Physiologie (Subject) / Herz-Kreislauf/Vegetativum (Lesson)

Lernzielkatalog

This lesson was created by jaegerha.

Learn lesson

back  |  next 2 / 3

• bestimmenden Größen im Blutkreislauf Laminare vs. Turbulente Strömung (Reynolds-Zahl) Grundlagen der HämodynamikStrömungsgeschwindigkeit Laminare Strömung:Alle Teilchen bewegen sich parallel zur Gefäßachse→ Axialstrom → parabolisches Geschwindigkeitsprofil Turbulente Strömung:Re > 2000 - 2200                                                                        Hier gilt das Ohm`sche Gesetz nicht mehr!!!→ die mittlere Geschwindigkeit ist langsamer → hohe Energieverluste → Übergang zu turbulenter Strömung abhängig von der Reynolds-Zahl Re: Beinhaltet die Dichte ρ, Viskosität η, den Durchmesser 2r der Gefäße und die mittlere Fließgeschwindigkeit v Re =2r*v* ρ/η Vorkommen turbulenter Strömung:Bei größeren Säugetieren (physiologisch):→ Austreibungsphase des Herzens→ in der Aorta und A. pulmonalis ist der Druck P erhöht→ Erhöhung der mittleren Fließgeschwindigkeit v → Re ↑→ kurzeitige turbulente Strömung Bei Klappeninsuffizienzen des Herzens:→ Herzklappe schließt nicht richtig→ Entstehung eines turbulenten Rückstroms Gefäßstenose:auch in herzfernen Arterien v ↑→ Re ↑→ turbulente Strömung Schwere Anämie:auch in herzfernen Arterien η ↓→ Re ↑→ turbulente Strömung Turbulente Strömungen sinddurch auskultierbareStrömungsgeräusche erkennbar ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Die Reynolds-Zahl ist eine dimensionslose Ähnlichkeitskenngröße zur Beschreibung der Strömungsvorgänge für erzwungene Strömungen. laminar->Bewegung von Flüssigkeit, bei der in einem Übergangsgebiet zwischen zwei unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten (Hydrodynamische Grenzschicht), das sich senkrecht zur Strömungsrichtung ausbreitet, keine sichtbaren Turbulenzen (Verwirbelungen / Querströmungen) auftreten: niedrige Reynoldszahl (≤ ca. 2300) turbulent->Bewegung von Fluiden, bei der Verwirbelungen in einem weiten Bereich von Größenskalen auftreten: hohe Reynoldszahl (≥ ca. 3000)
• bestimmenden Größen im Blutkreislauf Beziehung Wandspannung und Druck (Laplace-Gesetz) Das Laplace-GesetzWandspannung TGefäße variieren in ihrer Dehnbarkeit→ abhängig vom transmuralen Druck Pt→ je größer Pt, desto stärker dieBelastung der Gefäße. T = Pt* r/2 d T = Wandspannung (Kraft/Fläche)Pt = Differenz zwischen intra- und extravasalem Druckd = Dicke der Gefäßwand ändert sich der Radius r eines Gefäßes muss die Dicke der Gefäßwand d zunehmen, um demgleichen Pt standzuhalten. extravasaler Druck: ~ 0(außer in Gefäßen von Skelettmuskulatur und im Herzen)-> Gefäßwand muss ausreichend dick sein, um dem Druckgefälle standzuhalten Aneurysma beim Rennpferd Gefäßerweiterung: Der Radius r steigt, während der transmurale Druck Pt gleich bleibt und dieWanddicke häufig abnimmt → laut Laplace: die Wandspannung T steigt  T↑↑ =Pt* r↑/2 d↓Bei einem Rennen: Systolischer Druck steigt → Pt ↑ → T steigt so lange bis es zu Gefäßrupturen kommt → Verbluten T↑↑↑ =Pt↑ * r↑/2 d↓ --------------------------------------------------------------------------------------------------------- Das Laplace-Gesetz beschreibt für Hohlorgane (z.B. Herz und Blutgefäße) die Beziehung zwischen der Wandspannung, der Dicke einer Wand und den auf sie einwirkenden Druck. Idealisiert wird das Herz dabei als Kugel, Blutgefäße als Zylinder betrachtet. Hierbei stellte Laplace folgende Beziehungen her: K = P * r / ( 2 * d ) für kugelförmige OrganeK = P * r / d für zylindrische Organe K = WandspannungP = transmuraler Druckr = Gefäßradiusd = Wanddicke Dieser Zusammenhang zwischen den einzelnen Variablen ist sehr wichtig für das physiologische Verständnis vieler Regulationen und pathophysiologischer Veränderungen am Herzen und an den Kreislaufgefäßen. Es besagt beispielsweise, dass eine erhöhte Wandspannung, die durch einen erhöhten transmuralen Druck erzeugt wird, dadurch wieder gesenkt werden kann, indem das Kammermyokard entsprechend hypertrophiert (d wird vergrößert). Daraus resultiert die Erklärung für eine linksventrikuläre Hypertrophie bei erhöhter Nachlast, welche wiederum durch Bluthochdruck oder eine Aortenklappenstenose verursacht werden kann.
