Enteric nervous system

The enteric nervous system (ENS) is the intrinsic nervous system of the gastrointestinal tract., Het bevat complete reflexcircuits die de fysiologische toestand van het maagdarmkanaal detecteren, informatie over de toestand van het maagdarmkanaal integreren en outputs leveren om darmbewegingen, vochtuitwisseling tussen de darm en het lumen en lokale bloedstroom te controleren (Gershon 2005; Furness 2006). Het is het enige deel van het perifere zenuwstelsel dat uitgebreide neurale circuits bevat die in staat zijn tot lokale, autonome functie., De ENS heeft uitgebreide, tweerichtingsverbindingen met het centrale zenuwstelsel (CZS), en werkt samen met het CZS om het spijsverteringsstelsel te controleren in de context van lokale en hele lichaam fysiologische behoeften. Vanwege zijn omvang en zijn mate van autonomie, is de ENS aangeduid als een tweede brein. De rol van de ENS is veel beperkter dan die van het eigenlijke brein, en dus heeft deze analogie een beperkt nut.

De ENS is een divisie van het autonome zenuwstelsel, de andere divisies zijn de sympathische en parasympathische, waarmee het uitgebreide verbindingen heeft.,

• 1 Organisatie en relaties
• 2 Typen Darmen Neuronen
• 3 Functies van het enteric nervous systeem
  • 3.1 Controle van de Beweeglijkheid
  • 3.2 Verordening van de vloeistof uitwisseling en plaatselijke doorbloeding
  • 3.3 Verordening van de maag en de pancreas secretie
  • 3.4 Verordening van maag-endocriene cellen
  • 3.5 Verdediging reacties
  • 3.6 Entero-darmkanaal reflexen
  • 3.7 ENS-CNS interactions
• 4 Pathologie
  • 4.,1 Neuro-immune interactions
• 5 References
• 6 Definitions
  • 6.1 Enteric nervous system
  • 6.2 Enteric neuron
  • 6.3 Myenteric plexus
  • 6.4 Submucosal plexus
  • 6.5 Intrinsic primary afferent neurons
  • 6.,Intestinofugale neuronen
• 7 Externe verbindingen
• 8 zie ook

organisatie en relaties

het enterische zenuwstelsel bestaat uit duizenden kleine ganglia die binnen de wanden van de slokdarm, maag, dunne en dikke darm, pancreas, galblaas en galboom liggen, de zenuwvezels die deze ganglia verbinden, en zenuwvezels die de spier van de darm voeden wand, het mucosale epitheel, arterioles en andere effector weefsels. Grote aantallen neuronen zijn opgenomen in het enterische zenuwstelsel, ongeveer 200-600 miljoen in de mens., Dit is veel meer neuronen dan voorkomt in een ander perifeer orgaan en is vergelijkbaar met het aantal neuronen in het ruggenmerg.

de ganglia bevatten neuronen en gliacellen, maar geen bindweefselelementen, en in veel opzichten zijn ze vergelijkbaar in structuur met het CZS, behalve dat er geen significante bloed-enterische zenuwstelsel barrière. De bundels van zenuwvezels binnen het enterische zenuwstelsel bestaan uit de axonen van enterische neuronen, axonen van extrinsieke neuronen die aan de darmwand projecteren, en gliacellen., Er worden twee belangrijke sets ganglia gevonden, de myenterische ganglia tussen de uitwendige spierlagen en de submucosale ganglia (Fig.1). De myenterische plexus vormt een continu netwerk, rond de omtrek van de darm en strekt zich uit van de bovenste slokdarm tot de interne anale sluitspier. De ganglionated submucosal plexus is aanwezig in de dunne en dikke darm, maar is afwezig in de slokdarm en bevat slechts zeer weinig ganglia in de maag.

het enterische zenuwstelsel is afkomstig van neurale kamcellen die de darm koloniseren tijdens het leven in de baarmoeder., Het wordt functioneel in het laatste derde van de zwangerschap bij de mens, en blijft zich ontwikkelen na de geboorte.

