Die Urologie
Autoren
André Reitz

Innervation und Reflexkontrolle des unteren Harntrakts

Zwischen autonomen und somatischen Nervenbahnen zur Steuerung der Harnblasen- und Beckenbodenfunktion bestehen vielfältige neuronale Verbindungen und Regulationsmechanismen. Eine fein austarierte und dem jeweiligen Funktionszustand angepasste Balance aus exzitatorischen und inhibitorischen Impulsen ermöglicht es der Funktionseinheit „unterer Harntrakt“ zwei im Grunde gegensätzliche Funktionen auszuführen: einerseits die Speicherung des Urins über mehrere Stunden unter Wahrung der Kontinenz und andererseits die vollständige und widerstandsarme Entleerung der Blase zu einem willkürlich bestimmten und sozial akzeptierten Zeitpunkt. Sensorische und motorische Nervenbahnen, ihre Verschaltung und Reflexkontrolle werden in diesem Kapitel erläutert.
Zwischen autonomen und somatischen Nervenbahnen zur Steuerung der Harnblasen- und Beckenbodenfunktion bestehen vielfältige neuronale Verbindungen und Regulationsmechanismen. Eine fein austarierte und dem jeweiligen Funktionszustand angepasste Balance aus exzitatorischen und inhibitorischen Impulsen ermöglicht es der Funktionseinheit „unterer Harntrakt“ zwei im Grunde gegensätzliche Funktionen auszuführen: einerseits die Speicherung des Urins über mehrere Stunden unter Wahrung der Kontinenz und andererseits die vollständige und widerstandsarme Entleerung der Blase zu einem willkürlich bestimmten und sozial akzeptierten Zeitpunkt. Sensorische und motorische Nervenbahnen, ihre Verschaltung und Reflexkontrolle werden in diesem Kapitel erläutert, eine Übersicht gibt Abb. 1.

Afferenzen auf Urothelebene

Das Urothel galt bis in die jüngste Vergangenheit ausschließlich als eine Art passive Barriere zwischen Harntrakt und Urin. Zunehmend wird dem Urothel eine aktive Rolle in der sensorischen Innervation des unteren Harntraktes zugeschrieben. In der Regel aus 3 Zellschichten bestehend, bildet das Urothel mit der äußeren Umbrellazellschicht die Oberfläche der Blasenschleimhaut und kontrolliert den Stoffaustausch zwischen Urin und Blutstrom. Direkt unterhalb des Urothels befindet sich ein Geflecht aus afferenten Nervenfasern, das sich bis in die Detrusormuskulatur und in die basale Zellschicht des Urothels hinein erstreckt (Abrams et al. 2002).
Ähnlich einer Nervenzelle sind Urothelzellen in der Lage, Rezeptoren für verschiedene Neurotransmitter zu exprimieren, hierzu zählen unter anderem adrenerge, nikotinerge und muskarinerge Rezeptoren (de Groat 2004). Zudem können Urothelzellen auf einen Reiz hin selbst Neurotransmitter freisetzen (Chaiyaprasithi et al. 2003). Dies geschieht z. B. durch die mechanische Dehnung der Urothelzellen bei zunehmender Blasenfüllung, die Stickstoffmonoxid und Adenosintriphosphat (ATP) freisetzen und damit afferent Nervenbahnen zum Rückenmark aktivieren können (Birder et al. 2003).
Nach der Freisetzung durch das Urothel interagiert ATP mit purinergen Rezeptoren an den afferenten Nervenendigungen und Urothelzellen (Elneil et al. 2001). Diese P2X3-Rezeptoren spielen eine wichtige Rolle bei der Umsetzung eines mechanischen Signals in die Depolarisation eines afferenten Neurons (Vlaskovska et al. 2001). Darüber hinaus scheint eine ATP-vermittelte Aktivierung von P2X3-Rezeptoren auch nozizeptive Signale zu vermitteln (Cockayne et al. 2000).
Muskarinerge Rezeptoren vermitteln auf der efferenten Achse die Kontraktion der Detrusormuskulatur, entsprechend werden antimuskarinerge Substanzen in der Therapie der überaktiven Blase eingesetzt. Die Aktivierung muskarinerger Rezeptoren im Urothel scheint aber auch afferente Nervenbahnen zu modulieren, indem sie über einen kalziumabhängigen Mechanismus die Freisetzung von ATP beeinflussen (Birder et al. 2003).
Vanilloidrezeptoren werden von Urothelzellen und subendothelialen Nervenendigungen exprimiert und können durch vanilloide Substanzen wie Capsaicin oder Resiniferatoxin aktiviert werden. Es handelt sich bei diesem Rezeptortyp um einen Kationenkanal, der auf afferenten Neuronen der Schmerzbahnen zu finden ist und unter anderem durch Hitze aktiviert werden kann (Caterina et al. 1997). Die Stimulation von Vanilloidrezeptoren führt über einen nicht im Detail bekannten intrazellulärem Mechanismus zu einer temporären Desensibilisierung von afferenten Neuronen. Der Mechanismus setzt sich aus 3 Schritten zusammen, die als Exzitation, Desensitization und Neurotoxizität beschrieben werden (Szallasi und Blumberg 1999).
Diese Vielzahl von Mechanismen macht deutlich, wie eng das Urothel in die sensorische Funktion der Harnblase eingebunden ist. Durch die Expression von Rezeptoren und die Freisetzung von Neurotransmittern ist das Urothel entscheidend in die Vermittlung von mechanischen Reizen auf afferente Nervenbahnen involviert.

