Physiology · 1.10
副交感神経および交感神経の遠心性機構。
Parasympathetic and sympathetic efferent mechanisms.
- 応用トピック
- 徐脈性不整脈
🧠 自律神経系autonomic nervous system (ANS)自律神経系（autonomic nervous system (ANS)）autonomic nervous system (ANS)（自律神経系）は「節前線維preganglionic fiber節前線維（preganglionic fiber）preganglionic fiber（節前線維）はどちらもACh・ニコチン性受容体nicotinic receptorニコチン性受容体（nicotinic receptor）nicotinic receptor（ニコチン性受容体）」で共通、違いは節後線維postganglionic fiber節後線維（postganglionic fiber）postganglionic fiber（節後線維）の伝達物質と受容体にある、という1点に集約して覚える。副交感は節後もACh・ムスカリン性受容体muscarinic acetylcholine receptor (mAChR)ムスカリン性受容体（muscarinic acetylcholine receptor (mAChR)）muscarinic acetylcholine receptor (mAChR)（ムスカリン性受容体）のまま、交感は節後でノルアドレナリン・アドレナリン受容体adrenergic receptor, adrenoceptorアドレナリン受容体（adrenergic receptor, adrenoceptor）adrenergic receptor, adrenoceptor（アドレナリン受容体）に切り替わる。この切り替えの有無が、節前線維preganglionic fiber節前線維（preganglionic fiber）preganglionic fiber（節前線維）・節後線維postganglionic fiber節後線維（postganglionic fiber）postganglionic fiber（節後線維）の長さの違い（副交感＝節前長い/節後短い、交感＝節前短い/節後長い）ともきれいに対応している。
自律神経系の全体像
ANSの主機能は恒常性の維持。無意識unconscious無意識（unconscious）unconscious（無意識）に感覚入力sensory input感覚入力（sensory input）sensory input（感覚入力）を受け取り、平滑筋・心筋・腺という効果器effector効果器（effector）effector（効果器）へ出力する。交感神経系sympathetic nervous system交感神経系（sympathetic nervous system）sympathetic nervous system（交感神経系）と副交感神経系parasympathetic nervous system副交感神経系（parasympathetic nervous system）parasympathetic nervous system（副交感神経系）に分かれる。
flowchart TD
A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='autonomic nervous system (ANS)'>自律神経系</span> ANS"]
A --> B["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='parasympathetic nervous system'>副交感神経系</span> PARA<br>rest and digest"]
A --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='sympathetic nervous system'>交感神経系</span> SYM<br>fight or flight"]
B --> D["節前：長い、ACh→<span class='jp-term jp-term-diagram' title='nicotinic receptor'>ニコチン性受容体</span>"]
D --> E["節後：短い、ACh→<span class='jp-term jp-term-diagram' title='muscarinic acetylcholine receptor (mAChR)'>ムスカリン性受容体</span>"]
C --> F["節前：短い、ACh→<span class='jp-term jp-term-diagram' title='nicotinic receptor'>ニコチン性受容体</span>"]
F --> G["節後：長い、NE→<span class='jp-term jp-term-diagram' title='adrenergic receptor, adrenoceptor'>アドレナリン受容体</span>"]副交感神経系
