VIII. Autonomic nervous system, its diseased, short-term and long-term stress

Terms

adaptation syndrom generalized adaptation syndrom-GAS) is a term describing how body responses to stress and restores homeostasis. It has three stages: alarm stage (acute stress response), resistance stage and the exhaustion stage (damage caused by long-term stress)
acute stress an immediate nonspecific response to a stressor – physical activity, life threatening disorder of homeostasis, pain or psychological issue
atropin an alkaloid substance found in belladonna (Atropa belladone), that act as an competitive inhibitor on muscarinic receptors
baroreflex a reflex maintaining blood supply to the brain even if the venous return to right heart is decreased. Ejection volume is decreased and so is the pressure in aortic arch. Sympathicus is activated by sudden drop in parasympathetic activity. Baroreflex causes increased heart rate and  increased contractility leading to the increased cardiac output and arterial vasoconstriction supports increase in blood pressure. Blood supply to brain is then maintained and colaps is prevented
centralization of the circulation a set of changes in blood perfusion as a response to stress – vasodilatation in organs that are activated by stress (muscles, myocard) vasoconstriction in inactive organs (skin, GIT, kidneys). The goal is to maintain sufficient blood supply to CNS and muscles
distress a stress with a negative emotional component (anxiety, sorrow, pain) – extreme situation that decreases the ability to concentrate or perform any activity. It has a negative effect on the body.
eustres a stress with a positive emotional component. Beneficial stress leading to increased productivity and ability to perform better
chronic stress long term activation of stress pathways leading itself to a injury of organism
incontinence urinary – involuntary urination

fecal / anal (inkontinentia alvi) – involuntary defecation

miosis constriction of the pupilas, caused by increased parasympathetic activity or suppressed sympathetic activity
muscarine a toxin with parasympathomimetic properties (binds to cholinergic muscarinic receptors and stimulates them)
mydriasis dilatation of the pupilas due to increased sympathetic activity or decreased parasympathetic activity
nycturia a need to urinate many times during night (associated with heart failure)
organophosphates chemical substances used as insecticides. They block acetylcholinesterase, so acetylcholine stays in the synapse for longer period of time and receptors are overactivated. They cause poisoning with symptoms of increased activity of both sympathicus and parasympathicus
orthostatic hypotension decrease in blood pressure due to sudden standing up associated with syncope. It is caused by insufficient stimulation of orthostatic reflex
orthostatic reflex a reflex maintaining blood supply to the brain when body position changes (from sitting to standing). The mechanism is the same as in baroreflex
“flight or fight” response physiological reactions that occur as a response to acute stress

on the other hand describes a set of typical psychological responses to the stress in a male

tend and befriend response describes a set of psychological responses to stress in female
stresser a stimulus that leads to the stress reaction
stress hormones homones, whichs secretion is changed as a response to stresser
stress axis complex system that progressively activate and provide stress response as a reaction to stresser
Valsalva maneuver increase in intrathoracal pressure, for example by a forceful exhalation against a closed airway

2 Autonomic nervous system (ANS)

Autonomic nervous system is one of the most important regulatory mechanisms in the body. It is involuntary and it regulates the activity of organs with smooth muscles (blood vessel walls, bronchi, secretion of glands, GIT, urinary tract etc). It regulates the blood perfusion through the brain immediately and effectively (baroreflex, orthostatic reflex), it coordinates the activity of internal organs according to the current conditions (GIT motility and secretion of glands), it is responsible for thermoregulation and homeostasis ( during vigorous physical activity, disease, condition when other negative feedback mechanisms fail – hypoxemia, hypoglyxemia, hypovolemia). ANS is not on-off mechanisms, which makes it more sensitivity to adjust regulation according to the needs. It is a co-operation between sympathetic and parasympathetic mechanism. It responds immediately and for a long term. The effect of ANS may also be supported by hormones from suprarenal glands.