Afferenzen auf peripherer und spinaler Ebene

Afferente Nervenbahnen des unteren Harntrakts finden sich im parasympathischen Nervus pelvicus, im sympathischen Nervus hypogastricus und im somatischen Nervus pudendus. Die Aktivierung dieser afferenten Bahnen erfolgt durch Rezeptoren auf der intraendothelial, subendothelial und muskulär in der Blase oder Urethra gelegenen Nervenendigung. In die Generierung eines afferenten Signals sind neben Acetylcholin und Noradrenalin eine Vielzahl nichtcholinerger und nichtadrenerger Transmitter involviert, so z. B. ATP, Substanz P, „calcitonin gene-related peptide“ (CGRP) und Prostaglandine (Andersson 2002). Stickstoffmonoxid, Enkephaline und „vasoactive intestinal peptide“ (VIP) modulieren die afferente Neurotransmission (Wyndaele und de Wachter 2003).
Myelinisierte Aδ-Nervenfasern und nichtmyeliniserte C-Nervenfasern übertragen Impulse von Dehnungsrezeptoren in der Blasenwand über den N. pelvicus zum sakralen Rückenmark (de Groat et al. 1981; Morgan et al. 1981). Die intravesikale Druckschwelle für deren Aktivierung der Aδ-Fasern liegt bei 5 bis 15 cm H2O, etwa zur gleichen Zeit wird das Gefühl des ersten Harndrangs wahrgenommen (de Groat und Steers 1990; Janig und Morrison 1986). Im N. hypogastricus verlaufen afferente Nervenfasern von Mechanorezeptoren in der Blasenwand zum thorakolumbalen Rückenmark. Sie scheinen ebenfalls Informationen über die Blasenfüllung an das zentrale Nervensystem zu senden, ihre genaue Funktion für die Steuerung des unteren Harntrakts ist nicht abschließend geklärt (Morrison 1987). Nozizeptive Impulse sowie das Kältegefühl in der Blase werden durch nichtmyelinisierte C-Fasern über den N. hypogastricus zu den thorakolumbalen Rückenmarksegmenten und über den N. pelvicus zum sakralen Rückenmark übertragen (Nathan 1956). Afferente Nervenbahnen der Urethra und des äußeren urethralen Sphinkters laufen mit dem N. pudendus zu den sakralen Rückenmarkssegmenten S2–4. Sie vermitteln das Gefühl der Urinpassage sowie die Temperatur- und Schmerzsensation in der Urethra (Morrison 1987).
Die afferenten Impulse der Blase und der Urethra gelangen zunächst zum Rückenmark, dort werden sie auf spinaler Ebene verarbeitet oder an höher gelegene Zentren weitervermittelt. Exemplarisch für eine Verarbeitung auf spinaler Ebene sind die sympathischen und somatischen Guarding-Reflexe, die die Kontinenz auch mit zunehmender Blasenfüllung sicherstellen (de Groat und Steers 1990; Garry et al. 1959). Der afferente Schenkel beider Reflexe beginnt an Dehnungsrezeptoren in der Blasenwand und wird über den N. pelvicus zum sakralen Rückenmark geleitet. Hier erfolgt die Aktivierung von somatischen Motoneuronen im Nucleus Onuf, die über den N. pudendus eine Kontraktion des äußeren urethralen Sphinkters bewirken (Garry et al. 1959). Ebenfalls spinal, allerdings unter Einbeziehung der thorakolumbalen Segmente, läuft der efferente Schenkel des sympathischen Guarding-Reflexes, hier kommt es durch afferente Dehnungsimpulse getriggert zu einer α-adrenerg vermittelten Kontraktion von glatten Muskelzellen in der Urethra und zu einer β-adrenerg vermittelten Relaxation des Detrusors (de Groat und Lalley 1974; Garrett et al. 1974). Bei geringer Blasenfüllung scheinen die Guarding-Reflexe rein auf spinaler Ebene und ohne bewusste Wahrnehmung abzulaufen. Mit zunehmender Füllung allerdings wird der spinale Reflex durch einen supraspinalen Mechanismus ergänzt, der bei vorhandenem Harndrang auch die Bewusstseinsebene und damit die Willkürkontrolle erlangt (Kinder et al. 1999; Park et al. 1997).
Afferente Nervenbahnen in den Hinter- und Seitensträngen des Rückenmarks sowie im Tractus dorsolateralis Lissauer erreichen die Pons und werden dort entweder verarbeitet oder an höhere Zentren weitergeleitet (Morgan et al. 1981; Morrison 1987). Hierbei scheinen die afferenten Impulse aus dem sakralen und thorakolumbalen Rückenmark nicht direkt auf das pontine Miktionszentrum (M-Region) zu projizieren, sondern die Pons indirekt über die periaquäduktal gelegene graue Substanz im Mesencephalon zu erreichen (Blok et al. 1995). Exemplarisch für die Verarbeitung auf pontiner Ebene ist die Aktivierung des Speicherzentrums in der lateralen Pons (L-Region), das einen exzitatorischen Einfluss auf die pudendalen Motoneurone im Nucleus Onuf ausübt und somit auch bei zunehmender Blasenfüllung die Kontinenz sicherstellt (Barrington 1941, 1931). Bei vielen Studien zur Neurophysiologie des unteren Harntrakts handelt es sich um Untersuchungen an Tieren (meist Katzen), ob sich diese Erkenntnisse direkt auf den Menschen übertragen lassen, ist nicht abschließend gesichert.

