Anatomie und Physiologie des vegetativen Nervensystems
Aufbau, Transmitter und Organwirkungen von Sympathikus und Parasympathikus als Ableitungsbasis für alle vegetativ wirkenden Arzneistoffe. Im Kern stehen die Zweineuronenkette, die Transmitter je Synapse und die Organtabelle.
Dein roter Faden
- Einordnung: Das vegetative Nervensystem steuert unwillkürlich Organe, Gefäße und Drüsen; Sympathikus ergotrop, Parasympathikus trophotrop, das enterische Nervensystem arbeitet weitgehend eigenständig.
- Aufbau: Zweineuronenkette; Sympathikus thorakolumbal mit rückenmarksnahen Ganglien und hoher Divergenz, Parasympathikus kraniosakral mit organnahen Ganglien; das Nebennierenmark ist ein modifiziertes sympathisches Ganglion.
- Transmitter: An allen Ganglien ACh an Nikotinrezeptoren, postganglionär Noradrenalin an Adrenozeptoren bzw. ACh an Muscarinrezeptoren; Ausnahme sind die cholinerg innervierten Schweißdrüsen.
- Organwirkungen: Herz, Auge, GI-Trakt und Blase antagonistisch, Speicheldrüsen gleichsinnig, Gefäße und Schweißdrüsen nur sympathisch innerviert.
- Tonus: In Ruhe dominiert an Sinusknoten, Darm, Blase und Auge der Parasympathikus, an den Gefäßen der Sympathikus; Blockade hebt jeweils den dominierenden Tonus auf.
- Regulation: Hypothalamus und Hirnstamm steuern, vegetative Reflexe regeln, präsynaptische α₂- und M₂-Autorezeptoren hemmen die Transmitterfreisetzung.
- Angriffspunkte: Sympatho- und Parasympathomimetika bzw. -lytika greifen direkt am Rezeptor oder indirekt an Synthese, Freisetzung, Wiederaufnahme und Abbau an, fast immer postganglionär.
Orientierung
Das vegetative (autonome) Nervensystem steuert unwillkürlich innere Organe, Gefäße und Drüsen. Wer seine Organwirkungen kennt, kann Wirkungen und UAW aller Sympatho- und Parasympathikus-Pharmaka ableiten. Das somatische Nervensystem innerviert dagegen willkürlich die Skelettmuskulatur, mit nur einem Neuron vom ZNS bis zum Erfolgsorgan (Aufbau des Nervensystems).
- Sympathikus: ergotrop, mobilisiert Energie für Leistung, Kampf und Flucht (Herzfrequenz ↑, Bronchodilatation, Glykogenolyse).
- Parasympathikus: trophotrop, dient Erholung, Verdauung und Energiespeicherung (Herzfrequenz ↓, Peristaltik ↑, Miktion).
- Enterisches Nervensystem: eigenständiges Neuronennetz in der Darmwand (Plexus myentericus und submucosus), steuert Motilität und Sekretion selbst und wird von Sympathikus und Parasympathikus nur moduliert.
Aufbau von Sympathikus und Parasympathikus
Beide Systeme arbeiten mit einer Zweineuronenkette: Das präganglionäre Neuron zieht aus dem ZNS zum Ganglion und wird dort auf das postganglionäre Neuron umgeschaltet, das das Erfolgsorgan erreicht.
Ansammlung von Nervenzellkörpern außerhalb des ZNS. Hier endet das myelinisierte präganglionäre Axon und beginnt das marklose postganglionäre Neuron.
Die Systeme unterscheiden sich im Ursprung, in der Lage der Ganglien und in der Divergenz.
- Ursprung: thorakolumbal (Seitenhorn Th1 bis L2)
- Ganglien: rückenmarksnah (Grenzstrang, prävertebrale Ganglien), präganglionär kurz, postganglionär lang
- Divergenz: hoch, daher generalisierte Antwort
- Nebennierenmark: modifiziertes Ganglion, präganglionäre Fasern enden direkt an chromaffinen Zellen, die Adrenalin ins Blut abgeben
- Ursprung: kraniosakral (Hirnnerven III, VII, IX, X sowie S2 bis S4)
- Ganglien: organnah oder intramural, präganglionär lang, postganglionär kurz
- Divergenz: gering, daher organbezogene Antwort
- N. vagus: versorgt Brust- und Bauchorgane bis zur linken Kolonflexur
Transmitter und Rezeptoren im Überblick
Das Grundmuster ist schlicht: Alle Ganglien sind cholinerg, erst die postganglionäre Synapse unterscheidet die Systeme. Den Ablauf der Übertragung erklären die Neurotransmitter, die Signalwege die Rezeptoren und Signaltransduktion.