Vegetativní nervový systém (neboli autonomní nervový systém – ANS) je jedním z hlavních řídících systémů organismu. Je  vůlí neovladatelný, řídí aktivitu orgánů a tkání s hladkou svalovinou (stěna cév, bronchy, sekrece žlaz, funkce GIT a močových vývodných cest atd). Rychle a velmi efektivně udržuje krevní tlak a průtok krve mozkem (baroreceptorový a ortostatický reflex), koordinuje funkce vnitřních orgánů v souladu s potřebami organismu (např. GIT motilitu a sekreci), podílí se na termoregulaci a pomáhá udržet homeostázu za ztížených podmínek (zvýšená zátěž,  nemoc, změny homeostázy, které není schopen organismus zvládnout zpětnými vazbami – hypoxémie, hypoglykémie, hypovolémie). Jeho výhodou je neustálý tonus, který umožňuje jemnější regulaci než jen zapnuto – vypnuto. Toho je docíleno společným působením sympatiku a parasympatiku – dvou základních částí vegetativního nervového systému. Další výhodou je možnost okamžité reakce a dlouhodobé aktivace, která může být ještě posílena sekrecí hormonů dřeně nadledvin (adrenalin).

ANS is affected by both; internal and external environment. The most commonly used mechanism of action of ANS is autonomic reflex.

Vegetativní nervový systém je ovlivňován informacemi z vnitřního i vnějšího prostředí. Většinou se uplatňuje  prostřednictvím vegetativních reflexů.

ANS has two components: sympathicus (SNS)  and parasympathicus (PSNS). Sympathicus is more active during the day, it maintains sufficient activity of cardiovascular system, sufficient nutrition during physical exercise (catabolic function). It has full body effect (anatomically: there are short preganglionic nerve fibres coming from the thoracolumbar area of the spine, the fibers interconnect in the ganglia and form peripheral nerves that innervate organs. Fight or flight is the stress response activated by sympathicus. Parasympathicus is activated after food and at night. It is also called – rest and digest – it stimulates storing nutrients (anabolic function). Preganglionic nerve fibres are long and ganglias are located close to the organs they innervate. Some books also describe enteral system – composed of myenteric and submucosal plexus. It is regulated by sympathicus and parasymphaticus according to the needs.

VNS se dělí na dvě části: sympatikus a parasympatikus. Sympatikus má převahu během dne, zajišťuje správnou úrověň kardiovakulárních funkcí adostatek živin při zátěži (katabolické funkce). Většinou působí celkově (anatomickým podkladem jsou krátká pregangliová vlákna vystupující z hrudní a bederní míchy (thorakolumbální systém), která se v gangliích kolem míchy míchají se sympatickými vlákny z různých vrstev, napojují se na periferní nervy a společně s nimi procházejí do orgánů). Aktivace sympatiku je základem stresové odpovědi organismu, zodpovídá za přípravu těla na „boj nebo útěk“ („fight or flight“). Parasympatikus je aktivnější po jídle a v noci, zodpovídá za funkce „rest and digest“ – umožňuje tvorbu a ukládání zásob (anabolické funkce). Řídí činnost jednotlivých orgánů (pregangliová vlákna jsou dlouhá a dosahují do ganglií uložených těsně u řízených orgánů, takže se nemísí různé úrovně). Někteří autoři počítají k vegetativnímu nervovému systému také systém enterální,  tvořený submukózním a myenterálním plexem. Enterální systém funguje naprosto autonomně a sympatikus s parasympatikem jeho činnost koordinují podle potřeb organismu.

Autonomic nervous system is regulated by hypothalamus, that is the regulatory centre of sympathicus and parasympathicus. Hypothalamus regulates thermoregulation, food intake and other homeostatic functions. The activity of hypothalamus depends on blood temperature, glycemia, concentration of fatty acid (negative feedback mechanism), hormones, cerebral cortex and limbic system. Sympathetic centre in hypothalamus is also stimulated by angiotensin II and inhibited by ADH. There are other important centres of ANS in brainstem (cardiovascular centre, respiratory centre, centre that controls vomiting). These centres regulate the level of activity of parasympathicus and sympathicus and autonomic reflexes.

Vegetativní nervový systém je řízen z hypotalamu, kde je uloženo hlavní centrum sympatiku i parasympatiku. Hypotalamus se podílí na řízení mnoha funkcí přímo souvisejících s homeostázou (např. termoregulace, příjem potravy) a jeho aktivita je zpětně ovlivňována teplotou krve, glykémií, koncentrací mastných kyselin atd; ale také některými hormony, mozkovou kůrou a limbickým systémem. Tyto informace jsou tak dostupné i vegetativním centrům. Centrum sympatiku v hypotalamu je navíc přímo aktivováno angiotenzinem II a inhibováno ADH. Další důležitá centra VNS jsou v mozkovém kmeni (kardioexcitační, kardioinhibiční, respirační, pro zvracení). Centra řídí úroveň aktivity sympatiku a parasympatiku a základních vegetativních reflexů.

