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1. Die Darm-Gehirn-Achse: Bedeutung für Bauchschmerz, Reizdarm, Stimmungslage und Depression
Die dreibahnige Darm-Gehirn-Achse
Der Gastrointestinaltrakt kommuniziert mit dem Gehirn über neurale Signale, Hormone und Immun-Botenstoffe (Zytokine). Umgekehrt kommuniziert das gehirn über Nerven und Hormone mit dem Darm, um dessen Funktion zu beeinflussen.
Diese wechselseitigen Signale sind nicht nur für die Steuerung der Verdauung wichtig, sondern tragen in gestörter Form zu verschiedenen Krankheiten bei.
Störungen der Darm-Gehirn-Achse sind bei entzündlichen Magen-Darm-Erkrankungen, Reizdarmsyndrom, Appetitstörungen, Übergewicht und Fettleibigkeit bekannt.
Neben chronischem Bauchschmerz kann eine gestörte Darm-Gehirn-Achse auch emotional-affektive und kognitive Prozesse im Gehirn beeinflussen und damit zur Entstehung neuropsychiatrischer Störungen beitragen.
Durch diese Erkenntnisse erhält die Metapher des "Bauchgefühls" eine besondere wissenschaftliche Bedeutung: der physiologische oder pathophysiologische Zustand des Gastrointestinaltrakts hat unbewusst Auswirkungen auf die Stimmungslage.
Die neurale Darm-Gehirn-Achse
Aufgrund ihrer Eigenschaften übermitteln sensible Neurone kontinuierlich Informationen über die mechanischen und chemischen Verhältnisse im Gastrointestinaltrakt an das Gehirn.
Beim gesunden Menschen bleiben diese Nachrichten größtenteils unbewusst, da sie in erster Linie für die autonome Organsteuerung von Belang sind.
Informationen aus dem Magen-Darm-Trakt werden auch an das sogenannte limbische System des Gehirns übertragen, wo sie die Stimmungslage und den emotional-affektiven Status beeinflussen können.
Bauchschmerz ist ein Leitsymptom funktioneller Magen- und Darmstörungen wie des Reizdarmsyndroms. Hierbei spielen sowohl eine Sensibilisierung der Nervenfasern im Darm als auch eine übermäßige oder gestörte Signalverarbeitung im Gehirn eine Rolle.
Die Immun-Gehirn-Achse
Der Darm wird von einer ungeheuren Zahl von Mikroorganismen, hauptsächlich Bakterien, besiedelt. Die Zahl dieser Mikroorganismen ist zehnmal höher als die Zellzahl eines Menschen.
Die Gesamtheit der Mikroorganismen im Darm wird als Darmmikrobiom bezeichnet. Revolutionäre Forschungen in den letzten Jahren haben gezeigt, dass die richtige Zusammensetzung und Funktion des Darmmikrobioms enorm wichtig für die Gesundheit des ganzen Körpers ist.
Das Darmmikrobiom steht mit einem ausgedehnten Immunsystem in der Darmwand in einem dynamischen Gleichgewicht. Bei Änderungen der Zusammensetzung des Darmmikrobioms oder erhöhter Durchlässigkeit der Darmschleimhaut kann es zum Eindringen von Bakterienbestandteilen oder Bakterien in die Darmwand kommen.
Dadurch wird das Immunsystem aktiviert. Immun-Botenstoffe (Zytokine) können über verschiedene Wege ins Gehirn gelangen und bestimmte Gehirnfunktionen modifizieren.
Bakterielle Endotoxine können experimentell nicht nur typische Symptome einer akuten Infektionserkrankung auslösen, sondern auch langanhaltende depressionsartige Verhaltensänderungen bewirken.
Die endokrine Darm-Gehirn-Achse
Der Magen-Darm-Trakt ist eines der größten endokrinen Organe, in dem mehr als 20 verschiedene Hormone von endokrinen Zellen in der Schleimhaut gebildet und freigesetzt werden.
Diese Darmhormone sind nicht nur für die Koordination der Verdauung selbst, sondern auch für die Kommunikation mit dem Gehirn von Bedeutung.
Neben der Vermittlung von Hunger- und Sättigungsgefühl und der Appetitkontrolle können gastrointestinale Hormone auch die emotional-affektive Stimmungslage beeinflussen.