• bestimmenden Größen im Blutkreislauf Compliance (Dehnbarkeit) und Elastance (Steifigkeit), transmuraler Druck Grundlagen der HämodynamikDas Laplace-Gesetz Compliance C→ Maß der Dehnbarkeit von Gefäßen → Volumenänderung (∆V) bei Änderungdes transmuralen Druckes Pt (∆P). C = ∆V/∆P=1/É → Je höher C ist, desto höher die Dehnbarkeit(in Venen höher als in Arterien). Volumenelastizitätskoeffizient É É =∆P/∆V→ reziproker Wert von C → Je höher É ist, desto geringer die Dehnbarkeit. Elastizität• ist abhängig vom Gefäßtyp• nimmt mit steigender Dehnung ab --------------------------------------------------------------------------------------------------------- Compliance (dt. Nachgiebigkeit) dient in der Physiologie als ein Maß für die Dehnbarkeit von Körperstrukturen. Sie wird zur Beschreibung und Quantifizierung der Elastizität der betrachteten Gewebe gebraucht. Die Compliance gibt an, wie viel Gas oder Flüssigkeit man in eine umwandete Struktur füllen kann, bis der Druck um eine Druckeinheit ansteigt. Herzwand: intraventrikularen Druck in Abhängigkeit von der Herzkammerfüllung und damit die Dehnbarkeit der Herzwand,ändert sich fortlaufend während der Kontraktion des Herzmuskels und erreicht ihr Maximum in der Füllungsphase zwischen zwei Schlägen. Besonders dehnbare Strukturen besitzen eine hohe Compliance, besonders steife Strukturen zeigen niedrige Werte. Der Kehrwert der Compliance ist die Elastance (Steifigkeit, auch Volumenelastizität).->ist im Bereich der Kreislaufphysiologie ein Maß für die Gefäßsteifigkeit. Die Volumenerhöhung kann man durch Messung der zugeführten Volumina ermitteln. Die Druckdifferenz ist gegeben durch die Veränderung des transmuralen Drucks, das ist der Druckunterschied zwischen innen und außen. (Der transmurale Druck ist der Druck, welcher auf die Wand eines Hohlorgans (z.B. Blutgefäß, Herz) einwirkt. Er stellt die Differenz zwischen Innendruck und Außendruck dar.)
• bestimmenden Größen im Blutkreislauf Passives u. aktives Dehnungsverhalten von Blutgefäßen (z. B. Niere, Lunge) Windkesselfunktion der Aorta Entstehung des DruckpulsesDruckanstieg während der Systole→ lokale Dehnung der Aorta→ ein Teil des Volumens wird gespeichert→ Umwandlung in potentielle Energie                                                                            → Erschlaffung in der Diastole→ kinetische Energie wird zurückgewandelt→ Volumen fließt in den Kreislauf Mikrozirkulation Arteriolen• präkapilläre Widerstandsgefäße• gut ausgeprägte glatte Muskulatur• Regulation von Organdurchblutung und Filtrationsdruck Kapillarbett• Stoffaustausch durch Diffusion, Filtration/ Reabsorption und Transportproteine• keine glatte Muskulatur Venolen• postkapilläre Widerstandsgefäße• mäßig ausgeprägte glatte Muskulatur• Regulation von (Organdurchblutung und) Filtrationsdruck Lunge Niederdrucksystem: Lungen geben dem Blutdruck aufgrund fehlender glatterMuskulatur und hoher Dehnbarkeit der Blutgefäße überproportional nach(druckpassiv) → nahezu keine Strömungswiderstände (1/10 im Vergleich zumKörperkreislauf) → Stromstärke nimmt überproportional zu.→ durch den geringen intravasalen Druck wirkt der Filtrationsdruck der Kapillarenkolloidosmotisch in Richtung Blutplasma (Reabsorption)→ physiologisch: Schutz vor Lungenödemen→ pathophysiologisch: ein Ausfall der aktiven Flüssigkeitssekretion führt zu einer Austrocknung der Lungenoberfläche Mukoviszidose: Mutation des für die Flüssigkeitssekretion essentiellen CFTR-Chlorid-Kanals Niere Autoregulation von Perfusionsdruck (und Strömungsgeschwindigkeit) im nachgeordneten Kapillarbett durch Arteriolenkontraktion(Bayliss-Effekt):besonders ausgeprägt an sog. autoreguliert perfundierten Organen(Niere, Gehirn)  Gefäßdehnung ->MuskelkontraktionMuskeldehnung->reaktive Gefäßverengung --------------------------------------------------------------------------------------------------- passiv: Jedes Schlagvolumen des Herzens gelangt stoßweise in die Aorta. Der Druck pulsiert, gedämpft durch die Dehnbarkeit der Schlagader ("Windkesseleffekt"). Je steifer die Wände, desto größer die Blutdruckamplitude, der Unterschied zwischen maximalem ("systolischem") und minimalem ("diastolischem") Blutdruckwert. aktiv:Vasodilatation ergibt sich durch den weitenden Effekt des Blutdrucks (druckpassiv), insbesondere wenn vasokonstriktorische Einflüsse nachlassen (sinkender Sympathikustonus). Das kann durch Substanzen unterstützt werden, die bei Gewebeaktivität freiwerden und auf diese Weise perfusionsfördernd wirken (z.B. Adenosin, Stickstoffmonoxid, Prostazyklin, CO2, CGRP).
