Darmwand

Oberer Gastrointestinaltrakt

Der Magen und die Darmwand enthalten intrinsische Neuronen, die Teil des enterischen Nervensystems sind, ein System, das als dritte Abteilung des autonomen Nervensystems bezeichnet wird. Es ist bemerkenswert, dass es im enterischen Nervensystem genauso viele Neuronen gibt (108) wie im Rückenmark.96 Das enterische Nervensystem hat zwei Abteilungen: (1) den Plexus submucosus (Meissner-Plexus), der die Schleimhaut innerviert und die Sekretion reguliert, und (2) den Plexus myentericus (Auerbach-Plexus), der die zirkulären und longitudinalen glatten Muskelschichten innerviert und die Motilität reguliert. Die beiden Plexus kommunizieren über Verbindungsnerven miteinander. Das enterische Nervensystem besteht aus drei Arten von Nervenzellen: (1) motorische Neuronen, die glatte Muskelzellen innervieren, (2) Interneuronen, die verschiedene Neuronen miteinander verbinden, und (3) afferente Neuronen. Die erregenden motorischen Neuronen des enterischen Nervensystems sind cholinergisch und setzen daher den Neurotransmitter Acetylcholin frei. Hemmende motorische Neuronen sind nicht cholinerg und nicht adrenerge, und es wird postuliert, dass die mutmaßlichen Neurotransmitter Adenosintriphosphat und vasoaktives intestinales Peptid die Hemmung vermitteln.97

Von den Nervenfasern im abdominalen Vagus sind 80 % oder mehr afferente Fasern mit Zellkörpern in den Nodoseganglien.97 Schleimhautafferente Fasern entspringen sowohl polymodalen als auch selektiven Rezeptoren im Dünndarm und Magen, die auf mechanische Reize wie sanftes Streicheln des Epithels oder chemische Stimulation reagieren.98 Thermorezeptoren wurden auch im Zwölffingerdarm und im Magen der Katze identifiziert.99 Drei Arten von Chemorezeptoren, die im Dünndarm zu finden sind, sind wahrscheinlich für die Rückkopplungskontrolle der Magenentleerung durch Nährstoffe verantwortlich; es handelt sich um Osmorezeptoren, Lipidrezeptoren und Rezeptoren für Aminosäuren.98 Glucorezeptoren und Ph-Rezeptoren sind ebenfalls im Dünndarm vorhanden. Wie die Stimulation der Darmrezeptoren Veränderungen der Magenentleerung vermittelt, ist noch nicht vollständig geklärt. Zusätzlich zu den mukosalen afferenten Rezeptoren gibt es auch vagale Afferenzen mit Rezeptoren in der glatten Muskulatur des Magens, des Zwölffingerdarms und des Jejunums, die auf die Dehnung und Kontraktion des Dickdarms reagieren.99 Man nimmt an, dass die splanchnischen Nerven, die Afferenzen vom Darm zum Rückenmark leiten, schmerzhafte Empfindungen vermitteln, obwohl Afferenzen des Vagusnervs ebenfalls an der Nozizeption des Darms beteiligt sein können.99

Das Hungergefühl ist bei vagotomierten Patienten reduziert, wird aber nicht eliminiert, vielleicht weil der Hypothalamus den Gehalt an zirkulierenden Nährstoffen überwacht.99 Eine detaillierte Darstellung der abdominalen Nozizeption, der Sättigung und des Appetits bei Patienten mit hohem SCI würde wertvolle Informationen über den Beitrag der spinalen Afferenzen zu diesen Empfindungen liefern.

Die extrinsische Innervation des Magens und des Dünndarms erfolgt durch die parasympathischen und sympathischen Abteilungen des autonomen Nervensystems. Im Bauchraum werden die parasympathischen präganglionären efferenten Fasern zum Magen in den Nervus vagus geleitet, der wiederum Magenäste hervorbringt, die Synapsen mit Neuronen im myenterischen und submukösen Plexus des Magens bilden.

Preganglionäre sympathische efferente Fasern haben ihren Ursprung in der mediolateralen grauen Substanz des Rückenmarks und verlaufen durch die splanchnischen Nerven zum Plexus celiacus und superior mesentericus. Der Magen erhält sympathische postganglionäre Fasern hauptsächlich vom Plexus celiacus, aber auch vom linken Phrenicus, den bilateralen Magen- und Leberplexus und dem Truncus sympatheticus. Postganglionäre sympathische efferente Nerven treten aus den prävertebralen Ganglien des Zöliakus und des oberen Mesenteriums aus, um entlang der mesenterialen Blutgefäße zu verlaufen und den Dünndarm zu innervieren.

Der Nervus vagus ist wichtig für die motorische Aktivität des Magens. Der Fundus des Magens fungiert als Reservoir für die Aufnahme der Mahlzeit, während das Antrum sowohl eine Pumpe als auch ein Mahlwerk ist. Die vagale Stimulation bewirkt eine Entspannung des Fundus und eine Kontraktion des Antrums.98 Die Stimulation des mesenterialen Sympathikus hemmt die Kontraktion im Dünndarm.98 Die motorische Aktivität von Magen und Dünndarm wird wahrscheinlich durch Reflexe mit afferenten und efferenten Komponenten in den prävertebralen Ganglien ohne Beteiligung höherer Zentren sowie durch Reflexe mit afferenten und efferenten Komponenten im Nervus vagus moduliert.

