Az enterális idegrendszer - táplálkozási szótár
Táplálkozás-enciklopédia: Az enterális idegrendszer
Az enterális idegrendszer
Michael Schemann, Hannover
Az enterális idegrendszer (ENS) a bélfalban elhelyezkedő belső ideghálózat, amely az egész gyomor-bél traktus mentén fut - a nyelőcsőtől a végbélnyílásig. Lényegében két ganglionált plexusból áll, a myentericus plexusból, amely a két külső izomréteg között helyezkedik el, és a submucosalis plexusból, amely közvetlenül a nyálkahártyával szemben fekszik. Nagyobb emlősöknél a submucosalis plexus három plexusra oszlik. Az ENS körülbelül 100 millió idegsejtet tartalmaz, amelyek ganglionokban helyezkednek el. Nagyon korán felismerték, hogy a bélben lévő idegrendszer nem tekinthető diffúz paraszimpatikus ganglionnak, sokkal inkább az autonóm idegrendszer független része. Langley ezért 1900-ban bevezette az "enterális idegrendszer" kifejezést annak egyértelművé tétele érdekében, hogy a bél belső idegei más autonóm idegektől függetlenül működnek.
Az autonóm idegrendszer most három részre oszlik: az enterális, a szimpatikus és a paraszimpatikus idegrendszerre. Az ENS jelentősen részt vesz a létfontosságú gasztrointesztinális funkciók, például a mozgékonyság, a szekréció, a helyi véráramlás (mikrocirkuláció) és a védekező mechanizmusok szabályozásában (1. ábra).
Az ENS anatómiai felosztása a myenterikus plexusra és a submucosalis plexusra szintén funkcionális összefüggést mutat. Míg a myentericus plexus idegsejtjei elsősorban az izmok aktivitását szabályozzák, a submucosalis plexus idegsejtjei a különféle nyálkahártya funkciókat, például a szekréciót és az abszorpciót. Mindkét plexus együttesen befolyásolja a belek véráramlását. A myenterialis és a submucosus idegsejtek szintén részt vesznek a bél immunrendszerével való kölcsönhatásban.
Az ENS külön vezérelheti az effektorokat, például az izmokat és a nyálkahártyákat, és stimulálhatja vagy gátolhatja azok aktivitását. Ezen túlmenően az ENS képes koordinálni a különböző tevékenységeket is. A myenterialis plexus és a submucosalis plexus közötti kapcsolatok pl. B. biztosítja, hogy a béltartalom meghajtása során a szekréció, a véráramlás és az izomösszehúzódások összehangolódjanak.
Annak érdekében, hogy a különféle funkciókat autonóm módon lehessen szabályozni, az ENS-ben funkcionálisan különböző sejttípusok vannak. A központi idegrendszerhez hasonlóan az ENS-nek érzékelő neuronjai, interneuronjai és motoros neuronjai vannak. Mindezek a funkcionálisan különböző idegek megléte feltétlenül szükséges a komplex folyamatok szabályozásához. Az ENS-nek számos állandóan telepített programja van (reflex áramkörök), amelyeket az inger függvényében kezdeményezhet.
Az ENS-en belüli kommunikáció fenntartása és az effektor rendszerek finomhangolásának lehetővé tétele érdekében az enterális idegsejtek 25 különböző adóanyagon keresztül szintetizálódnak. Az összes neurotranszmitter, amely a központi idegrendszerben létezik, szintén kimutatható volt az ENS-ben. Továbbá az ENS minden egyes idegsejtje szintetizálhat különböző transzmittereket. Ez több mint 1000 különböző kombinációs lehetőséget eredményezne. Valójában azonban sokkal kevesebb a kódolási mintázat, ami arra utal, hogy csak nagyon specifikus ko-lokalizációs minták alakultak ki. Eddig mintegy 30 szenzoros neuronként, interneuronként vagy motoros neuronként működő populációt azonosítottak a neurotranszmitterek specifikus kolokalizációja alapján. A régiótól és a fajtól függően ez a neurokémiai kód korrelál az idegsejt működésével, azaz. H. a specifikus transzmitter-kombinációk jellemzőek a szenzoros neuronokra, az interneuronokra vagy az ingerlő vagy gátló motoros neuronokra. Funkcionális szempontból valószínűleg vannak primer és szekunder adók a különböző kombinációkban.
Mindezek a szinaptikus átviteli mechanizmusok fenntartják a kommunikációt az ENS-en belül, és ezek jelentik az ingerkezelés, az integráció és a különféle effektor rendszerek szabályozásának alapját. Döntő fontosságú, hogy az ENS rendelkezik a szükséges plaszticitással ahhoz, hogy alkalmazkodjon a megváltozott fiziológiai körülményekhez, vagy reagáljon a patofiziológiai változásokra.