het enterische zenuwstelsel ontvangt input van de parasympathische en sympathische delen van het zenuwstelsel, en het maagdarmkanaal ontvangt ook een overvloedige toevoer van afferente zenuwvezels, via de vaguszenuwen en de afferente trajecten van de wervelkolom. Zo is er een rijke interactie, in beide richtingen, tussen het enterische zenuwstelsel, sympathische prevertebrale ganglia en het CZS.,

het maagdarmkanaal herbergt ook een uitgebreid endocriene signaleringssysteem, en veel gastro-intestinale functies zijn onder duale neuronale en endocriene controle (Furness et al. 1999). Enterische neuronen interageren ook met het uitgebreide intrinsieke immuunsysteem van het maagdarmkanaal.

typen enterische neuronen

ongeveer 20 typen enterische neuronen kunnen worden gedefinieerd door hun functies (Brookes and Costa 2002; Furness 2006). Combinaties van kenmerken (morfologie, neurochemische eigenschappen, celfysiologie en projecties naar doelwitten) helpen om elk type te definiëren., Onder de 20 types kunnen drie klassen worden geïdentificeerd, intrinsieke primaire afferente neuronen( IPANs, ook wel intrinsieke sensorische neuronen genoemd), interneuronen en motorische neuronen. IPANs detecteren de fysische toestand van de organen (bijvoorbeeld spanning in de darmwand) en chemische kenmerken van de luminale inhoud (Furness et al. 2004). Zij reageren op deze signalen om passende reflexcontrole van motiliteit, afscheiding en bloedstroom in werking te stellen. IPAN ‘ s verbinden met elkaar, met interneuronen en direct met motorneuronen. Interneuronen verbinden zich met andere interneuronen en met motorneuronen., Tot de motorische neuronen behoren spiermotorneuronen, secretomotorische neuronen, secretomotorische/ vasodilatatorneuronen en vasodilatatorneuronen.

functies van het enterisch zenuwstelsel

controle van de motiliteit

het maagdarmkanaal heeft een uitwendige spierlaag die tot doel heeft het voedsel zodanig te mengen dat het wordt blootgesteld aan spijsverteringsenzymen en aan het absorberende slijmvlies van de darm, en de inhoud van de spijsverteringsbuis aan te drijven. De spier ontspant ook om de verhoogde massa van de inhoud, met name in de maag tegemoet te komen., In de mens, in het bijzonder, de dikke darm heeft ook een belangrijke reservoir functie om de ontlasting te behouden tot ontlasting. De enterische reflexcircuits regelen de beweging door de activiteit van zowel prikkelende als remmende neuronen te controleren die de spier innerveren. Deze neuronen hebben co-transmitters, voor de prikkelende neuronen, acetylcholine en tachykinines, en voor de remmende neuronen stikstofmonoxide, vasoactive intestinal peptide (VIP) en ATP. Er zijn ook aanwijzingen dat hypofyse-adenylaatcyclase-activerende peptide (PACAP) en koolmonoxide (CO) bijdragen tot remmende transmissie.,

de tijden voor passage van de inhoud door het maagdarmkanaal variëren afhankelijk van de aard van het levensmiddel, met inbegrip van de hoeveelheid en het nutriëntengehalte. De peristaltische activiteit van de slokdarm neemt voedsel van de mond naar de maag in ongeveer 10 Seconden, waar het voedsel wordt gemengd met spijsverteringssappen. De maaglediging verloopt ongeveer 1-2 uur na de maaltijd, waarbij de vloeibare inhoud wordt voortgestuwd door maagperistaltische golven als kleine aspiraties in het jejunum gedurende deze tijd., De vloeistof uit de maag wordt gemengd met alvleesklier-en galafscheiding om de vloeibare inhoud van de dunne darm te vormen, bekend als chyme. Chyme wordt gemengd en beweegt langzaam langs de darm, onder de controle van het mengen en stuwende bewegingen georkestreerd door de ENS, terwijl de spijsvertering en absorptie van voedingsstoffen optreedt. De gemiddelde transit tijd door de menselijke dunne darm is 3-4 uur. Darmtransit bij gezonde mensen duurt 1-2 dagen.