Supraspinale Wahrnehmung und Verarbeitung afferenter Impulse

Bis vor wenigen Jahren beruhten die Erkenntnisse über die zentrale Steuerung des unteren Harntrakts ausschließlich auf Experimenten mit Tieren und auf klinischen Beobachtungen an Patienten nach fokaler Schädigung des Nervensystems. Mit der Positronenemissionstomographie (PET) und der funktionellen Magnetresonnanztomographie (fMRI) eröffnete sich in den letzten Jahren erstmals die Möglichkeit, die zentrale Wahrnehmung und Verarbeitung afferenter Signale beim Menschen zu untersuchen. Suprapontin gelegene Hirnareale insbesondere die im Mesencephalon periaquäduktal gelegene graue Substanz scheinen direkten afferenten Input aus dem Sakralmark zu erhalten und einen übergeordneten, steuernden Einfluss auf das pontine Miktionszentrum auszuüben (Blok et al. 1995). Das Mesencephalon ist wiederum höheren Zentren untergeordnet. Eine PET-Studie untersuchte zentrale Areale in Relation zu Blasenfüllung und Harndranggefühl, es zeigte sich eine Aktivierung in der periaquäduktal gelegenen grauen Substanz, in der mittleren Pons, im Gyrus cinguli und beiden Frontallappen (Athwal et al. 2001). Die in die Kontrolle der Blase eingebundenen Hirnareale scheinen überwiegend in der rechten Hemisphäre lokalisiert zu sein (Blok et al. 1997b). Damit bestätigte sich erstmals die klinische Beobachtung bei Patienten nach Schlaganfall, die nach einer Läsion der rechten Hemisphäre häufiger an einer Dranginkontinenz litten als nach einer linksseitigen Läsion (Kuroiwa et al. 1987).
Von der periaquäduktal gelegenen grauen Substanz werden vom Harntrakt aufsteigende Afferenzen vermutlich via Thalamus zum Insellappen geleitet, wo neben der Harnblasensensorik auch viele andere viszerale Sensationen verarbeitet werden (Craig 2002; Griffiths et al. 2005; Griffiths und Tadic 2008). Ferner bestehen Verbindungen zum Gyrus cinguli anterior, wo entschieden wird, wie viel Aufmerkamkeit dem Harndrang beigemessen wird und ob (z. B. durch eine Aktivierung der Sphinktermuskulatur) die Blasenentleerung hinausgezögert werden soll. Maßgeblich für die Willkürkontrolle der Miktion ist der rechte Gyrus frontalis inferior als Teil des präfrontalen Kortex (DasGupta et al. 2007; Kavia et al. 2005). Von dort aus bestehen direkte Verbindungen zur periaquäduktal gelegenen grauen Substanz (Holstege 2005), diese werden als eine permanente Hemmung der Miktion interpretiert, die so lange aktiviert bleibt, bis eine Miktion gewünscht und sozial akzeptiert ist (Fowler et al. 2008; Griffiths und Tadic 2008).
Die zentrale Repräsentation von somatischen Afferenzen aus dem Innervationsgebiet des N. pudendus und des äußeren urethralen Sphinkters wurden mit Hilfe von PET und fMRI untersucht. In einer PET-Studie zeigte sich nach einer repetitiven willkürlichen Kontraktion der Beckenbodenmuskulatur eine Aktivierung im primären Motorkortex, oberen Frontalkortex, im linken Thalamus und im Kleinhirn (Blok et al. 1997a). In einer fMRI-Studie wurde eine willkürliche repetitive Beckenbodenkontraktion verwendet und zusätzliche das Niveau der Blasenfüllung verändert (leere Blase vs. volle Blase mit Harndrang). In der Subtraktion beider Füllungszustände zeigte sich eine Aktivitätszunahme in Arealen des sekundären Motorkortex, der Basalganglien (Putamen), des parietalen Kortex, des limbischen Systems und des Kleinhirns (Zhang et al. 2005). Diese Studie legt die Vermutung nahe, dass somatosensible Afferenzen des N. pudendus in einem komplexen Programm mit viszerosensorischen Afferenzen der Blase interagieren und so zur willkürlichen Kontrolle der Blasenfunktion beitragen.

