Das Nervensystem dient der Regulation und Anpassung des Organismus an die wechselnden Bedingungen der Außenwelt und des Körperinneren. Es ist ein Kommunikations- und Steuerungsorgan, welches alle Organe im Körper innerviert. Das Nervensystem kann man in einen anatomischen (ZNS und PNS) und in einen funktionellen (SNS und VNS/ANS) Teil untergliedern, die untrennbar miteinander verflochten sind. Im folgenden Artikel bekommen Sie einen detaillierten Einblick in Aufbau, Funktionsweise und Pathologie des vegetativen/autonomen Nervensystems (VNS bzw. ANS).
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sympathische-Innervation

Bild: „Sympathetic Innervation“ von BruceBlausen. Lizenz: CC BY 3.0


Funktionelle Organisation des vegetativen/autonomen Nervensystems

Das vegetative oder autonome Nervensystem (lat. Autos = selbst; nomos= Gesetz) nutzt sowohl sensorische als auch efferente Neuronen, die vor allem die Tätigkeit der inneren Organe steuern.

Nervensystem Diagramm

Bild: „Diagram showing the divisions of the nervous system.“ von Fuzzform. Lizenz: CC BY-SA 3.0

Sensorische Neuronen

Der Haupt-Input des ANS kommt vor allem von autonomen sensorischen (viscerosensorischen) Neuronen, die meistens mit Interozeptoren assoziieren und als sensorische Rezeptoren in Blutgefäßen, visceralen Organen und Muskeln liegen. Insbesondere im Magen und in der Lunge befinden sich diese Neuronen, die die Aufgabe haben, Informationen an das ZNS zu übermitteln.

Im Gegensatz zu Signalen, die ein gut riechender Duft oder köstlich aussehendes Essen auslösen, werden innere sensorische Signale in der Regel nicht bewusst wahrgenommen, obwohl die Aktivierung von Interozeptoren durchaus bis ins Bewusstsein vordringen kann. Zwei typische Beispiele wären dabei Schmerzen aus geschädigten Eingeweiden oder Angina pectoris (Brutschmerz) bei inadäquater Perfusion des Myokards.

Efferente Neuronen

Die efferenten Neuronen leiten dagegen die Nervenimpulse vom ZNS in das Zielgewebe (glatte Muskulatur, Herzmuskel oder Drüsen) und regulieren viscerale Aktivitäten durch eine Steigerung (Exzitation) oder Minderung (Inhibiting).

Nerven aus dem Sympathikus und Parasympathikus sorgen für diese gegensätzlichen Wirkungen.

Sympathische Neuronen beschleunigen z.B. den Herzschlag und unterstützen körperliche Abläufe oder Anstrengungen und sorgen für eine „fight or flight“ (Flucht- oder Kampf-) Reaktion. Es dient einer Leistungssteigerung und somit wird es bei Erregung, Aktivität und Stress angeregt.

Parasympathische Neuronen verlangsamen dagegen den Herzschlag und sorgen für eine „rest-and-digest“ (ruhen- und-verdauen) Tätigkeit. Diese Neuronen dienen der Entspannung, Erholung und Regeneration und sorgen für den Aufbau lebensnotwendiger Energiereserven.

Die efferenten Antworten stehen nicht unter bewusster Kontrolle, demzufolge ist die Aktivität des autonomen Nervensystems (ANS) unwillkürlich. Als Basis für sog. „Lügendetektor-Tests“ werden einige autonome Reaktionen verwendet, da man nicht bewusst den Puls auf die Hälfte des Normalwertes bringen kann. Mit entsprechenden Entspannungstechniken können allerdings manche Menschen einige autonome Aktivitäten modifizieren.

Aufbau des VNS

Als präganglionäres Neuron bezeichnet man das erste der zwei Motoneuronen in jedem motorischen Signalweg. Im Gehirn oder im Rückenmark liegt sein Soma, sein Axon verlässt dagegen das ZNS als Anteil eines Hirnnervs oder Spinalnervs.