- Ganglien (beide Systeme): Acetylcholin (ACh) an nikotinischen Rezeptoren, ligandengesteuerte Ionenkanäle.
- Parasympathikus postganglionär: ACh an Muscarinrezeptoren (v. a. M₂ am Herzen, M₃ an glatter Muskulatur und Drüsen).
- Sympathikus postganglionär: Noradrenalin an α- und β-Adrenozeptoren.
- Nebennierenmark: nikotinisch erregt, setzt überwiegend Adrenalin als Hormon frei.
- Nierengefäße: Dopamin dilatiert über D₁-Rezeptoren.
- Kotransmitter: ATP und Neuropeptid Y (sympathisch), VIP und NO (parasympathisch).
Subtypen und Stoffwechsel vertiefen das adrenerge System und das cholinerge System.
Schweißdrüsen sind sympathisch, aber cholinerg (M₃) innerviert. Parasympatholytika hemmen deshalb das Schwitzen: trockene, heiße Haut bis zur Hyperthermie, besonders bei Kindern.
Ganglion: immer ACh an Nikotinrezeptoren. Postganglionär: Parasympathikus ACh an Muscarinrezeptoren, Sympathikus Noradrenalin an Adrenozeptoren, Ausnahme Schweißdrüse.
Organwirkungen
Aus der folgenden Tabelle lassen sich Wirkung und UAW jedes vegetativ wirkenden Arzneistoffs ableiten: Ein Agonist ahmt die Spalte nach, ein Antagonist kehrt sie um.
| Organ | Sympathikus (Rezeptor) | Parasympathikus (Rezeptor) |
|---|---|---|
| Herz: Sinus- und AV-Knoten | Frequenz, Überleitung ↑ (β₁) | Frequenz, Überleitung ↓ (M₂) |
| Herz: Ventrikel | Kontraktilität ↑ (β₁) | kaum innerviert |
| Arteriolen | Konstriktion (α₁), Skelettmuskel Dilatation (β₂) | keine Innervation |
| Bronchien | Dilatation (β₂, v. a. zirkulierendes Adrenalin) | Konstriktion, Schleim ↑ (M₃) |
| Auge | Mydriasis (α₁, M. dilatator) | Miosis, Nahakkommodation (M₃) |
| GI-Trakt | Motilität ↓ (α₂, β₂), Sphinkteren zu (α₁) | Motilität, Sekretion ↑ (M₃) |
| Harnblase | Detrusor erschlafft (β₃), Sphinkter zu (α₁) | Detrusor kontrahiert (M₃): Miktion |
| Speicheldrüsen | wenig, visköser Speichel (α₁, β) | reichlich, dünnflüssig (M₃) |
| Schweißdrüsen | Sekretion (M₃, cholinerg) | keine Innervation |
| Leber, Fettgewebe | Glykogenolyse, Lipolyse (β₂, β₃) | – |
- Antagonistisch: Herz, Auge, GI-Trakt, Blase; die Systeme wirken gegensinnig.
- Gleichsinnig: Speicheldrüsen; beide fördern die Sekretion, nur in anderer Qualität.
- Nur einfach innerviert: fast alle Gefäße und die Schweißdrüsen (nur sympathisch), daher hängt der Gefäßtonus allein vom Sympathikus ab.
In Ruhe dominiert an Sinusknoten, GI-Trakt, Blase, Auge und Speicheldrüsen der Parasympathikus, an Gefäßen und Schweißdrüsen der Sympathikus. Ein Pharmakon wirkt dort am stärksten, wo es den dominierenden Tonus aufhebt.
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Die Herzfrequenz steigt, weil am Sinusknoten in Ruhe der Vagustonus dominiert und wegfällt. Der Blutdruck fällt, weil die Gefäße nur sympathisch innerviert sind und ihr Tonus verloren geht. Dazu kommen Mydriasis, Mundtrockenheit, Obstipation und Harnverhalt, also die Effekte der jeweils dominierenden Seite in umgekehrter Richtung. Deshalb sind Nicotinrezeptor-Antagonisten am Ganglion therapeutisch unbrauchbar.
