Parasympathicus, Sympaticus, Steuerung der Organtätigkeit, Wirkung von Medikamenten

3.4.1 Parasympathicus,
Sympaticus, Steuerung der Organtätigkeit, Wirkung von Medikamenten
 

Das vegetative Nervensystem
ist das System der meist motorischen Neuronen, das Drüsen, glatte
Muskeln (innere Organe) und das Herz mit Information versorgt. Manchmal
spricht man auch von autonomem Nervensystem, weil es teilweise
ohne die höheren Zentren der Großhirnrinde arbeitet und weil
es ohne willentliche Steuerung funktioniert.

Es ist z. B. verantwortlich für:

  • Blutkreislauf,
  • Herztätigkeit und Atmungsfrequenz,
  • Blutdruck und Körpertemperatur
  • Kontrolle der Magensaftsekretion.

Es arbeitet mit dem Hormonsystem zusammen und wird durch
den Hypothalamus und den Hirnstamm,
hier vor allem die Medulla oblongata und Teilen der Pons kontrolliert.

Die Steuerzentrale Hypothalamus

Dem Hypothaamus kommt eine wesentliche Funktion
für die Aufrechterhaltung des inneren Milieus zu. Er gehört
zum Zwischenhirn und liegt unterhalb des Thalamus in enger Nachbarschaft
zum 3. Ventrikel. Zellen des Hypothalamus können somit Zustand von
Blut und Liquor messen (Temperatur, Salzgehalt, Hormonkonzentrationen)
und über Verschaltungen sowohl auf das untergeordnete vegetative
Nervensystem als auch auf die Ausschüttung verschiedener Hormone
Einfluß nehmen.

Besondere Bedeutung hat das Zusammenspiel von Hypothalamus
und Hirnanhangsdrüse (Hypophyse). Einerseits über die Ausschüttung
verschiedener chemischer Substanzen ins Blut, andererseits über direkte
Nervenverbindungen bestehen viele Regelmechanismen zwischen beiden Organen,
welche einen Großteil der hormonellen
Vorgänge des Körpers
steuern.

Außerdem kann der Hypothalamus
unter anderem über die Formatio reticularis eine übergeordnete
Steuerung z.B. von Herz-Kreislauffunktionen oberhalb der Zentren in der
Medulla oblongata ausüben. Bestimmte Zonen des Hypothalamus steuern
auch komplexe Verhaltensweisen des Individuums (Abwehr-, Fluchtverhalten,
Nahrungs- und Flüssigkeitsaufnahme, Thermoregulation), wobei sich
die Zentren anatomisch nur ungenau abgrenzen lassen.

Enge Verbindungen zum Hypothalamus besitzt das Limbische
System
. Hier werden äußere und innere Einflüsse integriert
und emotional gefärbt. Außerdem spielen die beteiligten Strukturen
eine Rolle bei der Bildung des Gedächtnisses.

Das vegetative Nervensystem besteht aus 2 Bereichen,
die antagonistisch wirken:

dem parasympathischen und sympathischen Teil (= Parasympathicus
und Sympathicus).

vergNs3

Insgesamt verlaufen alle sympathischen
Fasern über den Grenzstrang
(Truncus sympathicus), eine Ganglienkette links und rechts des Rückenmarks.

Die parasympathischen Bahnen
verlaufen über den 3., 7., 9.,10. Gehirnnerv (Nervus vagus) und einige
am Kreuzbein austretende Nerven. Der Nervus vagus führt zu allen
Organen im Brust-und Bauchraum. (siehe Übersicht links)

Mit P
=
Parasympathicus sind die
parasympathischen Nerven markiert, mit S
= Sympathicus sind die Bereiche
des Sympathicus über den Grenzstrang gekennzeichnet.

Das bedeutet, daß die (meisten) inneren Organe
immer durch 2 motorische Nerven,
die sympathischen und parasympathischen
Neuronen gesteuert werden.

Dabei wirken beide antagonistisch, z. B. erhöht
die sympatische Faser den Herzschlag, während die parasympathische
Bahn den Herzschlag erniedrigt.

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symp8

vNs1

Die autonome Steuerung der Organe verläuft über
2 Neurone: ein prä- und ein postganglionäres
Neuron
.

Die Zellkörper der präganglionären
Neuronen
befinden sich im ZNS, deren Axone sind markhaltig.

Im weiteren Verlauf wird eine Synapse außerhalb
des ZNS in einem peripheren Ganglion gebildet. Hier sind Abzweigungen
und Interneurone möglich.
Das Neuron nach der Synapse wird postganglionär
genannt, dessen Axon ist marklos und verläuft in das Endorgan.