Eigene Versuche ergaben, dass eine genetische Ausschaltung des Sättigungshormons Peptid YY zu depressionsartigem Verhalten führt.
2. Entdeckung eines neuralen Alarmsystems im Magen
Der Magen im Dilemma
Mit Hilfe von neurochemischen, histologischen, physiologischen und pharmakologischen Methoden wurden sensible Nervenfasern als wichtiges Alarmsystem der Magenschleimhaut identifiziert.
Ermöglicht wurde diese Entdeckung nur durch Capsaicin, den scharfen Stoff des roten Paprikas. Capsaicin stimuliert sensible Nerven in der Magenschleimhaut, steigert dadurch die Magendurchblutung und verstärkt andere lokale Schutzmechanismen.
Diese Nervenfasern überwachen die Magenbarriere und sprechen rasch auf deren Verletzung durch Säure, Galle, Verdauungsenzyme, eine Infektion mit Helicobacter pylori oder aggressive Nahrungsfaktoren (zum Beispiel Alkohol) an. Die daraufhin ergriffenen Notfallsmaßnahmen begrenzen den Gewebeschaden, den das Eindringen von Magensäure durch die geschädigte Magenbarriere anrichtet.
Aufgrund ihrer Empfindlichkeit auf gewebeschädigende Einflüsse werden diese sensiblen Nervenfasern auch als nozizeptiv bezeichnet. Nozizeptive Neurone (Nervenzellen) versorgen vorwiegend gefährdete Grenzflächen wie Haut, Atemwege, Magen- und Darmschleimhaut sowie Blutgefäße.
Nozizeptive Neurone werden nicht nur durch Säure, sondern auch durch eine Reihe von Stoffen stimuliert, die im entzündeten Gewebe gebildet oder vom Immunsystem ausgeschüttet werden.
Nozizeptive Neurone als Sensoren einer Störung der Magenbarriere
Die Magenschleimhaut steht ständig vor dem Dilemma, einerseits die aufgenommene Nahrung mit Hilfe selbstproduzierter Salzsäure für die weitere Verdauung aufzuschließen und sich andererseits vor der aggressiven Säure und schädlichen Nahrungsbestandteilen schützen zu müssen.
Die gesunde Magenschleimhaut ist mit einer Magenbarriere ausgestattet, die für Säure undurchlässig ist. Dadurch wird verhindert, dass Magensäure, Galle, Verdauungsenzyme und gefährliche Nahrungskomponenten in die Magenschleimhaut eindringen und sie verletzen.
Das Risiko, an einer Magenentzündung (Gastritis) oder einem Magengeschwür (Ulkus) zu erkranken, liegt bei 10%.
Gastritis und Ulkus werden durch ein Bakterium (Helicobacter pylori) mitbedingt, welches die Magenbarriere schädigt.
Bei einer Störung der Magenbarriere werden sofort Schutzmechanismen und Alarmsysteme aktiviert, die nur zum Teil bekannt sind.
Die Erforschung dieser Alarmsysteme ist von zweifacher Bedeutung. Einerseits ist wahrscheinlich, dass eine Dysfunktion der Alarmsysteme in vielen Fällen für die Entstehung von Gastritis und Ulkus mitverantwortlich ist. Andererseits stellt eine medikamentöse Stärkung der Alarmsysteme eine wichtige Möglichkeit der kausalen Vorbeugung und Behandlung von Gastritis und Ulkus dar.
Nozizeptive Neurone als Alarmsystem in der Magenschleimhaut
Nozizeptive Nervenfasern fungieren nicht nur als Sensoren für gefährliche Einflüsse und Entzündung, sondern können selbst Notfallsmaßnahmen ergreifen, indem sie die Durchblutung des Magens verstärken und andere Abwehrmechanismen aktivieren.
Diese Notfallsfunktion kommt dadurch zustande, dass nozizeptive Neurone bei Alarmierung hochaktive Überträgerstoffe freisetzen.
Ein besonders wichtiger Überträgerstoff ist das Peptid Calcitonin Gene-Related Peptide (CGRP), welches die Magendurchblutung steigert, die Säureproduktion einschränkt und Magenkrämpfen entgegenwirkt.
Außerdem führt CGRP zur vermehrten Bildung von Stickstoffmonoxyd (NO), welches seinerseits ein hochaktiver Botenstoff mit multiplen Schutzwirkungen ist.