The preganglionic fibres originate in thoracic (T1 – T5) and lumbar (L1 – L2) region of the spine (thoracolumbar), parasympathetic fibres exit the brain with come cranial nerves (oculomotor CNIII, facial CNVII, glossopharyngeal CNIX and vagal CNX) and from sacral part of the spine (craniosacral).

Periferní části sympatiku vystupují z hrudní (T1 – T5) a bederní (L1-2) míchy (torakolumbální systém), parasympatikus vystupuje s některými hlavovými nervy (oculomotorius, facialis, glossopharyngeus a vagus) a  ze sakrální míchy (proto kraniosakrální systém).

Pic 8.1.: Regulation of autonomic nervous system: The most important centres are in hypothalamus, others are in brainstem. The centres regulate the level of activity of sympathetic and parasympathetic nevous system and reglexes. They are influences by homeostasis, hypothalamus is also under the control of hormones in blood, limbic system and cerebral cortex. The centre of sympathetic nervous system in hypothalamus is directly activated by angiotensin II and inhibited by ADH.

Řízení vegetativního nervového systému: hlavní centra jsou v hypotalamu, další důležitá vegetativní centra jsou v mozkovém kmeni. Centra řídí úroveň aktivity sympatiku a parasympatiku a základní vegetativní reflexy.  Jsou ovlivňována změnami homeostázy, hypotalamus i koncentrací některých hormonů v krvi, limbickým systémem a mozkovou kůrou. Centrum sympatiku v hypotalamu je přímo aktivováno angiotenzinem II. a inhibováno ADH.

Acetylcholine (Ach) and noradrenalin (NA) are the neurotrasmitters of autonomic nervous sytstem. Acetylcholin is present in all autonomic ganglias (SNS and PSNS). There are nicotinic receptors and when acetylcholine is bound they activate ion channels – immediate response. In the tissues SNS and PSNS use different neurotransmitters. Sympathicus uses noradrenalin and parasympathicus uses acetylcholine with muscarinic receptors. The suprarenal gland is a bit special. The adrenal medulla is actually a sympathetic ganglion. If stimulated, it secretes adrenaline, noradrenalin and small amount of dopamin straight into the blood.

Mediátory ve vegetativním nervovém systému jsou dva: acetylcholin (Ach) a noradrenalin (NA). Acetylcholin je přítomen ve všech vegetativních gangliích (sympatiku i parasympatiku). Receptory jsou vždy nikotinové a vazbou mediátoru na receptor se aktivují iontové kanály –reakce je proto velmi rychlá. Ve tkáních se mediátory liší podle toho, zda jde o sympatikus (noradrenalin) nebo parasympatikus (acetylcholin, muskarinové receptory). Zvláštní postavení má v sympatickém systému dřeň nadledvin, která je vlastně gangliem sympatiku. Po aktivaci se dřeň nadledvin chová jako endokrinní žláza a vydává přímo do krve adrenalin, částečně noradrenalin (asi 10 %) a dopamin.

Acetylcholine is degraded by acetylcholinesterase after it was bound to the receptors. There are inhibitors of acetylcholinesterase and organophosphates (insecticides). Noradrenalin is removed from the synaptic cleft by reuptake mechanism and degraded by monoaminooxidase. Cacain blocks the reuptake of adrenaline and noradrenaline. (it increases the actvity of CNS and peripheral sympathicus), inhibitors of MAO are used as antidepressants. Adrenaline and noradrenaline are procuded in adrenal medulla and degraded in liver by catechol-O-methyltransferase (COMT). Therefore their effect a little bit longer.

Acetylcholin se v gangliích i synaptické štěrbině odbourává acetylcholinesterázou, která ukončuje působení mediátoru po jeho vyplavení a navázání na receptory. Odbourávání může být zablokováno některými látkami: jako inhibitory acetylcholinesterázy účinkují organofosfáty (insekticidy). Noradrenalin je ze synaptické štěrbiny zpětně vychytávaný presynaptickou částí a kromě toho je odbouráván enzymem monoaminooxidázou (MAO). Kokain blokuje zpětné vychytávání adrenalinu a noradrenalinu do presynaptických terminálů (zvyšuje aktivitu CNS ale i periferního sympatiku), inhibitory MAO se užívají jako antidepresiva. Adrenalin a noradrenalin produkované dření nadledvin jsou odbourávány až v játrech – enzymem katechol-O-metyl transferáza (COMT). Jejich účinek je proto o něco delší.

