Unsere Organfunktionen werden zum größten Teil von unserem Hirn aus gesteuert. Im Hirnstamm werden unsere Atmung, unser Herz und unsere Blutgefäße kontrolliert.
Das vegetative Nervensystem, ein teilautonomes System, steuert die Aktivitäten unserer Organe, indem es beispielsweise den Herzschlag anfeuert. Es besteht aus dem Sympathikus (sympathisches Nervensystem) und dem Parasympathikus (parasympathisches Nervensystem). Während die HPA-Achse mittels Neurotransmittern und Hormonen (endokrin) angesteuert wird, wird das vegetative Nervensystem neuronal (elektrisch) angesteuert.
Dieser Artikel beleuchtet die spezifische Funktion des Nebennierenmarks im Kontext des sympathischen Nervensystems, seine Rolle bei der Stressreaktion und seine klinische Bedeutung bei verschiedenen Erkrankungen.
Einführung in das sympathische Nervensystem und das Nebennierenmark
Das sympathische Nervensystem, oft als "Kampf oder Flucht"-System bezeichnet ("Fight or Flight"), bereitet den Körper auf Stresssituationen vor. Es erhöht die Herzfrequenz, den Blutdruck und die Atemfrequenz, um die Leistungsbereitschaft zu steigern. Das Nebennierenmark, ein Teil der Nebenniere, spielt eine zentrale Rolle in dieser Reaktion.
Die Nebennieren sind zwei kleine Organe, die auf den oberen Enden der Nieren liegen. Jede Nebenniere ist in zwei Abschnitte unterteilt: die äußere Nebennierenrinde (Cortex) und das innere Nebennierenmark (Medulla). Anatomisch bestehen sie aus zwei funktionell unterschiedlichen Anteilen: der äußeren Nebennierenrinde (Cortex) und dem inneren Nebennierenmark (Medulla). Das Nebennierenmark (Medulla glandulae suprarenalis), kurz NNM, befindet sich in der Nebenniere (Glandula suprarenalis), welche sich wie ein Hütchen auf die Niere selbst setzt. Es bildet den kleinsten Anteil in der Mitte der Nebenniere. Im Unterschied zur Nebennierenrinde handelt es sich beim Mark um ein sympathisches Paraganglion, welches aus den charakteristischen chromaffinen Zellen besteht. Ein Paraganglion beschreibt eine Ansammlung von epithelähnlichen, endokrin aktiven Parenchymzellen, welche sich funktionell zwischen dem endokrinen System und dem vegetativen Nervensystem befinden.
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Nebennierenmark: Zusammensetzung und Innervation
Grundlage des Nebennierenmarks bilden die modifizierten zweiten Sympathikusneuronen. Histologisch betrachtet besteht das Mark neben den modifizierten Sympathikusneuronen aus Nervenfasern und Gliazellen. Nervenfasern beschreiben das Axon eines Neurons, welches von einer Gliascheide umhüllt ist. Sie sind sogar lichtmikroskopisch erkennbar. Weiterhin weist das Nebennierenmark einige histologische Zellmerkmale auf. Dazu zählen große, chromaffine Zellen, welche zahlreiche Sekretgranula zur Katecholaminspeicherung besitzen. Die Bezeichnung als “chromaffin” entsteht durch die Anfärbbarkeit mit Chromsalzen. Ein anderes wichtiges Merkmal sind die Drosselvenen. Darunter versteht man Venen mit Muskelpolstern unter der Intima-Schicht. Diese können kontrahieren und damit aktiv eine Änderung des Gefäßvolumens herbeiführen. Das wiederum führt zu einer Erhöhung des Strömungswiderstandes und damit zu einer Drosselung des Blutflusses. Die Funktion dieser Drosselvenen ist noch nicht ganz geklärt, allerdings vermutet man, dass damit die Passagezeit des Blutes durch das Kapillarbett verlängert werden soll.
Die Innervation erfolgt über die präganglionären sympathischen Nervenfasern des Nervus splanchnicus major und minor.
Die Funktion des Nebennierenmarks: Katecholaminproduktion
Das Nebennierenmark ist hauptsächlich für die Produktion von Katecholaminen verantwortlich, insbesondere Adrenalin (Epinephrin) und Noradrenalin (Norepinephrin). Katecholamine umfassen im Allgemeinen Adrenalin, Noradrenalin und Dopamin. Dopamin und Noradrenalin wirken beide vorwiegend als Neurotransmitter, weshalb sie in den entsprechenden Neuronen gebildet werden. Dazu zählen bei Dopamin die dopaminergen Neuronen, etwa die Substantia nigra. Noradrenalin kann sowohl im zentralen Nervensystem als auch in postganglionären Neuronen des Sympathikus gebildet werden. Nur ein kleiner Teil entfällt auf das Nebennierenmark.
