Bookshelf

Structure and Function

Sympathetic Nervous System

Sympatische neuronen hebben cellichamen die zich in de intermediolaterale kolommen, of laterale hoorns, van het ruggenmerg bevinden. De presynaptische vezels verlaten het ruggenmerg via de voorste wortels en komen binnen in de voorste rami van de spinale zenuwen T1-L2 en op de sympathische stammen via de witte rami communicantes. Van hieruit kunnen de vezels opstijgen of afdalen langs de sympatische stam naar respectievelijk een superieur of inferieur paravertebraal ganglion, overgaan naar aangrenzende anterieure spinale zenuw rami via grijze rami communicantes, of de stam doorkruisen zonder synaps en verder gaan via een abdominopelvische splanchnische zenuw om prevertebrale ganglia te bereiken. Door de centrale ligging van de sympathische ganglia zijn de presynaptische vezels korter dan de postsynaptische.

Paravertebrale ganglia bestaan als knobbels doorheen de sympathische stam, grenzend aan de wervelkolom, waar pre- en postganglionische neuronen synapsen. Hoewel het aantal per individu kan verschillen, zijn er over het algemeen drie cervicale, 12 thoracale, vier lumbale en vijf sacrale ganglia. Hiervan hebben alleen de cervicale de namen superieure, middelste en inferieure cervicale ganglia. Het inferieure cervicale ganglion kan fuseren met het eerste thoracale ganglion om het stellate ganglion te vormen.

Alle zenuwen distaal van de paravertebrale ganglia zijn splanchnische zenuwen. Deze brengen afferente en efferente vezels over tussen het CZS en de ingewanden. Cardiopulmonale splanchnische zenuwen vervoeren de postsynaptische vezels bestemd voor de borstholte.

De zenuwen die de abdominale en pelvische viscera zullen innerveren passeren de paravertebrale zonder synapsen, en worden abdominopelvische splanchnische zenuwen. Deze zenuwen omvatten de grote, kleine, kleinste en lumbale splanchnische zenuwen. De presynaptische zenuwen synapteren uiteindelijk in prevertebrale ganglia die zich dichter bij hun doelorgaan bevinden. Prevertebrale ganglia maken deel uit van de zenuwplexussen die de takken van de aorta omgeven. Hiertoe behoren de ganglia celiacis, aorticorenalis, en superior en inferior mesenteris. Het ganglion celiacus ontvangt input van de n. splanchnicus major, de n. aorticorenus van de n. splanchnicus lesser en lesser, en de n. mesentericus superior en inferior van de n. splanchnicus lesser en lumbaal. Het ganglion coeliac innerveert organen die zijn afgeleid van de voormaag: distale slokdarm, maag, proximaal duodenum, pancreas, lever, galstelsel, milt en bijnieren. Het superieure mesenteriale ganglion verzorgt de afgeleide producten van het middendarmkanaal: distaal duodenum, jejunum, ileum, blindedarm, appendix, stijgend colon en proximaal dwars colon. Tenslotte levert het inferieure mesenteriale ganglion sympathische innervatie aan de structuren die zich vanuit de achterwand ontwikkelen: distaal colon transversus, descendend colon en sigmoïd; rectum en bovenste anale kanaal; alsmede de blaas, externe genitaliën en gonaden. Voor meer informatie, zie het relevante StatPearls artikel, bij deze referentie.

De twee-neuron algemene regel voor SNS en PNS circuits heeft een aantal opmerkelijke uitzonderingen. Sympatische en parasympathische postganglionische neuronen die synapsen op het ENS maken functioneel deel uit van een keten van drie of meer neuronen. De presynaptische sympathische vezels die bestemd zijn voor het bijniermerg passeren de ganglia celiacis en synapsen rechtstreeks op chromaffinecellen. Deze unieke cellen functioneren als postganglionaire vezels die epinefrine rechtstreeks in het veneuze systeem afscheiden.

Postganglionaire sympathische neuronen geven NE af dat inwerkt op adrenerge receptoren in het doelweefsel. Het subtype van de receptor, alpha-1, alpha-2, beta-1, beta-2, of beta-3, en de weefsels waarin ze tot expressie komen, beïnvloedt de affiniteit van NE voor de receptor. Voor meer informatie, zie de StatPearls artikelen met betrekking tot adrenerge receptoren, bij de volgende referenties.

Zoals gezegd, stelt de SNS het lichaam in staat om met stressoren om te gaan via de “vecht-of-vlucht” reactie. Deze reactie regelt vooral de bloedvaten. Vaten zijn tonisch geïnnerveerd, en in de meeste gevallen leidt een toename van sympatische signalen tot vasoconstrictie en het tegenovergestelde van vasodilatatie. Uitzonderingen zijn de kransslagaders en de vaten die de skeletspieren en de uitwendige geslachtsorganen van bloed voorzien, waarbij de tegenovergestelde reactie optreedt. Dit tegenstrijdige effect wordt bemiddeld door het evenwicht tussen alfa en bèta receptor activiteit. In een fysiologische toestand verhoogt stimulatie van de bètareceptor de verwijding van de coronaire vaten, maar wordt dit effect afgezwakt door alfa-receptormedieerde vasoconstrictie. In een pathologische toestand, zoals bij coronaire hartziekte, wordt de alfa-receptoractiviteit versterkt en wordt de bèta-activiteit gedempt. De kransslagaders kunnen dus vernauwen door sympathische stimulatie. Sympathische activatie verhoogt de hartfrequentie en de contractiekracht, wat echter de metabolische vraag verhoogt en dus schadelijk is voor de hartfunctie bij gecompromitteerde personen.