Ein Ganglion ist eine Ansammlung neuronaler Zellkörper
außerhalb des ZNS.

Typischerweise sind die sympathischen
präganglionären Fasern
kurz und
die Synapsen liegen in den
Grenzstrangganglien.
Die
postganglionären
Fasern
bis zum Zielorgan sind lang.

Die parasympathischen
präganglionären Fasern
sind lang und besitzen
wie oben angeführt Synapsen in Ganglien in der Nähe des Endorgans.

Dies gilt jedoch nicht für alle Organe.

  • Schweißdrüsen und die meisten vascularen
    glatten Muskeln werden nur sympathisch innerviert.
  • Der Ciliarmuskel des Auges wird nur parasympathisch
    innerviert.
  • Die glatten Muskeln der Bronchien werden nur parasympathisch
    versorgt, sie sind jedoch für Adrenalin als Neurotransmitter höchst
    empfindlich
  • Inden Speicheldrüsen produzieren Parasympathicus
    und Sympathicus eher gleiche Effekte.

Im allgemeinen wird das sympathische System bei Stress
aktiviert, um die fight or flight”
Reaktion hervorzurufen, die den Organismus in Leistungsbereitschaft
zu versetzen. Stellen Sie sich vor, sie stehen im Halbdunkel direkt vor
einem Dobermann. Ihre Haare sträuben sich, die Pupillen erweitern
sich, Ihr Gesicht verfärbt sich schlagartig weiß, sie beginnen
zu schwitzen, Herzschlag und Atemfrequenz erhöhen sich usw.

Das parasympathtische System produziert den “feed
or breed”
Effekt. Stellen Sie sich vor, Sie sitzen an
einem warmen Sonntagnachmittag nach einem feinen Mittagessen am Swimmingpool
und müssen nicht an kommende Klassenarbeiten denken.

Das sympathische Nervensystem (SNS)

Die Zellkörper der präganglionären Neurone
des SNS sitzen im lateralen grauen Horn in den T1-L2 Segmenten des Rückenmarks.
Die Abbildung unten zeigt die 3 Hauptwege, über die die sympathischen
Fasern das Zielorgan innervieren.

_fig3bl

1. Da es
vom Rückenmark keine Abzweigung im Halsbereich für Kopf und
Hals gibt, entspringen die sympathischen Nerven zu den Zielorganen in
diesen Bereichen im Brustabschnitt.

Präganglionäre Fasern aus den oberen thorakalen
Abschnitten verlaufen über die vordere Wurzel und weißen Rami
communicantes
zu den Grenzstrangganglien. Hier verzeigen sie aufwärts
und bilden im cervikalen sympathischen Ganglion mit den postganglionären
Neuronen Synapsen.

Postganglioniäre Fasern aus den Hals- und oberen
4-5 thoracalen sympathetischen Ganglien bilden die Herzabzweigung, die
zu Herz- und Lunge führt.

2. Im Brustbereich
findet man nahezu den umgekehrten Verlauf.

3. Einige präganglionäre
Fasern aus den T5-L2 Segmenten verlaufen ohne Synapse durch das Grenzstrangganglion.
Sie bilden die thorakalen und lumbalen splanchialen Nerven die im prävertebralen
Ganglion Synapsen bilden. Die postganglionären Fasern verlaufen dann
zu Leber und Pankreas.

Parasympathisches Nervensystem (PNS)

Wie schon gesagt, faßt man die Gehirnnerven
3, 7, 9, und 10 sowie einige, die an den Sacralsegmenten 2,3,4, und 5
austreten als parasympatische Nerven zusammen. Dabei hat der Nervus vagus
(X) die größte Bedeutung, da er viele Organe im Brust- und
Abdominalbereich innerviert.

Die Nerven des PNS haben lange präganglionäre
Neuronen und ein sehr kurzes postganglionäres Neuron. IIm Allgemeinen
sitzt das Ganglion auf der Oberfläche des Endorgans. Die ganglionäre
Synapse benutzt Acetylcholin (ACh) als Neurotransmitter. Die Rezeptoren
im Ganglion sind in beiden Systemen (SNS und PNS) sehr ähnlich und
reagieren ebenfalls ziemlich gleich auf Drogen und Medikamente. Die postganglionäre
Synapse im PNS setzt ebenfalls ACh frei, jedoch ist der postsynaptische
Rezeptor sehr unterschiedlich vom Rezeptor im Ganglion

Neurotransmitter im vegetativen Nervensystem

SNS: ACh im präganglionären
Neuron, Noradrenalin oder Adrenalin im postganglionären Axon.

PNS: ACh ist der
Neurotransmitter der ganglionären Synapse und der Endorgan-Synapse
des PNS.