- 節前神経細胞体は脳幹（脳神経核cranial nerve nuclei脳神経核（cranial nerve nuclei）cranial nerve nuclei（脳神経核）, cranial nerve nucleus）または仙髄sacral仙髄（sacral）sacral（仙髄）（S2〜S4）にある。脳神経核cranial nerve nuclei脳神経核（cranial nerve nuclei）cranial nerve nuclei（脳神経核）には副神経accessory nerve副神経（accessory nerve）accessory nerve（副神経）、動眼神経oculomotor nerve (CN III)動眼神経（oculomotor nerve (CN III)）oculomotor nerve (CN III)（動眼神経）、上・下唾液核inferior salivatory nucleus下唾液核（inferior salivatory nucleus）inferior salivatory nucleus（下唾液核）、迷走神経背側核dorsal vagal nucleus迷走神経背側核（dorsal vagal nucleus）dorsal vagal nucleus（迷走神経背側核）、疑核nucleus ambiguus疑核（nucleus ambiguus）nucleus ambiguus（疑核）などが含まれる。
- 節前線維preganglionic fiber節前線維（preganglionic fiber）preganglionic fiber（節前線維）は交感神経に比べて長く（long）、神経節は効果器effector効果器（effector）effector（効果器）官の近傍または壁内intramural壁内（intramural）intramural（壁内）に位置する。
- 節前線維preganglionic fiber節前線維（preganglionic fiber）preganglionic fiber（節前線維）はACh→ニコチン性nicotinicニコチン性（nicotinic）nicotinic（ニコチン性）ACh受容体を介して節後ニューロンpostganglionic neurons節後ニューロン（postganglionic neurons）postganglionic neurons（節後ニューロン）に伝達。
- 節後線維postganglionic fiber節後線維（postganglionic fiber）postganglionic fiber（節後線維）は短く（short）、AChを放出し標的効果器effector効果器（effector）effector（効果器）のムスカリン性受容体muscarinic acetylcholine receptor (mAChR)ムスカリン性受容体（muscarinic acetylcholine receptor (mAChR)）muscarinic acetylcholine receptor (mAChR)（ムスカリン性受容体）に結合する。
ムスカリン受容体のサブタイプ
| 受容体 | Gタンパク | 効果 |
|---|---|---|
| M1, M3, M5（奇数） | Gq | PLC活性化→IP₃・DAG産生→IC Ca²⁺放出＋組織特異的作用 |
| M2, M4（偶数） | Gi | アデニル酸シクラーゼadenylyl cyclase, ACアデニル酸シクラーゼ（adenylyl cyclase, AC）adenylyl cyclase, AC（アデニル酸シクラーゼ）阻害→cAMP↓ |
心臓へのPARA効果
| 神経 | 標的 | 効果 |
|---|---|---|
| 右迷走神経right vagus nerve右迷走神経（right vagus nerve）right vagus nerve（右迷走神経） | SA結節 | 陰性変時作用negative chronotropy陰性変時作用（negative chronotropy）negative chronotropy（陰性変時作用）（心拍数↓） |
| 左迷走神経left vagus nerve左迷走神経（left vagus nerve）left vagus nerve（左迷走神経） | AV結節 | 陰性変伝導作用negative dromotropy陰性変伝導作用（negative dromotropy）negative dromotropy（陰性変伝導作用）（AV伝導速度conduction velocity伝導速度（conduction velocity）conduction velocity（伝導速度）↓） |
⚠️ 心室筋にはPARA支配がほとんど存在しない。 そのためPARA刺激は心収縮力myocardial contractility心収縮力（myocardial contractility）myocardial contractility（心収縮力）の低下（陰性変力作用negative inotropic effect陰性変力作用（negative inotropic effect）negative inotropic effect（陰性変力作用）, negative inotropy）をもたらさない——交感神経系sympathetic nervous system交感神経系（sympathetic nervous system）sympathetic nervous system（交感神経系）との非対称性として重要（2-01-impulse-generation-and-conduction-in-the-heart-mechanism-of-pacemaker-potential参照）。