De SNS is voortdurend actief, zelfs in niet-stressvolle situaties. Naast de eerder genoemde tonische stimulatie van de bloedvaten is de SNS actief tijdens de normale ademhalingscyclus. Sympatische activatie vult het PNS aan door tijdens de inademing de luchtwegen te verwijden, waardoor een adequate luchtinstroom mogelijk wordt.

Daarnaast reguleert het SNS de immuniteit via de innervatie van immuunorganen zoals de milt, de thymus en de lymfeknopen. Deze invloed kan ontsteking op- of afreguleren. Cellen van het adaptieve immuunsysteem brengen hoofdzakelijk bèta-2-receptoren tot expressie, terwijl die van het aangeboren immuunsysteem deze evenals alfa-1 en alfa-2 adrenerge receptoren tot expressie brengen. Macrofagen worden geactiveerd door alfa-2 stimulatie en onderdrukt door bèta-2 adrenerge receptor activering.

De meerderheid van de postganglionische sympathische neuronen zijn noradrenerge, en geven ook een of meer peptiden af zoals neuropeptide Y of somatostatine. NE/neuropeptide Y neuronen innerveren de bloedvaten van het hart en regelen zo de bloedstroom, terwijl NE/somatostatine neuronen van de ganglia celiacis en superior mesentericus de submucosale ganglia van de darm bevoorraden en betrokken zijn bij de controle van de gastro-intestinale motiliteit. De gedachte is dat deze peptiden dienen om de reactie van het postsynaptische neuron op de primaire neurotransmitter te moduleren.

Peptiden hebben ook associaties met cholinerge sympatische postganglionische neuronen. Deze neuronen worden het meest aangetroffen bij de innervatie van zweetklieren en precapillaire weerstandsvaten in skeletspieren en produceren samen met ACh vasoactief intestinaal polypeptide. Calcitonine gen-gerelateerd peptide, een krachtige vasodilator, is ook ontdekt in paravertebrale sympatische neuronen.

Parasympatisch Zenuwstelsel

Parasympatische vezels verlaten het CZS via de hersenzenuwen (CN) III, VII, IX, en X, alsook via de zenuwwortels S2-4. Er zijn vier paren parasympatische zenuwen. Er zijn vier paar parasympathische ganglia, die alle in het hoofd gelegen zijn. CN III is, via het ganglion ciliaris, de innervator van de iris en de ciliaire spieren van het oog. CN VII innerveert de lacrimale, nasale, palatine en faryngeale klieren via het ganglion pterygopalatine, alsook de sublinguale en submandibulaire klieren via het submandibulair ganglion. CN IX innerveert de parotisklieren via het otisch ganglion. Alle andere presynaptische parasympathische vezels synapteren in een ganglion nabij of op de wand van het doelweefsel; dit leidt ertoe dat de presynaptische vezels aanzienlijk langer zijn dan de postsynaptische. De ligging van deze ganglia geeft het PNS zijn naam: “para-” betekent aangrenzend aan, vandaar “parasympatisch.”

De nervus vagus, CN X, maakt ongeveer 75% uit van het PNS en levert parasympatische input aan de meeste viscera van de borst- en buikholte, waarbij de sacrale parasympatische vezels het colon descendens en sigmoïd en het rectum bedienen. De nervus vagus heeft vier cellichamen in de medulla oblongata. Deze omvatten de volgende:

• Dorsale kern: levert parasympathische output naar de ingewanden
• Nucleus ambiguus: produceert motorvezels en preganglionische neuronen die het hart innerveren
• Nucleus solitarius: ontvangt afferenten van smaaksensatie en die van ingewanden, en ten slotte
• Spinale trigeminuskern: ontvangt informatie over aanraking, pijn en temperatuur van het buitenoor, het slijmvlies van de larynx en een deel van de dura

Daarnaast geleidt de nervus vagus zintuiglijke informatie van baroreceptoren van de sinus carotis en de aortaboog naar de medulla.

