Autonomes Nervensystem und neurohormonelle Regulation ?· Autonomes Integrationsnetzwerk der internen,…

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  • Inhalt: 1. Anatomie und Charakteristika des

    autonomen Nervensystems

    2. Unterschiede zwischen dem

    sympathischen und dem

    parasympathischen System

    3. Integration und Koordination des

    autonomen Nervensystems

    4. Ein Beispiel für die Arbeit des Systems:

    Hunger

    Autonomes Nervensystem und

    neurohormonelle Regulation

    Literatur:

    Dudel et al., Neurowissenschaft (Springer)

    Reichert, Neurobiologie (Thieme)

    Kandel et al., Principles of Neural Science (McGraw Hill)

    Kahle, Taschenatlas der Anatomie, Band 3: Nervensystem und

    Sinnesorgane (Thieme)

    Greenstein and Greenstein, Color Atlas of Neuroscience (Thieme)

  • Autonomes Integrationsnetzwerk der internen, homöostatischen Systeme

    (z.B. Anpassung des Herzschlagrhythmus, koordinierte Bewegung des

    Magen-Darm Traktes, Aktivität endokriner Drüsen)

     „viszerale Reflexe“

    Autonomes Nervensystem

    Zweiteiliger Aufbau:

    - sympathischer Teil: häufig erregend, bereitet auf Aktion vor („fight and

    flight“)

    - parasympathischer Teil: häufig hemmend, Regeneration, Verringerung

    des Energieumsatzes („rest and digest“)

    Häufig antagonistisch auf dasselbe Zielorgan wirkend

  • Unterschiede zwischen dem

    autonomen und dem somatischen

    Nervensystem

    I. Unterschiede in der Anatomie:

    Bildung eines feinen Netzwerkes im

    Zielorgan („Plexus“)

    (Kahle, Taschenatlas der Anatomie Band3)

  • II. Unterschiede in der Innervation:

    Keine spezialisierten prä- und

    postsynaptischen Bereiche sondern

    Schwellungen (Varikositäten) an

    denen Neurotransmitter

    ausgeschüttet werden und

    diffundieren können

     relativ diffuse Kontrolle

    Unterschiede zwischen dem autonomen und dem somatischen

    Nervensystem

    (Kahle, Taschenatlas der Anatomie Band3)

  • III. Axo-axonische Synapsen zwischen sympathischen, parasympathischen

    und sympathisch-parasympathischen Ausläufern

    Unterschiede zwischen dem autonomen und dem somatischen System

    (Kahle, Taschenatlas der Anatomie Band3)

  • IV. Unterschiedliche Lage der Motoneuronen:

    Zellkörper der viszeralen Motoneuronen befinden sich außerhalb des

    Rückenmark in den peripheren Ganglien

    Präganglionäre Neurone

    im Rückenmark oder im

    Hirnstamm

    postganglionäre

    Neurone in den

    peripheren Ganglien

    Unterschiede zwischen dem autonomen und dem somatischen

    System

    (Kandel et al., Principles of Neural Science)

  • Anatomische Unterscheidung nach

    dem Ursprung der (präganglionären)

    Neurone

    - Sympathicus: Meist mittlere Region

    (thorakal und lumbal) des

    Rückenmarks (im Seitenhorn)

    - Parasympathicus: Kerne in der

    Medulla (Hirnstamm) und im unteren

    Teil des Rückenmarks

    Unterschiede zwischen dem

    sympathischen und dem

    parasympathischen System

    (Kahle, Taschenatlas der Anatomie Band3)

  • Hauptnerv des Parasympathicus:

    Nervus Vagus

    Nervus vagus (X. Hirnnerv) ist einziger

    Hirnnerv, der nicht (nur) die

    Kopfregion innerviert

    (Kahle, Taschenatlas der Anatomie Band3)

  • Unterscheidung nach dem Neurotransmitter; in beiden Systemen

    normalerweise eine Zwei-Neuronenkette

    - Sympathicus: Präganglionäres Neuron: Acetylcholin

    Postganglionäres Neuron: Noradrenalin

    - Parasympathicus: Beide Neurone: Acetylcholin

    - Zusätzlich „Cocktail“ von Neuropeptiden

    Präganglionäre Neurone des

    Sympathicus: B-Fasern

    (myelinisiert) – Übertragungs-

    geschwindigkeit zwischen C- und

    A-Fasern

    Unterschiede zwischen dem sympathischen und dem

    parasympathischen System

    (Kandel et al., Principles of Neural Science)

  • Integration und Koordination des autonomen Nervensystems

    Hypothalamus:

    Entwickelt sich im Zwischenhirn (rot)

    Sehr klein (4 g)

    Enthält viele Kerne

    Stark mit anderen Hirnregionen verschaltet

    Hirnregion mit den meisten peptidergen

    Neuronen

    Hauptsächlich durch Hypothalamus

    Input in den Hypothalamus:

    verschiedene Hirngebiete, z.B.