intrinsieke reflexen van het enterisch zenuwstelsel zijn essentieel voor het ontstaan van motiliteitspatronen van de dunne en dikke darm., De belangrijkste spierbewegingen in de dunne darm zijn: mengactiviteit; stuwende reflexen die slechts over kleine afstanden reizen; het migrerende myoelectrische complex; peristaltische rushes; en retropulsie geassocieerd met braken. Het enterische zenuwstelsel is geprogrammeerd om deze verschillende uitkomsten te produceren. In tegenstelling tot de darm, peristaltiek in de maag is een gevolg van geleide elektrische gebeurtenissen (langzame golven) die worden gegenereerd in de spier., De intensiteit van de maagcontractie wordt bepaald door de acties van de vaguszenuwen, die verbindingen vormen met enterische neuronen in de myenterische ganglia. De proximale maag ontspant om de komst van voedsel tegemoet te komen. Deze ontspanning wordt ook gemedieerd door nervus vagus verbindingen met enterische neuronen. Zo bevinden de primaire integratieve centra voor de controle van de maagmotiliteit zich in de hersenstam, terwijl die voor de controle van de kleine en grote darmen zich in het enterische zenuwstelsel bevinden., Bij de meeste zoogdieren is het contractiele weefsel van de buitenwand van de slokdarm dwarsgestreepte spieren, en bij andere, waaronder mensen, is de proximale helft of meer dwarsgestreepte spieren. Het dwarsgestreepte spierdeel van de slokdarm wordt, via de vagus, gecontroleerd door een integratieve schakeling in de hersenstam. Dus, hoewel de myenteric ganglia prominent aanwezig zijn in het dwarsgestreepte spierdeel van de slokdarm, zijn ze modifiers, geen essentiële controlecentra, voor slokdarm peristaltiek.

de sluitspieren van de gladde spieren beperken en regelen de doorgang van de luminale inhoud tussen regio ‘ s., In het algemeen, reflexen die worden gestart proximale naar de sluitspieren ontspannen de sluitspier en vergemakkelijken de passage van de inhoud, terwijl reflexen die worden gestart distaal beperken retrograde passage van de inhoud in meer proximale delen van het spijsverteringskanaal.

de voortgang van de inhoud in orale naar anale richting wordt geremd wanneer de sympathische zenuwactiviteit toeneemt. Om dit te bereiken, wordt de transmissie van enterische prikkelende reflexen aan de spier geremd en worden de sluitspieren gecontracteerd., De post-ganglionische sympathische neuronen gebruiken noradrenaline als primaire zender. Onder rustomstandigheden oefenen de sympathische wegen weinig invloed uit op de beweeglijkheid. Ze komen in werking wanneer beschermende reflexen worden geactiveerd.

regulering van de vochtuitwisseling en de lokale bloedstroom

het enterische zenuwstelsel reguleert de beweging van water en elektrolyten tussen het darmlumen en het weefselvochtcompartiment. Het doet dit door de activiteit van secretomotorische neuronen te sturen die het slijmvlies in de kleine en dikke darm innerveren en de permeabiliteit voor ionen controleren., Neurotransmitters van secretomotorische neuronen zijn vasoactive intestinale peptide (VIP) en acetylcholine. Secretie is geïntegreerd met vasodilatatie, die een deel van de vloeistof die wordt afgescheiden voorziet. De meeste secretomotorische neuronen hebben cellichamen in submucosale ganglia.

vloeistoffluxen, groter dan het totale bloedvolume van het lichaam, passeren elke dag de epitheliale oppervlakken van het maagdarmkanaal. Controle van deze vloeistofbeweging via het enterische zenuwstelsel is van primair belang voor het behoud van de vloeistof-en elektrolytenbalans van het hele lichaam., De grootste fluxen zijn over het epitheel van de dunne darm, met significante vloeistofbewegingen die ook in de dikke darm, maag, alvleesklier en galblaas voorkomen. Water beweegt tussen de lumen van spijsverteringsorganen en lichaamsvloeistofcompartimenten in reactie op overdracht van osmotisch actieve moleculen., De grootste absorptie van water, 8-9 liter per dag, begeleidt de binnenstroom van nutriëntenmoleculen en Na+ door de activering van nutriënten co-transporters, en de grootste secretie begeleidt de buitenstromen van Cl en HCO3 in de dunne en dikke darm, galblaas en alvleesklier. In elk van deze organen wordt de vochtafscheiding gecontroleerd door enterische reflexen. In de dunne darm en het grootste deel van de dikke darm zijn de reflexcircuits intrinsiek, in het enterische zenuwstelsel. Ze balanceren secretie met absorberende fluxen, en trekken water uit de geabsorbeerde vloeistof en uit de circulatie., De activiteit van de secretomotorische reflexen is onder een fysiologisch belangrijke controle van remmende sympathische zenuwbanen die reageren op veranderingen in bloeddruk en bloedvolume via centrale reflexcentra.