Man nennt die Neuronen die ACh produzieren cholinerge
Neuronen
, die die Katecholamine (Adrenalin
und Noradrenalin) produzieren adrenerge
Neuronen
. (Von der Nebenniere ausgeschüttet wirkt Adrenalin als
Hormon) In ganglionären Synapsen werden nikotinische
Acetylcholin- Rezeptoren
verwendet. (Abb.
185
Acetylcholin)

In den postganglionären Endorgan-Synapsen
des parasympathischen Nervensystems und sympathischen Endorgan-Synapsen
der Schweißdrüsen, in einigen Blutgefäßen der Muskeln
und Haut findet man muskarinische
ACh-Rezeptoren
. Diese können durch
Atropin
geblockt werden.

Hieraus ergibt sich die Möglichkeit, mit Hilfe
verschiedener Medikamente gezielt den Sympathicus oder den Parasympathicus
zu hemmen oder zu verstärken.

Hier einige Medikamente:

Tubocurarin (Curare,
d-tubocurarin) ist ein natürlich vorkommendes Medikament, das als
Muskelrelaxans eingesetzt wird und intravenös gegeben nach ca. 3
Minuten ca. 30 Minuten lang wirkt. Es blockt die ACh-Wirkung.

Gallamin (Flaxedil)
ist ein synthetisches Muskelrelaxans, was 1-2 Minuten nach Injektion wirkt
und 20-30 Minuten anhält. Gallamin erhöht den Herzschlag, gewöhnlich
20-30 Schläge/Minute aufgrund Hemmung des Nervus vagus, der zum Herz
führt.

Die Rezeptoren an adrenergen Synapsen (postganglionär,
Sympathicus) werden in Alpha und
Beta eingeteilt. Über Alpha-Rezeptoren
werden Organe in der Regel angeregt, z.B. die glatten Muskeln der Blutgefäße
(Blutdruckregulation). (Abb. 186 Adrenalin,
excitatorisch bei Alpha)

Man unterscheidet Alpha1- und Alpha 2-Rezeptoren: Alpha1-Receptoren
können mit Medikamenten wie Prazosin
blockiert werden, Alpha 2-Rezeptoren durch Yohimbin.

_prazosi

Über Beta-Rezeptoren werden Organe in der Regel
entspannt ( Ausnahme: Herz), z. B. Erweiterung der
Blutgefäße. (inhibitorisch über Beta) Eine Erweiterung
der Bronchien und Blutgefäße kann hierdurch erreicht werden.
Auch hier werden Beta1- und Beta 2-Rezeptoren unterschieden.

Zur Hemmung der sympathischer Fasern verwendet man Beta-Adrenorezeptor-Antagonisten
sogenannte Beta-Blocker. Dies
sind kompetitive Inhibitoren, die mit den Katecholaminen an den postganglionären
Rezeptoren konkurrieren. Entsprechend den Rezeptoren werden bei Beta-Blockern
zwei Untergruppen für Beta1 und Beta 2 unterschieden. Beta1- Blocker
wirken hauptsächlich am Herz, Beta 2-Blocker wirken an den Rezeptoren
in der Lunge. Die meisten Beta-Blocker sind unspezifisch.
In der Tabelle Abb. 188 sind einige Beta-Blocker
aufgeführt. Einer der bekanntesten ist Propranolol
(Abb. 188).

_propran

Ein anderes Medikament ist Atenolol,
das z. B. am Herz wirkt, was zu einer Verminderung der Kontraktion des
Herzmuskels führt. Dadurch wird weniger Sauerstoff verbraucht und
weniger Blut durch den Körper gepumpt. Mit Atenolol kann somit Bluthochdruck
behandelt werden, da ebenfalls der Durchmesser der Blutgefäße
erhöht wird.

Beta-Blocker werden ebenfalls bei Herzinfarkt und Herzrhythmusstörungen
verwendet und auch bei Störungen, die auf verminderter Blutzirkulation
beruhen wie Migräne.

Die Wirkung einiger anderer Medikamente, Gifte und Drogen
an den vegetativen Synapsen ist unten dargestellt.


cholinerge Synapse
_axonac0

 


adrenerge Synapse
_axondo0

Reflektorische Steuerung

Da von den Enterorezeptoren der einzelnen inneren Organe
sensorische oder afferente Fasern zum ZNS verlaufen, andererseits 2 motorische
Bahnen (SNS und PSN) hinführen werden auch hier Reflexbögen
gebildet.

