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Foto: photos.com / Ärzte-Woche-Montage

Die Darm-Gehirn-Achse kommuniziert über neurale Signale, Hormone und Zytokine über Hunger und Sättigung, Schmerz, Übelkeit und Emotionen.

 
Neurologie 9. November 2011

Der Darm als neurologisches Organ

Der Gastrointestinaltrakt wird von fünf Neuronensystemen versorgt.

Das enterale Nervensystem spielt bei der Kontrolle der Verdauungsvorgänge eine wesentliche Rolle. Es funktioniert wie ein Gehirn im Darm, unabhängig vom Zentralnervensystem.

 

In den vergangenen 20 Jahren hat sich die Neurogastroenterologie als eigene Subdisziplin der Gastroenterologie etabliert, um der extensiven Innervierung des Darms und ihrer funktionellen Bedeutung Rechnung zu tragen. Kein anderes Organ außer dem Zentralnervensystem wird wie der Magen-Darm-Trakt von fünf verschiedenen Neuronensystemen versorgt:

  • intrinsische Neurone des enteralen Nervensystems (ENS),
  • vagale afferente Neurone,
  • spinale afferente Neurone
  • parasympathische efferente Neurone und
  • sympathische efferente Neurone.

Die Bezeichnung neurologisches Organ ist darum mehr als berechtigt, steht doch praktisch jeder Aspekt der Verdauung unter neuraler Kontrolle. Das enterale Nervensystem (ENS) als eigentliches Darmnervensystem mit etwa 100 Millionen Nervenzellen spielt dabei die wichtigste Rolle. Es funktioniert wie ein Gehirn im Darm, da es unabhängig vom Zentralnervensystem die Verdauungsvorgänge programmieren und die Tätigkeit der gastrointestinalen Effektorsysteme bedarfsgerecht steuern kann.

Das Darmnervensystem

Das ENS ist aus Reflexkreisen mit afferenten Neuronen, Interneuronen und efferenten Neuronen aufgebaut. Sensible Neurone liefern dem enteralen Nervensystem Informationen aus dem Darmlumen und der Darmmuskulatur, damit es die motorischen, sekretorischen und zirkulatorischen Prozesse der Verdauung in deren räumlicher und zeitlicher Abfolge koordinieren kann. Außerdem werden Inputs des Gehirns, des autonomen Nervensystems und verschiedener Hormone in die Steuerprozesse des enteralen Nervensystems integriert. Als Beispiel für die koordinierende Funktion des Darmnervensystems seien die Notfallmaßnahmen genannt, die bei einem Darminfekt oder nach Aufnahme verdorbener Nahrung zur raschen Entfernung der auslösenden Stimuli ergriffen werden: Erbrechen und/oder sekretorische Diarrhoe.

Steuerung der Darmmotorik

Besondere Bedeutung hat das Darmnervensystem bei der Steuerung der Darmmotorik. Während bei der interdigestiven Motorik (Migrating Motor Complex) drei Phasen (Phase I: Ruhe, Phase II: irreguläre Aktivität, Phase III: propulsive Peristaltik vom Magenantrum zum Ileum) zeitlich aufeinander folgen, setzt sich die postprandiale Motorik wechselweise aus Pendelbewegungen, Segmentationsbewegungen und propulsiver Peristaltik über kurze Strecken zusammen. Bei der Übertragung der Nervenimpulse auf die glatte Darmmuskulatur spielen die Interstitiellen Zellen von Cajal als Schrittmacher der rhythmischen Darmbewegungen eine wichtige Rolle.

Wenn der Darm die Nerven verliert

Die Neurogastroenterologie sieht gastrointestinale Erkrankungen unter dem Gesichtspunkt einer neuralen Fehlsteuerung. Neuropathien des enteralen Nervensystems sind für zahlreiche Funktionsstörungen des Verdauungstrakts verantwortlich (siehe Tabelle), wozu Entwicklungsstörungen, degenerative Neuronenverluste, medikamentös oder interventionell bedingte Funktionseinschränkungen sowie entzündliche Erkrankungen zählen.