lokale bloedtoevoer naar het slijmvlies wordt geregeld via enterische vasodilatatorneuronen, zodat de mucosale bloedtoevoer geschikt is om de voedingsbehoeften van het slijmvlies in evenwicht te brengen en om tegemoet te komen aan de vochtuitwisseling tussen de vasculatuur, het interstitiële vocht en het darmlumen. Er zijn geen intrinsieke vasoconstrictor neuronen., De totale bloedtoevoer naar de darm wordt geregeld vanuit het CNS, via sympathische vasoconstrictor neuronen. De sympathische vasoconstrictor neuronen werken samen met de autonome controle van andere vasculaire bedden, om de cardiale output te verdelen in relatie tot de relatieve behoeften van alle organen. Dus in tijden van nood, zelfs tijdens de spijsvertering, kan het sympathiek de bloedstroom van het maagdarmkanaal afleiden.

regulering van de maag-en pancreassecretie

maagzuursecretie wordt gereguleerd door zowel neuronen als hormonen., De neurale regelgeving is door cholinerge neuronen met cellichamen in de muur van de maag. Deze ontvangen prikkelende ingangen zowel van enterische bronnen als van de vagus zenuwen.

maagsecretie van HCl en pepsinogeen in de maag, en secretie van pancreasenzymen, is grotendeels afhankelijk van Vago-vagale reflexen. Enterische motorneuronen zijn de definitieve gemeenschappelijke weg, maar de rollen van intrinsieke reflexen zijn minder belangrijk., Pancreassecretie van bicarbonaat, om de inhoud van de twaalfvingerige darm te neutraliseren, wordt gecontroleerd secretine, een hormoon dat uit de twaalfvingerige darm wordt afgegeven, in synergie met de activiteit van cholinerge en niet-cholinerge enterische neuronen. Secretie in de galblaas en bicarbonaat secretie in de distale maag zijn ook zenuw gecontroleerd.

regulatie van gastro-intestinale endocriene cellen

zenuwvezels lopen dicht bij endocriene cellen van het slijmvlies van het maagdarmkanaal, waarvan sommige onder neurale controle staan., Bijvoorbeeld, worden de gastrinecellen in het antrum van de maag innervated door opwindende neuronen die gastrin gebruiken vrijgevend peptide als primaire neurotransmitter. Omgekeerd, beïnvloeden de hormonen die door gastro-intestinale endocriene cellen worden vrijgegeven de einden van enterische neuronen. In zekere zin werken de endocriene cellen als smaakcellen, die de luminale omgeving bemonsteren en boodschappermoleculen afgeven in het weefsel van het slijmvlies, waar de zenuwuiteinden worden gevonden. Dit is een noodzakelijke communicatie, omdat de zenuwuiteinden van het lumen worden gescheiden door het mucosale epitheel., Een belangrijke communicatie is met serotonine (5-hydroxytryptamine, 5-HT) met endocriene cellen die motiliteitsreflexen activeren. Overmatige afgifte van serotonine kan misselijkheid en braken veroorzaken, en antagonisten van de 5-HT3-receptor zijn anti-misselijkheid.

afweerreacties

enterische neuronen zijn betrokken bij een aantal afweerreacties van de darm. Verdedigingsreacties omvatten diarree te verdunnen en te elimineren toxines, overdreven dikke darm stuwende activiteit die optreedt wanneer er pathogenen in de darm, en braken.,

Vochtsecretie wordt veroorzaakt door schadelijke stimuli, met name door de intraluminale aanwezigheid van bepaalde virussen, bacteriën en bacteriële toxinen. Deze secretie is voor een groot deel te wijten aan de stimulatie van enterische secretomotorische reflexen. Het fysiologische doel is ongetwijfeld om het lichaam te ontdoen van ziekteverwekkers en hun producten. Echter, als de ziekteverwekkers het vermogen van het lichaam om het hoofd te bieden te overweldigen, kan het verlies van vocht (diarree) een ernstige bedreiging voor het organisme worden.,

