Überträger im autonomen Nervensystem

15.2.4. Überträger im autonomen Nervensystem#

Das autonome Nervensystem (vegetatives Nervensystem) reguliert weitgehend unwillkürlich die Funktion innerer Organe. Es umfasst insbesondere Sympathikus und Parasympathikus.

Die präganglionären Neurone von Sympathikus und Parasympathikus setzen Acetylcholin frei. Acetylcholin wirkt in den autonomen Ganglien an nikotinischen Acetylcholinrezeptoren.

Die postganglionären parasympathischen Neurone verwenden ebenfalls Acetylcholin als Transmitter, das an den Erfolgsorganen überwiegend an muskarinischen Acetylcholinrezeptoren wirkt.

Die meisten postganglionären sympathischen Neurone setzen dagegen Noradrenalin frei. Eine wichtige Ausnahme bilden die sympathischen Fasern zu den ekkrinen Schweißdrüsen, die cholinerg innerviert werden.

Das Nebennierenmark kann funktionell als modifiziertes sympathisches Ganglion betrachtet werden. Seine chromaffinen Zellen werden durch präganglionäre cholinerge sympathische Fasern stimuliert und geben vor allem Adrenalin sowie in geringerem Ausmaß Noradrenalin in den Blutkreislauf ab.

Zu tun

#41 GRAFIK: Überträger im autonomen Nervensystem

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Adrenerges System#

Das adrenerge System ist insbesondere für die Regulation des Gefäßtonus sowie zahlreiche weitere Wirkungen des sympathischen Nervensystems verantwortlich.

Noradrenalin wird aus Tyrosin über L-DOPA und Dopamin synthetisiert und ist der wichtigste Neurotransmitter der meisten postganglionären sympathischen Nervenendigungen.

Adrenalin entsteht überwiegend in den chromaffinen Zellen des Nebennierenmarks durch Methylierung von Noradrenalin und wird von dort als Hormon in den Blutkreislauf abgegeben.

Adrenozeptoren sind G-Protein-gekoppelte Rezeptoren in der Zellmembran. Klinisch besonders bedeutsam sind α1-, α2-, β1- und β2-Rezeptoren. Daneben besitzt insbesondere der β3-Rezeptor klinische Bedeutung, beispielsweise für die Regulation der Harnblase.

Tab. 123 Übersicht: Adrenozeptoren#

Rezeptor

Signalweg

Wirkung

α1

Gq

  • Vasokonstriktion von Arteriolen und Venen

  • Kontraktion glatter Muskulatur

  • Kontraktion von Sphinkteren

  • Mydriasis durch Kontraktion des M. dilatator pupillae

α2

Gi

  • präsynaptische Hemmung der Noradrenalinfreisetzung

  • zentrale Verminderung des Sympathikotonus

  • postsynaptisch auch Vasokonstriktion

  • Hemmung der Insulinsekretion

β1

Gs

  • Steigerung der Herzfrequenz (positiv chronotrop)

  • Steigerung der kardialen Kontraktilität (positiv inotrop)

  • Steigerung der Erregungsleitung (positiv dromotrop)

  • Steigerung der Relaxationsgeschwindigkeit (positiv lusitrop)

  • Steigerung der Reninfreisetzung

β2

Gs

  • Relaxation glatter Muskulatur

  • Vasodilatation insbesondere in der Skelettmuskulatur

  • Bronchodilatation

  • Relaxation des Uterus

β3

Gs

  • Relaxation des M. detrusor vesicae

  • Beteiligung an Lipolyse und Thermogenese

Siehe auch

Die Wirkung von Katecholaminen wird durch ihre Affinität zu den einzelnen Adrenozeptoren, die jeweilige Konzentration, die Rezeptordichte und das betroffene Organsystem bestimmt.

Vereinfacht lässt sich die relative Wirkung von Adrenalin und Noradrenalin an den klinisch wichtigsten Adrenozeptoren folgendermaßen darstellen:

Tab. 124 Affinität zu Rezeptoren#

α1

α2

β1

β2

Noradrenalin

++

(+)

Adrenalin

++

++

Bemerkung

Die Angaben zur Rezeptorwirkung sind eine qualitative Vereinfachung. Die klinische Wirkung hängt zusätzlich von der Konzentration bzw. Dosis und der Rezeptorverteilung im jeweiligen Organsystem ab.