Gewöhnlich erreicht das präganglionäre Neuron ein autonomes Ganglion, wo es mit dem zweiten Neuron des Signalwegs, dem postganglionären Neuron, eine Synapse bildet. Das Soma und die Dendriten des postganglionären Neurons befinden sich in einem autonomen Ganglion, indem es Synapsen mit einem oder mehreren präganglionären Neuronen ausbildet.

Das autonome Nervensystem leitet präganglionäre Neurone Nervenimpulse vom ZNS zu autonomen Ganglien, wo die Signale auf postganglionäre Neurone umgeschaltet werden und von den autonomen Ganglien an das Zielgewebe weiter vermittelt werden.

Folgendes Beispiel sei genannt:

Rückenmark (ZNS) → präganglionäres Neuron autonomes Ganglion postganglionäres Neuron Herz (Zielgewebe/Effektor)

Präganglionäre Neurone

Pars Thoracolumbalis
Den sympathischen Anteil des ANS nennt man auch Pars thoracolumbalis, da die Somata der präganglionären Neurone in den Seitenhörnern der zwölf Thoracalsegmente sowie den ersten zwei bis drei Lumbalsegmenten des Rückenmarks liegen.

Pars craniosacralis
Dagegen nennt man den parasympathischen Anteil des ANS auch Pars craniosacralis, da die Somata der parasympathischen präganglionären Neuronen in den Nuclei von vier Hirnnerven im Bereich des Hirnstamms sowie in den Seitenhörnern des zweiten bis vierten Sacralsegments im Rückenmark lokalisiert sind.

Autonome Ganglien

In drei Gruppen werden autonome Ganglien eingeteilt:

  • Sympathische Grenzstrangganglien
  • Sympathische prävertebrale Ganglien
  • Parasympathische Ganglien

Sympathische Ganglien sind an dem Ort, an dem die Synapsen zwischen präganglionären und postganglionären sympathischen Neuronen liegen.

Sympathische Grenzstrangganglien
Sympathische Grenzstrangganglien (paravertebrale Ganglien) liegen in einer vertikalen Reihe auf jeder Seite der Wirbelsäule und erstrecken sich von der Schädelbasis bis hinunter zum Coccygeum. Größtenteils werden Organe überhalb des Diaphragmas durch postganglionäre Axone der sympathischen Grenzstrangganglien innerviert.

Sympathische prävertebrale Ganglien
Sympathische prävertebrale Ganglien liegen ventral der Wirbelsäule und in der Nähe der großen abdominalen Arterien. Postganglionäre Axone der paravertebralen Ganglien innervieren dagegen Organe unterhalb des Diaphragmas. Die 3 größten prävertebralen Ganglien sind:

  • Ganglia coelica (befindet sich direkt unterhalb des Diaphragmas)
  • Ganglion mesentericum superius (liegt im Oberbauch)
  • Ganglion mesentericum inferius (im Mittelbauch lokalisiert)

Parasympathische Ganglien

Parasympathische Ganglien

Bild: „Parasympathetic Ganglion“ von Ed Uthman. Lizenz: CC BY 2.0

Präganglionäre Axone des Parasympathicus bilden Synapsen mit postganglionären Neuronen in terminalen oder intramuralen Ganglien. Zum größten Teil liegen die Ganglien in der Nähe oder in der Wand eines Organs.

Die Axone präganglionärer parasympathischer Neuronen sind in der Regel länger als die meisten Axone präganglionärer sympathischer Neuronen, da sie sich vom ZNS bis zu einem intramuralen Ganglion des innervierten Organs erstrecken.