Regulation
Das vegetative System ist hierarchisch und über Rückkopplung gesteuert, auf drei Ebenen:
- Hypothalamus: oberstes Integrationszentrum für Temperatur, Wasserhaushalt, Nahrungsaufnahme und Stressreaktion, verknüpft mit dem Hormonsystem.
- Hirnstamm: Kreislauf- und Atemzentren der Medulla oblongata, Vaguskerne.
- Vegetative Reflexe: viszerale Afferenz → Zentrum in Rückenmark oder Hirnstamm → vegetative Efferenz (Pupillenreflex, Miktionsreflex). Den Barorezeptorreflex behandelt die Physiologie von Herz und Kreislauf.
- Präsynaptische Autorezeptoren: α₂- und M₂-Rezeptoren auf der eigenen Nervenendigung hemmen die Freisetzung des eigenen Transmitters (negative Rückkopplung).
- Heterorezeptoren: Rezeptoren für den Transmitter des anderen Systems, etwa α₂ auf cholinergen Endigungen; so dämpfen sich Sympathikus und Parasympathikus gegenseitig.
Die präsynaptische Hemmung ist selbst ein Angriffspunkt, etwa für zentral wirkende α₂-Agonisten unter den Antisympathotonika.
Pharmakologische Angriffspunkte
Vegetativ wirksame Arzneistoffe werden nach dem System benannt, dessen Wirkung sie verstärken oder aufheben:
- Sympathomimetikum: ahmt den Sympathikus nach (z. B. direkte Sympathomimetika).
- Sympatholytikum: hebt Sympathikuswirkungen auf (Alpha-Blocker, Betablocker).
- Parasympathomimetikum: ahmt den Parasympathikus nach (Muscarinrezeptor-Agonisten).
- Parasympatholytikum: blockiert Muscarinrezeptoren (Parasympatholytika).
Direkt wirkende Stoffe binden selbst am Rezeptor, indirekt wirkende verändern die Menge des Transmitters im Spalt. Fast alle Arzneistoffe greifen postganglionär an, weil ganglionärer Angriff beide Systeme zugleich trifft.
| Angriffsort | adrenerg (Sympathikus) | cholinerg (Parasympathikus) |
|---|---|---|
| Synthese | falscher Transmitter (α-Methyldopa) | – |
| Freisetzung | ↑ indirekte Sympathomimetika, ↓ präsynaptische α₂-Agonisten | ↓ Botulinumtoxin |
| Rezeptor | α-, β-Agonisten und -Antagonisten | Muscarin-Agonisten und -Antagonisten |
| Wiederaufnahme | NET-Hemmung (Cocain, indirekte Sympathomimetika) | entfällt, ACh wird gespalten |
| Abbau | MAO- und COMT-Hemmung | Cholinesterasehemmer |
Teste dich
Reihenfolge
Aussage 2
Die meisten Arteriolen werden ausschließlich sympathisch innerviert.
Gefäße haben praktisch keine parasympathische Innervation; ihr Tonus hängt vom Sympathikus ab (α₁-vermittelte Konstriktion).
Aussage 3
In den Ganglien von Sympathikus und Parasympathikus wird Acetylcholin auf nikotinische Rezeptoren übertragen.
Alle vegetativen Ganglien sind cholinerg; erst die postganglionäre Synapse unterscheidet die beiden Systeme.
Lückentext
Zuordnen
Aussage 6
Cholinesterasehemmer sind direkte Parasympathomimetika, weil sie selbst an Muscarinrezeptoren binden.
Cholinesterasehemmer wirken indirekt: Sie hemmen den Abbau von Acetylcholin und erhöhen so dessen Konzentration im synaptischen Spalt.
Aussage 7
Präsynaptische α₂-Autorezeptoren hemmen die Freisetzung von Noradrenalin.
Sie vermitteln eine negative Rückkopplung an der eigenen Nervenendigung; das ist ein Angriffspunkt der α₂-Agonisten.
Aussage 8
Der Sympathikus entspringt kraniosakral und hat organnahe Ganglien.
Das beschreibt den Parasympathikus. Der Sympathikus entspringt thorakolumbal und hat rückenmarksnahe Ganglien im Grenzstrang und prävertebral.
Aussage 9
Der Parasympathikus erschlafft über M₃-Rezeptoren den Detrusor der Harnblase.
Der Parasympathikus kontrahiert den Detrusor über M₃-Rezeptoren und löst so die Miktion aus; erschlafft wird der Detrusor sympathisch über β₃.
Warum?
Prüferin fragt
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