Szenzoros összekapcsolás az ENS-ben
Interneuronális összekapcsolás az ENS-ben
Az enterális idegsejtek közötti kommunikációt az interneuronok biztosítják, amelyek millió szinaptikus kapcsolatot tartanak fenn az ENS-ben [S.J.H. Brookes, Neurogastroent. & Motil. 13. (2001) 1-18]. Feldolgozzák a jeleket, amelyek más enterális idegsejtekből vagy az agyból származnak, és eldöntik, hogy aktiválják-e vagy gátolják-e a különféle reflex áramköröket. Mint az agyban, az interneuronális áramkörök is az integratív idegrendszer magasabb funkcióinak alapját képezik. Az interneuronok által használt transzmitterek közé tartozik az acetilkolin, a P anyag, a szerotonin, a nitrogén-oxid és a szomatosztatin (ábra).
Motoros összekapcsolás az ENS-ben
Az ENS motoros neuronjai innerválják a gyomor-bél traktus effektorrendszereit. Különbséget tesznek az izom, a szekretó és a vaso motoros idegsejtek között. Az IPAN vagy az interneuronok jeleit az EPSP-n keresztül továbbítják a motoros neuronokhoz. Az acetilkolin mellett az ezeket az EPSP-ket generáló transzmitterek számos neuropeptidek. A motoros neuronok aktiválása az effektorok gátlásához vagy gerjesztéséhez vezethet, attól függően, hogy a motoros neuronok gátló vagy gerjesztő neurotranszmittereket szabadítanak-e fel.
A gerjesztő izom motoros neuronok legfontosabb neurotranszmittere az acetilkolin, amely aktiválja a gyomor-bél fal simaizomsejtjeinek muszkarin receptorait, és mozgásstimuláló hatású. Egy másik motilitást stimuláló transzmitter a P anyag, amelyet főleg acetilkolinral kolokalizálnak a motoros neuronok bizonyos populációjában. Az izomotoros neuronok fő gátló neurotranszmitterei a nitrogén-oxid (NO), a vazoaktív bélpeptid (VIP) és az ATP hipofízis adenilát-cikláz aktiváló peptid (PACAP). Az izomaktivitást gátló hatásuk a bél relaxációjához vezet. Ezt a típusú gátlást NANC-gátlásnak nevezzük (nem adrenerg, nem kolinerg mediált), mivel sem noradrenalin, sem acetilkolin nem érintett elsősorban.
A szekretorotoros neuronok többsége gerjesztő, és transzmittereik révén az acetilkolin és a VIP növeli a hám szekréciós aktivitását. Néhány gátló szekreto-motoros neuron felszabadítja a szomatosztatint vagy az Y neuropeptidet.
Az enterális vazomotoros neuronok részt vesznek a mikrocirkuláció szabályozásában. Eddig bizonyítottak kolinerg és VIP-ergikus vazomotoros neuronok, amelyek kibővítik az ereket és ezáltal fokozzák a vér áramlását a bélben.
Az enterális idegrendszer fent leírt szerkezeti felépítése az alapja a reflex áramköröknek, amelyeket szükség szerint be- vagy kikapcsolhatunk.
Az enterális idegrendszer reflex áramkörökön keresztül irányítja az egyes effektor rendszereket. Valószínűleg a legfontosabb és legjobban jellemzett reflex a perisztaltikus reflex. Felelős a hajtó perisztaltikáért és a béltartalom összehangolt áthaladásáért. Azt mondja, hogy az ENS-ben lévő IPAN-t mechanikus és kémiai ingerek stimulálják, amelyek viszont egy reflex kört indítanak el, amely közvetíti az inger összehúzódását orálisan és a körkörös izmok ellazulását az análisban. Ezt az orális-aborális szekvenciát a motoros neuronok vetületi polaritása biztosítja. Az izgalmas idegek orálisan, míg a gátló idegek aborálisan vetülnek ki. A gátló vagy izgalmas motoros neuronokat vagy közvetlenül az IPAN vezérli, vagy összekapcsolt interneuronokon keresztül aktiválják. A perisztaltikus reflexre jellemző kapcsolatok csak viszonylag rövid, néhány milliméteres és néhány centiméteres távolságokon terjednek ki. Több ilyen áramkör egymás után aktiválódik, hogy lehetővé tegye az összehangolt szállítást nagyobb távolságokon. A transzport modulációja úgy érhető el, hogy az áramkör egyes elemei közötti szinaptikus kapcsolatok aktiválhatók vagy gátolhatók.