Das cholinerge System#

Das cholinerge System umfasst Nervenzellen, Synapsen und Signalwege, die Acetylcholin (ACh) als Neurotransmitter verwenden. Acetylcholin wird in den präsynaptischen Endigungen synthetisiert, in Vesikeln gespeichert und bei Erregung in den synaptischen Spalt freigesetzt. Dort bindet es an nikotinische oder muskarinische Acetylcholinrezeptoren.

Das cholinerge System findet sich unter anderem

  • im zentralen Nervensystem,

  • an allen präganglionären autonomen Neuronen,

  • an postganglionären parasympathischen Nervenendigungen,

  • an sympathisch innervierten ekkrinen Schweißdrüsen und

  • an der motorischen Endplatte der Skelettmuskulatur.

Es ist unter anderem an Gedächtnis und Aufmerksamkeit, der neuromuskulären Übertragung sowie der Regulation von Herz, glatter Muskulatur und Drüsen beteiligt.

Acetylcholin wird nach seiner Freisetzung durch die Acetylcholinesterase rasch hydrolysiert.

Nikotinische Acetylcholinrezeptoren#

Nikotinische Acetylcholinrezeptoren (nAChR) sind ligandengesteuerte Kationenkanäle. Die Bindung von Acetylcholin öffnet den Kanal und führt zu einem Kationenstrom und einer raschen Depolarisation.

Sie kommen insbesondere

  • an der motorischen Endplatte der Skelettmuskulatur,

  • in den Ganglien des autonomen Nervensystems,

  • an den chromaffinen Zellen des Nebennierenmarks und

  • im zentralen Nervensystem

vor.

An der motorischen Endplatte finden sich muskuläre nikotinische Acetylcholinrezeptoren (NM). In den autonomen Ganglien und im Nebennierenmark finden sich neuronale nikotinische Acetylcholinrezeptoren (NN).

Muskarinische Acetylcholinrezeptoren#

Muskarinische Acetylcholinrezeptoren (mAChR) sind G-Protein-gekoppelte Rezeptoren. Es werden fünf Subtypen M1–M5 unterschieden.

M1-, M3- und M5-Rezeptoren sind überwiegend Gq-gekoppelt. M2- und M4-Rezeptoren sind überwiegend Gi-gekoppelt.

Für die peripheren Wirkungen des Parasympathikus sind insbesondere M2- und M3-Rezeptoren von Bedeutung:

  • M2-Rezeptoren am Herzen vermindern insbesondere Herzfrequenz und AV-Überleitung.

  • M3-Rezeptoren vermitteln an den Bronchien eine Kontraktion der glatten Muskulatur.

  • M3-Rezeptoren steigern Motilität und Sekretion im Gastrointestinaltrakt.

  • M3-Rezeptoren steigern die Sekretion exokriner Drüsen.

  • M3-Rezeptoren führen am Gefäßendothel über eine NO-Freisetzung zur Vasodilatation.

Bemerkung

Der Transmitter an den postganglionären Nervenendigungen des Parasympathikus ist Acetylcholin.

Kontraktion der Gefäßmuskulatur#

Unter Vasokonstriktion versteht man die Kontraktion der glatten Gefäßmuskulatur mit Abnahme des Gefäßdurchmessers. Das Gegenteil ist die Vasodilatation.

Substanzen, die eine Vasokonstriktion vermitteln und dadurch den arteriellen Blutdruck steigern können, werden als Vasopressoren bezeichnet.

Die Vasokonstriktion wird unter anderem vermittelt durch

  • sympathische Efferenzen des autonomen Nervensystems,

  • Adrenalin,

  • Noradrenalin,

  • Vasopressin,

  • Angiotensin II,

  • Endothelin und

  • pharmakologisch verabreichte Vasokonstriktoren.

Der sympathische Gefäßtonus trägt wesentlich zum Ruhetonus der Gefäße bei. Eine Unterbrechung der sympathischen Innervation führt daher in den betroffenen Gefäßgebieten zur Vasodilatation.