Diese Hormone sind zentral für die „Fight-or-Flight“-Reaktion des Körpers. Sollte das Mark entfernt werden, können ähnliche Gewebe im Nervensystem (Ganglien) diese Hormone teilweise ersetzen. Das Nebennierenmark wirkt wie eine eingebaute Notfallanlage in deinem Körper. Es produziert Hormone, die dir helfen, schnell auf Stress zu reagieren.
Adrenalin und Noradrenalin: Synthese und Freisetzung
Ausgangsstoff für die Synthese der Katecholamine ist Phenylalanin, eine essentielle Aminosäure. Als Schlüsselenzym dient Tyrosinhydroxylase. Die Synthese findet auf das Nebennierenmark bezogen in den chromaffinen Zellen statt. Im ersten Schritt wandelt sich Phenylalanin zu Tyrosin um, welches neben der Katecholaminsynthese auf als Ausgangssubstanz für die Synthese von Melanin und von Schilddrüsenhormonen genutzt wird. Tyrosin wird dann weiter zu DOPA (3,4-Dihydroxyphenylalanin) durch das Schlüsselenzym umgewandelt. DOPA wird anschließend zu Dopamin decarboxyliert. Im nächsten Schritt entsteht aus Dopamin Noradrenalin. Dafür brauchen die Zellen Vitamin C. Zusammengefasst entsteht aus den Aminosäuren zunächst DOPA, dann Dopamin, Noradrenalin und Adrenalin. Letztere beide können dann in den Granula der chromaffinen Zellen gespeichert werden.
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Vitamin C ist essentiell für die Katecholaminsynthese. Ohne das Vitamin kann kein Noradrenalin und damit auch kein Adrenalin produziert werden.
Über Exozytose können die Hormone bei Bedarf in das Blut abgegeben werden. Dort sind sie frei löslich und besitzen eine Halbwertszeit von etwa einer bis drei Minuten. Die Sympathikusaktivierung (Fight or flight Modus) stimuliert das Mark über die cholinergen Synapsen an den chromaffinen Zellen. Diese aktivieren die ersten Schritte der Synthesekette. Cortisol kann den Stoffwechsel auch stimulieren. Es wird aus der Nebennierenrinde freigesetzt und feuert ebenfalls die Enzyme zur Synthese an.
Auswirkungen von Adrenalin und Noradrenalin
Adrenalin und Noradrenalin werden vorwiegend bei psychischen und physischem Stress ausgeschüttet. Sie halten den Kreislauf aufrecht durch eine Steigerung des Blutdrucks und der Herzfrequenz. Catecholamine sind biogene Amine, die in Stresssituationen von der Nebenniere freigesetzt werden. Adrenalin bzw. Epinephrin und Noradrenalin bzw. Norepinephrin sind chemisch betrachtet sehr ähnlich. Der Hauptunterschied liegt in ihrer Funktion im Körper: Adrenalin steigert die Aufmerksamkeit und beschleunigt die Fähigkeit des Körpers, Energie bereitzustellen, während Noradrenalin die Blutgefäße verengt und so den Blutdruck erhöht. In das Blut sezerniertes Adrenalin und Noradrenalin werden zu Vanillinmandelsäure abgebaut.
Die Hauptaufgabe der Katecholamine besteht darin, die Wirkung des sympathischen Nervensystems zu verstärken. Sie werden direkt in den Blutkreislauf abgegeben und halten ihre Wirkung länger an, als wenn Katecholamine in Form von Neurotransmittern freigesetzt werden. Eine der bekannten Wirkungen ist das Auslösen der Fight-or-Flight-Reaktion. Rezeptoren (Adrenorezeptoren), von denen es diverse Subtypen gibt, die an unterschiedlichen Stellen exprimiert werden und verschiedene Funktionen haben.