Physiologische Blasensensorik

Für die willkürliche Kontrolle der Blasenfunktion ist die Sensorik der Blase und des Sphinktersystems von entscheidender Bedeutung. Deren bewusste Wahrnehmung ist zwingend notwendig, um eine adäquate Speicherphase und eine Miktion zu einem willkürlich bestimmten Zeitpunkt und in einer sozial akzeptierten Umgebung sicherzustellen. Ein adäquate Wahrnehmung von Afferenzen des unteren Harntrakts bedingt entsprechend eine intakte Achse Urothel – periphere Nerven – Rückenmark – Pons – Mesencephalon – sensorischer Kortex.
Erstmals in den 1930er-Jahren wurden die Sensationen bei Füllung der Harnblase untersucht Nathan 1956). Die in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse wurde erst in den 1990er-Jahren durch Wyndaele bestätigt und zu einem Normalmuster der Blasensensation weiterentwickelt. In urodynamischen Studien an gesunden Probanden ergab sich folgendes Muster: Unmittelbar nach der Miktion bei leerer Blase wird allgemein keine Sensation empfunden. Mit zunehmender Füllung wird ein initiales Füllungsgefühl bemerkt, das sich bei etwa 40 % der maximalen Blasenkapazität einstellt. Das initiale Füllungsgefühl wurde als eine milde und unscharf im Becken lokalisierte Sensation beschrieben und wird vermutlich nur dann wahrgenommen, wenn der Proband sich bewusst auf die Blase konzentriert (Wyndaele 1998; Wyndaele und De Wachter 2002). Es gibt Hinweise, dass das initiale Füllungsgefühl über den sympathischen N. hypogastricus vermittelt wird, denn es wurde auch bei Patienten beschrieben, deren einzige Blaseninnervation eben der N. hypogastricus war (Gunterberg et al. 1975). Hierzu passt auch die klinische Beobachtung, dass Patienten mit einer kompletten Läsion der Cauda equina nicht selten ein vorhandenes Blasenfüllungsgefühl aufweisen (Reitz 2012).
Mit zunehmender Füllung stellt sich bei etwa 60 % der maximalen Blasenkapazität ein erstes Harndranggefühl ein (Wyndaele 1998; Wyndaele und de Wachter 2002). Dies wird als ein gewohntes und konstantes Gefühl beschrieben, das relativ genau im kleinen Becken lokalisiert werden kann. Im Alltag kann das erste Harndranggefühl leicht unterdrückt werden und wird dann für eine gewisse Zeit durch die Aufmerksamkeit auf andere Dinge verdrängt. Nähert sich die Blasenfüllung der maximalen Kapazität, wird das Harndranggefühl stärker und kann nur noch mit Mühe und für kurze Zeit ignoriert werden. Bei rund 90 % der maximalen Blasenkapazität stellt sich starker Harndrang ein, der als konstantes und unangenehmes Gefühl in der Perinealregion und der Urethra beschrieben wird (Wyndaele 1998; Wyndaele und de Wachter 2002). Durch eine willkürliche Kontraktion des Beckenbodens kann die Miktion in dieser Situation für kurze Zeit hinausgezögert werden. Wird die Füllung trotz der Sensation eines starken Harndrang z. B. im Rahmen eines Harnverhalts fortgesetzt, stellt sich ein Überdehnungsschmerz ein.
Die Miktion selbst ist zu Beginn durch unmittelbar nachlassenden Harndrang gekennzeichnet. Während der Entleerung können das Öffnen des Sphinkters, die Urinpassage und ein Wärmegefühl in der Urethra wahrgenommen werden (Nathan 1956). Wurde die Miktion zuvor längere Zeit hinausgezögert, kann nach der Miktion ein unangenehmes Gefühl in der Urethra sowie ein leichter suprapubischer Schmerz für einige Minuten persistieren (Gorge und Dixon 1986).

