Einführung
Das vegetative Nervensystem (VNS), auch autonomes Nervensystem genannt, steuert lebenswichtige Körperfunktionen, die weitgehend unbewusst ablaufen. Es ist an der Aufrechterhaltung der Homöostase beteiligt. Das VNS gliedert sich in zwei Hauptkomponenten: den Sympathikus und den Parasympathikus. Diese beiden Systeme wirken oft gegensätzlich, um die Körperfunktionen je nach Bedarf zu regulieren. Die glatte Muskulatur spielt eine entscheidende Rolle bei vielen dieser automatischen Prozesse, da sie in den Wänden von Organen und Blutgefäßen vorkommt. Die Kommunikation innerhalb des VNS erfolgt über verschiedene Neurotransmitter, die an spezifische Rezeptoren auf den Zielzellen binden.
Das vegetative Nervensystem (VNS)
Überblick und Funktion
Das vegetative Nervensystem (VNS) ist ein komplexes Netzwerk, das zahlreiche kybernetische Regelkreise umfasst und die Homöostase aufrechterhält. Es reguliert die Atmung, die Herzfrequenzvariabilität, den Blutdruck und somit die Sauerstoffversorgung aller Zellen. Darüber hinaus steuert es den Temperatur-, Wasser-Salz- und Säure-Base-Haushalt, die Durchblutung, die Tätigkeit der Skelettmuskeln, Nieren, Harnleiter- und Blasenmuskeln sowie die Magen-Darm-Funktionen einschließlich der Leber. Es beeinflusst auch den Energie-, Baustoff-, Enzym- und Hormonstoffwechsel sowie die Entgiftung. Das VNS ermöglicht körperliche Fortbewegung, Kommunikation und Fortpflanzung.
Afferenzen und Efferenzen
Das VNS besteht aus Efferenzen, die vom Zentralnervensystem (ZNS) ausgehen, und Afferenzen, die periphere Informationen signalisieren. Viszeroefferente und viszeroafferente Botschaften sind innerhalb von metamer miteinander verschalteter Segmente erkennbar, was sich in reflektorisch-vegetativen Zeichen wie Pupillomotorik, Vasodilatation oder -konstriktion, Kontraktion der Mm. arrectores pilorum ("Gänsehaut"), Hyper- oder Hypohidrosis, respiratorische Sinusarrhythmie, Orthostase und referred Pain äußert.
Embryologische Entwicklung
In der Phylogenese hat sich die Embryologie der Kerne des Sympathikus im Rückenmark unter Aussparung der Segmente für die Arm- und Beinplexus (C7-L2/3) und Ausbreitung perivaskulär zu den Muskeln sowie die der zentralen Kerne des Parasympathikus zur Erkennung (Hirnnerv III, IV, VI, IX und XI), Aufnahme (VII, IX, X und XI), Assimilation (X) und Verteilung (X) der lebenserhaltenden Energie (Sinnes-, Kau-, Verdauungs-, Atmungs- und Kreislauforgane) und schließlich die der sacralen Kerne zur Fortpflanzung und Ausscheidung durchgesetzt.
Mess- und Regelstrecke
Das VNS funktioniert als Mess- und Regelstrecke, die über spezielle Rezeptoren (Baro-, Chemo-, Osmo- und Dehnungsrezeptoren sowie Zellwandrezeptoren) Regel- und Störgrößen wie akuten Blutverlust, Sauerstoff-, Zucker- oder Salzmangel sowie chronische Einflüsse durch Narben vermittelt. Es beeinflusst auch die Reaktion auf äußere Umwelteinflüsse, die Orientierung in der Nahrungs-Umwelt und die zwischenmenschliche Kommunikation. Schließlich beeinflusst es Denken und Emotionen.
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Zusammenspiel von Sympathikus und Parasympathikus
Die tabellarische Einteilung der ortho- bzw. parasympathischen Effekte ist nur eine theoretische Grundlage für ein kompliziertes Zusammenwirken. Das enterische System spielt eine autonome Sonderrolle ("Bauchhirn"). Über die Grundregulation bzw. extrazelluläre Matrix ist eine Trennung vom ZNS bzw. Psycho-Neuro-Immun-Endokrinum nicht sinnvoll.