Preganglionic fibre

(non myelinated)

Neurotransmitter in ganglia Postganglionic fibre

(non myelinated)

Neurotransmitter in tissues Target organ
Parasym

-pathetic

nervous

system

long Ach (N) short Ach (M) glands(GIT)

smooth muscle,

heart

Sympathetic

nervous

system

long Ach (N) long NA (α,β) vessels

heart

short Ach (N) Ach (M) sweat

glands

long Ach (N)

(adrenal medulla

(secretion into the blood) adrenaline + hormone noradrenaline

(α,β)

Tab. 8.1:. The properties of SNS and PSNS:  Ach..acetylcholine, N…nicotinic receptors, M…muscarinic receptors, NA… noradrenaline,  α,β…adrenaline and noradrenaline receptors

2 Funkce vegetativního nervového systému

Sympatikus a parasympatikus, až na několik výjimek, pracují v souladu: jestliže se zvýší tonus sympatiku, automaticky se sníží tonus parasympatiku a opačně (například v srdci – převaha sympatiku způsobí zvýšení frekvence, parasympatikus frekvenci snižuje). Některé tkáně jsou však inervovány jen jedním z nich: například potní žlázy (sympatikus). V jiných tkáních má každá složka vlastní úkol: v mužském pohlavním systému zodpovídá sympatikus za ejakulaci a parasympatikus za erekci. Při potápěcím („diving“) reflexu, vyvolaném chladnou vodou působící na obličej, se také aktivuje sympatikus i parasympatikus nezávisle na sobě: sympatikus zvýší vazokonstrikcí krevní tlak a parasympatikus sníží srdeční frekvenci, všechny tkáně se dobře prokrví, ale přitom se zbytečně nespotřebovává kyslík a živiny.

Sympatikus Parasympatikus
Orgán: Receptory: Účinky: Receptory: Účinky:
Srdce

SA uzel

síně

AV uzel

komory

β1 (β2) zrychlení frekvence

kontraktility a rychlosti vedení

automacie a rychlosti vedení

automacie, kontraktility a rychlosti vedení

M2 ¯ srdeční frekvence  (až zástava)

¯ kontraktility

¯ rychlosti vedení (AV blok)

malé ¯ kontraktility

Cévy

koronární

kůže, sliznice

kosterní svaly

ledviny

pulmonální

α1, α2

β2

α1, (α2)

β2

α1

β1, β2

α1, α2

α1,

β2

kontrakce

dilatace (efektivnější)

kontrakce

dilatace

kontrakce

dilatace (slabá)

konstrikce (efektivnější)

konstrikce

dilatace (efektivnější)

M kontrakce

?

dilatace (výrazný účinek)

dilatace (výrazný účinek) (M3)

Plíce

trachea + bronchy

žlázky

β2 relaxace M3 kontrakce

sekrece

GIT

motilita a tonus

sfinktery

sekrece

β2

α1

α2

snížení

kontrakce

inhibice

M3 zvýšení

relaxace

stimulace, žaludek  také M1

Močový měchýř

detrusor

sfinktery

β2

α1

relaxace

kontrakce

M3 kontrakce

relaxace

Ledviny

sekrece reninu

β zvýšení
Játra α1, β2 glykogenolýza , (glukoneogeneze)
Pankreas α2 ¯ sekrece inzulinu
Oko

zornice

akomodace

α1

β2

mydriáza

do dálky

M3 mióza

do blízka

Tab8.2: Přehled vybraných funkcí vegetativního systému

8.3  Možnosti vyšetřování  aktivity VNS

Vyšetřování aktivity VNS se postupně stává důležitou součástí klinické praxe. Zvýšená aktivita parasympatiku je známkou kvalitních funkčních rezerv organismu, převaha sympatiku naopak koreluje se zvýšeným rizikem ischemické choroby srdeční a dalších onemocnění. Pro posouzení aktivity VNS se postupně vyvinulo několik jednoduchých metod. V podstatě jde o vyšetřování vegetativních reflexů, které jsou součástí normální reakce organismu na zátěž. Metody hodnocení (dys)funkce autonomního nervového systému lze dělit na základní, které lze běžně provádět v ambulantní a klinické praxi, a speciální, jež vyžadují speciální přístrojovou techniku a další vybavení.

