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Vegetatives Nervensystem

Abstract

Das vegetative Nervensystem ist ein autonomes Nervensystem und somit in der Lage, unseren Körper ohne bewusste Steuerung vom Gehirn unterschiedlichen Lebenslagen anzupassen. Man unterscheidet einen sympathischen Anteil von einem parasympathischen, die sich in ihrer Wirkung an den Organen ergänzen. Während der Sympathikus den aktivierungsfördernden Teil übernimmt, spielt der Parasympathikus eine aktivierungshemmende Rolle. Die Informationsweiterleitung über den Zustand eines Organs erfolgt über Afferenzen ins ZNS, wo die Information verschaltet und über Efferenzen zurück zum Organ geschickt wird. Noradrenalin und Acetylcholin spielen dabei als Transmitter die entscheidende Rolle zur Signalübertragung. Viele vegetative Reaktionen werden jedoch bereits auf Rückenmarksebene in Reflexbögen organisiert und umgehen das Gehirn. Nichtsdestotrotz unterliegen auch sie einer zentralen Steuerung durch übergeordnete Zentren (z.B. limbisches System, Hypothalamus, Hirnstamm, Rückenmark).

Zusätzlich zum Sympathikus und Parasympathikus gibt es das enterische Nervensystem, das eigens für den Verdauungsapparat zuständig ist und als ein eigenes Nervensystem angesehen werden kann, jedoch vom ZNS beeinflusst wird. Es wird in dem Kapitel Übersicht des Verdauungssystems besprochen.

Allgemeines

Das vegetative Nervensystem wird auch autonomes Nervensystem genannt und regelt, ohne dass wir es bewusst steuern, einen Großteil unserer lebensnotwendigen Körperfunktionen: Kreislauf, Atmung, Verdauung usw. Man unterteilt es in zwei zumeist antagonistisch wirkende Systeme: den Sympathikus und den Parasympathikus. Der Sympathikus hat dabei v.a. eine aktivitätssteigernde Funktion, während der Parasympathikus in Ruhephasen dominiert. Nichtsdestotrotz kann es auch in Stresssituationen zu parasympathischer Aktivität kommen.

Grundlagen

Die Transmitter im vegetativen Nervensystem sind Acetylcholin und die Katecholamine Noradrenalin und Adrenalin. Während die präganglionären Neurone des Sympathikus sowie des Parasympathikus Acetylcholin als Transmitter nutzen, unterscheiden sich die Transmitter der postganglionären Neurone. So ist Noradrenalin der Transmitter der postganglionären, sympathischen Fasern und Acetylcholin jener der postganglionären parasympathischen Fasern. Zusätzlich spielen Cotransmitter zur Modulation der Synapsen eine Rolle.

Sympathikus Parasympathikus
Wirkung
  • Aktivierender, leistungssteigernder Teil
  • Versetzt den Körper in Leistungsbereitschaft
  • Aktivierungshemmend, setzt Leistungsbereitschaft herunter
  • Fördert die Verdauung und körperliche Ruhe
Transmitter

Präganglionär: Acetylcholin

Postganglionär: Noradrenalin

Postganglionär: Acetylcholin

Häufigste Cotransmitter
Rezeptoren

Sympathikus: Fight and flight! Parasympathikus: Rest and digest!

Transmitter und Rezeptoren

In der Signaltransduktion nutzen sowohl Sympathikus als auch Parasympathikus präganglionär Acetylcholin als Transmitter, das an nicotinerge Rezeptoren bindet. Anders ist dies an der Postsynapse, wo Noradrenalin den Botenstoff des Sympathikus für adrenerge Rezeptoren darstellt.

Rezeptoren

Man unterscheidet Cholinozeptoren von Adrenozeptoren, die wiederum in Subtypen unterteilt sind.

Cholinozeptoren

Signaltransduktion der Adrenozeptoren

α-Adrenozeptoren

β-Adrenozeptoren

Steuerung und Verschaltung

Zentrale Steuerzentren

Die Steuerung von Sympathikus und Parasympathikus erfolgt in Zentren des ZNS, die hierarchisch geordnet und über Feedbackmechanismen miteinander verbunden sind. Das limbische System ist dabei das höchstgelegene Zentrum, das Rückenmark das niedrigste.