Sympathisches Nervensystem
Funktion und Transmitter
Der Sympathikus ist vor allem bei erhöhten Anforderungen wie Stress aktiv und adaptiert die inneren Organe entsprechend. Er bewirkt eine Erweiterung der Pupillen, einen Anstieg des Blutzuckerspiegels und der Körpertemperatur sowie eine Erhöhung des Blutdrucks und der Herzleistung. Die wichtigsten Transmitter im Sympathikus sind Adrenalin und Noradrenalin. Das sympathische Nervensystem ist an vielen Funktionen beteiligt, die mit der "Kampf-oder-Flucht"-Reaktion verbunden sind.
Anatomie
Die ersten Nervenzellen des Sympathikus befinden sich im Brust- (Pars thoracica) und Lendenwirbelbereich (Pars lumbalis). Wesentliche Zentren sind Hypothalamus, Hirnstamm und Formatio reticularis, die Impulse auf das Wurzelzentrum im Rückenmark senden. Diese Wurzelzellen liegen im Seitenhorn des Rückenmarks und bilden den Nucleus intermediolateralis. Sie senden ihre Fasern zu den Paravertebralganglien, wo die meisten Fasern auf eine zweite Nervenzelle umgeschaltet werden. Der Neurotransmitter, der dabei verwendet wird, ist Acetylcholin. Die zweite Nervenzelle innerviert das Zielorgan mithilfe des Neurotransmitters Noradrenalin. Eine Ausnahme macht die Übertragung der Impulse an die Schweißdrüsen und an das Nebennierenmark.
Wirkungen
Der Sympathikus bewirkt eine Leistungssteigerung des Organismus (Ergotropie) und hemmt für das Handeln nicht erforderliche Vorgänge wie z.B. die Darmtätigkeit.
Parasympathisches Nervensystem
Funktion und Transmitter
Der Parasympathikus ist in Ruhephasen, bei Entspannung und während der Regeneration aktiv. Er senkt die Pulsfrequenz und erhöht die Motorik im Magen-Darm-Trakt (trophotroper Zustand). Der Botenstoff ist hier Acetylcholin. Das parasympathische Nervensystem reguliert die Körperfunktionen im Gegenspiel mit dem Sympathikus. Es spielt eine zentrale Rolle in der Regulation der körperlichen Reaktionen in Ruhe und während der Verdauung und ist dadurch vor allem beim Aufbau von neuen Energiereserven aktiv.
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Anatomie
Die Kerngebiete des Parasympathikus sitzen im Hirnstamm und dem sakralen Rückenmark. Die Fasern des Parasympathikus verlaufen vorwiegend entlang der inneren Organe des Kopfes und des Bauchraums. Seine Kerngebiete liegen im Hirnstamm. Von dort verlaufen die Fasern zu den parasympathischen Ganglien und werden auf das postganglionäre Neuron umgeschaltet. Die postganglionären Fasern ziehen vor allem zur glatten Muskulatur und den Drüsenzellen der jeweiligen Zielorgane.
Der Parasympathikus entspringt in verschiedenen Kerngebieten im Hirnstamm und verläuft von dort aus gemeinsam mit den zugehörigen peripheren Nerven zu seinen Zielstrukturen:
- Nucleus oculomotorius accessorius (Edinger-Westphal-Kern): Bildet den Nervus oculomotorius und zieht zum Ganglion ciliare.
- Nucleus salivatorius superior: Ursprung des Nervus facialis, versorgt Tränendrüse, Unterkieferspeicheldrüse, Unterzungenspeicheldrüse und kleinere Drüsen am Gaumen, der Zunge und der Nase.
- Nucleus salivatorius inferior: Ursprung des Nervus glossopharyngeus und zieht zum Ganglion oticum.
- Nucleus dorsalis nervus vagi: Gibt viszeroefferente, parasympathische Fasern ab, die mit dem Nervus vagus in die Peripherie ziehen.
Auf Höhe des sakralen Rückenmarks (S2-S4) liegen die präganglionären, parasympathischen Neurone in den Seitenhörnern des Rückenmarks, von wo aus sie als Nervi splanchnici pelvici ebenfalls zu organnahen Ganglien ziehen.
