Nahrungstransport und Darmnervensystem
Stephan C. BischoffLehrstuhl Ernährungsmedizin & PräventionUniversität HohenheimStuttgart
DGEM Fortbildung Irsee 28-29. Okt. 2005
Paralytischer IleusPostoperative Darmatonie
Magensondeggf. DarmrohrSchwenkeinläufeparenterale Ernährung
ProkinetikaCisaprid (z.B. Propulsin®)
Aktivierung des Pl. myentericus durch indir. Stimulierung der Ach-Ausschüttung
Metoclopramidz.B. Paspertin®, Amp. (2 ml) à 10 mgindirekter cholinerger Effekt auf die Magen-Darm-Motilität
Neostigminz.B. Prostigmin®, Amp. (1 ml) à 0,5 mgindirekt wirkendes Parasympathomimetikum (durch reversible Hemmung der Cholinesterase)UW: Asthma, Wirkungsverstärkung von Morphinderivaten und Barbituraten.
Dexpanthenolz.B. Panthenol®, Amp. (2 ml) à 500 mg4 Amp zus mit 1 mp Prostigmin in 500 ml Rilac über 4hDexpanthenol: direkte DarmstimulationUW: Verlängerung der Blutungszeit ® nicht bei Hämophilie anwenden
Alternativ: Ceruletidz.B. Takus®, 2 Amp. á 40 mg in 500 ml NaCl 0,9 % über 4–6 h i.v.Cholecystokininartige Wirkung (Kontraktion der glatten Muskulatur des GIT)
The Enteric Nervous System (ENS)
Das ENS registiertluminale Zustände
Dazu enthält der Darm :Sensorische RezeptorenIntrinsische primäre afferente Neurone (IPANs)InterneuroneMotorneurone
ExtrinsicExtrinsicinnervationinnervation
SubmucosalSubmucosalplexusplexus
MyentericMyentericplexusplexus
LumenLumen
MucosaMucosaLongitudinal Longitudinal
musclemuscleCircularCircular musclemuscle
Enterochromaffine Zellen (EC) und Mastzellen (MC)sind sensorische Transduktoren
Nerven berühren das Darmlumen nicht
Deshalb muss die Registierung des Darminhaltes ein transpeitheliales Phänomen sein
EC und MC activierenperistaltische und sekretorische Reflexe
Durch freisetzung von 5-HT, Histamin, Lipid-mediatoren etc. die submukosale primär afferente Fasern stimulieren
Villous Surface
Submucosal Ganglion
ECCells
5-HT
Lamina Propria
Myenteric Ganglion
5-HT
BolusDeformsMast
cells
SEROTONIN
5-Hydroxytryptamin (5-HT)
5-HT-Rezeptoren-familie
Serotonin-Transporter(SERT)
Role of 5-HT to initiate GI reflexes
EPSPs =ExcitatoryPostsynapticPotentials
Fast /slow EPSP
ExtrinsicPrimaryAfferentNeuron
5-HT3 antagonists• Alosetron (Lotronex®)1
• Cilansetron2
• Ondasetron• GranisetronFor nausea (chemotherapy)For pain (diarrhea-type IBS)
5-HT4 agonists• Tegaserod (Zelmac®)3
• Prucalopride4
Promotes peristalisFor obstipation in IBS
1 Glaxo2 Solvay3 Novartis4 Janssen
M. D. Gershon 2003
Serotonin = 5-Hydroxytryptamin (5-HT)
Serotonin Enterochromaffine Zellen (EC)Mastzellen (MC) ? ENS
ZNS
L-TryptophanEpithel-zellen
Nerven-zellen
SERT
Regulation von DarmmotilitätNahrungstransportSekretion
Regulation von Psyche, Appetitu. a. ZNS Funktionen
Mechanical activationChemical activation?
Immunological activationBacterial activation
MCEC
Serotonin Serotonin?Other amines?Other mediators?
SERT
SERTPlatelets
ENS
5-HT
5-HT5-HT
5-HT
5-HT5-HT
5-HT3-R
SERT
0
0.01
0.02
0.03
Normal IBS-D
SER
T (
fg)/
Act
in(p
g)
Coates MD et al. Gastroenterology 2004;126:1657-64;
UC
5-HT3-R
Reizdarm: Störung des Serotoninhaushaltes
Fehlende Serotonininaktivierung: • verringerte SErotonin Reuptake Transporter Expression.
SERT-immunoreactivity is decreased in human rectal biopsies in IBD and IBS-C
Control IBD
IBS-C IBS-D
SERT KO Mouse
C57 BL6 BackgroundExon 2 replaced by a neogeneNo obvious phenotype
D. Murphy, et al. NIH 1999 etc.
Hypothesis
NormalSERT No disease SERT
MutationAlmost no disease
StressInflammation
Healing
StressInflammation
Severe sicknessDeath
Nostress
Mechanical activationChemical activation?
Immunological activationBacterial activation
MCEC
Serotonin Serotonin?Other amines?Other mediators?
SERT
SERTPlatelets
ENS
Colocalization of mast cells and nervesin the human gut
2/3 of all mucosal mast
cells are in close contactwith nerves!
Stead et al. Gastroenterology 1989
Mast CellNeuron / Neuron / AxonAxon
Functionalsignificance of the anatomicalassociation?
Intestinal mast cells and IBS
Barabara et al. Gastroenterology 126:693-702,2004
MC-nerve associations and MC acivation correlate with pain!
20 µm
Neuro Imaging in human ENS usingMSORT (Multi-site optical recording technique)
ENS ganglion loaded with voltage-sensitive stains (DI-8-ANEPPS)
ΔF/F =
0,2
%
200 ms
Stimulation
→ Patients with IBD:Altered neurotransmitterpatterns in the ENS
→ Neurophysiologicexaminations in human tissue possible!
Schemann M, Bischoff SC, et al. Am. J. Physiol. 2002
Effect of human MC mediator cocktails(MCMC) on the ENS assessed by MSORTThe multisite optical recording technique (MSORT)
MCMC: mast cell mediator cocktail (after stimulation with anti-IgE Ab)
Control: mast cell medium supplemented with anti-IgE Ab
→ functional interaction between MC and nervesin the intestine
Di-8-ANEPPS labeled ganglion
Human myentericplexus
MCMC Control
Schemann M, Michel K, Ceregrzyn M, Zeller F, Bischoff SC. Neurogastroenterol. Motil. 2004
Dank
DGVS Werner-Creutzfeldt-StipendiumLudwig Schaefer Awardof the Universities of New YorkMichael D. Gershon, Columbia University, NYMichael Schemann, WeihenstephanRainer Mailer, HannoverIna Bergheim, StuttgartHans-Jürgen Machulla, Tübingen