Postganglionäre Neurone

Auf drei folgenden Möglichkeiten können Axone präganglionärer sympathischer Neuronen, nachdem sie zu sympathischen Grenzstrangganglien gezogen sind, mit postganglionären Neuronen verbunden werden:

  1. Direkt im ersten erreichten Ganglion kann ein Axon eine Synapse mit einem postganglionärem Neuron bilden.
  2. Zu einem höher oder tiefer gelegenen Ganglion kann ein Axon auf- oder absteigen, bevor es mit dem postganglionären Neuron verschaltet wird. Den Grenzstrang bilden Axone eingehender sympathischer präganglionärer Neurone, die den Truncus sympathicus vertikal entlanglaufen.
  3. Durch das sympathische Ganglion kann ein Axon ohne Synapsenbildung hindurchlaufen und in einem prävertebralen Ganglion enden, um dort auf das postganglionäre Neuron umgeschaltet zu werden.
Sympathische Innervation – Überblick

Bild: „Sympathetic Innervation“ von BruceBlausen. Lizenz: CC BY 3.0

Eine einzelne präganglionäre sympathische Faser verfügt über viele Zweige und kann deshalb synaptisch mit 20 oder mehr postganglionären Neuronen verbunden sein. Die postganglionären Axone enden dann typischerweise in verschiedenen Zielgeweben.

Parasympathische Innervation – Überblick

Bild: „Parasympathetic Innervation“ von BruceBlausen. Lizenz: CC BY 3.0

In diesen Ganglien werden die präsynaptischen Neurone nur auf vier bis fünf postsynaptische Neurone umgeschaltet. Sie versorgen alle einzeln ein viscerales Zielgewebe und ein Zielgewebe kann dadurch separat parasympathisch angesteuert werden.

Autonome Plexus

Axone, sympathische und parasympathische Neurone bilden Netzwerke, die man als autonome Plexus bezeichnet. Sie verlaufen entlang der großen Arterien und sind im Thorax, Abdomen und Becken zu finden. Der große Plexus cardiacus im Thorax ist für die Versorgung des Herzens und der Plexus pulmonalis für den Bronchialbaum zuständig.

Der größte autonome Plexus ist der Plexus coeliacus (solaris), der zur Leber, Gallenblase, Magen, Pankreas, Milz, Nieren, Nebennierenrinde, Hoden und Ovarien zieht.

Neurotransmitter und Rezeptoren des VNS

Für Neurotransmitter sind Rezeptoren integrale Membranproteine, die in der Plasmamembran des postsynaptischen Neurons oder einer Zelle des Zielgewebes liegen.

Man unterscheidet zwischen cholinerge und adrenerge Neurone.

Cholinerge Neurone und Rezeptoren

Das ANS umfasst folgende cholinergen Neurone:

  • Alle sympathischen und parasympathischen präganglionäre Neurone
  • Sympathische postganglionäre Neurone für die meisten Schweißdrüsen
  • Alle postganglionäre parasympathische Neurone

Die cholinergen Neurone setzen den Neurotransmitter Acetylcholin (ACh) frei, der in synaptischen Vesikeln gespeichert und durch Exozytose freigesetzt wird. Daraufhin diffundiert es durch den synpatischen Spalt und bindet sich an die spezifischen cholinergen Rezeptoren.

Cholinerge Rezeptoren werden noch einmal in nicotinerge und muscarinerge Rezeptoren unterschieden, die beide ACh binden.

Nicotinerge Rezeptoren sind in sympathischen und parasympathischen postganglionären Neuronen sowie in der neuromuskulären Endplatte eingebettet. Sie tragen diese Bezeichnung, weil Nikotin die Aktion von ACh nach Bindung an die Rezeptoren simuliert. Bei Nichtrauchern ist dieser Stoff nicht nachweisbar, da Nikotin kein physiologisch im menschlichen Organismus vorkommender Stoff ist.

In den Plasmamembranen aller Zielgewebe (glatte Muskulatur, Myokard, Drüsen) liegen dagegen die muscarinergen Rezeptoren, die durch parasympathische postganglionäre Axone versorgt werden. Bei einigen Rezeptoren entsteht Inhibition und bei anderen Exzitation. Ebenso verfügen auch die Schweißdrüsen über muscarinerge Rezeptoren, was vermehrtes Schwitzen zur Folge hat.