Mezi základní, běžně použitelné metodiky patří například speciální dotazník, který pomůže odhadnout, jestli má pacient převahu sympatiku (např. je v chronickém stresu) nebo parasympatiku (má funkční rezervy).

A questionnaire to evaluate autonomic functions: (Opavský a Salinger 1995)
Symptoms Sympathicus Parasympathicus Indifferent Evaluation
My hand are usually cold warm not sure
My mouth is often dry watery not sure
My BP is high low normal
My skin is dry sweaty not sure
Weight lose weight easily gain weight easily stable weight
I faint rarely often
More likely suffer from constipation diarrhea
When I get angry my hands are shaking are not shaking
I experience my heart pounding sometimes never
My skin is usually pale red
I often feel anxious calm
After I get angry i don’t want to eat I feel like eating
I fall asleep with difficulties easily
My eyes get watery rarely easily
High temperatures I do not like I enjoy
Cold temperatures I enjoy I do not like

Tab.8.2.: Dotazníkem zjišťujeme převahu sympatiku nebo parasympatiku podle odpovědí. Pacient do kolonky „hodnocení“ vpisuje „S“, jestliže u něj převažuje sympatická reakce, „P“ pokud parasympatická a „I“, pokud si není jistý. U zdravého člověka by měla být rovnováha, nebo by měl lehce převažovat parasympatikus.

Při aktivaci sympatiku nebo parasympatiku se většinou mění srdeční frekvence a krevní tlak. Toho se využívá k měření reaktivity VNS při jednoduchých testech. Relativně jednoduchou metodou je hodnocení délky R – Ŕ intervalů na EKG při klidovém a hlubokém pomalém dýchání (6 vdechů za minutu o objemu 40% vitální kapacity), kterým se aktivuje parasympatikus a vyvolává respirační arytmie. Respirační arytmie je známkou dostatečných funkčních rezerv kardiovaskulárního systému.

Valsalvův manévr (zvýšení nitrohrudního tlaku respiračním úsilím při zavřené hlasivkové štěrbině) aktivuje baroreceptorový reflex. Zpočátku se sníží žilní návrat do srdce a proto se zvyšuje díky baroreceptorovému reflexu (viz regulace tlaku krve) srdeční frekvence, po obnovení dýchání se zvýší žilní návrat a sníží se srdeční frekvence. Čím větší je rozdíl v naměřených hodnotách, tím větší je funkční rezerva organismu, kterou vytváří fyziologická aktivita parasympatiku.

Ortostatický test hodnotí změny srdeční frekvence a krevního tlaku při změnách polohy těla.

Stále větší pozornost se v poslední době věnuje také klidovému měření srdeční frekvence, jež patří zcela neprávem mezi podceňované diagnostické metody. Přitom tento jednoduchý parametr umožňuje poměrně spolehlivé jak inter-, tak intraindividuální hodnocení stupně sympatické aktivace.

8.4  Stresová odpověď organismu, akutní a chronický stres

Stres je nespecifická reakce organizmu jako odpověď na jakýkoli stresor (zátěžový faktor). Stresová reakce vede k aktivaci stresových os. Podle typu stresoru může být základní stresová odpověď lehce modifikována (např. pokud je stresorem chlad).  Stres může být akutní nebo chronický. Akutní stres spouští reakci, která dříve (v dobách, kdy byl člověk ohrožován na životě a loven) umožňovala přežití jednotlivce i rodu. V současné době je stresová reakce vyvolávána kvalitativně jinými podněty, které sice nenutí organismus bojovat nebo utíkat, ale i tak mohou vést ke zdravotním problémům, zvlášť pokud se jedná o distres (nadměrný stres) nebo stres chronický.

Adaptační syndrom (generalizovaný nebo všeobecný) je soubor krátko i dlouhodobých reakcí a adaptací organismu na stres s cílem obnovit homeostázu. Aktivuje dva hlavní regulační systémy (vegetativní a endokrinní) a ovlivňuje i imunitní systém. Sestává ze tří stadií:

  1.                       Poplachová reakce: aktivace stresových os s redistribucí krve do nejdůležitějších orgánů a se zvýšením dostupnosti energetických zdrojů k umožnění „útěku nebo boje“ („Fight or flight“). Pokud stresor přestane působit, organismus se rychle vrací k normální úrovni aktivity.
  2.                       Stádium adaptace: pokud působení stresoru trvá déle a není příliš intenzivní, organismus se adaptuje (princip tréninku; platí „co tě nezabije, to tě posílí“).
  3.                       Stádium vyčerpání: dlouhodobý nebo příliš velký stres vede k vyčerpání organismu, rozvíjejí se různé choroby jako vedlejší důsledky aktivace stresových os. Může vést až k smrti.