Wirkungen
Der Parasympathikus hat starke Effekte auf die Sekretion der Drüsen. Am Auge bewirkt er eine Kontraktion der Mm. sphincter pupillae und ciliares.
Neurotransmitter im VNS
Acetylcholin
Acetylcholin ist der wichtigste Neurotransmitter des Parasympathikus. An der ersten Synapse in den Ganglien, wo das präganglionäre parasympathische Neuron auf das zweite Neuron umgeschaltet wird, befinden sich nicotinerge Acetylcholinrezeptoren.
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Adrenalin und Noradrenalin
Adrenalin und Noradrenalin sind die wichtigsten Neurotransmitter des Sympathikus. Sie wirken über α- und β-adrenerge Rezeptoren.
Glatte Muskulatur und das VNS
Die glatte Muskulatur wird hauptsächlich vom VNS gesteuert und ist in den Wänden vieler Organe und Blutgefäße vorhanden. Sie kontrahiert sich unwillkürlich und reguliert wichtige Funktionen wie die Durchblutung, die Darmbewegung und die Blasenentleerung.
Steuerung der glatten Muskulatur
Der Sympathikus und Parasympathikus wirken oft antagonistisch auf die glatte Muskulatur. Beispielsweise bewirkt der Sympathikus eine Kontraktion der Blutgefäße, während der Parasympathikus in einigen Gefäßbereichen eine Entspannung bewirken kann (indirekt über die Hemmung des Sympathikus). Im Darmtrakt fördert der Parasympathikus die Peristaltik, während der Sympathikus sie hemmt.
Pharmakologische Beeinflussung des VNS
Auf den Parasympathikus kann mit einer Vielzahl verschiedener Medikamente Einfluss genommen werden. Dabei sind verschiedene Strukturen des Parasympathikus pharmakologische Ziele. In der Folge wird die Wirkung entweder verstärkt oder gehemmt.
Parasympathomimetika
Medikamente, die die Wirkung des Parasympathikus verstärken, nennt man Parasympathomimetika. Sie können direkt oder indirekt wirken. Direkte Parasympathomimetika verstärken die Wirkung des Acetylcholins, während indirekte Parasympathomimetika das Enzym Cholinesterase blockieren.
Parasympatholytika
Parasympatholytika sind Medikamente, die die Wirkung des Parasympathikus hemmen. Sie blockieren kompetetiv die Wirkung des Acetylcholins und haben Folgen wie Bronchien- und Pupillenerweiterung, Mundtrockenheit oder Obstipation.
Sympathomimetika und Sympatholytika
Sympathomimetika aktivieren den Sympathikus, während Sympatholytika ihn blockieren. Es gibt Alphablocker für die Alpharezeptoren und Betablocker für die Betarezeptoren.
Klinische Bedeutung
VNS-Dysfunktion (Dysautonomie)
Eine VNS-Dysfunktion (Dysautonomie) führt zu nicht-funktionsfähigen Organen des VNS. Ursachen können Verletzungen, Krankheiten oder erbliche Mutationen sein. Beispiele hierfür sind das Horner-Syndrom, paraneoplastische Syndrome und Morbus Parkinson.
Vasovagale Synkopen
Bei einem dauerhaft erhöhten Tonus des Parasympathikus kann es zu vasovagalen Synkopen kommen, wenn die Gefäße weitgestellt sind und gleichzeitig die Herzfrequenz sehr niedrig ist. Dadurch "versackt" das Blut im Stand in den Beinen und erreicht nicht mehr in ausreichender Menge das Gehirn, weswegen es zu Bewusstlosigkeit kommt.
Stressbedingte Erkrankungen
Die langfristige Aktivierung des Sympathicus kann stressbedingte Krankheiten auslösen, welche nach langer Zeit sogar tödlich enden können.
Diagnostik
Verschiedene Tests können zur Beurteilung der Funktion des VNS eingesetzt werden, darunter der Schellong-Test und der Kipptischtest.
Das enterische Nervensystem (ENS)
Das enterische Nervensystem (ENS), oft als "Bauchhirn" bezeichnet, ist ein komplexes Netzwerk von Neuronen im Magen-Darm-Trakt. Es kann autonom funktionieren und die Verdauungsprozesse steuern, wird aber auch vom Sympathikus und Parasympathikus beeinflusst.
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