Merke: ACh kann beide Typen cholinerger Rezeptoren aktivieren, wohingegen Nikotin keine muscarinerge Rezeptoren sowie Muscarin keine nicotinergen Rezeptoren aktivieren kann.
Muskel Endplatte

Bild: „Schema einer motorischen Endplatte“ von Uwe Thormann at de.wikipedia. Lizenz: CC BY-SA 3.0

Durch das Enzym Acetylcholinesterase wird Acetylcholin schnell deaktiviert und somit sind die durch cholinerge Neurone getriggerten Effekte kurz.

Adrenerge Neurone und Rezeptoren

Noradrenalin (NAdr) wird im ANS durch adrenerge Neurone freigesetzt. Eine Vielzahl der postganglionären sympathischen Neurone ist adrenerg. Das NAdr wird wie das ACh in synaptischen Vesikeln gespeichert, durch Exozytose freigesetzt, diffundiert durch den synaptischen Spalt und bindet sich an spezifische adrenerge Rezeptoren in der postsynaptischen Membran. Die Folge ist eine Exzitation oder eine Inhibierung der Effektorzelle.

Noradrenalin sowie Adrenalin werden durch adrenerge Rezeptoren gebunden. Das NAdr kann als Neurotransmitter von sympathischen postganglionären Neuronen oder als Hormon vom Nebenierenmark ins Blut freigesetzt werden. Adrenalin wird ausschließlich als Hormon abgegeben.

Auch die adrenergen Rezeptoren können nochmal in zwei Subtypen untergliedert werden, die von den meisten postganglionären sympathischen Neuronen innerviert werden. Man spricht von Alpha (α)-Rezeptoren und Beta (β)-Rezeptoren, die je nach spezifischen Antworten und entsprechenden Bindungseigenschaften weiter unterteilt werden (α1, α2, β1, β2, etc.).

Generell kann man sagen, dass eine Aktivierung der α1- und β1-Rezeptoren eine Exzitation bewirkt, während α2-β2-Rezeptoren eine Inhibition der Zielgewebe erreichen.

Merke: NAdr stimuliert die α-Rezeptoren stärker als die β-Rezeptoren. Beim Adr ist kein Unterschied bei der Stimulation der α- und β-Rezeptoren zu erkennen. NAdr verbleibt länger im synaptischen Spalt als das ACh.

Somit wirken die durch adrenerge Neurone getriggerten Effekte länger als die durch cholinerge Neurone bewirkten Aktionen.

Autonome Reflexe

Die durch Nervenimpulse in einem autonomen Reflexbogen auftretenden Antworten bezeichnet man als autonome Reflexe. Sie spielen bei folgenden Prozessen eine Schlüsselrolle:

  • Beim Blutdruck (z.B. durch Anspassung der Herzfrequenz)
  • Bei der Verdauung (Anpassung der Motilität und des Muskeltonus im GI- Trakt)
  • Bei der Defäkation
  • Bei der Urination (Regulierung der Sphincteröffnungen bzw. –verschlüsse)

Das Hauptkontroll- und Integrationszentrum des ANS ist der Hypothalamus, der sensorische Informationen über viscerale Funktionen (Geruch, Geschmack, Temperatur etc.) enthält. Signale vom limbischen System, die mit Emotionen zusammenhängen, gehen ebenso mit ein. Die vom Hypothalamus ausgehenden Signale beeinflussen autonome Zentren im Hirnstamm (Truncus cerebri) sowie im Rückenmark (medulla spinalis).

Zu einem autonomen Reflexbogen gehören folgende Komponenten:

Rezeptor

  • Das distale Ende eines sensorischen Neurons ist der Rezeptor des autonomen Refelexbogens, das auf einem Stimulus reagiert und einen Nervenimpuls triggern kann. Meistens assoziieren autonome sensorische Rezeptoren mit Interozeptoren.

Sensorische Neurone

  • Vom Rezeptor zum ZNS leitet das sensorische Neuron Nervenimpulse weiter.