8.4.1 Stresor

Stresor může vycházet z centrálního nervového systému (CNS) – strach, obavy, očekávání; stresorem mohou být informace ze senzorických systémů (zrak – viděl jsem něco, co mě vylekalo, sluch – nenadálý nebo děsivý zvuk, hmat – náhlý neočekávaný dotek nebo bolest atd). Stresorem však může být také změna vnitřního prostředí (homeostázy), která je dost velká na to, aby ohrozila život. Typicky vyvolává stresovou reakci hypoglykémie, hypovolémie a hypoxémie. Aferentní dráhou je v tomto případě parasympatikus (VNS – vegetativní nervový systém), který přímo aktivuje odpověď sympatiku. Další změnou, která vede k aktivaci sympatiku (tentokrát přímo) je viscerální bolest. Stresová reakce však může být vyvolána i prostřednictvím interleukinů (mediátorů zánětu – např. IL1, IL6, TNFa), když se dostanou v dostatečném množství do krve. Působí přímo na hypotalamus.

8.4.2  Stresová odpověď

Stresor aktivuje na prvním místě hypotalamus – centrum vegetativního nervového systému a současně část mozku, která zodpovídá za produkci hormonů, řídících funkci hypofýzy. Hypotalamus je součástí limbického systému, který zodpovídá především za emoce a je spojený se vzestupnou (aktivační částí) retikulární formace.

Z hypotalamu se vyplaví CRH (Corticotropin Releasing Hormone), který okamžitě  aktivuje sympatikus. Sympatikus působí na dřeň nadledvin a tak se kromě noradrenalinu (mediátor sympatiku) do krevního oběhu v cílových tkáních vylévá i adrenalin (hormon dřeně nadledvin). V hypotalamu se tvoří také antidiuretický hormon (ADH), který se při aktivaci sympatiku dostává ve větší míře do zadního laloku hypofýzy a odtud do plazmy.

Současně s aktivací sympatiku se CRH dostává do předního laloku hypofýzy a spustí produkci ACTH (Adrenokortikální hormon). ACTH aktivuje tvorbu a sekreci hlavního metabolického stresového hormonu – kortizolu. Sekrece kortizolu do krve má zpoždění proti adrenalinu (30 – 40 minut), protože steroidní hormony nejsou skladovány a musí se na podnět syntetizovat de novo.

Po spuštění stresové reakce se tedy aktivují dvě osy: osa sympatiko – adrenální (sympatikus – dřeň nadledvin), která okamžitě spouští také sekreci ADH a má velký význam pro krátkodobou aktivaci metabolismu, udržení cirkulujícího objemu a posílení kardiovaskulárních funkcí. Druhá osa je osa hypotalamus – hypofýza – nadledviny, jejíž funkce je především v udržení dlouhodobě zvýšeného metabolizmu působením glukokortikoidů.

Aktivace retikulární formace zvýší svalový tonus a umožní rychlejší a přesnější svalovou činnost („útěk nebo boj“). Retikulární formace aktivuje také mozkovou kůru, ve které se působením CRH zvyšuje sekrece některých mediátorů a zvyšuje se tak pozornost, rychlost rozhodování a podobně.

.2:

Obr. 8.2: Aktivace stresových os a jejich hlavní funkce.

8.4.3  Stresové hormony

Při stresové odpovědi se do krve vyplavuje větší množství stresových hormonů, které mají v život ohrožující situaci pomoci organismu  mobilizovat  všechny funkční rezervy a  přežít. Mezi stresové hormony patří:

Noradrenalin (spíše mediátor sympatiku) se v malé míře tvoří také ve dřeni nadledvin. Noradrenalin má silný vazokonstrikční účinek, způsobuje vazokonstrikci v kůži, GIT a v ledvinách. To vede k centralizaci krevního oběhu (zvyšuje se objem krve v centrálních pro „útěk nebo boj“ rozhodujících systémech: svalech, srdci, mozku). Noradrenalin zvyšuje stažlivost srdce a má lipolytický účinek. Volné mastné kyseliny se stávají zdrojem energie především pro srdeční sval. Zvyšuje také ventilaci (zesiluje tak dodávky kyslíku do organismu) a sekreci adrenalinu a ADH.