• Kreislauf 3. Hämodynamik im Gefäßsystem(2)  Arterielles Systemo Pulsentstehung und Pulsformeno Systolischer/diastolischer Blutdruck und arterieller Mitteldrucko Blutdruckmessung bei Tier und Mensch Venöses Systemo Druckverhältnisseo Sicherung des venösen Rückflusses zum Herzen
• Hämodynamik Arterielles System(3) o Pulsentstehung und Pulsformeno Systolischer/diastolischer Blutdruck und arterieller Mitteldrucko Blutdruckmessung bei Tier und Mensch
• Hämodynamik Venöses System(2) o Druckverhältnisseo Sicherung des venösen Rückflusses zum Herzen
• Hämodynamik : Arterielles System ->Pulsentstehung und Pulsformen x
• Hämodynamik : Arterielles System Systolischer/diastolischer Blutdruck und arterieller Mitteldruck x
• Hämodynamik : Arterielles System Blutdruckmessung bei Tier und Mensch x
• Hämodynamik :Venöses System Druckverhältnisse x
• Hämodynamik :Venöses System Sicherung des venösen Rückflusses zum Herzen x
• Kreislauf 4. Periphere Regulation der Durchblutung(1)  Notwendigkeit der lokalen Durchblutungsregulation
• Periphere Regulation der Durchblutung -> Notwendigkeit der lokalen Durchblutungsregulation x
• Kreislauf 5. Mikrozirkulation und Lymphsystem(7)  Kapillargebiet und Kapillartypen Regulation der Durchblutung von kleinen Arterien, Arteriolen, Metarteriolen undVenolen Austausch von Flüssigkeit Bedeutung des hydrostatischen und kolloidosmotischen Drucks Klassisches und korrigiertes Starling-Prinzip Austausch von Stoffen:diffusionslimitiert und durchblutungslimitiert Mechanismen der Entstehung von Ödemen
• Mikrozirkulation und Lymphsystem Kapillargebiet und Kapillartypen x
• Mikrozirkulation und Lymphsystem Regulation der Durchblutung von kleinen Arterien, Arteriolen, Metarteriolen und Venolen x
• Mikrozirkulation und Lymphsystem Austausch von Flüssigkeit x
• Mikrozirkulation und Lymphsystem Bedeutung des hydrostatischen und kolloidosmotischen Drucks x
• Mikrozirkulation und Lymphsystem Klassisches und korrigiertes Starling-Prinzip x
• Mikrozirkulation und Lymphsystem Austausch von Stoffen: diffusionslimitiert und durchblutungslimitiert x
• Mikrozirkulation und Lymphsystem Mechanismen der Entstehung von Ödemen x
• Kreislauf 6. Lokale Durchblutungsregulation(2)  bedarfsabhängige Regulation druck- und strömungsabhängige Regulation
• Lokale Durchblutungsregulation bedarfsabhängige Regulation x
• Lokale Durchblutungsregulation druck- und strömungsabhängige Regulation x
• Kreislauf 7. Zentrale Kreislaufregulation  Regelkreise, Messgrößen und Stellglieder kurzfristige Mechanismen der Blutdruckregulation:o Erfolgsorgane: Herz und Gefäßeo Regulation über das Vegetativum(Rezeptoren: α1, α2, β1, β2, M3)o pharmakologische Angriffspunkte für die Kreislaufregulation,Wirkmechanismen Mittel - und langfristige Regulation des Blutdrucks:o Erfolgsorgan: Blutvolumen, Regulation über Hormoneo RAAS, ADH, natriuretische Peptide
• Zentrale Kreislaufregulation Regelkreise, Messgrößen und Stellglieder Zentrales KreislaufregulationszentrumDefinition: Neuronenverbände, die in der Regulation der Kreislaufparameter involviert sindLokalisation: Formatio reticularis (in Medulla oblongata und Pons)Funktion: Reguliert den Blutdruck auf „normale“ Blutdruckwerte unter Einbeziehung der eingehenden Afferenzen („Messwerte“) der Kreislaufsensoren Sensoren der KreislaufregulationPressorezeptoren: Detektieren den Blutdruck im Körperkreislauf und regulieren ihn über das vegetative NervensystemVolumenrezeptoren: Detektieren das Volumen im Lungenkreislauf und regulieren es über das vegetative Nervensystem, ANP und ADHChemorezeptoren: Detektieren den pH-Wert und die Atemgaskonzentrationen und regulieren sie über die Atmung