Entero-enterische reflexen

signalen tussen darmregio ‘ s worden zowel gedragen door hormonen (zoals cholecystokinine, gastrine en secretine) als door zenuwcircuits. Entero-enterische reflexen regelen één regio in relatie tot andere. Wanneer bijvoorbeeld voedingsstoffen de dunne darm binnenkomen, treedt secretie van spijsverteringsenzymen uit de alvleesklier op. Een reeks zenuwcircuits die signalen van één gebied van darm, sympathische ganglia, en terug naar de darmwand dragen, bieden een regelgevend systeem dat uniek is voor het maagdarmkanaal., Neuronen met cellichamen in enterische ganglia en terminals in pre-vertebrale sympathische ganglia vormen de afferente ledematen van deze reflexen. Deze staan bekend als intestinofugale afferente neuronen (IFANs) (Szurszewski et al. 2002).

ENS-CZS interacties

het maagdarmkanaal communiceert in twee richtingen met het CZS. Afferente neuronen brengen informatie over de toestand van het maagdarmkanaal., Een deel hiervan bereikt het bewustzijn, met inbegrip van pijn en ongemak van de darm en de bewuste gevoelens van honger en Verzadiging, die geïntegreerde percepties afgeleid van het maagdarmkanaal en andere signalen (bloedglucose, bijvoorbeeld) zijn. Andere afferente signalen, bijvoorbeeld met betrekking tot de nutriëntenbelasting in de dunne darm of de zuurgraad van de maag, bereiken normaal gesproken niet consciousness.In draai, het CNS geeft signalen om de darm te controleren, die, in de meeste gevallen, door de ENS worden doorgegeven., Bijvoorbeeld, het zicht en de geur van voedsel lokt voorbereidende gebeurtenissen in het maag-darmkanaal, met inbegrip van speekselvloed en maagzuursecretie. Dit wordt genoemd de cephalic fase van spijsvertering. Ingeslikt voedsel stimuleert de keelholte en de bovenste slokdarm, waardoor afferente signalen worden opgewekt die in de hersenstam zijn geïntegreerd en vervolgens efferente signalen geven aan enterische neuronen in de maag die zuursecretie en verhoogd maagvolume veroorzaken, ter voorbereiding op de komst van het voedsel., Aan het andere uiteinde van de darm worden signalen van de dikke darm en het rectum doorgegeven aan ontlasting centra in het ruggenmerg, van waaruit een geprogrammeerde set signalen wordt overgebracht naar de dikke darm, het rectum en de anale sluitspier om ontlasting te veroorzaken. De ontlasting centra zijn onder remmende controle van hogere CNS gebieden, en remming die kan worden vrijgegeven wanneer het wordt gekozen om te ontlasten.De andere centrale invloeden zijn via sympathische wegen, die zijn besproken onder de secties over controle van motiliteit en regulering van vochtuitwisseling en lokale bloedstroom, hierboven.,

pathologie

Er zijn een groot aantal pathologieën geassocieerd met de neurale regulatie van de spijsvertering, waarvan vele het gevolg zijn van afwijkingen van het enterisch zenuwstelsel (de Giorgio and Camilleri 2004; Spiller and Grundy 2004). Een neuropathologie van de darm is de ziekte van Hirschprung, waarbij een agenese van het enterische zenuwstelsel, die zich proximaal uitstrekt van het rectum over verschillende afstanden, optreedt. Het is dodelijk als het niet wordt behandeld., Andere enterische neuropathologieën omvatten hypertrofische pylorus stenose, slokdarmatresia, gastroparese, langzame doorvoer constipatie, sommige gevallen van slokdarmreflux, en de ziekte van Chagas. Het prikkelbare darm syndroom (IBS) wordt soms beschouwd als een enterische neuropathie, hoewel IBS betrekking heeft op een spectrum van aandoeningen.,

Neuro-immuuninteracties

communicatie in twee richtingen vindt plaats tussen het enterische zenuwstelsel en het immuunsysteem van het maagdarmkanaal, dat wil zeggen dat transmitters die vrijkomen door de terminals van enterische neuronen in het slijmvlies immuungerelateerde cellen beïnvloeden, zoals mestcellen, en de cellen van de mucosa-release werkzame stoffen, waaronder cytokines en mestceltryptase, die inwerken op enterische neuronen (De Giorgio et al. 2004; Lomax et al. 2006)., De intercommunicatie die optreedt bij aandoeningen zoals de ziekte van Crohn en colitis ulcerosa is complex en valt buiten het bereik van dit korte overzicht.

