Baroreflex

Der Baroreflex , auch Barorezeptorreflex genannt , ist einer der körpereigenen homöostatischen Mechanismen, der dazu beiträgt, den Blutdruck nahezu konstant zu halten. Er bildet einen schnellen negativen Rückkopplungsmechanismus : Erhöhter Blutdruck führt zu einer Senkung der Herzfrequenz . Sinkt der Blutdruck, verringert sich die Aktivierung des Baroreflexes, wodurch die Herzfrequenz wieder ansteigt und der Blutdruck sich normalisiert. Der Baroreflex erfasst Druckveränderungen, indem er auf die Veränderung der Spannung in der Arterienwand reagiert. ^{[ 1 ]} Da der Baroreflex innerhalb weniger Sekundenbruchteile eines Herzzyklus aktiv werden kann, spielen Anpassungen des Baroreflexes eine Schlüsselrolle bei der Behandlung der orthostatischen Hypotonie , dem Blutdruckabfall beim Stehen aufgrund der Schwerkraft.

Das System nutzt spezialisierte Neuronen , sogenannte Barorezeptoren , vorwiegend im Aortenbogen und in den Karotissinus , um Blutdruckveränderungen zu erfassen und an das verlängerte Mark weiterzuleiten . Barorezeptoren sind Dehnungsrezeptoren und reagieren auf die druckbedingte Dehnung des jeweiligen Blutgefäßes. Die durch den Baroreflex ausgelösten Blutdruckveränderungen werden von beiden Zweigen des autonomen Nervensystems vermittelt : dem Parasympathikus und dem Sympathikus . Barorezeptoren sind auch bei normalem Blutdruck aktiv, sodass ihre Aktivität das Gehirn sowohl über Blutdruckanstiege als auch -abfälle informiert.

Der Körper verfügt über zwei weitere, langsamer wirkende Systeme zur Blutdruckregulierung: Das Herz setzt bei zu hohem Blutdruck das atriale natriuretische Peptid frei , und die Nieren erkennen und korrigieren niedrigen Blutdruck mithilfe des Renin-Angiotensin-Systems . ^{[ 2 ]}

Barorezeptoren befinden sich in den Vorhöfen des Herzens und in den Hohlvenen , die empfindlichsten Barorezeptoren liegen jedoch in den Karotissinus und im Aortenbogen . Während die Axone der Barorezeptoren der Karotissinus im Nervus glossopharyngeus (CN IX) verlaufen, verlaufen die Axone der Barorezeptoren des Aortenbogens im Nervus vagus (CN X). Die Barorezeptoraktivität wird entlang dieser Nerven direkt ins zentrale Nervensystem weitergeleitet und erregt dort glutamaterge Neuronen im Nucleus tractus solitarii (SN) des Hirnstamms. ^{[ 3 ]} Von diesen Neuronen des SN fließen die Barorezeptorinformationen zu parasympathischen und sympathischen Neuronen im Hirnstamm.

Die SN-Neuronen senden exzitatorische ( glutamaterge ) Fasern zur kaudalen ventrolateralen Medulla (CVLM) und aktivieren diese. Die aktivierte CVLM sendet daraufhin inhibitorische ( GABAerge ) Fasern zur rostralen ventrolateralen Medulla (RVLM) und hemmt diese dadurch. Die RVLM ist der primäre Regulator des sympathischen Nervensystems und sendet exzitatorische ( glutamaterge ) Fasern zu den sympathischen präganglionären Neuronen im Nucleus intermediolateralis des Rückenmarks. Werden die Barorezeptoren (durch einen erhöhten Blutdruck) aktiviert, aktiviert der NTS die CVLM, welche wiederum die RVLM hemmt. Dadurch wird die Aktivität des sympathischen Teils des autonomen Nervensystems reduziert, was zu einer relativen Blutdrucksenkung führt. Niedriger Blutdruck führt ebenso zu einer geringeren Aktivierung der Barorezeptoren und einer Erhöhung des Sympathikotonus durch „Disinhibition“ (verminderte Hemmung, daher Aktivierung) des RVLM. Zu den kardiovaskulären Zielstrukturen des sympathischen Nervensystems gehören sowohl die Blutgefäße als auch das Herz.