A hosszanti izmok szerepe a perisztaltika kialakulásában és fenntartásában még nem teljesen ismert. Feltételezzük, hogy legalább a vékonybélben a perisztaltikus reflex során a hosszanti izmok a körizmok összehúzódása során megnyúlnak, és a körizmok ellazulása során összenyomódnak. Ez azt jelentené, hogy a hosszanti izmok többé-kevésbé passzívan alkalmazkodnak a körizmok aktivitásához. A legújabb eredmények azonban azt mutatják, hogy a hosszanti izmok nem mindig állnak kölcsönösen kapcsolatban a kör alakú izmokkal [R.J. Stevens és mtsai., Természet 399 (1999) 62-66]. A gyomor izmainak beidegzésével kapcsolatos vizsgálatok azt mutatták, hogy a hosszanti izmok elsősorban nem kolinergek, mint a gyomor-bél traktus más régióiban, hanem közvetlenül a gátló és izgalmas motoros idegsejtek beidegzésével [K. Michel és mtsai., Pflüger íve. 440 (2000) 393-408]
Fiziológiai körülmények között a bél gátló hatása alatt áll, amelyet a gátló transzmitterek, különösen az NO folyamatos felszabadulása tart fenn. Ez döntő előnyt jelent a szabályozási folyamatok számára. A mindig jelen lévő gátló hang "fékként" működik és csökkenti a görcs kockázatát. Ezenkívül a bélaktivitás növelése nagyon egyszerűen elérhető a "fék" felengedésével anélkül, hogy további gerjesztőrendszereket kellene bekapcsolni. A gátló idegsejtek kóros hiperaktivitása annyira ellazíthatja a belet, hogy az szinte atóniássá válik. Szélsőséges esetekben a bél teljes bénulása jelentkezik; egy olyan állapot, amelyben a perisztaltikus reflex már nem váltható ki, mivel a mechanoreceptorok a bél nyújtásakor sem regisztrálják a falfeszültséget. Az izgató rendszer kóros hiperaktivitása viszont felgyorsult transzporthoz vezet és hasmenést okozhat.
Számos olyan betegség, amelynek tüneteivel funkcionális obstrukció is társul, különböző fokú neuronális degenerációkon alapulnak. Általános degeneráció esetén a gátló és gerjesztő sejtpopulációk érintettek. A gátló idegek meghibásodása súlyosabb, mert a fent leírtak szerint fenntartják az élettani "fékező hatást". Az ebből eredő rendellenességek ezért általában a gátló tónus hiányával magyarázhatók. Az olyan betegségeket, mint az achalasia, a záróizom szűkülete vagy a Hirschsprung-kór, helyi aganglionosis okozhatja. A hipoganglionosis bél ál-elzáródáshoz vagy ileushoz vezet, és ez a Chagas-betegség vagy a citomegalovírus-fertőzések diszfunkciójának oka. A cukorbetegség emésztőrendszeri diszfunkcióval is társul, ami különösen nyilvánvaló a gastroparesisben (a gyomor kiürülésének lassulása).
A perisztaltikus reflexhez hasonlóan a reflexeket is feltételezik a nyálkahártya funkcióinak szabályozásában, de ezek összefüggéseit még nem sikerült teljesen tisztázni. Ismeretes, hogy az acetilkolin és a VIP szekréciós hatással bírnak, és az izgalmas szekretomotoros neuronok elsődleges továbbítói. Az Y neuropeptidet és a szomatosztatint gátló szekréto-motoros neuronok szabadítják fel és gátolják a szekréciót. A szekréto-motoros idegsejtek aktiválása különféle mechanizmusokon keresztül történik, amelyek az enterális idegrendszer és a hámsejtek, a lamina propria sejtek vagy a hormonok közötti kétirányú kölcsönhatásokon alapulnak. A lamina propria sejtek különösen a gyulladásos folyamatokban játszanak szerepet, mivel a szekretó-motoros idegsejteket hisztamin és prosztaglandinok felszabadításával aktiválják. A hámsejtekben az enterokromaffin sejtek játszanak szerepet, amelyek aktiválás után szerotonint és guanint szabadítanak fel.
Neuro-immun kölcsönhatások a bélben
Az enterális idegrendszer kórélettana
A gyomor-bél traktus számos rendellenessége az ENS meghibásodásához kapcsolódik, vagy akár okozati összefüggésben van velük. Ez vonatkozik a gyulladásos, strukturális és funkcionális betegségekre [R.K. Goyal és I. Hirano, N. Engl. J. Med. 334 1106-1115 (1996)]. Az ENS változásai a különböző betegségekben a degeneratív változásoktól az egyes sejtpopulációk transzmitter-expressziójának változásaiig terjednek az ENS-ben. Érdekes, hogy a központi idegrendszeri rendellenességeknél bekövetkező tipikus agyi változások az ENS-ben is kimutathatók. A dopaminerg idegsejtek működési hibája Parkinson-kórban az ENS-ben is kimutatható.
Kölcsönhatások a központi idegrendszer (CNS) és az ENS között
Bélben lévő idegrendszer: 1. ábra. Az ENS befolyásolja a gasztrointesztinális funkciókat. Bélben lévő idegrendszer
Bélben lévő idegrendszer: 2. ábra Szenzoros idegsejtek, interneuronok és motoros idegsejtek összekapcsolódása és adóberendezése az enterális idegrendszerben. Ach = acetilkolin; SP = P anyag; 5-HT = szerotonin; SOM = szomatosztatin; ATP = adenozin-trifoszfát; NO = nitrogén-monoxid; VIP = vazoaktív bélpeptid; PACAP = hipofízis adenilát-cikláz aktiváló; NPY = Y neuropeptid. Bélben lévő idegrendszer