Brookes SJH, Costa M (2002) Cellular organisation of the mammalian enteric nervous system. In: Brookes SJH, Costa M (eds) innervatie van het maagdarmkanaal. Taylor and Frances, London & New York, pp 393-467

De Giorgio R, Camilleri M (2004) Human enteric neuropathies: morphology and molecular pathology. Neurogastroenterol. Motil., 16: 515-531

De Giorgio R, Guerrini S, Barbara G, Stanghellini V, de Ponti F, Corinaldesi R, Moses PL, Sharkey KA, Mawe GM (2004) Inflammatory neuropathies of the enteric nervous system. 126: 1872-1883

Furness JB (2006) The Enteric Nervous System. Blackwell, Oxford, pp 274

Furness JB, Jones C, Nurgali K, Clerc N (2004) Intrinsic primary afferent neurons and nerve circuits within the intestine. Prog. Neurobiol. 72: 143-164

Furness JB, Kunze WAA, Clerc N (1999) Nutrient tasting and signaling mechanisms in the gut II., De darm als zintuiglijk orgaan: neurale, endocriene, en immuunreacties. Is. J. Physiol. 277: G922-G928

Gershon MD (2005) Nerves, reflexen, and the enteric nervous system. J. Clin. Gastro-Enterol. 38: S184-S193

Lomax AE, Linden DR, Mawe GM, Sharkey KA (2006) Effects of gastrointestinal inflammation on enteroendocriene cells and enteric neural reflex circuits. Autonom. Neurowetenschappen. 126: 250-257

Spiller R, Grundy D (2004) Pathophysiology of the enteric nervous system, a basis for understanding functional diseases., Blackwell, Oxford

Szurszewski JH, Ermilov LG, Miller SM (2002) Prevertebral ganglia and intestinofugal afferent neurones. Gut 51: i6-i10

interne referenties

definities

enterisch zenuwstelsel

een verdeling van het autonome zenuwstelsel waarvan de samenstellende neuronen binnen de wanden van de spijsverteringsorganen liggen (slokdarm, maag, darmen, alvleesklier, galblaas en pancreato-biliaire kanalen). Het enterische zenuwstelsel bevat volledige zenuwcircuits voor de controle van de spijsvertering en kan autonoom functioneren.,

enterisch neuron

een neuron waarvan het cellichaam zich in een ganglion bevindt in de wand van het spijsverteringskanaal, de galwegen of de alvleesklier. De meeste enterische neuronen maken verbindingen met andere enterische neuronen of met gastro-intestinale weefsels, zoals zijn spierlagen, intrinsieke bloedvaten en klieren.

myenterische plexus

een plexus van kleine groepen zenuwcellen (ganglia) en verbindende zenuwvezelbundels die tussen de longitudinale en cirkelvormige spierlagen van de darmwand liggen en een continu netwerk vormt van de bovenste slokdarm naar de interne anale sluitspier.,

submucosale plexus

een plexus van kleine ganglia die zenuwvezelbundels verbindt die in de submucosale laag liggen, tussen de uitwendige musculatuur en het slijmvlies van de dunne en dikke darm, en die een continu netwerk vormt van de twaalfvingerige darm naar de interne anale sfincter.

intrinsieke primaire afferente neuronen

neuronen van het enterisch zenuwstelsel die detectoren zijn van de toestand van de spijsverteringsorganen, inclusief detectie van chemische entiteiten in het lumen van de darm, en de spanning in de darmwand., Intrinsieke primaire afferente neuronen zijn de eerste neuronen van intrinsieke neurale reflexcircuits van de darm.

Intestinofugale neuronen

neuronen met cellichamen in de darmwand en axonen die projecteren naar en verbindingen maken met neuronen in prevertebrale ganglia. Dit zijn afferente neuronen van reflexen tussen darmregio ‘ s.

• John B. Furness’ website

zie ook

autonoom zenuwstelsel, hersenen, Centraal Zenuwstelsel