Die durch CGRP und NO aktivierten Schutzmechanismen bewirken, dass die durch eine gestörte Magenbarriere eindringende Säure lediglich oberflächliche Schleimhautschäden verursacht, die rasch heilen, während die Ausbildung von Magengeschwüren verhindert wird.
Medizinische Bedeutung des neuralen Notfallssystems im Magen
Nozizeptive Neurone stellen ein rasch reagierendes Alarmsystem dar, welches bei drohender Schädigung der Magenschleimhaut wirksame Schutzmaßnahmen einleitet.
Neben seiner defensiven Funktion begünstigt das neurale Alarmsystem auch die Heilung von Magenulzera.
Eine Dysfunktion dieses neuralen Notfallssystems, wie sie zum Beispiel im Alter auftritt, stellt einen Risikofaktor für Gastritis und Magengeschwür dar.
Die Aufklärung der genauen Funktionsweise des neuralen Alarmsystems im Magen erlaubt die Entwicklung kausaler Therapiemöglichkeiten.
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3. Der Magen ist schmerzunempfindlich und kann trotzdem weh tun
Das Mysterium des Magenschmerzes
Die Schleimhaut des Magen- und Darmtrakts ist beim gesunden Menschen weitgehend schmerzunempfindlich, es sei denn, der Magen oder Darm wird unnatürlich stark gedehnt.
Magenentzündung (Gastritis) und Magengeschwür (Ulkus) sind hingegen oft mit Unwohlsein und Schmerz verbunden. Außerdem leidet eine beträchtliche Anzahl von Menschen an unangenehmen oder schmerzhaften Magenbeschwerden, obwohl weder eine Gastritis noch ein Ulkus nachzuweisen ist (Nonulkus-Dyspepsie, funktionelle Magenbeschwerden, Reizmagen).
Schmerz kommt durch Erregung nozizeptiver Nervenfasern und Weiterleitung der Nervenimpulse an die Großhirnrinde zustande, wo die Schmerzsignale zum Schmerzgefühl verarbeitet werden.
Die Entstehung von Magenschmerz ist weitgehend unbekannt. Unbekannt sind
- die pathologischen Faktoren im Magen, die zu einer Schmerzwahrnehmung Anlass geben,
- die Nervenbahnen, welche Schmerzsignale vom Magen in das Gehirn weiterleiten,
- die Überträgerstoffe, über welche nozizeptive Nervenfasern Schmerzsignale an zentrale Neurone weitervermitteln, und
- die Kontrollmechanismen, welche Magenschmerz verstärken und unterdrücken können.
Meldung von Säureschäden in der Magenschleimhaut an den Hirnstamm
Die Nachrichtenübermittlung im Nervensystem kann mit neurophysiologischen oder molekularbiologischen Methoden gemessen werden.
Molekularbiologisch kommt es in den zentralen Neuronen, welche Meldungen aus der Peripherie erhalten, zur raschen Expression von sogenannten Proto-Onkogenen (zum Beispiel c-fos). Die Transkription dieser Proto-Onkogene wird mit entsprechenden Nukleinsäuren-Sonden nachgewiesen. In Kombination mit Histologie ist es dadurch möglich, jene Neurone zu identifizieren, die von nozizeptiven Nervenfasern Signale aus dem Magen empfangen.
Eine Säureschädigung der Magenschleimhaut wird prompt an viele Neurone des Hirnstamms gemeldet. Es ist anzunehmen, dass die empfangenen Signale an höhere Hirnzentren weitergeleitet werden.
Neurone im Rückenmark werden hingegen nicht von akuten Säureschäden der Magenschleimhaut benachrichtigt.
Die zentrale Meldung von Säureschäden in der Magenschleimhaut erfolgt durch nozizeptive Nervenfasern, die den Magen über die Vagus-Nerven mit dem Hirmstamm verbinden.
Die Nervenfasern des zentralen Meldesystems für Säureschäden sind nicht ident mit jenen des lokalen Alarmsystems, welches bei Säurebedrohung die Magendurchblutung steigert und andere lokale Schutzmechanismen aktiviert.
Pathologische Bedingungen des Magenschmerzes
Die zentrale Meldung von Säureschäden der Magenschleimhaut kann zwei prinzipielle Konsequenzen haben: Sie kann einerseits zu einer Schmerzwahrnehmung führen und andererseits unbewusste autonome Reaktionen auslösen.