Adrenalin – hormon dřeně nadledvin. Vyplavuje se velice rychle po aktivaci sympatiku a jeho sekreci udržuje také zvýšené vyplavování kortizolu (viz dále). Adrenalin má několik účinků: metabolické účinky zvyšují glykémii. Adrenalin je nejrychleji vyplavený hormon a proto zajišťuje pro aktivovaný organizmus dostatek živin. Adrenalin štěpí zásobní formu glukózy – glykogen v játrech (glykogenolýza) a vede tak k hyperglykémii. Tento účinek je sice jen krátkodobý, zato velice rychlý. Svaly mají zásobu vlastní glukózy, proto adrenalin snižuje citlivost periferních receptorů pro inzulin, takže glukóza zůstává výhradně živinou pro mozek, kde jsou glukózové transportéry nezávislé na inzulinu.

Kardiovaskulární účinky jsou složitější. Adrenalin udržuje cirkulující objem v nejdůležitějších orgánech, které jsou nepostradatelné pro reakci „bojuj nebo uteč“ (zvyšuje citlivost mediátoru sympatiku – noradrenalinu. Vazodilatace vede ke zvýšenému prokrvení v srdci, plicích, mozku a svalech. V ostatních systémech (GIT, ledviny, kůže) podporuje vazokonstrikci. Tím se „centralizuje“ krev v důležitých orgánech. Adrenalin dále posiluje všechny vlastnosti myokardu: zvyšuje srdeční frekvenci (automacie), dráždivost (bathmotropie), vodivost (dromotropie) i stažlivost (inotropie).

Adrenalin připravuje organizmus také na situaci, kdy by mohlo dojít ke krvácení, a zvyšuje pohotovost krevních destiček ke srážení krve.

Vystupňovaný metabolismus i práce svalů zvyšuje tělesnou teplotu, proto má adrenalin schopnost aktivovat termoregulační mechanismy a vyvolat sekreci potu (i přes periferní vazokonstrikci).

Antidiuretický hormon (ADH) se vyplavuje ze zadního laloku hypofýzy od začátku stresové odpovědi. Jeho význam je v udržení cirkulujícího objemu a tlaku krve. Sekrece se zvyšuje ještě předtím, než poklesne objem krve a sníží se tlak. ADH způsobuje vazokonstrikci v arteriálním řečišti a v ledvinách umožní resorpci volné vody v distálním tubulu a sběracím kanálku. Výsledkem je zvýšení objemu extracelulární tekutiny a oligurie – tvoření malého množství koncentrované moči. ADH také zpětnovazebně snižuje aktivitu sympatiku účinkem na hypotalamus.

CRH – kortikotropin releasing hormon – způsobí v CNS kromě aktivace sympatiku sekreci některých mediátorů (viz dále) a umožňuje tvorbu proopiomelanokortinu (POMC) v předním laloku hypofýzy. POMC je také nazýván „Big Mama“, protože jeho štěpením vzniká v hypofýze několik dalších hormonů: především ACTH (v kůře nadledvin spouští syntézu a sekreci kortizolu), MSH – melanocyty stimulujícího hormonu (který má u člověka zanedbatelnou úlohu) a endorfinů a enkefalinů.

Endorfiny a enkefaliny jsou malé molekuly, které mají během stresové odpovědi velice významnou funkci: tlumí bolest a vyvolávají (spolu s adrenalinem) euforickou náladu.  (Adrenalinové sporty.)

Glukokortikoid kortizol vzniká v kůře nadledvin jako odpověď na zvýšenou sekreci ACTH. Jeho hlavním úkolem je zabezpečit pro organizmus dostatek živin a to i po spotřebování zásob energie v podobě jaterního glykogenu. Spouští proteokatabolismus – štěpí bílkoviny na peptidy a aminokyseliny. Z glukoplastických aminokyselin se v játrech glukoneogenezou vytvářejí nové molekuly glukózy. Aby však glukózu tak složitě vyrobenou nespotřebovaly svaly, které mohou mít i jiný zdroj energie (kromě vlastních zásob glykogenu například mastné kyseliny), snižuje kortizol citlivost periferních receptorů pro inzulin (podobně jako adrenalin). Při akutním stresu kortizol navíc zvyšuje nespecifickou imunitu, dlouhodobě imunitu naopak snižuje (proteokatabolismus brání tvorbě protilátek a dělení buněk). Kortizol podporuje aktivitu sympatiku a tak udržuje vazokonstrikční účinky sympatiku i  stresovou odpověď. Aktivovaný sympatikus naopak zvyšuje sekreci CRH a tím i kortizolu.