Im normalen Gastrointestinaltrakt des Menschen beginnt eine zyklische Welle im Magen und Duodenum und wandert zum terminalen Ileum. Diese Aktivität, die durch wiederkehrende Perioden intensiver, regelmäßiger motorischer Aktivität gekennzeichnet ist, wird als Phase III des interdigestiven motorischen Komplexes (IDMC) bezeichnet.100,101 Der IDMC beginnt in der Regel im Antrum und wandert auf koordinierte Weise zum proximalen Duodenum, die durch die Nahrungsaufnahme unterbrochen wird. Die Regulation des IDMC ist im Antrum und im Dünndarm unterschiedlich. Im Magen scheinen extrinsische Nerven102 und Hormone103 wichtige Einflüsse zu sein, während der Dünndarm in der Lage zu sein scheint, seinen eigenen IDMC zu generieren, solange intrinsische neurale Elemente intakt sind.104,105

Beim Menschen treten Magenüberdehnung und Ileus unmittelbar nach einer traumatischen Rückenmarksdurchtrennung auf, was auf eine abnorme gastrointestinale Motilität hindeutet.106 Bei Langzeit-Tetraplegikern ist ein intakter supraspinaler Sympathikusweg keine absolute Voraussetzung für die Initiierung und Ausbreitung der antralen Phase III der motorischen Aktivität,105 da es keine signifikanten Unterschiede in der Dauer der Phasen des IDMC gibt, Zykluslänge des duodenalen IDMC oder der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Phase III des IDMC vom Duodenum zum Jejunum105 zwischen Probanden mit Tetraplegie (neurologische Ebene über T-1), niedriger Querschnittslähmung (neurologische Ebene unter T-10) oder intaktem Rückenmark. Bei normalen Probanden hatten 90 % der Phase III ihren Ursprung im Antrum und wanderten in den Zwölffingerdarm und das Jejunum, während bei Probanden mit hoher Querschnittslähmung weniger als 40 % der Phase III ihren Ursprung im Antrum hatten. Bei etwa 80 % der Tetraplegiker kam es zu einer Dissoziation zwischen antraler und duodenaler Phase-III-Motilität, die sich in erster Linie als ein Muster persistierender antraler Aktivität manifestierte. Bei einem Probanden mit ausgeprägter rezidivierender autonomer Hyperreflexie bestand eine ausgeprägte antrale Hypomotilität. Die antrale Ruhe stand in Zusammenhang mit dem Ausmaß der reflexartigen Gefäßerhöhung, die sich aus der spontanen und durch den suprapubischen Druck induzierten autonomen Hyperreflexie ergab, während die duodenale Motilität unbeeinflusst blieb.105 Dies deutet darauf hin, dass die Motilität im Antrum durch den zentralen sympathischen Input modifiziert wird und dass ein übermäßiger splanchnischer sympathischer Ausfluss die Magenentleerung durch Hemmung der antralen Motilität verzögern kann.105 Die Sympathikusaktivität kann die Magenmotilität über einen direkten neuralen Pfad zur Darmwand oder über indirekte Pfade, die die Freisetzung von gastrointestinalen Polypeptidhormonen modulieren, beeinflussen.105

Bei Hunden charakterisiert ein ähnliches zyklisches Phänomen das Nüchternmuster der myoelektrischen Aktivität, das als wandernder myoelektrischer Komplex (MMEC) bekannt ist.107 Während jeder MMEC nach distal wandert, sind vier verschiedene Aktivitätsphasen zu erkennen. Eine dieser Phasen, Phase III des MMEC, ist eine Periode intensiver Spike-Aktivität, die normalerweise 5 Minuten dauert. Während der Phase III eines MMEC im Magen und Zwölffingerdarm erreichen die Plasmaspiegel des endogenen Hormons Motilin einen Höchstwert, während die Infusion von Motilin die Phase III des MMEC einleitet, was darauf hindeutet, dass Motilin das Hormon ist, das die Einleitung der Phase III steuert.108 Das so genannte Fed-Muster der myoelektrischen Aktivität ist durch ein unregelmäßiges Muster der Spike-Aktivität gekennzeichnet. Bei Hunden besteht nach einer Rückenmarkstranssektion die einzige langfristige Veränderung in den nüchternen und gefütterten Mustern der myoelektrischen Aktivität im Magen und Dünndarm darin, dass die Magenkomponente des MMEC kürzer ist.108 In der ersten Zeit nach der Rückenmarkstranssektion gab es offensichtliche Störungen der myoelektrischen Aktivität sowohl im Magen als auch im Zwölffingerdarm, aber nicht im Jejunum und Ileum. Beim Hund dauerte es durchschnittlich 10 (Bereich 1 bis 36) Tage nach der Rückenmarkstranssektion, bevor normale MMECs in den Zwölffingerdarm zurückkehrten, und 14 (Bereich 40 bis 50) Tage, bevor MMEC-ähnliche myoelektrische Aktivität in den Magen zurückkehrte. In den ersten 14 Tagen nach der Rückenmarkstranssektion ähnelte die myoelektrische Aktivität des Magens einem gefütterten Muster. Es gibt Hinweise darauf, dass die bei Hunden beobachteten kurzfristigen Veränderungen beim Menschen nach einer Schädel-Hirn-Transplantation länger anhalten.105

Die antrale Aktivität ist bei normalen Probanden, die mit einer flüssigen Mahlzeit gefüttert wurden, begrenzt, während zwei von fünf untersuchten Tetraplegikern nach der Nahrungsaufnahme eine anhaltende antrale motorische Aktivität aufwiesen.105 Die kumulative Magenentleerung war bei allen fünf Tetraplegikern 60 Minuten postprandial reduziert, verglichen mit Probanden mit Querschnittslähmung oder mit intaktem Rückenmark.105 Bei Querschnittsgelähmten wurde über eine verzögerte Magenentleerung berichtet, aber dies scheint ein unspezifischer Befund zu sein, der mit einer längeren Immobilisierung zusammenhängt (siehe Kapitel 17).109