Die Beobachtung, dass die zentrale Meldung von Säureschäden im Magen durch Morphin gehemmt wird, deutet auf eine Beteiligung von Schmerzbahnen hin.
Für das Verständnis des Magenschmerzes ist die Beantwortung der Frage, ob und unter welchen pathologischen Umständen eine Meldung aus dem Magen zu Unwohlsein oder Magenschmerz Anlass gibt, von zentraler Bedeutung.
Die Wahrnehmung von Magenschmerz dürfte demnach vom Vorhandensein einer latenten oder manifesten Magenentzündung oder eines Magengeschwürs abhängig sein.
Neue Angriffspunkte in der medikamentösen Beherrschung des Magenschmerzes
Das neue Verständnis chronischer Schmerzen zeigt auf, dass eine kausale und selektive Schmerztherapie auf einer Hemmung des peripheren Entzündungsgeschehens und auf einer Hemmung der Signalübertragung zwischen peripheren und zentralen Schmerzbahnen beruhen muss.
Bezüglich des Magenschmerzes ist darum das Augenmerk zunächst auf die pathologischen Vorgänge in der Magenschleimhaut zu richten, die zur Sensibilisierung und Rekrutierung von nozizeptiven Nervenfasern führen.
Geschädigte Epithelzellen des Magens sind in der Lage, über spezielle Botenstoffe (Chemokine) Immunreaktionen und Entzündungsvorgänge auszulösen, und es ist anzunehmen, dass diese Prozesse auch für die Entstehung von Magenschmerz von großer Bedeutung sind. Eine Unterbindung der pathologischen Vorgänge in der Magenschleimhaut muss als primäres Ziel in der Vorbeugung und Behandlung von Magenschmerz gelten.
Eine zweite Möglichkeit der medikamentösen Schmerzbeherrschung besteht in einer Hemmung der Signalübertragung zwischen peripheren und zentralen Schmerzbahnen im Hirnstamm. Diese Möglichkeit steht insbesondere dann im Vordergrund, wenn die Entzündungsvorgänge in der Magenschleimhaut nicht ausreichend beherrscht werden können oder die schmerzauslösenden Vorgänge im Magen nicht ausreichend bekannt sind, wie dies beim Reizmagen der Fall ist.
Eine Hemmung der Signalübertragung zwischen peripheren und zentralen Schmerzbahnen im Hirnstamm setzt eine Kenntnis der Überträgerstoffe von nozizeptiven Nervenfasern und deren Rezeptoren voraus.
Da es sich bei den Überträgerstoffen nozizeptiver Neurone wahrscheinlich um Glutamat und Neuropeptide wie Substanz P handelt, richten sich große Hoffnungen darauf, mit selektiven Rezeptor-Antagonisten für Glutamat und Substanz P eine neue Klasse von schmerzhemmenden Medikamenten zu entwickeln.
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4. Eine Wunderwaffe, die blitzartig wirkt und doch nicht verletzt
Capsaicin – der scharfe Stoff im Paprika
Capsaicin ist der scharfe Stoff im roten Pfeffer (Capsicum annuum) und damit jenes Gewürz, das Paprika, Chilli und Cayenne-Pfeffer die charakteristische Schärfe verleiht.
In Indien und Indonesien werden große Mengen dieses Gewürzes verspeist, ohne dass dadurch der Magen- und Darmtrakt Schaden erleidet..
Im Gegenteil, eine Studie aus Singapur weist nach, dass reichlicher Genuss von Chilli-Pfeffer die Magenschleimhaut vor den schädlichen Auswirkungen von Aspirin und Alkohol schützt.
Eigene experimentelle Studien belegen, dass Capsaicin die Widerstandsfähigkeit der Magenschleimhaut gegenüber zahlreichen aggressiven Faktoren erhöht.
Diese magenprotektive Wirkung kommt dadurch zustande, dass Capsaicin jene nozizeptiven Nervenfasern (Schmerz-Sensoren) in der Magenschleimhaut stimuliert, welche als neurales Alarmsystem fungieren und bei Stimulierung die Magendurchblutung steigern und andere lokale Schutzmechanismen aktivieren.
Capsaicin – eine pharmakologische Sonde für nozizeptive Nervenfasern
Der Genuss scharfer Speisen verursacht ein Gefühl von Hitze und brennendem Schmerz, da wärmeempfindliche und schmerzleitende Nervenfasern äußerst sensibel auf Capsaicin reagieren.