  1. Limbisches System: Emotionaler Antrieb
  2. Hypothalamus
    • Wichtigstes Steuerzentrum vegetativer Funktionen
    • Steuert z.B. Körpertemperatur und Nahrungszufuhr und hält das innere Milieu aufrecht (Homöostase: Blutdruck, Temperatur, Osmolarität)
    • Kontrolliert die Hormonausschüttung der Hypophyse
  3. Medulla oblongata (Formatio reticularis): Steuerung von Kreislauf und Atmung sowie rasche Anpassung dieser Funktionen an den Bedarf
  4. Rückenmark: Steuerung spinaler Reflexe
  5. Zielorgan: Ausführung des übermittelten, vegetativen Signals

Vegetative Nervenbahn

Besonderheit: Paraganglien

Paraganglien sind eine Anhäufung endokrin aktiver Zellen, die als neuronale Umschaltstationen (Ganglien) fungieren. Anders als „klassische“ vegetative Ganglien wird ihr Neurotransmitter nicht direkt an ein Zielorgan abgegeben, sondern in den Blutkreislauf. Sie bilden eine Schnittstelle zwischen vegetativem Nervensystem und endokrinem System. Typischerweise unterscheidet man anhand des Färbungsverhaltens mit Chromsalzen chromaffine, sympathische von schwach- bis nicht-chromaffinen parasympathischen Paraganglien. Embryologisch entstehen beide aus der Neuralleiste.

Sympathische Paraganglien

  • Definition: Kleine Gruppen chromaffiner Parenchymzellen, die sich in der Kindheit meist zurückbilden
  • Lokalisation: Retroperitoneal
  • Funktion: Katecholaminproduktion

Funktionell wird das Nebennierenmark als das größte Paraganglion angesehen!

Phäochromozytom
Da sich die Paraganglien wie das Nebennierenmark aus Sympathicoblasten entwickeln, haben sie die Fähigkeit zur Katecholaminsynthese. Wie im Nebennierenmark können sich auch aus Paraganglien katecholaminbildende Tumoren entwickeln. Klinisch äußern sich diese wie das Phäochromozytom des Nebennierenmarks, z.B. mit stark erhöhten Blutdruckwerten und Kopfschmerzen.

Parasympathische Paraganglien

Paragangliom
Paragangliome der Kopf-Hals-Region sind seltene, langsam wachsende endokrine Tumoren. Sie sind meist benigne und rufen abhängig von ihrer Lokalisation typische Symptome hervor. So kommt es bspw. beim Glomus-tympanicum-Paragangliom zu Hörverlust und Tinnitus.

Plexus des vegetativen Nervensystems

Nervenfasern des sympathischen und parasympathischen Nervensystems lagern sich zu organnahen Nervengeflechten zusammen, die man als vegetative Plexus bezeichnet. Sie sind i.d.R. nahe der großen Arterien des Hals- und Brustbereichs sowie des Abdomens lokalisiert. Die verschiedenen Plexus sind eng miteinander verknüpft, eine genaue Trennung der Leitungsbahnen ist nicht immer möglich.

Die Umschaltung der sympathischen Fasern für die Bauch- und Beckenorgane auf das postganglionäre 2. Neuron findet in den prävertebralen Ganglien statt, die den Plexus zugehörig sind. Da die sympathischen Fasern des Hals- und Thoraxbereichs jedoch bereits in den Grenzstrangganglien verschaltet werden, finden sich keine zusätzlichen Ganglien in den Plexus.

Wichtige Plexus im Hals- und Brustbereich

Plexus cardiacus

Plexus pulmonalis

Plexus oesophageus

Wichtige Plexus im Abdomen (Plexus aorticus abdominalis)

Plexus coeliacus (Ganglia coeliaca)

Plexus mesentericus superior (Ganglion mesentericum superius)

Plexus suprarenalis (Ganglion aorticorenale)

Plexus renalis (Ganglion aorticorenale, Ganglia renalia)

Plexus mesentericus inferior (Ganglion mesentericum inferius)

Wichtige Plexus im Becken

Plexus hypogastricus superior

Plexus hypogastricus inferior, Plexus pelvicus (Ganglia pelvica)

Sympathikus

Der Sympathikus ist der Teil des vegetativen Nervensystems, der zumeist eine ergotrope Wirkung hat, das heißt, er erhöht die Aktionsbereitschaft des Körpers bei tatsächlicher oder gefühlter Belastung. Seine Neurone sind im ganzen Körper verteilt zu finden.

Anatomie

Verlauf der sympathischen Neurone

Alle sympathischen Neurone haben bis zum Grenzstrang den gleichen Verlauf, ab dort unterscheidet sich der Verlauf für die einzelnen Innervationsgebiete.