Zoals in de inleiding vermeld, is de nervus vagus verantwoordelijk voor de “rust en spijsvertering” processen. De nervus vagus bevordert de ontspanning van het hart in verschillende aspecten van de functie. Hij vermindert de contractiliteit in de atria en in mindere mate in de ventrikels. Hij vermindert vooral de geleidingssnelheid door de atrioventriculaire knoop. Het is via dit mechanisme dat massage van de sinus carotis de reentry in het Wolff-Parkinson-White syndroom beperkt. De andere belangrijke functie van het PNS is gericht op de spijsvertering. Parasympathische vezels naar het hoofd bevorderen het speekselen, terwijl vezels die synapsen naar het ENS leiden tot verhoogde peristaltische en secretorische activiteit. De nervus vagus heeft ook een belangrijk effect op de ademhalingscyclus. In een niet pathologische toestand vuren de parasympathische zenuwen tijdens de uitademing, waarbij zij de luchtwegen samentrekken en verstijven om instorting te voorkomen. Deze functie heeft het PNS betrokken bij het ontstaan van postoperatief acuut ademnoodsyndroom.

Dankzij de expansieve aard van de nervus vagus, is hij beschreven als een ideaal “vroegtijdig waarschuwingssysteem” voor vreemde indringers, alsook voor het monitoren van het herstel van het lichaam. Tot 80% van de vagusvezels zijn zintuiglijk en bedienen bijna alle belangrijke organen. Parasympatische ganglia blijken receptoren uit te drukken voor interleukine-1, een belangrijk cytokine in de ontstekingsreactie van het immuunsysteem. Dit activeert op zijn beurt de hypothalamus-hypofyse-bijnieras en de SNS, wat leidt tot het vrijkomen van respectievelijk glucocorticoïden en NE. Studies hebben een verband gelegd tussen geremde vagale werking door vagotomie en cholinerge remmers en aanzienlijk verminderde, zo niet geëlimineerde, allergische, astmatische en ontstekingsreacties.

Postganglionische parasympathische neuronen geven ACh af dat inwerkt op muscarine- en nicotinereceptoren, elk met verschillende subeenheden: M1, M2, en M3, en N1 en N2, waarbij “M” en “N” respectievelijk staan voor muscarine en nicotine. De postganglionaire ACh-receptoren en die op de bijniermerg zijn van het N-type, terwijl de parasympathische effectoren en de zweetklieren van het M-type zijn. Net als in de sympathische neuronen worden verschillende peptiden, zoals vasoactief intestinaal peptide (VIP), neuropeptide Y (NPY) en calcitonine-gen-gerelateerd peptide (CGRP) tot expressie gebracht in, en afgegeven door, parasympathische neuronen. Voor meer informatie, zie het StatPearls artikel over cholinerge receptoren, hier.

Enteriek zenuwstelsel (ENS)

Het ENS is samengesteld uit twee ganglionvormige plexussen: de myenterische (Auerbach) en de submucosale (Meissner). De plexus myentericus bevindt zich tussen de longitudinale en circulaire gladde spieren van het maagdarmkanaal, terwijl de plexus submucosalis aanwezig is in de submucosa. Het ENS staat op zichzelf en functioneert via lokale reflexactiviteit, maar ontvangt vaak input van, en geeft feedback aan het SNS en PNS. Het ENS kan input ontvangen van postganglionaire sympathische neuronen of preganglionaire parasympathische neuronen.

De submucosale plexus regelt de beweging van water en elektrolyten over de darmwand, terwijl de plexus myentericus de contractiliteit van de circulaire en longitudinale spiercellen van de darm coördineert om peristaltiek te produceren.

Motiliteit wordt in het ENS geproduceerd via een reflexcircuit waarbij de circulaire en longitudinale spieren betrokken zijn. Nicotinische synapsen tussen interneuronen bemiddelen de reflexcircuits. Wanneer het circuit door de aanwezigheid van een bolus wordt geactiveerd, vuren excitatoire neuronen in de kringspier en inhibitoire neuronen in de longitudinale spier, waardoor een smal deel van de darm proximaal van de bolus wordt geproduceerd; dit staat bekend als het voortbewegingssegment. Tegelijkertijd vuren exciterende neuronen in de longitudinale spier en remmende neuronen in de cirkelspier, waardoor het “ontvangende segment” van de darm ontstaat, waarin de bolus zich zal voortzetten. Dit proces herhaalt zich bij elk volgend deel van de darm.

Het ENS vertoont verschillende overeenkomsten met het CZS. Net als in het CZS, kunnen enterische neuronen bipolair, pseudounipolair, en multipolair zijn, waartussen neuromodulatie via excitatoire en inhibitoire communicatie. Evenzo gebruiken ENS neuronen meer dan 30 neurotransmitters die vergelijkbaar zijn met die van het CZS, waarbij cholinerge en nitrerge transmitters de meest voorkomende zijn.

Hoewel veel van deze discussie zich heeft gericht op de efferente functies van het ANS, zijn de afferente vezels verantwoordelijk voor tal van reflexactiviteiten die alles reguleren, van de hartslag tot het immuunsysteem. Feedback van het ANS wordt gewoonlijk verwerkt op een onbewust niveau om reflexacties te produceren in de viscerale of somatische delen van het lichaam. De bewuste gewaarwording van de ingewanden wordt vaak geïnterpreteerd als diffuse pijn of krampen die kunnen correleren met honger, volheid of misselijkheid. Deze sensaties zijn meestal het gevolg van plotselinge distensie/contracties, chemische irriterende stoffen, of pathologische condities zoals ischemie.