Auch funktionelle Dyspepsie und das Reizdarmsyndrom gehen mit Funktionsstörungen des ENS einher. Vor diesem Hintergrund wird das Darmnervensystem immer mehr als ein Schlüssel zum Verständnis von Magen- und Darmkrankheiten und zu deren medikamentöser Behandlung angesehen.

Der Darm als Opfer neuroaktiver Medikamente.

Neurochemisch besitzt das ENS viele Gemeinsamkeiten mit dem Gehirn, da beide Nervensysteme ähnliche Transmitter (Acetylcholin, NO, Neuropeptide) und Transmitterrezeptoren exprimieren. Aus diesem Grund beeinflussen viele Medikamente wie Anaesthetika, Psychopharmaka, intensivmedizinisch genutzte Katecholamine und Opioidanalgetika auch die Funktion des ENS. Das Darmnervensystem ist also häufig Opfer verschiedener neuroaktiver Medikamente, die auf diese Weise unerwünschte gastrointestinale Wirkungen verursachen. In der Intensivmedizin ist es wichtig, eine Beeinträchtigung der propulsiven Darmmotorik möglichst zu vermeiden, da ansonsten eine Überwucherung und Translokation von Darmbakterien zu Sepsis und multiplem Organversagen führen können.

Die Darm-Gehirn-Achse

Ein wichtiges Arbeitsgebiet der Neurogastroenterologie betrifft auch die Kommunikation zwischen Darm und Gehirn, die über neurale Signale, Hormone und Zytokine erfolgt. Diese Darm-Gehirn-Achse hat viele physiologische und pathologische Implikationen, indem gastrointestinale Inputs an das Gehirn ...

• über den Funktionszustand und die Funktionsstörungen des Darms informieren,

  • für das Hunger- und Sättigungsgefühl und damit für die Energiehomöostase wichtig sind,

• Übelkeit und Schmerz hervorrufen und

• die emotional-affektive Stimmungslage mitbestimmen können.

Funktionelle Magen- und Darmerkrankungen (funktionelle Dyspepsie und Reizdarmsyndrom) werden als Störungen der bidirektionalen Kommunikation zwischen Darm und Gehirn angesehen. Beim Reizdarmsyndrom sind häufig eine Dysbiose des Darmmikrobioms und eine Aktivierung des Darmimmunsystems gegeben. Diese Veränderungen können über neurale und hormonelle Signalwege emotional-affektive und kognitive Prozesse im Gehirn beeinflussen. Umgekehrt sind Probiotika in der Lage, im Tierversuch Gehirnfunktionen positiv zu beeinflussen und stressinduzierten Verhaltensstörungen entgegenzuwirken. Die wissenschaftliche Erklärung des „Bauchgefühls“ könnte somit bedeuten, dass der physiologische oder pathologische Zustand des Darms unbewusst die Stimmungslage determiniert.

 

Prof. Dr. Peter Holzer ist Leiter der Forschungseinheit für Translationale Neurogastroenterologie am

Institut für Experimentelle und Klinische Pharmakologie der MedUni Graz.

Neuropathien des Darmnervensystems
NeuropathieÄnderung im ENS
Achalasie Verlust von NO/VIP-Neuronen
Kongenitale Oesophagusstenose Fehlen von NO-Neuronen
Infantile hypertrophe Pylorusstenose Fehlen von NO-Neuronen
Kurzdarmsyndrom Hypoganglionose
Intestinale Pseudoobstruktion Degeneration von Neuronen
Chagas-Krankheit Degeneration von Neuronen
Morbus Hirschsprung Aganglionose
Entzündliche Darmerkrankungen Änderung von Phänotyp/Funktion
ENS: enterales Nervensystem; NO: Stickstoffmonoxid; VIP: vasoaktives intestinales Polypeptid

Von P. Holzer , Ärzte Woche 45 /2011

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