    - Liquor-Kontakt-Neurone (Sensoren für die

    Zusammensetzung der

    Zerebrospinalflüssigkeit)

    - Sensorische Zentren des Telencephalon

    (Information über die Umwelt) (Kahle, Taschenatlas der Anatomie Band3)

  • Output aus dem Hypothalamus:

    Direkte und indirekte Kontrolle der Hypophyse

    Hypophyse besteht aus

    - Hypophysenhinterlappen (Neurohypophyse

     Teil des Gehirns) und

    - Hypophysenvorderlappen (Adenohypophyse)  Drüse)

    Infundibulum

    (Hypophysenstiel)

    Hypophyse

    Hypothalamus

    (Greenstein and Greenstein, Color Atlas of Neuroscience)

  • Direkte Kontrolle:

    Neuroendokrine Motoneurone aus Kernen des Hypothalamus

    projezieren zur Neurohypophyse

     Hypothalamo-hypophysäres System

    Adeno-

    hypophyse Neuro-

    hypophyse

    Hypothalamus

  • Keine direkte Blutversorgung der

    Adenohyphyse über Arterien

     Lokale Blutversorgung über

    Portalgefäße durch das

    Infundibulum

    Adeno-

    hypophyse

    Neuro-

    hypophyse

    Hypothalamus

    Portal-

    gefäße

    Indirekte Kontrolle:

    Neurohormone – Liberine und Statine (aus dem Hypothalamus, die

    die Sekretion von Adenohypophysenhormonen regulieren)

     Tuberoinfundibiläres System

  • Beispiel für die Arbeit des Systems:

    Sogenannte „Drive states“ (Triebhandlungen)

    „Drive states“: Charakterisiert durch Anspannung und Unbehaglichkeit als

    Folge eines physiologischen Bedürfnisses gefolgt von einem Gefühl der

    Erleichterung nach dessen Befriedigung

    Beispiele: Hunger, Durst, sexuelles Verhalten etc.

    Noradrenalin („norepinephrin“): stimuliert Nahrungsaufnahme, mehr

    Kohlenhydrate als Fett

    Galanin: fördert selektiv die Nahrungsaufnahme von Fett

    Opiate: erhöhen den Energieverbrauch

    Wichtige Rolle des Hypothalamus: z.B. haben viele Neurotransmitter einen

    starken Einfluß auf das Eßverhalten, wenn sie in den Hypothalamus

    injeziert werden.

  • Normale Mäuse fettleibige

    Mäuse

    Leptin

  • (D.E. Cummings and M.W. Schwartz (2003) Genetics and

    Pathophysiology of Human Obesity. Annu. Rev. Med. 54:453-471)

    Rolle von Leptin bei der Regulation anaboler und kataboler Prozesse

  • Wirkungsmechanismus von Leptin: anabole Regulation

    Adipozyten

    Leptin

    NPY

    Blutkreislauf Leptin

    Blut-Hirn-

    Schranke

    Hypophyse - Erhöhung des Appetits

    - Erniedrigung der metabolischen Rate

    Hypothalamische

    Nervenzelle

    N. arcuatus

    Hypothalamische

    Nervenzelle

    db

    Primäres Neuron: anabol

  • Wirkungsmechanismus von Leptin: katabole Regulation

    Adipozyten

    Leptin

    N. arcuatus

    Hypothalamische

    Nervenzelle

    db

    Blutkreislauf Leptin

    Blut-Hirn-

    Schranke

    aMSH

    Hypophyse - Verringerung des Appetits

    - Erhöhung der metabolischen Rate

    Hypothalamische

    Nervenzelle

    Primäres Neuron: katabol

  • (D.E. Cummings and M.W. Schwartz

    (2003) Genetics and Pathophysiology of

    Human Obesity. Annu. Rev. Med.

    54:453-471)

    Wirkungsmechanismus von Leptin: Komplexe Regulation

    sekundärer Neurone

  • Ghrelin:

    - synthetisiert durch Magenzellen

    - Infusion stimuliert Nahrungsmittelaufnahme und Fettleibigkeit in Nagern

    - Ghrelin verursacht Hochregulation von NPY im N. arcuatus

    Weitere Faktoren?

    GSSFLSPEHQRVQQRKESKKPPAKLQPR

  • Wirkungsmechanismus von Leptin und Ghrelin bei der anabolen Regulation

    Adipozyten

    Leptin

    NPY

    N. arcuatus

    Hypothalamische

    Nervenzelle

    db

    Blutkreislauf Leptin

    Blut-Hirn-

    Schranke

    - Erhöhung des Appetits

    - Erniedrigung der metabolischen

    Rate

    Hypothalamische

    Nervenzelle

    GHS-R

    Ghrelin Magen