Gemeinsamer Verlauf

  • Zellkörper der präganglionären Neurone liegen im Ncl. intermediolateralis im Seitenhorn des Thorakal- und Lumbalmarks auf Höhe der Rückenmarkssegmente C8–L3
  • Präganglionäre Fasern verlassen als Teil des Spinalnervs das Rückenmark über die Vorderwurzel (Radix anterior) auf Höhe des Segments
  • Sie trennen sich kurz darauf vom Spinalnerv und ziehen als R. communicans albus zu den Grenzstrangganglien

Verlauf der sympathischen Fasern für Kopf, Brustorgane, Haut und Extremitäten

Verlauf der sympathischen Fasern für Bauch- und Beckenorgane

Die visceralen Eingeweidenerven wie die N. splanchnici sind präganglionäre, also noch nicht verschaltete sympathische Nerven!

Verlauf der sympathischen Fasern zum Nebennierenmark

Überblick über Verlauf und Verschaltung sympathischer Fasern
Verlauf

Umschaltung von prä- auf postganglionäre Neurone

Präganglionärer Transmitter Postganglionärer Transmitter

Sympathische Fasern für Kopf, Brustorgane, Haut und Extremitäten

Ncl. intermediolateralis im Seitenhorn des RückenmarksSpinalnerv → Ramus communicans albus → Grenzstrang → Ramus communicans griseus → Spinalnerv → Zielorgan Grenzstrang Acetylcholin Noradrenalin
Sympathische Fasern für Bauch- und Beckenorgane

Ncl. intermediolateralis im Seitenhorn des RückenmarksSpinalnerv → Ramus communicans albus → Grenzstrang → Prävertebrale oder organnahe Ganglien → Zielorgan

Prävertebrale und organnahe Ganglien

Sympathische Fasern zum Nebennierenmark Ncl. intermediolateralis im Seitenhorn des RückenmarksSpinalnerv → Ramus communicans albus → Grenzstrang → Nn. splanchnici → Nebennierenmark Umschaltung erfolgt direkt an den chromaffinen Zellen des Nebennierenmarks (Paraganglien) Acetylcholin Überwiegend Adrenalin

Transmitter des Sympathikus: Präganglionäre → Postganglionäre Neurone: Acetylcholin, postganglionäre Neurone → Zielorgan: Noradrenalin!

Sympathischer Grenzstrang (Truncus sympathicus)

Der sympathische Grenzstrang besteht aus 22 paarigen Ganglien, die sich rechts und links entlang der gesamten Wirbelsäule von der Schädelbasis zum Steißbein erstrecken. Distal laufen beide Grenzstränge in dem am Steißbein gelegenen Ganglion impar zusammen, sonst sind sie über Rr. interganglionares miteinander verbunden.

Ganglien Name und Besonderheiten Innervationsgebiet
Halsganglien
  • Kopf
  • Brust und Brustorgane
Brustganglien
  • Rumpf (Haut)
  • Bauchorgane
Bauchganglien
  • Bauch- und Beckenorgane
Steißganglien

Wirkung

Zielgewebe des Sympathikus ist v.a. die glatte Muskulatur von Drüsen und Blutgefäße, was mit einer Beeinflussung des peripheren Widerstands einhergeht. Im Allgemeinen ist es seine Aufgabe, den Körper in Leistungsbereitschaft zu versetzen. Zu den Funktionen im Einzelnen s. Tabelle in der Subsektion „Überblick Wirkung“.

Horner-Syndrom
Das Horner-Syndrom ist ein Symptomkomplex, der z.B. durch eine Schädigung der sympathischen Nervenfasern des Ggl. stellatum hervorgerufen wird. Ursachen dafür können Raumforderungen im Halsbereich und Mediastinum (z.B. Pancoast-Tumor in der Lungenspitze, Carotisdissektion) sein. Auf der betroffenen Seite hängt das Augenlid (Ptosis durch den Ausfall des M. tarsalis superior), die Pupille ist verengt (Miosis durch den Ausfall des M. dilatator) und die Schweißproduktion ist gestört (Anhidrose). Zudem scheint durch die Ptosis der Augapfel eingesunken (sog. Pseudoenophthalmus).

Parasympathikus

Der Parasympathikus ist der Gegenspieler des Sympathikus und hauptsächlich in Ruhephasen aktiv. Er steuert Körperfunktionen, die den Stoffwechsel anregen und die Erholung fördern. Diese Wirkung bezeichnet man als trophotrop. Parasympathische Neurone sind vornehmlich an den Eingeweiden (vom Kopf bis zum Becken) zu finden.

Anatomie

Verlauf der parasympathischen Neurone

Zellkörper der präganglionären Neurone liegen kranial im Hirnstamm (in den Hirnnervenkernen) und im sakralen Rückenmark.