Pathologische Blasensensorik

Das fein abgestimmte Muster der Blasensensationen mit initialem Füllungsgefühl, erstem und starkem Harndrang ermöglicht es, die Blasenfunktion durch eine rechtzeitige Orientierung über das Füllvolumen in den normalen Tagesablauf zu integrieren. Bereits geringfügige Fehlfunktionen können die Gesamtfunktion des unteren Harntrakts empfindlich stören.
Sind initiales Füllungsgefühl, erster und starker Harndrang vorhanden, treten die verschiedenen Sensationen jedoch bereits bei geringer Blasenfüllung auf, können Pollakisurie und Nykturie die Folge sein. Fehlt das initiale Füllungsgefühl, erscheinen erster und starker Harndrang bei signifikant geringerer Blasenfüllung (Wyndaele 1993).
„Urgency“ ist eine pathologische Blasensensation, bei der ein plötzlich auftretender starker Harndrang mit dem Wunsch zur sofortigen Miktion nur mit Mühe unterdrückt werden kann (Abrams et al. 2002; Brubaker 2004). Ursachen für eine Harndrangsymptomatik können unter anderem Blasensteine, Infektionen, Blasentumoren, Fremdkörper, ein Östrogenmangel oder eine vorangegangene Bestrahlung des kleinen Beckens sein. In vielen Fällen allerdings gelingt es nicht, eine Ursache der Beschwerden zu finden. Eine psychosomatische Komponente kann in einem Teil der Fälle nicht ausgeschlossen werden (Hafner et al. 1977).
Eine Reihe von Zuständen und Manipulationen in der Harnblase werden als schmerzhaft empfunden, so z. B. eine Überdehnung der Harnblasenwand, eine krampfartige Kontraktion der Detrusormuskulatur oder die direkte Manipulation durch Schnitt, Koagulation oder elektrische Stimulation (Wyndaele und De Wachter 2003).
In der Harnblase werden zwei unterschiedliche Schmerzqualitäten unterschieden:
  • ein scharfer, perineal oder suprapubisch lokalisierter Schmerz, der im Rahmen einer Zystitis oder einer Irritation der Sakralnerven beobachtet wird, und
  • ein schmerzhafter Druck im Unterbauch, der bei einer Überdehnung oder einer krampfartigen Kontraktion des Detrusors auftreten kann (Gorge und Dixon 1986; Morrison 1987; Nathan 1956).
Schmerzhafte Zustände in der Harnblase werden bei der interstitiellen Zystitis und beim Syndrom der schmerzhaften Blase beobachtet. Beide Erkrankungen werden mit einer pathologischen Blasenafferenz in Verbindung gebracht. Die Lokalisation der afferenten Nervenendigungen intra- oder unmittelbar suburothelial macht diese bei einer fehlenden Protektion durch das Urothel und die Glykosaminoglykanschicht besonders anfällig für toxische Substanzen des Urins. Eine in der Folge auftretende Entzündung der Neurone und später der Blasenwand kann mit erheblichen Schmerzzuständen und Miktionsbeschwerden einhergehen (Parsons et al. 1991). Trotz vieler Erklärungsversuch bleibt der zugrunde liegende pathophysiologische Mechanismus der interstitiellen Zystitis weiterhin unklar.