Die Kontraktion der glatten Gefäßmuskulatur wird wesentlich durch eine Erhöhung der intrazellulären Ca2+-Konzentration bzw. der Ca2+-Sensitivität des kontraktilen Apparats vermittelt. Der zugrunde liegende Signalweg hängt vom jeweiligen Vasokonstriktor ab.

Eine wesentliche Rolle spielen die α1-Adrenozeptoren, vgl. Tab. Rezeptoren im autonomen Nervensystem. Über sie wird ein wesentlicher Teil der vasopressorischen Wirkung von Noradrenalin und Adrenalin vermittelt.

Vasopressoren

Steigern den arteriellen Blutdruck insbesondere durch Erhöhung des Gefäßtonus und damit des systemischen Gefäßwiderstands. Direkte Sympathomimetika stimulieren Adrenozeptoren unmittelbar. Indirekte Sympathomimetika erhöhen dagegen die Konzentration bzw. Verfügbarkeit endogener Katecholamine am Wirkort.

Klassische Vasopressoren#

Tab. 125 Übersicht: Klassische Vasopressoren#

Etilefrin

Ephedrin

Phenylephrin

Noradrenalin

Vasopressin

Arterieller Blutdruck

↑↑

↑↑

↑↑ – ↑↑↑

↑↑↑

↑↑↑

Herzfrequenz

↑↑

↑

↔ / ↓

↔ / ↓

↔ / ↓

Wirkmechanismus

direkt > indirekt

indirekt > direkt

direkt

direkt

Peptidhormon, V1a-Agonist

Rezeptoren

α, β

α, β

vorwiegend α1

α1, α2, β1

V1a; zusätzlich V2 an der Niere

Besonderheiten, Anwendung

  • Steigerung von Gefäßtonus und Herzleistung

  • Anästhesieinduzierte Hypotonie

  • Wirkung überwiegend durch Freisetzung von Noradrenalin

  • Anästhesieinduzierte Hypotonie

  • ausgeprägte Vasokonstriktion

  • häufig reflektorische Bradykardie

  • starker Vasopressor der ersten Wahl in der Intensivmedizin

  • invasives Blutdruckmonitoring sehr empfohlen

  • Gabe normalerweise kontinuierlich über eine Spritzenpumpe

  • Zusatztherapie bei therapierefraktärem Schock

  • invasives Blutdruckmonitoring sehr empfohlen

  • Gabe normalerweise kontinuierlich über eine Spritzenpumpe

Bemerkung

Die höchste vasopressorische Wirkung der Katecholamine wird wesentlich über α1-Adrenozeptoren vermittelt.

Zu den klinisch besonders stark vasopressorisch wirksamen Substanzen gehören Noradrenalin, Vasopressin und Adrenalin.

Signalwege der kardialen Kontraktion#

Auch bei der Regulation der kardialen Funktion spielen Adrenozeptoren eine wesentliche Rolle. Die sympathischen Wirkungen werden am Herzen vorwiegend über β1-Adrenozeptoren vermittelt, während für die parasympathische Regulation insbesondere M2-Rezeptoren von Bedeutung sind.

β1-Adrenozeptoren sind Gs-gekoppelt. Ihre Aktivierung stimuliert die Adenylatcyclase und erhöht die intrazelluläre cAMP-Konzentration. Über Proteinkinase A werden unter anderem der Ca2+-Einstrom und die intrazelluläre Ca2+-Verfügbarkeit beeinflusst.

Daraus resultieren:

  • positive Chronotropie

  • positive Dromotropie

  • positive Inotropie

  • positive Lusitropie

M2-Rezeptoren sind Gi-gekoppelt. Ihre Aktivierung vermindert die cAMP-Bildung und beeinflusst zusätzlich K+-Kanäle.

Daraus resultieren insbesondere:

  • negative Chronotropie am Sinusknoten

  • negative Dromotropie am AV-Knoten

  • Verminderung der atrialen Kontraktilität

Der direkte parasympathische Einfluss auf die ventrikuläre Kontraktilität ist vergleichsweise gering.

Zu tun

#67 GRAFIK: Signalwege der kardialen Kontraktion