交感神経系
- 胸腰髄起始thoracolumbar origin胸腰髄起始（thoracolumbar origin）thoracolumbar origin（胸腰髄起始）： 節前線維preganglionic fiber節前線維（preganglionic fiber）preganglionic fiber（節前線維）はT1-T12（胸髄thoracic胸髄（thoracic）thoracic（胸髄）, thoracic spinal cord）・L1-L2/L3（腰髄lumbar腰髄（lumbar）lumbar（腰髄）, lumbar spinal cord）から出る。
- 節前線維preganglionic fiber節前線維（preganglionic fiber）preganglionic fiber（節前線維）は短く、脊髄近傍の神経節（傍脊椎神経節 paravertebral ganglion・椎前神経節prevertebral ganglia椎前神経節（prevertebral ganglia）prevertebral ganglia（椎前神経節） prevertebral ganglion）でニコチン性nicotinicニコチン性（nicotinic）nicotinic（ニコチン性）ACh受容体を介して節後ニューロンpostganglionic neurons節後ニューロン（postganglionic neurons）postganglionic neurons（節後ニューロン）に伝達。
- 節後線維postganglionic fiber節後線維（postganglionic fiber）postganglionic fiber（節後線維）は長く、標的器官target organ標的器官（target organ）target organ（標的器官）まで伸び、通常ノルアドレナリンを神経伝達物質として使う（汗腺だけは例外的にAChを使う）。
- 副腎髄質は例外： 節前線維preganglionic fiber節前線維（preganglionic fiber）preganglionic fiber（節前線維）が神経節を介さず直接副腎髄質へ到達し、E（80%）とNE（20%）の両方を血中に放出させる。
アドレナリン受容体
2種のα型と3種のβ型があり、Gタンパクの対応は語呂「QISSS」（α1=Gq、α2=Gi、β1・β2・β3=Gs）で覚える。
| 受容体 | Gタンパク | 主な局在 | 機序 | 効果 |
|---|---|---|---|---|
| α1 | Gq | 皮膚・骨格筋・内臓域の血管平滑筋vascular smooth muscle血管平滑筋（vascular smooth muscle）vascular smooth muscle（血管平滑筋）、消化管/膀胱括約筋sphincter膀胱括約筋（sphincter）sphincter（膀胱括約筋） | PLC→IP₃+DAG→SR/ERからCa²⁺放出→PKC活性化 | 収縮（血管収縮、括約筋収縮、瞳孔散大筋dilator pupillae瞳孔散大筋（dilator pupillae）dilator pupillae（瞳孔散大筋）収縮）。NE>E |
| α2 | Gi | 交感神経節sympathetic ganglion交感神経節（sympathetic ganglion）sympathetic ganglion（交感神経節）後終末（シナプス前presynapticシナプス前（presynaptic）presynaptic（シナプス前））、副交感神経節sympathetic ganglion交感神経節（sympathetic ganglion）sympathetic ganglion（交感神経節）後終末 | AC阻害→cAMP↓ | NE放出の負のフィードバック抑制feedback inhibitionフィードバック抑制（feedback inhibition）feedback inhibition（フィードバック抑制）（交感）／ACh放出抑制（副交感、GI機能抑制） |
| β1 | Gs | 心臓（SA結節、AV結節、心室筋）、唾液腺、脂肪組織、腎臓 | AC活性化→cAMP↑ | 心拍数↑（変時）、伝導速度conduction velocity伝導速度（conduction velocity）conduction velocity（伝導速度）↑（変伝導）、収縮力↑（変力）、レニン分泌renin secretionレニン分泌（renin secretion）renin secretion（レニン分泌）↑（renin secretion） |
| β2 | Gs | 心臓・肺の血管/気管支平滑筋bronchial smooth muscle気管支平滑筋（bronchial smooth muscle）bronchial smooth muscle（気管支平滑筋） | AC活性化→cAMP↑→MLCK阻害 | 平滑筋弛緩（血管拡張、気管支拡張）。E>>NE |
| β3 | Gs | 脂肪細胞adipocyte脂肪細胞（adipocyte）adipocyte（脂肪細胞）、骨格筋 | AC活性化→cAMP↑ | 脂肪分解lipolysis脂肪分解（lipolysis）lipolysis（脂肪分解）、熱産生。NE>E |