Die Rolle des Nebennierenmarks bei der Stressreaktion
Die Nebennieren produzieren und sekretieren eine Vielzahl von Hormonen, die essentiell für das Überleben sind. Die von den Nebennieren produzierten Hormone können in Steroid- und Nichtsteroidhormone unterteilt werden. Adrenalin und Noradrenalin sind Catecholamine, sie werden schnell in Reaktion auf Stress freigesetzt und bereiten den Körper auf eine schnelle Reaktion vor.
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Akuter Stress und die SAM-Achse
Akuter Stress entsteht v.a. durch Wahrnehmung einer akut bedrohlichen Situation, z.B. Schreck, Angriff, psychosoziale Stressoren (Konflikte, Prüfung), Schmerz oder Angsttrigger, aber auch physische Belastungen wie extreme körperliche Anstrengung oder Hypoglykämie. Die sensorischen Signale werden im Neokortex oder direkt und schneller durch das limbische System als bedrohlich klassifiziert, welche daraufhin innerhalb von Sekundenbruchteilen - zum Teil unter Beteiligung des Hypothalamus-Hormons CRH - den Locus caeruleus im Hirnstamm stimulieren, der gleichzeitig als Zentrum noradrenerger Aktivität im ZNS (s.o.) und Steuerzentrale des Sympathikus fungiert. Diese Steuerung erfolgt nicht direkt, sondern über Bahnen, die in den periventrikulären Hypothalamus einstrahlen, von wo aus das sympathische Nervensystem stimuliert und der Köper physiologisch in Erregung bzw. in einen Alarmzustand versetzt wird (Rensing et al., 2005, S. 88).
Die Sympathikus-Nebennierenmark-Achse (SNA, SAM) vermittelt mittels (in diesem Fall peripherer) adrenerger und noradrenerger Neuronen schnelle aktive Reaktionen der Zielorgane und -gewebe bzw. des Organismus (Fight-or-Flight) und steht für exzitatorische, motorisch betonte Aktivität sowie neuronale Bahnung, Differenzierung und Stabilisierung im ZNS. Sie dominiert u.a.
Die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse (HHNA, HPA-Achse)
Wird eine Wahrnehmung bzw. Situation von Kortex und v.a. limbischem System als belastend qualifiziert, stimulieren diese - über serotonerge und cholinerge Fasern - im Hypothalamus die Ausschüttung des Signalpeptid CRH (Corticotropin-Releasing-Hormon), wodurch einerseits die SNA aktiviert wird, die allerdings ihrerseits wesentlich mit der Aktivität des Locus caeruleus korrespondiert (s.o.). Außerdem spielt CRH als Neurotransmitter u.a. in Hippocampus und Amygdala in der Vermittlung von Stress- und Angstreaktionen eine Rolle (Rensing et al., 2006, S. In seiner Hauptfunktion aktiviert CRH jedoch im Hypophysenvorderlappen die Synthese und Ausschüttung von ACTH (Adrenocorticotropes Hormon). Agonistisch wirken hierbei u.a. Adrenalin, ADH und verschiedene Entzündungsmediatoren wie TNF-a und Interleukin-1. ACTH wiederum bewirkt über die Blutbahn die Freisetzung von Glukokortikoiden, insbesondere Cortisol, aus der Nebennierenrinde. Cortisol und ACTH regulieren durch negative Rückkopplung die weitere Freisetzung von CRH.
Die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrinden-Achse (HHNA, HPA-Achse) versetzt den Körper etwas verzögert in einen 'Ausnahmezustand' und vermittelt über verschiedene Hormone, v.a. das Cortisol, Stressanpassungen in Bereichen wie Stoffwechsel und Immunsystem. Sie wirkt hemmend und destabilisierend auf das ZNS ist wesentlich an den pathophysiologischen Entwicklungen bei Dauerstress beteiligt.
Chronischer Stress und seine Auswirkungen
Aus diesen zunächst positiven Stresssituationen können sich nervliche Störungen und Überlastungssymptome entwickeln. Negativ wird Stress erst dann, wenn er häufig auftritt und kein körperlicher Ausgleich erfolgt, die körperlichen „Reserven“ nicht „abgerufen“ werden, z. B. durch Bewegung. Dann „kreisen“ die Brennstoffe Zucker und Fett ungenutzt in der Blutbahn. Dauerhaft erhöhte Blutfettwerte können zur Arterienverkalkung beitragen. Durch einen ständig erhöhten Adrenalinspiegel und damit verbunden durch eine erhöhte Konzentration eines bestimmten Hormons der Hirnanhangsdrüse (ACTH-adeno-corticotropes Hormon) kann es bei Dauerstress zu Erschöpfungszuständen kommen.