Selbst bei normalem Blutdruck aktiviert die Entladung arterieller Barorezeptoren SN-Neuronen. Einige dieser SN-Neuronen werden durch den Ruheblutdruck tonisch aktiviert und aktivieren dadurch exzitatorische Fasern zum Nucleus ambiguus und zum dorsalen Kern des Nervus vagus, um das parasympathische Nervensystem zu regulieren . Diese parasympathischen Neuronen senden Axone zum Herzen, und die parasympathische Aktivität verlangsamt den Herzschritt und somit die Herzfrequenz . Diese parasympathische Aktivität ist bei erhöhtem Blutdruck noch verstärkt. Das parasympathische Nervensystem ist primär auf das Herz gerichtet.

Die Barorezeptoren sind dehnungssensitive Mechanorezeptoren . Bei niedrigem Blutdruck sind sie inaktiv . Steigt der Blutdruck, dehnen sich die Karotis- und Aortensinus weiter aus, was zu einer verstärkten Dehnung und damit zu einer höheren Aktivierung der Barorezeptoren führt. Bei normalem Ruheblutdruck liefern viele Barorezeptoren aktiv Blutdruckinformationen, und der Baroreflex moduliert aktiv die autonome Aktivität. Aktive Barorezeptoren feuern Aktionspotenziale („Spikes“) häufiger ab. Je größer die Dehnung, desto schneller feuern die Barorezeptoren Aktionspotenziale. Viele einzelne Barorezeptoren sind bei normalem Ruheblutdruck inaktiv und werden erst aktiviert, wenn ihre Dehnungs- oder Druckschwelle überschritten wird.

Es wird angenommen, dass die Mechanosensitivität der Barorezeptoren mit der Expression von PIEZO1 und PIEZO2 auf Neuronen in den Ganglia petrosum und nodosum zusammenhängt .

Die Aktionspotenziale der Barorezeptoren werden an den Nucleus tractus solitarii weitergeleitet , der die Frequenz als Maß für den Blutdruck nutzt. Eine erhöhte Aktivierung des Nucleus tractus solitarii hemmt das Vasomotorenzentrum und stimuliert die Vaguskerne . Das Endergebnis der Barorezeptoraktivierung ist die Hemmung des sympathischen Nervensystems und die Aktivierung des parasympathischen Nervensystems . ^{[ 4 ]}

Der sympathische und der parasympathische Teil des autonomen Nervensystems haben gegensätzliche Auswirkungen auf den Blutdruck. Eine Aktivierung des Sympathikus führt durch eine gesteigerte Kontraktilität des Herzens, eine erhöhte Herzfrequenz und eine Verengung der Arterien zu einem Anstieg des peripheren Gefäßwiderstands und des Herzzeitvolumens , was tendenziell den Blutdruck erhöht. Umgekehrt führt eine Aktivierung des Parasympathikus durch eine verringerte Herzfrequenz zu einem verminderten Herzzeitvolumen , was tendenziell den Blutdruck senkt.

Durch die Kopplung von sympathischer Hemmung und parasympathischer Aktivierung maximiert der Baroreflex die Blutdrucksenkung. Sympathische Hemmung führt zu einer Abnahme des peripheren Widerstands, während parasympathische Aktivierung eine Verlangsamung der Herzfrequenz ( Reflexbradykardie ) und der Kontraktilität bewirkt . Die kombinierten Effekte senken den Blutdruck drastisch. Umgekehrt ermöglicht die sympathische Aktivierung bei gleichzeitiger parasympathischer Hemmung dem Baroreflex, den Blutdruck zu erhöhen.

