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