💡 α2受容体の「負のフィードバック」は交感神経終末sympathetic nerve terminal交感神経終末（sympathetic nerve terminal）sympathetic nerve terminal（交感神経終末）には効くが、副腎髄質には効かない。 そのため持続的な強いストレス下では、副腎髄質のカテコールアミンは自己抑制なく枯渇しうる——これは慢性ストレスでの副腎機能評価renal evaluation腎機能評価（renal evaluation）renal evaluation（腎機能評価）に関わる重要な非対称性（7-10-the-function-of-adrenal-medulla-adaptation-to-environmental-stress参照）。
⭐ 血管平滑筋vascular smooth muscle血管平滑筋（vascular smooth muscle）vascular smooth muscle（血管平滑筋）ではα1（収縮）とβ2（弛緩）が競合する。 通常状態はα1優位の軽度血管収縮だが、緊急時にEが放出されると心臓・肺の血管はβ2優位で拡張し、同時にβ1による心拍出量増加が起こる——「必要な臓器へ血流を再配分する」交感神経の合目的的な二面性。
副交感神経 vs 交感神経：解剖学的対比
| 項目 | 副交感神経 | 交感神経 |
|---|---|---|
| 起始 | 脳神経／仙髄sacral仙髄（sacral）sacral（仙髄）S2-S4 | 胸髄thoracic胸髄（thoracic）thoracic（胸髄）T1-T12／腰髄lumbar腰髄（lumbar）lumbar（腰髄）L1-L2(3) |
| 神経節の位置 | 効果器effector効果器（effector）effector（効果器）の近傍または壁内intramural壁内（intramural）intramural（壁内） | 脊髄近傍（傍脊椎・椎前神経節prevertebral ganglia椎前神経節（prevertebral ganglia）prevertebral ganglia（椎前神経節）） |
| 節前軸索 | 長い | 短い |
| 節後軸索 | 短い | 長い |
| 節前伝達物質 | ACh | ACh |
| 節後受容体（節内） | nAChR | nAChR |
| 節後軸索の伝達物質 | ACh（一部VIP・NO） | NE（汗腺のみACh；GI血管はNE-NPY、NE-ソマトスタチン、NE-ATPとの共伝達も） |
| 効果器effector効果器（effector）effector（効果器）の受容体 | mAChR（M1〜M5） | アドレナリン受容体adrenergic receptor, adrenoceptorアドレナリン受容体（adrenergic receptor, adrenoceptor）adrenergic receptor, adrenoceptor（アドレナリン受容体）（α1, α2, β1, β2, β3）／一部mAChR |
| 伝達物質の除去 | ①ACh-エステラーゼ ②コリン再取込 ③拡散 | ①NE再取込 ②細胞質内分解 ③拡散 |
| 伝達バランスの薬理操作 | ACh放出阻害／コリン再取込阻害／AChエステラーゼ阻害 | NE膜輸送membrane transport膜輸送（membrane transport）membrane transport（膜輸送）体阻害（コカインcocaineコカイン（cocaine）cocaine（コカイン））／小胞NE輸送体阻害／NE合成阻害 |
まとめ
- PARAは脳神経核cranial nerve nuclei脳神経核（cranial nerve nuclei）cranial nerve nuclei（脳神経核）/仙髄sacral仙髄（sacral）sacral（仙髄）起始、節前長・節後短、節後はACh→ムスカリン受容体muscarinic receptorムスカリン受容体（muscarinic receptor）muscarinic receptor（ムスカリン受容体）（M1,3,5=Gq、M2,4=Gi）。
- SYMは胸腰髄起始thoracolumbar origin胸腰髄起始（thoracolumbar origin）thoracolumbar origin（胸腰髄起始）、節前短・節後長、節後はNE→アドレナリン受容体adrenergic receptor, adrenoceptorアドレナリン受容体（adrenergic receptor, adrenoceptor）adrenergic receptor, adrenoceptor（アドレナリン受容体）。副腎髄質は例外的に節前線維preganglionic fiber節前線維（preganglionic fiber）preganglionic fiber（節前線維）が直接到達しE/NEを血中放出。
- アドレナリン受容体adrenergic receptor, adrenoceptorアドレナリン受容体（adrenergic receptor, adrenoceptor）adrenergic receptor, adrenoceptor（アドレナリン受容体）はα1(Gq,収縮)・α2(Gi,NE/ACh放出抑制)・β1(Gs,心臓)・β2(Gs,平滑筋弛緩)・β3(Gs,脂肪)の5種、語呂は「QISSS」。
- α2による負のフィードバックは神経終末に働くが副腎髄質には働かず、慢性ストレスでカテコールアミン枯渇が起こりうる。