Capsaicin erregt ausschließlich sensible Neurone, da nur diese Nervenzellen entsprechende Bindungsstellen (Rezeptoren) für Capsaicin besitzen, während andere Nervenfasern völlig unbeeinflusst bleiben.
Interessanterweise fungiert der Capsaicin-Rezeptor auch als Hitze-Sensor, was erklärt, warum Capsaicin "brennt".
Die Selektivität seiner Wirkung macht Capsaicin zu einem wichtigen pharmakologischen Werkzeug in der Erforschung von schmerzleitenden und hitzeempfindlichen Nervenfasern.
Die schmerzhafte Wirkung von Capsaicin ist auf Säugetiere beschränkt, während sie bei Vögeln und anderen Tieren völlig fehlt. Dieser Umstand bedingt, dass mit Capsaicin gewürztes Vogelfutter sicher vor Eichhörnchen ist, welche den brennenden Geschmack meiden, während Vögel keinen Unterschied merken.
Die schmerzhafte Wirkung von Capsaicin klingt relativ rasch ab, weil nozizeptive Nervenfasern in der Gegenwart schmerzhafter Dosen von Capsaicin bald ihre Empfindlichkeit auf Capsaicin einbüßen, mit anderen Worten desensibilisiert werden. Die desensibilisierten Nervenfasern sind jedoch nicht nur auf Capsaicin, sondern auch auf andere Schmerzreize unempfindlich.
Wenn sehr hohe Dosen von Capsaicin subkutan verabreicht werden, kommt es zu einer langanhaltenden Stillegung nozizeptiver Nervenfasern, die normalerweise empfindlich auf Capsaicin reagieren. Dadurch ist es im Tierversuch möglich, die Funktion schmerzleitender Nervenfasern auszuschalten und anhand der funktionellen Ausfallserscheinungen Rückschlüsse auf die pathophysiologische Bedeutung dieser Neurone zu erhalten.
Die desensibilisierende Wirkung von Capsaicin wird bei schwer behandelbaren neuralgischen Schmerzzuständen (zum Beispiel nach einer Gürtelrose) therapeutisch ausgenützt. Nach einer wiederholten Applikation von Capsaicin auf die Haut wird die Funktion schmerzleitender Nervenfasern vorübergehend beeinträchtigt und damit eine Schmerzlinderung erreicht.
Der Capsaicinrezeptor mit einer zentralen Bedeutung für den Entzündungsschmerz
Der Capsaicinrezeptor (Fachbezeichnung: TRPV1) ist mittlerweile als Multifunktionär des Schmerzsystems erkannt worden und steht darum im Mittelpunkt der Schmerzforschung.
Neben Capsaicin und Hitze nimmt der Capsaicinrezeptor auch eine Ansäuerung des Gewebes, bestimmte körpereigene Lipidmediatoren und Alkohol wahr.
Besondere Bedeutung hat seine Eigenschaft, bei Entzündung so empfindlich zu werden, dass er auf normale Körpertemperatur anspricht und sie uns als schmerzhaft "verkauft".
Im Magen-Darm-Trakt ist der Capsaicinrezeptor für chemisch hervorgerufenen Schmerz mitverantwortlich. Diesen Schmerz können wir nicht von einem Kolikschmerz unterscheiden. Dies heißt umgekehrt, dass Kolikschmerzen nicht notwendigerweise durch eine Kolik (Verschluss eines Schließmuskels mit resultierendem Stau) hervorgerufen werden.
Die faszinierenden Eigenschaften des Capsaicinrezeptors als Sensor für verschiedene Schmerzreize und seine Sensibilisierung bei Entzündung ordnen dem Capsaicinrezeptor eine zentrale Bedeutung für den Entzündungsschmerz zu. Deshalb könnten TRPV1-Blocker neue wirksame Schmerzmedikamente (Analgetika) darstellen.
Capsaicin – die Wirksubstanz im Pfefferspray
Auf Auge, Mund- und Nasenschleimhaut aufgesprüht, erzeugen geringste Spuren von Capsaicin brennenden Schmerz, welcher dadurch zustande kommt, das schmerzleitende Nervenfasern in diesem Bereich besonders zugänglich für Capsaicin sind und dadurch äußerst sensibel auf diese Substanz reagieren.