Bei gestörter HPA-Hemmung oder dauerhaft gestörtem emotionalem Gleichgewicht bleibt der Cortisolspiegel erhöht. Dies lässt sich auch bei sozial untergeordneten Tieren ebenso wie bei Menschen mit dauerhaftem psychosozialem Stress oder Depression (s.o.), feststellen (ebd., S. 158).
Klinische Bedeutung des Nebennierenmarks
Erkrankungen des Nebennierenmarks können zu einer Über- oder Unterproduktion von Katecholaminen führen, was zu verschiedenen klinischen Manifestationen führt.
Phäochromozytom
Das Phäochromozytom ist eines der wichtigsten Pathologien des Nebennierenmarks. Darunter versteht man einen hormonell aktiven Tumor, der zu über 80 Prozent im Bereich des Nebennierenmarks auftritt. Er produziert Katecholamine, besonders Adrenalin und Noradrenalin, und setzt diese unkontrolliert frei. Die Symptome ergeben sich aus der Überproduktion der Katecholamine und deren Wirkung auf die einzelnen Organe. Dabei treten die Symptome eher anfallsartig auf. Patienten und Patientinnen präsentieren sich häufig mit Hypertonie (Bluthochdruck) oder hypertensiven Kriesen, sowie Tachykardie (Herzrasen) und Palpitationen. Außerdem sind Kopfschmerzen, Schweißausbrüche, Unruhe und Angst typisch. Seltener zeigt sich ein Tremor, Blässe im Gesicht, Gewichtsverlust und Übelkeit. Außerdem kann der Kohlenhydratstoffwechsel, beispielsweise im Sinne von Hyperglykämien, gestört sein und auch zu einem Diabetes mellitus führen.
Die Diagnose wird häufig mittels bildgebender Verfahren (Magnetresonanztomographie (MRT), Szintigrafie) gestellt. Als einzige kurative Behandlung steht die chirurgische Resektion zur Verfügung. Bei inoperablen benignen Tumoren gibt man dauerhaft Phenoxybenzamin, einen Alphablocker.
Neuroblastom
In dem Nebennierenmark kann auch ein Neuroblastom auftreten. Darunter versteht man maligne, embryonale Tumore des peripheren sympathischen Nervensystems.
Alpha-Amylase-Aktivität im Speichel als Marker der Sympathikus-Parasympathikus-Balance
Die Aktivität der alpha-Amylase wird im Labor photometrisch bestimmt. Für die Aussagekraft der Speicheluntersuchung ist die Einhaltung der Abnahmezeiten wichtig. Die Speichelproben sind präanalytisch stabil und können per Post versendet werden. Eine Anleitung zur Speichelabgabe ist am IMD erhältlich.
Studien zufolge ist die alpha-Amylase-Aktivität im Speichel, die das Gleichgewicht der SAM-Achse abbildet, psychischen Belastungen gegenüber besonders sensibel. So korreliert die psychische Belastung durch die Pflege Angehöriger in Studien mit der alpha-Amylase-Aktivität im Speichel. Eine positive Wirkung stressreduzierender Maßnahmen wie Meditation oder autogenes Training auf den empfundenen Stress konnte bereits durch erste Studien anhand der alpha-Amylase-Aufwachreaktion (AAR) im Speichel belegt werden.
Beeinflussung des vegetativen Nervensystems durch Atmung
Wie bereits angedeutet, können wir durch unsere Willenskraft unsere Atmung kontrollieren und somit gleichzeitig auch das autonome System beeinflussen. Bei gezielter Aktivierung des Sympathikus kannst du eine Leistungssteigerung erzeugen und somit einer Vagotonie entgegenwirken. Beim Kraftsport wird diese Methode genutzt, um die Leistungsfähigkeit beim Heben von Gewichten zu verbessern. Effektiv hierbei ist die Widerstandsatmung mit dem Fokus auf die Einatmung. Hierzu gibt es Übungen wie das „Crocodile Breathing“, die viele Athlet_innen vor dem Krafttraining ausführen. Beim Parasympathikus gilt es, eine ruhige und langsame Ausatmung zu praktizieren, um ihn zu aktivieren.
Um den Vagus-Nerv zu aktivieren, helfen jegliche Relaxübungen, Achtsamkeitstraining oder generell Übungen, die langsames und ruhiges Ausatmen beinhalten.
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