Beispiel für einen sympathisch gesteuerten
Vorgang:

Wenn die Außentemperatur an heißen Tagen
ansteigt, werden dadurch mehrere automatische Reaktionen bewirkt. Thermosensoren
in der Haut melden dem Gehirn über sensorische
Fasern
die Temperaturänderung. Nun werden inhibitorische Informationen
über sympathische Bahnen an
die Blutgefäße der Haut
gesendet, die diese veranlassen sich zu
erweitern
. Dadurch erhöht sich der Blutdurchluß in der
Haut deutlich, wodurch Wärme an die Umgebung abgegeben werden kann.
Die Erweiterung der Blutgefäße sorgt auch für einen niedrigeren
Blutdruck, was dazu führt, daß Flüssigkeit aus den Kapillaren
ausfließt und die entsprechenden Körperteile anschwellen.

Zusätzlich werden weitere Reaktionen im Körper
initiiert. Der Hypothalamus, der die sensorische Information der Temperatursinnesorgane
als erstes Gehirnteil erhalten hat, stimuliert über sympathische
Bahnen die Schweißdrüsen
, die folglich Schweiß
absondern
. Dies dient zur Kühlung .

Ein Absinken des Blutdrucks wird von den Druckrezeptoren
in den Arterien
gemessen und über sensorische
Fasern
einem Zentrum im Hirnstamm gemeldet. Dadurch wird über
sympathische Fasern der Herzschlag
beschleunigt
, ergänzt durch Reduktion der parasympathischen
Stimuli über den Nervus vagus, der den Herzschlag senkt.

Beispiel für einen parasympathisch
gesteuerten Vorgang:

Sobald Nahrung in den Magen gelangt ist, werden die
glatten Muskeln
der Magenwand gedehnt und dies dem Hirnstamm über
sensorische
Fasern
gemeldet. Über den Nervus
vagus
wird dann reflexartig ein Entspannungsbefehl
ausgelöst, der zur Verteilung der Nahrung führt. Dies führt
außerdem zur Sekretion von Magensaft und peristaltischer Kontraktion,
um die Nahrung zu vermischen.

Aus der nachfolgenden Aufstellung kann man die antagonistische
Wirkung der beiden vegetativen Systeme erkennen.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 182
 

vegetatives Nervensystem

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 183
 

prinzipielle Verschaltung im vegetativen
Nervensystem

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 184
 

Verschaltung im
sympathischen NS

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 185
 

Acetylcholin
(als Ion)

 


_acetyl0

 


Abb. 186
 

Adrenalin

 


epinephr

 

 

 


Abb. 187
 

Prazosin

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 188
 

Propranolol

 

 


Beta Blocker

Beta1
Empfindlichkeit
Acebutolol

ja
Atenolol

ja
Betaxolol

ja
Esmolol

ja
Labetolol

nein
Metoprolol

ja
Nadolol

nein
Oxprenolol

nein
Pindolol

nein
Propanolol

nein
Sotalol

nein
Timolol

nein

 

 

 


Abb. 189
 

cholinerge
Synapse

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 190
 

adrenerge
Synapse

 

 

 

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Zusammenfassung : autonomes Nervensystem

  • Die Arbeit der inneren Organe
    wird durch Enterorezeptoren überwacht
  • Die Anregung des vegetativen
    Nervensystems führt kaum zu bewußten Empfindungen
  • Effektoren sind glatte Muskeln,
    Herzmuskel und Drüsen
  • Die Innervierung geschieht
    über 2 motorische Neuronen, seriell angeordnet; ein Teil tritt
    über den Grenzstrang aus (Sympathicus).
  • Präganglioniäre Neuronenzellkörper
    sind im ZNS; die postganglionären Zellkörper befinden sich
    außerhalb des ZNS
  • Die Axone des 2. Neurons (postganglionär)
    sind nicht myelinisiert und setzen ACh oder Noradrenalin frei
  • Der Sympathicus ist der “Leistungsnerv”
    und bewirkt intensivere, längeranhaltende Reaktionen, der Parasympathicus
    der “Ruhenerv” sorgt für kürzer andauernde Reaktionen
    mit lokalem Effekt
  • Wegen der unterschiedlichen
    Neurotransmitter können spezielle blockierende Medikamente (z.
    B. Beta-Blocker) eingesetzt werden.
Weiterführende
Quellen:
Digital atlas
http://www9.biostr.washington.edu/da.html
Gehirnatlas http://www.med.harvard.edu/AANLIB/home.html
Autonomes NS http://www.jdaross.mcmail.com/Autonomic/ANS.htm
Autonomes NS +
Hypothalamus
http://thalamus.wustl.edu/course/hypoANS.html
Internetquellen
Neuroscience
http://faculty.washington.edu/chudler/ehceduc.html
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