Der heftige Schmerz bewirkt einerseits ein reflektorisches Schließen der Augen und macht andererseits die betroffene Person auf der Stelle handlungsunfähig.
Diese Wirkung von capsaicinhältigen Pfeffersprays machten sich ursprünglich kanadische Nationalparkwächter zunutze, die damit Überraschungsangriffe von Bären abwehren konnten, ohne die Tiere mit einer Schusswaffe verletzen oder gar töten zu müssen.
Pfeffersprays stellen mittlerweile eine wirkungsvolle Distanzwaffe dar, mit welcher die Exekutive Tätlichkeiten von Rowdies, Hooligans und anderen Raufbolden rasch beenden kann, da die überwältigende Schmerzwirkung die Täter sofort ihrer Angriffsfähigkeit beraubt.
Der besondere Vorteil der capsaicinhältigen Pfeffersprays liegt darin, dass sie im Gegensatz zu Tränengas, Knüppel und Schusswaffe keine zeitweiligen oder bleibenden Verletzungen verursachen. Dieser Umstand ist darin begründet, dass die Wirkung von Capsaicin ausschließlich auf einer Stimulierung schmerzauslösender Nervenfasern beruht.
Die schmerzhafte Effekt der Pfeffersprays lässt nach kurzer Zeit nach, da die capsaicinbedingte Stimulierung nozizeptiver Nervenfasern durch Desensibilisierung nachlässt. Außerdem kann das brennende Schmerzgefühl mit kaltem Wasser rasch gemildert werden.
Der Capsaicinrezeptor und verwandte Chemosensoren bei multipler Chemikalienunverträglichkeit (MCS)
Multiple Chemikalienunverträglichkeit (MCS = Multiple Chemical Sensitivity) ist ein Krankheitsbild der Umweltmedizin, das unzureichend charakterisiert ist und nur symptomatisch im Ausschlussverfahren diagnostiziert werden kann, da die genaue Pathogenese unbekannt ist.
Bisher wurde gedacht, dass MCS mit einer gestörten Verstoffwechselung von Fremdstoffen zusammenhängt, doch konnte dieser Zusammenhang nicht bestätigt werden.
Im eigenen Forschungsansatz wird die Hypothese verfolgt, dass MCS durch eine Störung der Chemosensation, d.h. der Wahrnehmung von Chemikalien, bedingt ist: Personen mit MCS reagieren deshalb besonders stark auf bestimmte Chemikalien, weil gewisse molekulare Sensoren für diese Chemikalien hyperaktiv sind.
Mittlerweile sind Dutzende verschiedener Chemosensoren bekannt, wozu auch der Capsaicinrezeptor TRPV1 und einige verwandte Sensoren, insbesondere TRPA1, zählen. Neben einer Bedeutung für chronischen schmerz und chronischen Juckreiz könnten diese Chemosensoren eine wichtige Rolle für MCS spielen.
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5. Ein Gehirn im Bauch bestimmt über Durchfall oder Darmstillstand
Eine eigene Schaltzentrale für die Verdauung
Der Magen- und Darmtrakt (Gastrointestinaltrakt) hat die lebenswichtige Aufgabe, Nahrung und Wasser aufzunehmen, die Nahrung durch Verdauung aufzuschließen und dem Organismus die notwendigen Nährstoffe zuzuführen.
Eine normale Verdauungstätigkeit ist nicht nur eine Grundvoraussetzung für die Gesundheit des Organismus, sondern auch mitbestimmend für dessen Wohlgefühl.
Die Leistungsumfang der Verdauung ist enorm, wenn bedacht wird, was dem Gastrointestinaltrakt oft an Nahrung zugemutet wird. Die Quantität und vor allem die Qualität der aufgenommenen Nahrung schwanken beträchtlich, und nicht selten wird der Darm mit schädlichen Nahrungsstoffen, Giften und Krankeitserregern konfrontiert.
Normalerweise wird der Darm mit all diesen Herausforderungen fertig, da seine Tätigkeit durch verschiedene Kontroll- und Sicherungssysteme reguliert wird.
Zwei Grundvorgänge der Verdauung, nämlich die Abgabe des Verdauungssaftes und die Bewegungen des Darmes, werden durch ein eigenes Nervensystem in der Darmwand programmiert und gesteuert.