Wichtigste Vermittler der RegulationKurzfristig                                                                                                    Widerstandsgefäße: Können über Widerstandserhöhung den Blutdruck verändernKapazitätsgefäße: Können über Vasodilatation das effektiv zirkulierende Blutvolumen erniedrigenHerz: Kann über Anpassung von Schlagvolumen und Frequenz den Blutdruck verändernLangfristig                                                                                                                Nieren: Können über Anpassung der Ausscheidung das Blutvolumen regulieren
• Zentrale Kreislaufregulation kurzfristige Mechanismen der Blutdruckregulation(3) o Erfolgsorgane: Herz und Gefäßeo Regulation über das Vegetativum(Rezeptoren: α1, α2, β1, β2, M3)o pharmakologische Angriffspunkte für die Kreislaufregulation,Wirkmechanismen
• kurzfristige Mechanismen der Blutdruckregulation: Erfolgsorgane: Herz und Gefäße x
• kurzfristige Mechanismen der Blutdruckregulation: Regulation über das Vegetativum (Rezeptoren: α1, α2, β1, β2, M3) x
• kurzfristige Mechanismen der Blutdruckregulation: pharmakologische Angriffspunkte für die Kreislaufregulation,Wirkmechanismen x
• Mittel - und langfristige Regulation des Blutdrucks: Erfolgsorgan: Blutvolumen, Regulation über Hormone x
• Mittel - und langfristige Regulation des Blutdrucks: RAAS, ADH, natriuretische Peptide x
• Kreislauf 8. Kreislaufschock(1)  Ursachen, Schockformen, Schockorgane
• Kreislaufschock Ursachen, Schockformen, Schockorgane x
• Kreislauf 9. Fetaler Kreislauf(2)  Besonderheiten (Foramen ovale, Rechts-links-Shunt, etc.) Umschaltung bei der Geburt
• Fetaler Kreislauf Besonderheiten (Foramen ovale, Rechts-links-Shunt, etc.) x
• Fetaler Kreislauf Umschaltung bei der Geburt x
• Vegetatives Nervensystem 1. Das parasympathische System(7)  Aufbau Transmitter (präganglionär, postganglionär) Rezeptoren Der Einfluss des Parasympathikus auf das Herz (M2; siehe oben) Einfluss des Parasympathikus auf die Lungenfunktion (M3)o Kontraktion der Bronchialmuskulatur    ->(Calciumerhöhung im Zytosol (über IP3)) Einfluss des Parasympathikus auf die Sekretion von Speichel: Steigerung durcho M1 Rezeptor: Direkte Wirkung auf Transport (über IP3)o M3 Rezeptor: Erhöhung der Durchblutung der Speicheldrüse    -> Calciumerhöhung im Zytosol der Endothelzellen (über IP3)         Produktion von NO im Endothel; Relaxation der Gefäße -> Viagra!) Wirkung von Atropino Therapeutische Dosis – Intoxikation
• Das parasympathische System Aufbau Dargestellt ist hier der anatomische Aufbau des sympathischen SystemsIn den Grenzstrangganglien wird das Signal durch den gleichen Botenstoffweitervermittelt, wie Sie ihn vom Parasympathikus und von der motorischenEndplatte kennen (Acetylcholin).An den Erfolgsorganen hingegen sind die Transmitter im sympathischen undparasympathischen System unterschiedlich.Die aus den paravertebralen Grenzstrangganglien kommenden sympathischenNeuronen schütten am Erfolgsorgan Noradrenalin aus, dass lokal aufunterschiedliche Rezeptoren einwirkt.Demgegenüber kommt es im Nebennierenmark nach Stimulation mit präganglionäreinwirkendem Acetylcholin aus sympathischen Neuronen zur Ausschüttung vonAdrenalin (= Epinephrin) ins Blut. Dieses Adrenalin verteilt sich im gesamtenOrganismus und verursacht gleichzeitig systemische Veränderungen an denverschiedensten Organsystemen Noradrenalin wirkt auf α1, α2 und β1 Rezeptoren des adrenergen Systems.Adrenalin stimuliert zusätzlich zu diesen drei Rezeptoren auch noch eine vierteGruppe, die β2 Rezeptoren.Da es für alle Rezeptortypen klinisch wichtige, spezifische Agonisten undAntagonisten gibt, ist es wichtig, die unterschiedliche Wirkung einer Erregung zukennen. Dies soll wieder anhand von Beispielen erfolgen. Sie werden blass vor Schreck (α1)• die Spucke bleibt weg (α2)• das Herz fängt an zu rasen (β1)• Sie holen tief Luft und …..rennen……… (β2)