Růstový hormon (STH – somatotropní hormon) se při stresu zvyšuje také, ale jen krátkodobě (přibližně na dvě hodiny). Při dlouhodobějším stresu se jeho sekrece snižuje. Růstový hormon má v souvislosti se stresem především metabolické účinky: aktivuje lipolýzu a tím zvyšuje bezprostřední zdroj energie (mastné kyseliny).

Podobně působí prolaktin, jehož hladina se při stresu zvyšuje nejvíce – až stonásobně. Kromě metabolického účinku pravděpodobně akutně aktivuje imunitní odpověď (na periferii působí jako cytokin, váže se na receptory imunitních buněk a aktivuje T-lymfocyty a buněčnou imunitu). Při dlouhodobém stresu potlačuje prolaktin u žen ovulaci a omezuje reprodukci.

Aldosteron – hormon kůry nadledvin, mineralokortikoid. Během stresové reakce se jeho sekrece zvyšuje nepřímo díky vazokonstrikci renálních arterií. Snížená perfuze ledvin zvýší sekreci enzymu reninu, který aktivuje angiotenzinogen na angiotenzin I a II a ten v kůře nadledvin navodí sekreci aldosteronu. Aldosteron působí (podobně jako ADH) v distálním tubulu ledvin. Zvyšuje zpětné vstřebávání sodíku, na němž je osmotickými silami navázána voda, a tak opět zvyšuje cirkulující objem. Angiotenzin II má kromě toho celkové účinky – zvyšuje vazokonstrikcí krevní tlak.

Sekrece hormonů štítné žlázy se během stresové odpovědi snižuje. Jediná výjimka je chlad. V chladu se zvýší koncentrace hormonů štítné žlázy, ale podle literárních údajů to není zvýšením sekrece ze štítné žlázy, ale uvolněním T3 a T4 z tukové tkáně.

V mozku se vyplavením CRH zvýší sekrece některých neuromediátorů. Acetylcholin působí v mozku většinou jako excitační neuromediátor, který zvyšuje schopnost se soustředit, dopamin zrychluje schopnost se rozhodovat (neznamená to ale, že dobře) a serotonin (tzv. hormon komfortu) zbavuje strachu.

Obr. 8.3: Stresové hormony (CNS: stresor z centrálního nervového systému – strach, úzkost; PNS: periferní nervový systém – počitky, bolest; VNS: vegetativní nervový systém – změny homeostázy)

8.4.4  Ukončení stresu

Stresovou reakci je třeba ukončit, jinak přejde stresová odpověď do chronicity se všemi jejími důsledky. Za normálních okolností se postupně snižuje aktivita stresových os a převládne aktivita parasympatiku. Parasympatikus je silným antistresovým činitelem hlavně u mladých lidí. U starých lidí vyhasíná aktivita sympatiku pomaleji (naopak se daleko rychleji aktivují stresové osy), takže starší pacienti inklinují k chronickému stresu. Pravděpodobně to souvisí i s tím, že akutní stres pomáhá ukončit i hormon epifýzy melatonin, který se však ve vyšším věku produkuje v podstatně nižších koncentracích.

Aktivně se dá stres ukončit aktivací parasympatiku pomalým hlubokým dýcháním (6 krát za minutu, objem kolem 40% vitální kapacity).

8.4.5  Důsledky akutního stresu

Důsledky stresové odpovědi jsou velmi různorodé: záleží na intenzitě podnětu, jeho trvání a následné reakci. Mírný opakovaný stres (zvyšující se zátěž při tréninku) vede k adaptaci (zvýšení tělesné trénovanosti). Krátkodobý intenzivní stres může vést k vývoji šoku, pokud je spojen například se silnou bolestí (infarkt, akutní pankreatitida) nebo krvácením. Může dokonce vést k náhlé smrti nebo psychickým důsledkům, které pak dlouhodobě přetrvávají (posttraumatická stresová nemoc).