Verlauf des kranialen Anteils

Verlauf des sakralen Anteils

Wirkung

Zielgewebe des Parasympathikus sind v.a. die glatte Organmuskulatur und Drüsenzellen des Magen-Darm-Traktes, der Ausscheidungs- und Sexualorgane und der Lunge. Abgesehen von den Arterien der Geschlechtsorgane und einigen wenigen der Gesichtshaut, des Gehirns sowie der Darmmukosa hat der Parasympathikus keinen direkten Einfluss auf den Gefäßtonus, ist aber an der Innervation der Speichel- und Tränendrüse und des Erregungsleitungssystems des Herzens beteiligt.

Vasovagale Synkope
Als vasovagale Synkope wird ein erhöhter Parasympathikotonus bezeichnet, bei dem es infolge der verminderten sympathischen Aktivität zu einer starken Dilatation der Gefäße kommt. Gleichzeitig vermittelt der N. vagus eine Bradykardie. Das Blut „versackt“, das Gehirn wird minderperfundiert und es tritt eine kurzzeitige Bewusstlosigkeit auf. Ursachen können psychisch, neurogen oder kardial bedingt sein. Beliebtes Mittel zur Diagnostik ist der Kipptisch-Test. Der Patient wird aus einer etwa 10 minütigen Liegendposition passiv aufgerichtet. Tritt eine Bewusstlosigkeit auf, ist der Test positiv und somit pathogen. Bei unauffälligen Patienten steigt reflektorisch die Herzfrequenz etwas an, um der vorübergehenden Hypotonie entgegenzuwirken – die Patienten bleiben bei vollem Bewusstsein.

Überblick Wirkungen

Sympathikus und Parasympathikus vermitteln zahlreiche, teils antagonistische Wirkungen an ihren Zielorganen. Allgemein wirkt der Sympathikus eher leistungssteigernd, während der Parasympathikus in Ruhephasen aktiv ist. Die wichtigsten Wirkungen sind in der folgenden Tabelle dargestellt.

Zielorgan Sympathikus

Parasympathikus

Auge
Speicheldrüsen
  • α1: Sekretion↑ (mukös)
  • Sekretion↑ (serös)
Blutgefäße
Herz
Lungen
  • Bronchokonstriktion
Gastrointestinaltrakt
Nieren
  • β1: Reninsekretion↑
  • (keine)
Nebennierenmark
  • Katecholaminsekretion↑
  • (keine)
Harnblase
Geschlechtsorgane
Haut
  • (keine)
Braunes Fettgewebe
  • (keine)

Wiederholungsfragen zum Kapitel Vegetatives Nervensystem

Allgemeines

Welches sind die Transmitter der prä- bzw. postganglionären Neuronen des vegetativen Nervensystems?

Zu welchem Rezeptortyp gehören die Adrenozeptoren? Beschreibe die Signalkaskade, die durch die Bindung von Adrenalin bzw. Noradrenalin an den α1-Adrenozeptor einer Gefäßmuskelzelle ausgelöst wird.

Welche Typen von Cholinozeptoren gibt es und wie unterscheiden sie sich in ihrer Funktionsweise?

Mithilfe welches wichtigen Second messengers entfaltet der Sympathikus seine Wirkung auf die Bronchien? Beschreibe die Signalkaskade und deren Effekt.

Welche Wirkung hat der Parasympathikus auf die Bronchien und über welchen Rezeptoren wird diese vermittelt?

Welche Besonderheit der Signaltransduktion liegt in den Schweißdrüsen vor?

Welcher vegetative Nervenplexus liegt in etwa auf Höhe der Aortenbifurkation?

Sympathikus

Die präganglionären Fasern welcher Rückenmarkssegmente laufen im Halsteil des sympathischen Grenzstrangs zusammen? Wie heißen die Ganglien, in denen anschließend die Umschaltung dieser Fasern stattfindet?

Die Fasern welcher Rückenmarkssegmente verlaufen im Nervus splanchnicus major? Handelt es sich um prä- oder postganglionäre Fasern?

Parasympathikus

Beschreibe den grundsätzlichen Verlauf des sakralen Anteils des Parasympathikus von den Perikaryen des 1. Neurons bis zum Zielorgan.

Überblick Wirkungen

Wie wirken Sympathikus und Parasympathikus am Auge?

Nenne die Effekte des Sympathikus auf das Herz.

Welcher Teil des vegetativen Nervensystems steuert die Harnblasenentleerung und welche Wirkung muss er dafür jeweils auf die Blasenmuskeln M. detrusor vesicae und M. sphincter vesicae haben?

Welcher Teil des vegetativen Nervensystems bewirkt eine Erektion des Penis und wodurch?

Welchen Sinn hat die Steigerung der Mundspeichelsekretion durch den Parasympathikus?

Eine Sammlung von allgemeineren und offeneren Fragen zu den verschiedenen prüfungsrelevanten Themen findest du im Kapitel Beispielfragen aus dem mündlichen Physikum.