• Das parasympathische System Transmitter (präganglionär, postganglionär) Heute wissen wir, dass das von Galen entdeckte "Mitfühlen" verschiedener Organeüber Botenstoff oder Neurotransmitter verläuft. Den Botenstoff des Parasympathikus, das Acetylcholin, kennen Sie bereits: es bewirkt an der motorischen Endplatte eine Aktivierung mit nachfolgender Kontraktion. Acetylcholin bewirkt aber ausserdem die Einstellung des Organismus auf Erhaltung, Ersatz und Neuaufbau von Körpersubstanz – also auf eine „trophotrope“ Situation mit Wachstum von Gewebe. Die Transmitter des Sympathikus sind Adrenalin und Noradrenalin. Sie stellen den Organismus auf Kampf oder Flucht ein – also auf eine „ergotrope“ Stoffwechsellage, in der mehr Energie verbraucht als gewonnen wird Machen Sie sich klar, dass der gleiche Nerv (N. vagus) und der gleiche Transmitter(Acetylcholin) am Herzen hemmt, während am Bronchialsystem eine kontrahierendeWirkung erfolgt. Der Parasympathikus dominiert in Ruhe und Erholung, er wirkt aktivierend auf dieOrgane des Verdauungssystems und entlastend auf das Herz (Trophotropie).Vagotonie bezeichnet einen Zustand des vegetativen Nervensystems, bei dem dasGleichgewicht zwischen Sympathikus und Parasympathikus in Richtung desParasympathikus verschoben ist. Vagotonus->Parasympatholytikum, "Atropin" N.Vagus(10Hirnnerv)->zum Herzen und alle Brust/Bauchorgane Hier schematisch dargestellt der Aufbau einer parasympathischen Neuronenkette.Wie im motorischen Nervensystem liegt der Ausgangspunkt des Signals bei Neuronen, die sichim ZNS befinden. Von hier wandert der Impuls nach unten. Im Falle des N. vagus jedoch nichtüber das Rückenmark sondern direkt aus der Schädelbasis in Richtung Zielorgan.Anders als im motorischen System erfolgt die Umschaltung auf das zum Zielorgan führende Neuron in den meisten Fällen außerhalb des Gehirns oder Rückenmarks in so genannten Ganglien. Hier bilden aus dem ZNS kommende, vegetative Neurone Synapsen mit Neuronen, die zum Zielorgan führen. Das präganglionäre Neuron (also dass, was aus dem ZNS kommt)schüttet in der Ihnen bereits bekannten Weise Acetylcholin aus. Über nikotinerge Rezeptor- Kanäle wird das postganglionäre Neuron erregt.Auch das postganglionäre parasympathische Neuron sezerniert am peripheren Nervenende Acetylcholin. Die Rezeptoren am Zielorgan unterscheiden sich aber stark von den nikotinergen, die Sie bisher kennen.Postganglionär findet man keine synapsenähnliche Struktur, sondern das Acetylcholin gelangt über eine lockere Auftreibung ("Varikosität") auf die Zielzelle Varikositäten sind anders als die Synapsen des ZNS oder die motorischen Endplatten derMuskulatur nicht dicht, sondern bestehen im Prinzip aus einer lockeren Auflagerung dervegetativen Neuronen auf dem Zielorgan. Bei Erregung eines Organs leckt daher Transmitter aus der Varikosität und kann auf dem Blutwege andere Organe des Systems erreichen und erregen. Über diese Transmitter kommt es also gewissermaßen zur "Kommunikation" zwischen den Organen; die Organe „fühlen“ mit.Die Neuro-neuronalen Synapsen des ZNS oder die motorische Endplatte hingegen sind dicht.Daher kann Acetylcholin aus dem parasympathischen Nervensystem nicht in die motorischenEndplatten der Skelettmuskulatur eindringen. Bei parasympathischer Erregung sind also keineMuskelzuckungen zu erwarten! Umgekehrt kann Acetylcholin aus der motorischen Endplatteauch nicht ins Blut "lecken" und