Dieses enterale Nervensystem ist in der Lage, die Verdauungstätigkeit den jeweiligen Bedingungen und Anforderungen anzupassen, und kann in seiner Funktionsweise als ein selbständiges kleines Gehirn angesehen werden.
Die Funktionsweise des kleinen Gehirns im Darm
Das enterale Nervensystem des Menschen besteht aus etwa 100 Millionen Nervenzellen, die den gesamten Gastrointestinaltrakt durchziehen und sowohl die Darmmuskulatur als auch die Darmschleimhaut innervieren.
Die enteralen Neurone bilden hochspezialisierte Schalt- und Regelkreise, welche es ermöglichen, komplexe Verdauungsvorgänge zu programmieren und zu steuern.
Ein besonders komplizierter Bewegungsvorgang ist die Peristaltik, welche den Darminhalt in einer Richtung weiterbefördert.
Eine peristaltische Darmbewegung wird ausgelöst, wenn der mit dem Verdauungssaft angereicherte Nahrungsbrei die Darmwand dehnt. Die Dehnung wird durch spannungs-empfindliche Neurone registriert, die ihrerseits spezifische Nervenbahnen nach einem hochorganisierten Schaltplan aktivieren.
Diesem Schaltplan entsprechend beruht die Peristaltik auf einer zeitlich und räumlich genau geregelten Abfolge von Kontraktion und Erschlaffung der Darmmuskulatur.
Die Kommunikations- und Steuervorgänge im enteralen Nervensystem erfolgen über Freisetzung multipler Überträgerstoffe (Transmitter), wobei Azetylcholin, Substanz P und Stickstoffmonoxyd (NO) in besonderer Weise untersucht und in ihrer Funktion aufgeklärt wurden.
Für jeden dieser Überträgerstoffe existieren verschiedene Rezeptoren, sodass die Transmitterwirkungen (Erregung oder Hemmung) je nach Rezeptorausstattung der kommunizierenden Neurone vielfältig abgestuft werden können.
Die genaue Analyse der Überträgerstoffe des enteralen Nervensystems und ihrer Wirkungsmechanismen ist nicht nur für das Verständnis der Verdauungsregulation, sondern auch für die gezielte Identifizierung medikamentöser Angriffspunkte bei gestörter Verdauung von vorrangiger Bedeutung.
Das enterale Nervensystem als Schlüssel für die Behandlung gestörter Verdauungstätigkeit
Obwohl das enterale Nervensystem in seiner komplexen Verschaltung bemerkenswert wenig störanfällig ist, hat sich in letzter Zeit gezeigt, dass viele pathologischen Störungen der Verdauung auf einer Beeinträchtigung des Darmnervensystems beruhen.
Allgemeinnarkose und Operationen im Bauchraum können eine langdauernde Darmlähmung (einen postoperativen Ileus) verursachen, wofür eine Störung des enteralen Peristaltikprogramms maßgeblich ist.
Darmstillstand ist eine häufige Nebenwirkung von schmerzstillenden und beruhigenden Medikamenten (insbesonders von Opiaten), da diese Substanzen nicht nur auf das große Gehirn im Kopf, sondern auch auf das kleine Gehirn im Darm einwirken.
Enterale Neurone steuern neben der Darmmotorik auch die Abgabe des Verdauungssaftes. Die unkontrollierte Sekretion von Elektrolyten und Wasser in das Darmlumen führt zu Durchfall, wie das zum Beispiel bei bakteriellen Darminfekten der Fall ist. Die bei Cholera auftretenden Durchfälle werden durch übermäßige Stimulierung sekretorisch wirksamer Nervenbahnen hervorgerufen.
Aus diesen Beispielen folgt, dass viele Verdauungsstörungen auf eine Dysfunktion des enteralen Nervensystems zurückzuführen sind. Die Erforschung dieser wichtigen neuralen Schaltzentrale im Darm ist deshalb eine Voraussetzung dafür, dass diese Erkrankungen kausal und gezielt behandelt werden können.
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Neurogastroenterologie: Der Darm – ein Organ für die Psychiatrie?
(MMA, CliniCum psy 01/2005)
Neurogastroenterologie: Der Darm und sein Gefühl im Hirn
(MTA 09/2011)
Neurogastroenterologie: Duo Darm & Hirn
(MMA, Pharmaceutical Tribune 04/2011)
Darmdysfunktion als "Keim" affektiver Störungen
(Universimed, 16.03.2011)
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Peter HOLZER