Integrationszentrum

  • Im Hypothalamus und Hirnstamm liegen die Hauptintegrationszentren für autonome Reflexe. Wenige autonome Reflexe sind in den Integrationszentren im Rückenmark gelegen, die vor allem für die Urin-Ausscheidung und Defäkation verantwortlich sind.
  • Verschaltung: Interneurone im ZNS verschalten Signale von sensorischen Neuronen zu Motoneuronen.

Motoneurone

  • Durch Integrationszentren ausgelöste Signale verlassen das ZNS über Motoneurone hin zum Zielgewebe. Zwei Motoneuronen verbinden das ZNS in einem autonomen Reflexbogen mit dem Effektor. Der Impuls wird vom präganglionären Neuron zu einem autonomen Ganglion geleitet und von dort zum postganglionären Neuron bis zum Zielgewebe geführt.

Zielgewebe (Effektor)

  • Der Effektor im autonomen Reflexbogen sind die glatte Muskulatur, der Herzmuskel und die Drüsen.

Erkrankungen des ANS/VNS

Die durch das ANS innervierte Gewebe arbeiten im Gegensatz zu dem somatischen Nervensystem auch bei Schädigung der neuralen Versorgung weiter. Das Herz z.B. schlägt weiter, wenn es von seinen vegetativen Nervenverbindungen getrennt wird. Glatte Muskelzellen im GI- Trakt kontrahieren sich selbstständig und rhythmisch und Drüsen produzieren einige Substanzen auch ohne Kontrolle des ANS. Aus diesem Grund können die meisten autonomen Antworten nicht willentlich entscheidend verändert oder supprimiert werden.

Dennoch kommt es auch beim autonomen/vegetativen Nervensystem zu pathologischen Schädigungen.

Horner Syndrom

Beim Horner Syndrom ist die sympathische Versorgung einer Gesichtsseite geschädigt, die den sympathischen Ausgang aus dem Ganglion cervicale superius beeinträchtigt. Ursachen können in einer Verletzung, Erkrankung oder in einer hereditären Mutation liegen. Gekennzeichnet ist das Horner Syndrom durch folgende Symptome:

  • Ptosis (hängendes Oberlid)
  • Miosis (verengte Pupille)
  • Enophtalmus (Zurücktreten des Auges)

Weiter Erkrankungen des autonomen Nervensystems

  • Reynaud- Syndrom
  • Autonome Dysreflexie
  • Autonome Neuropathie
  • Dysautonomie
  • Hyperhidrose
  • Megacolon
  • Morbus Sudeck
  • Vagotomie

Beliebte Prüfungsfragen zum vegetativen Nervensystem

Die Antworten befinden sich unterhalb der Quellen.

1. Wie lautet die richtige Reihenfolge wesentlicher Bestandteile des autonomen Reflexbogens?

  1. Rezeptor, sensorisches Neuron, Integrationszentrum, präganglionäres Neuron, autonomes Ganglion, postganglionäres Neuron, Effektor
  2. Effektor, sensorisches Neuron, Integrationszentrum, präganglionäres Neuron, autonomes Ganglion, postganglionäres Neuron, Rezeptor
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  5. Rezeptor, sensorisches Neuron, Integrationszentrum, autonomes Ganglion, präganglionäres Neuron, postganglionäres Neuron, Effektor

2. Welche Aussage ist falsch?

  1. ACh kann beide Typen cholinerger Rezeptoren aktivieren.
  2. Nikotin kann keine muscarinerge Rezeptoren aktivieren.
  3. Muscarin kann keine nicotinergen Rezeptoren aktivieren.
  4. Durch Acetylcholinesterase wird Acetylcholin langsam deaktiviert und somit sind die durch cholinerge Neurone getriggerten Effekte lang.
  5. Die cholinergen Neurone setzen den Neurotransmitter Acetylcholin (ACh) frei.

3. Wie heißt der größte autonome Plexus?

  1. Plexus renales
  2. Plexus cardiacus
  3. Plexus pulmonalis
  4. Plexus coeliacus (solaris)
  5. Plexus hypogastricus

 



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