parasympathisch innervierte Organe beeinflussen. Fasern B (5-20 m/s 1-3) efferent zu Präganglionäre autonome NeuroneFasern C(0,5-2 m/s(nicht myelinisiert) 0,5-1,5) efferent zu Postganglionäre  autonome Neurone->langsamer Schmerz,Thermorezeptoren IV Präganglionär gehören die Fasern des vegetativen Nervensystems der Gruppe B an.Sie sind zwar myelinisiert, leiten aber in der Regel deutlich langsamer alsMotoneuronen oder schnelle Afferenzen.Postganglionär erfolgt die Weiterleitung durch Fasern der Gruppe C, die nichtmyelinisiert sind und die Erregung nur langsam fortleiten. Da die Ganglien beimparasympathischen System nah am Zielorgan liegen, muss das Signal aber auch nureine kurze Strecke zurücklegen.Am Ende wird dann, wie bereits besprochen, Acetylcholin ausgeschüttet, welchesüber eine Varikosität ins Blut oder direkt auf das Zielorgan gelangt. Hier befinden sichRezeptoren, deren Funktion sich je nach Organ unterscheidet.
• Das parasympathische System Rezeptoren ->drei muskarinergen Rezeptoren (M1, M2,M3) muskarinerge Rezeptoren existieren, im Hirn noch M4, M5 verengt Pupille (Auge)->M1,M3                                                                                            Steigert (wässrige)Sekretion(Tränen- und Speicheldrüsen)->M1verengt Bronchien(Lunge)->M1,M3erhöht Schleimsekretion(Lunge)->M1senkt Herzfrequenz(Herz) ->M2stimuliert Kontraktion der Gallenblase(Leber)->M1,M3stimuliert Verdauung(Magen)->M1stimuliert Sekretion(Pancreas)->M1stimuliert Sekretion, regt Peristaltik an,öffnet Sphinkteren(Darm)->M1,M3kontrahiert Harnblase, öffnet Sphinkter(Blase)stimuliert(Sexualorgane)->M1 M1-> Kontraktion, Sekretion M2-> Senkung Herzfrequenz M3-> Kontaktion, Relaxation
• Das parasympathische System Der Einfluss des Parasympathikus auf das Herz (M2; siehe oben) Muskarinerge Rezeptoren Herz->M2 Rezeptoren->Öffnung von Kaliumkanälen->Hemmung dercAMP Synthese-> Frequenz ↓ senkt Herzfrequenz Versuch Herz in Lösung: Die elektrische Reizung führte überraschenderweise zueiner Abnahme der Herzfrequenz. Otto Loewi folgerte richtig, dass dieser Effekt nicht auf einer Weiterleitung des elektrischen, depolarisierenden Impulses beruhen könne.Er vermutete, dass die Reizung des N. Vagus die Ausschüttung eines "Vagus-stoffs" bewirkt hatte. Die frequenzmindernde Wirkung einer Stimulation des N. Vages beruht also aufAusschüttung des Transmitters Acetylcholin.Es glückte Otto Loewi durch Modifikation des Acetylcholinmoleküls anschließend,einen Hemmstoff für den Abbau von Acetylcholin (Physostigmin) zu entwickeln.Dieser war lipophil, diffundierte in die motorische Endplatte und zeigte dann vorAllem hier eine Wirkung! Dieses ist der phantastische Wirkstoff, der Ihnen aus derVorlesung über die motorische Endplatte bekannt ist (Stichwort: Myasthenia gravis),und durch den der gelähmte Hund wieder laufen konnte.Damit war eigentlich klar, dass Acetylcholin auch am motorischen System der dominante Transmitter ist. Da Acetylcholin aber geladen ist und nicht in die motorische Endplatte diffundieren kann, gelang es erst nach Aufpräparation der motorischen Endplatte, die direkte Wirkung von Acetylcholin auf den Skelettmuskel nachzuweisen.Bei diesen Versuchen zeigte sich ein dramatischer Unterschied zwischen derWirkung von Acetylcholin am Herzen und am Skelettmuskel:Beim Herzen kommt es durch Erregung der Acetylcholinrezeptoren zur Hemmungder (autonomen) Herzaktion. Beim Skelettmuskel hingegen führt Acetylcholin zurErregung mit anschließender Kontraktion.Der gleiche Transmitter kann also, je nach Zielorgan und Zielrezeptor, erregendoder hemmend wirkenBisher konnten sechs verschiedene Rezeptoren für Acetylcholin identifiziert werden.Davon ist einer durch Nikotin erregbar, und Ihnen bereits aus der Vorlesung über diemotorische Endplatte des Skelettmuskels bekannt. Die anderen fünf sind durchMuskarin und nicht durch Nikotin zu aktivieren und kommen an den motorischenFasern des Skelettmuskels nicht vor.Die Acetylcholinwirkung am Herzen beruht auf der Wechselwirkung mit einem solchen muskarinergen Rezeptor, der nach Bindung von Acetylcholin (oderMuskarin) eine Hemmung der Herzaktion bewirkt. