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Motilität des Magen-Darm-Trakts

Das Enterische Nervensystem

Als Zentrum, das sich mit der Therapie der kindlichen Innervations- und Entwicklungsstörungen des Magen-Darm-Trakts beschäftigt, betreibt die Kinderchirurgische Klinik ein wissenschaftliches Labor. Unsere Arbeitsgruppe befasst sich seit einigen Jahren mit der prä- und postnatalen Entwicklung des ENS (Enterisches Nervensystem) des Menschen, der Ratte und der Maus.

Es konnte gezeigt werden, dass das ENS sowohl hinsichtlich der Morphologie, des Ansprechverhaltens auf neurotrophe Faktoren als auch in funktioneller Hinsicht große Unterschiede in Abhängigkeit vom Entwicklungsgrad aufweist. Eine Reihe neurotropher Substanzen und Wachstumsfaktoren beeinflussen die Nerven- und Gliazellen in ihrer Entwicklung und Differenzierung: Fibroblasten-Wachstumsfaktor (FGF-2), Glialer-Wachstumsfaktor (GDNF), Ciliarer-Wachstumsfaktor (CNTF), Hirn-Wachstumsfaktor (BDNF) sowie Interleukine. 

Komplexes autonomes Nervensystem

Der Magen-Darm-Trakt verfügt über ein komplexes autonomes Nervensystem: das sogenannte Enterische Nervensystem (ENS). Dieses koordiniert und kontrolliert wesentliche Funktionen des Magen-Darm-Trakts wie Motilität, Sekretion und Resorption.

Somit ist das ENS von großer Bedeutung für die reguläre Funktion des Gastrointestinaltrakts und kann bei Fehlfunktion oder Entwicklungsdefiziten für eine Vielzahl von Magen-Darm-Erkrankungen verantwortlich, bzw. Eintrittspforte und Kontaktzone für immunologische Erkrankungen sein.

brain-within-the-gut

Eine der wesentlichen Erkenntnisse ist, dass das ENS seine Funktion weitgehend unabhängig vom Zentralnervensystem ausübt. Aufgrund seiner außerordentlich hohen Anzahl enterischer Neurone, ihrer unterschiedlichen Zellarchitektur, der Anordnung zu komplexen neuronalen Netzwerken und dem breit gefächerten Neurotransmitterspektrum kann das ENS auch als „brain-within-the-gut” (Gehirn im Darm) bezeichnet werden.

Störungen in der Entwicklung des ENS

Während der Embryonalentwicklung wandern Vorläuferzellen aus der Neuralleiste in den Darm ein und differenzieren sich zu Glia- und Nervenzellen, dem ENS. Kommt es zu Störungen in der Entwicklung des ENS, führt dies zu schwerwiegenden Störungen der Darminnervation mit Krankheitsbildern wie dem Megakolon congenitum (Morbus Hirschsprung).

Beim Fehlen anderer Wachstumsfaktoren ist die Störung der Entwicklung des ENS nicht ganz so folgenschwer, aber dennoch kommt es zu Verzögerungen oder gar Fehlentwicklungen. So hat sich gezeigt, dass die Familie der Fibroblasten-Wachstumsfaktoren (FGF) das Wachstum und die Differenzierung von Nerven- und Gliazellen in vitro fördert.

Eigene Untersuchungen an FGF-2-knockout Mäusen

In Zellkulturen von Darmnervenzellen aus dem Plexus myentericus konnte gezeigt werden, dass in Anwesenheit von FGF-2 sowohl die Anzahl als auch die Länge der Neurite der Zellen zunimmt. Aufgrund dieser Erkenntnisse wählten wir FGF-2-knockout Mäuse als Modell für die Dysganglionosen. Unsere Untersuchungen an FGF-2-knockout Mäusen haben gezeigt, dass der Verlust eines zunächst für die Entwicklung des ENS als unwesentlich erachteten Faktors zu neuronalen Defiziten gepaart mit funktionellen Einschränkungen führen kann.

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