Die Aktivität der Barorezeptoren hemmt den sympathischen Ausfluss. Die sympathischen Neuronen feuern mit unterschiedlicher Frequenz, wodurch die Freisetzung von Noradrenalin an kardiovaskulären Zielstrukturen gesteuert wird. Noradrenalin verengt die Blutgefäße und erhöht so den Blutdruck. Bei einer Dehnung der Barorezeptoren (bedingt durch einen erhöhten Blutdruck) steigt deren Feuerrate, was wiederum den sympathischen Ausfluss verringert und somit zu einer reduzierten Noradrenalin-Ausschüttung und einem niedrigeren Blutdruck führt. Bei niedrigem Blutdruck ist die Aktivität der Barorezeptoren reduziert, was wiederum einen verstärkten sympathischen Ausfluss und eine erhöhte Noradrenalin-Freisetzung an Herz und Blutgefäßen zur Folge hat und den Blutdruck erhöht.

Der Baroreflex könnte für einen Teil der niederfrequenten Komponente der Herzfrequenzvariabilität , die sogenannten Mayer-Wellen , bei 0,1 Hz verantwortlich sein. ^{[ 5 ]}

Der Baroreflex kann zur Behandlung von therapieresistenter Hypertonie eingesetzt werden . ^{[ 6 ]} Diese Stimulation erfolgt durch ein schrittmacherähnliches Gerät. Obwohl die Geräte den Blutdruck zu senken scheinen, ist die Evidenzlage (Stand 2018) noch sehr begrenzt. ^{[ 6 ]}

Die Fähigkeit der Baroreflex-Aktivierungstherapie, die Aktivität des sympathischen Nervensystems zu reduzieren, deutet auf ein Potenzial bei der Behandlung der chronischen Herzinsuffizienz hin , da bei dieser Erkrankung häufig eine intensive Aktivierung des Sympathikus vorliegt und Patienten mit einer solchen Aktivierung des Sympathikus ein deutlich erhöhtes Risiko für tödliche Herzrhythmusstörungen und Tod aufweisen.

Eine Studie ^{[ 7 ]} hat bereits gezeigt, dass die Baroreflex-Aktivierungstherapie den Funktionsstatus, die Lebensqualität, die körperliche Leistungsfähigkeit und das N-terminale Pro-Brain-Natriuretische Peptid verbessert.

• Herzfrequenzturbulenzen
• Valsalva-Manöver
• Niederdruckrezeptor
• Hochdruckrezeptor
• Atriales natriuretisches Peptid : Bei einer Dehnung des Vorhofs wird ein erhöhter Blutdruck angenommen, woraufhin Natrium ausgeschieden wird, um den Blutdruck zu senken.
• Renin-Angiotensin-System : Wenn der Blutfluss durch den juxtaglomerulären Apparat abnimmt, wird der Blutdruck als niedrig angesehen, und die Nebennierenrinde schüttet Aldosteron aus, um die Natriumrückresorption im Sammelrohr zu erhöhen und dadurch den Blutdruck zu steigern.
• Bainbridge-Reflex : Als Reaktion auf die Dehnung der rechten Vorhofwand steigt die Herzfrequenz, wodurch der venöse Blutdruck sinkt.
• Antidiuretisches Hormon : Der Hypothalamus erkennt die Hyperosmolarität der extrazellulären Flüssigkeit, woraufhin die Neurohypophyse antidiuretisches Hormon ausschüttet, um die Wasserrückresorption im Sammelrohr zu erhöhen.

• Boron, Walter F.; Boulpaep, Emile L. (2005). Medizinische Physiologie: Ein zellulärer und molekularer Ansatz . Philadelphia, PA: Elsevier/Saunders. ISBN 1-4160-2328-3Die
• Sleight, P.; MT La Rovere; A. Mortara; G. Pinna; R. Maestri; S. Leuzzi; B. Bianchini; L. Tavazzi; L. Bernardi (1995). „Physiologie und Pathophysiologie der Herzfrequenz- und Blutdruckvariabilität beim Menschen. Ist die Leistungsspektralanalyse im Wesentlichen ein Index der Baroreflexverstärkung?“ Clinical Science . 88 (1): 103–109 . doi : 10.1042/cs0880103 . PMID  7677832 .
• Heesch, C. (1999). „Reflexe, die die kardiovaskuläre Funktion steuern“. American Journal of Physiology . 277 (6 Pt 2): S234– S243 . doi : 10.1152/advances.1999.277.6.S234 . PMID  10644250. S2CID  21912789 .