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------> Am Herzen sorgen als "M2-Rezeptoren" bekannte Strukturen in den für die Erregungsbildung verantwortlichen Zellen des Herzmuskels für eine Herabsetzung der Herzfrequenz nach Bindung von Acetylcholin. Der M2 Rezeptor ist kein Ionenkanal sondern ein metabotroper Rezeptor.(Meatabotroph="auf einen metabolischen Vorgang wirkend". Der Begriff bezieht sich auf die Bildung von Second Messenger-Substanzen im Laufe einer Signalkaskade nach der Aktivierung von sogenannten metabotropen Rezeptoren)Nach Bindung von Acetylcholin an den M2 Rezeptor des Herzens kommt es zurAblösung eines kleinen, GTP-bindenden Proteins ("G-Protein"), dass entlang derLipidmembran zu Kaliumkanälen strömt. Durch Öffnung dieser Kanäle kommt es zurHyperpolarisation. Wie am Nerven hat die Hyperpolarisation am Herzen einehemmende Wirkung und das Herz schlägt langsamer.Die gleiche Wirkung wie Acetylcholin hat das Gift des Fliegenpilzes, das Muskarin.Hingegen hat Nikotin keine Wirkung.Atropin wirkt als Blocker an der Bindungsstelle für Acetylcholin
• Das parasympathische System Einfluss des Parasympathikus auf die Lungenfunktion (M3)(1) o Kontraktion der Bronchialmuskulatur
• Einfluss des Parasympathikus auf die Lungenfunktion (M3) ->Kontraktion der Bronchialmuskulatur Charakteristisch sind neben dem erhöhten Speichelfluss die Probleme bei derAtmung durch die Engstellung der Bronchien. Lungenfunktion - der M3-Rezeptor/Wirkung auf IP3 und Ca2+- am Beispiel Bronchien Physiologisch ist die Bronchokonstriktion beim ruhenden Tier sinnvoll, um erhöhte Wärme – und Flüssigkeitsverluste zu verhindern, kann aber bei Behinderung derAtmung durch andere Ursachen zum Problem werden.Der Bronchokonstriktion durch Erhöhung des Vagotonus liegt eine Bindungvon Acetylcholin an M3 Rezeptoren zugrunde.Bei M3 Rezeptoren kommt es nach Bindung von Acetylcholin ebenfalls zur Ablösungeines Proteins aus der Gruppe der G-Proteine. Dieses Protein (Gαq) führt überAktivierung von Phospholipase C und IP3 zur Freisetzung von Kalzium ausintrazellulären Speichern ("Stores"). An den Bronchien kommt es dadurch zurKontraktion mit Verengung der Atemwege.Machen Sie sich klar, dass der gleiche Nerv (N. vagus) und der gleiche Transmitter(Acetylcholin) am Herzen hemmt, während am Bronchialsystem eine kontrahierendeWirkung erfolgt. Einfluss zentraler Zentren/Cholinerge Rezeptoren im Gehirn/Atemzentrum Neben der Engstellung der Bronchien kann es jedoch auch zum Abfall derAtemfrequenz kommen.Die Atemfrequenz unterliegt einer komplexen Steuerung im Atemzentrum.Dabei werden bewusste Entscheidungsprozesse mit den Bedürfnissen desOrganismus integriert (z.B. Luftanhalten beim Tauchen!). Wesentlich ist dabei dieKonzentration der Atemgase CO2 und O2 im Blut. Zentrale muskarinerge Synapsenspielen allerdings ebenfalls eine – wenn auch geringere – Rolle bei der Regulationder Atmung.Sie erkennen die vielen muskarinergen Rezeptoren im Hirnstamm, in dem dasAtemzentrum sitzt.Bitte beachten Sie auch die nikotinergen Rezeptoren im Gehirn. Hier wirkt das imZigarettenrauch enthaltene Nikotin! Physiologischerweise werden diese Rezeptorennatürlich von