desetiletích identifikovaly roli PNS v regulaci periferních zánětlivých odpovědí (interakce nesoucí název cholinergní protizánětlivá dráha). Tato zjištění společně podporují myšlenku, že aktivovaná eferentní vlákna mění charakter periferní imunitní reakce a jak bloudivý nerv, tak parasympatikus úzce ovlivňují imunitní systém pozitivními a negativními dopady.¹⁴ Poměrně nová zjištění, která s sebou prozatím přinášejí více otázek než odpovědí a stále více vzbuzují zájem klinických imunologů a alergologů. Vznikají proto i "nové" obory, jako je psychoneuroimonulogie zabývající se stresem a imunitním systémem nebo termíny, jako je například imunometabolismus (vliv metabolismu na imunitu).

Celkově vzato, pokud sympatikus, parasympatikus a ANS fungují v harmonii, bude i organismus pracovat bez větších zádrhelů a my jako uživatelé se můžeme těšit z dobrého fyzického a psychického zdraví. Dlouhodobé přetěžování nebo úplné ignorování inkriminovaných systémů však povede k rozvratu vnitřního prostředí a doslovně nesouvisející obtíže pravděpodobně budou nějak souviset s ANS a jeho činností. Není tedy radno ANS v žádném případě podceňovat, a pokud se dlouhodobě potýkáte s neoptimálním zdravím, tak určitě stojí za zvážení začít brát v úvahu jako možného viníka právě ANS.

Část druhá bude kontextově navazovat na část první a v úvodu článku rozebereme nejčastější onemocnění v souvislosti s dysfunkcí ANS. Následovat bude problematika ukazatelů (parametrů) souvisejících s ANS, mezi, než řadíme srdeční frekvenci (HR), krevní tlak (BP), variabilitu srdečního rytmu (HRV), saturaci krve kyslíkem (SpO₂), tělesnou teplotu nebo princip funkce EKG (ECG). Tyto parametry následně uvedeme do spojitostí právě s nemocemi a dále s dýcháním, spánkem, tělesnou zátěží, stresem, trávením a fasciemi (ano, i fascie a pojiva opět mají co říci a jejich přesah je "nekonečný").

Použité zdroje:
1. Bonaz, B., Sinniger, V., & Pellissier, S. (2021). Therapeutic potential of vagus nerve stimulation for inflammatory bowel diseases. Frontiers in neuroscience, 15, 650971
2. Breit, S., Kupferberg, A., Rogler, G., & Hasler, G. (2018). Vagus nerve as modulator of the brain-gut axis in psychiatric and inflammatory disorders. Frontiers in psychiatry, 44
3. Elenkov, I. J., Wilder, R. L., Chrousos, G. P., & Vizi, E. S. (2000). The sympathetic nerve—an integrative interface between two supersystems: the brain and the immune system. Pharmacological reviews, 52(4), 595-638
4. Feigin, V. L., Brainin, M., Norrving, B., Martins, S., Sacco, R. L., Hacke, W., ... & Lindsay, P. (2022). World Stroke Organization (WSO): global stroke fact sheet 2022. International Journal of Stroke, 17(1), 18-29
5. Gibbins, I. (2013). Functional organization of autonomic neural pathways. Organogenesis, 9(3), 169-175
6. Goddard, A. W., Ball, S. G., Martinez, J., Robinson, M. J., Yang, C. R., Russell, J. M., & Shekhar, A. (2010). Current perspectives of the roles of the central norepinephrine system in anxiety and depression. Depression and anxiety, 27(4), 339-350
7. Hagenaars, M. A., Oitzl, M., & Roelofs, K. (2014). Updating freeze: aligning animal and human research. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 47, 165-176
8. Hahn, B., Stanford, R. H., Goolsby Hunter, A., Essoi, B., White, J., & Ray, R. (2019). Patient-reported burden of illness in a prevalent COPD population treated with long-acting muscarinic antagonist monotherapy: a claims-linked patient survey study. Pulmonary Therapy, 5, 69-80
9. Karemaker, J. M. (2017). An introduction into autonomic nervous function. Physiological measurement, 38(5), R89
10. Koolhaas, J. M., Bartolomucci, A., Buwalda, B., de Boer, S. F., Flügge, G., Korte, S. M., ... & Fuchs, E. (2011). Stress revisited: a critical evaluation of the stress concept. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 35(5), 1291-1301
11. Kozlova, A. A., Lotfi, M., & Okkema, P. G. (2019). Cross talk with the GAR-3 receptor contributes to feeding defects in Caenorhabditis elegans eat-2 mutants. Genetics, 212(1), 231-243
12. McCorry, L. K. (2007). Physiology of the autonomic nervous system. American journal of pharmaceutical education, 71(4)
13. Moraes, M. D. A., Jesus, P. A. P. D., Muniz, L. S., Costa, G. A., Pereira, L. V., Nascimento, L. M., ... & Mussi, F. C. (2023). Ischemic stroke mortality and time for hospital arrival: analysis of the first 90 days. Revista da Escola de Enfermagem da USP, 57, e20220309
14. Pavlov, V. A., Parrish, W. R., Rosas-Ballina, M., Ochani, M., Puerta, M., Ochani, K., ... & Tracey, K. J. (2009). Brain acetylcholinesterase activity controls systemic cytokine levels through the cholinergic anti-inflammatory pathway. Brain, behavior, and immunity, 23(1), 41-45
15. Sternberg, E. M. (2006). Neural regulation of innate immunity: a coordinated nonspecific host response to pathogens. Nature Reviews Immunology, 6(4), 318-328
16. Whitehurst, L. N., Subramoniam, A., Krystal, A., & Prather, A. A. (2022). Links between the brain and body during sleep: Implications for memory processing. Trends in Neurosciences, 45(3), 212-223