Acetylcholin erregt. Neben der Wirkung auf die glatte Muskulatur der Bronchien und der Wirkung auf dieAtemzentren im Stammhirn wird auch die Bronchialsekretion durch Erregung des N.Vagus gesteigert.Von größerer klinischer Bedeutung für die Situation des betrachteten Meerschweinsist jedoch die Steigerung der Speichelsekretion. Diese soll daher als Beispiel für diesekretionsfördernde Wirkung des Parasympathikus auf zahlreiche Drüsen imGastrointestinaltrakt näher betrachtet werden. Acetylcholin ↓ Bronchialmuskulatur                  zentraleBindung an Rezeptor                atemdepressive Effekte (M3) Aktivierung von PLCAktivierung von IP3 Freisetzung von                  erhöhte Sekretion ausKalzium                              dem Bronchialepithel Kontraktion derBronchialmuskulatur Verengung derAtemwege ↓ Atmung wirdbehindert
• Das parasympathische System (Calciumerhöhung im Zytosol (über IP3)) die Speichelsekretion- M1 Rezeptor: Direkte Wirkung auf Transport (über IP3)- M3 Rezeptor: Erhöhung der Durchblutung der SpeicheldrüseCalciumerhöhung im Zytosol der Endothelzellen (über IP3)Produktion von NO im Endothel; Diffusion in die Gefäßmuskulatur mitRelaxationauf verschiedene Organe- M1 Rezeptor: Direkte Wirkung auf Transport (über IP3) Durch den Parasympathikus wird nicht nur die Speichelsekretion, sondern auch dieSekretion zahlreicher anderer Drüsen angeregt Im Gegensatz zu den Gefäßgebieten des Gastrointestinal- und Sexualtrakteswerden die Hautgefäße nicht durch den Parasympathikus beeinflusst Auswirkungen eines erniedrigten Vagotonus: Steigerung der Herzfrequenz, Abnahme der Speichelproduktion, Weitstellung der Pupille, Anstieg der Körpertemperatur und zentrale Erregung sind einige Folgewirkungen einer Blockade des Parasympathikus. Sie sollten wissen, dass neben den besprochenen drei muskarinergen Rezeptoren (M1, M2,M3) noch weitere muskarinerge Rezeptoren existieren, von denen die meisten bisher nur imZNS nachgewiesen werden konnten. Der genaue Wirkungsmechanismus dürfte danninteressant werden, wenn sich diese Rezeptoren therapeutisch selektiv hemmen lassen.Dieses ist bisher noch nicht der Fall.Die Wirkung von M1, M2, und M3 Rezeptoren am Herzen, den Bronchien, den Drüsen und bestimmten Gefäßgebieten muss als Beispiel für die Wirkung des  Parasympathikus an den verschiedensten anderen Organen des Körpers verstanden werden. Kenntnis der zugrundeliegenden Signalkaskade wird es Ihnen erleichtern, die Wirkungenanderer Pharmaka zu verstehen. Dadurch können Sie auch längerfristig Wirkungen undNebenwirkungen von verschiedenen Medikamenten im Gedächtnis behalten. Drüsen ->M1 ->IP3-Bildung, Anstieg vonCa2+ ->Öffnung von Chloridkanälen:Sekretion               ->M3     ->           (Kontraktion)               -->Produktion von NO: Relaxation              glatter Musk/Endothel->M3
• Vegetatives Nervensystem Einfluss des Parasympathikus auf die Sekretion von Speichel: Steigerung durch(2) o M1 Rezeptor: Direkte Wirkung auf Transport (über IP3)o M3 Rezeptor: Erhöhung der Durchblutung der Speicheldrüse
• Einfluss des Parasympathikus auf die Sekretion von Speichel: Steigerung durch -> M1 Rezeptor: Direkte Wirkung auf Transport (über IP3) x
• Einfluss des Parasympathikus auf die Sekretion von Speichel: Steigerung durch ->M3 Rezeptor: Erhöhung der Durchblutung der Speicheldrüse(1)  Calciumerhöhung im Zytosol der Endothelzellen (über IP3)Produktion von NO im Endothel; Relaxation der Gefäße ->Viagra!)
• M3 Rezeptor: Erhöhung der Durchblutung der Speicheldrüse ->Calciumerhöhung im Zytosol der Endothelzellen (über IP3) Produktion von NO im Endothel; Relaxation der Gefäße ->Viagra!) x

back  |  next 2 / 3