Nach einer kompletten Läsion des Rückenmarks oberhalb des sakralen Rückenmarks kommt es zur Ausbildung einer neurogenen Blasenfunktionsstörung mit überaktiver Blase und Detrusor-Sphinkter-Dyssynergie. Afferente Nervenbahnen bilden hierbei die pathophysiologische Basis der überaktiven Blase. Nach Abkopplung der Blase von höheren Zentren entwickeln afferente C-Fasern einen selbstständig auf spinaler Ebene agierenden pathologischen Reflexbogen mit parasympathischen Motoneuronen im sakralen Rückenmark, der letztlich zur überaktiven Blase neurogener Genese führt (de Groat et al. 1981).

Guarding-Reflexe

Die Wahrnehmung und die korrekte Verarbeitung der Blasensensorik innerhalb des zentralen Nervensystems bilden die Voraussetzung für die Fähigkeit des unteren Harntrakts, den Blaseninhalt eine gewisse Zeit zu speichern. Mit zunehmender Blasenfüllung während der Harnspeicherphase sichern ein somatischer und ein sympathischer Guarding-Reflex den Kontinenzerhalt (de Groat und Steers 1990; Garry et al. 1959).
Beide Reflexe haben ihren afferenten Schenkel in afferenten Nervenbahnen der Harnblase, die von Dehnungsrezeptoren in Blasenwand ausgehen und über den N. pelvicus das sakrale Rückenmark erreichen. Der efferente Schenkel des sympathischen Guarding-Reflexes wird über den Plexus hypogastricus (aus den Segmenten des thorakolumbalen Übergangs Th10 bis L2 stammend) geleitet. Ein Exzitation dieser Nervenbahnen erhöht einerseits über einen α-adrenergen Mechanismus den Tonus der glatten Muskulatur im Blasenhals und der proximalen Harnröhre und relaxiert andererseits über β-adrenerge und weitere nichtadrenerge-nichtcholinerge Mechanismen die Blasenwand (de Groat und Lalley 1974; Garrett et al. 1974). Der efferente Schenkel des somatischen Guarding-Reflexes wird über Fasern des N. pudendus geleitet und führt zu einer Kontraktion des äußeren urethralen Sphinkters (Garry et al. 1959). Inwieweit die parasympathische Komponente des äußeren urethralen Sphinkters in die Guarding-Reflexe eingebunden ist, bleibt bislang unklar.
Bei geringer Blasenfüllung agieren die Guarding-Reflexe auf spinaler Ebene und sind damit unbewusster und unwillkürlicher Natur. Bei größerer Blasenfüllung und vorhandenem Blasenfüllungsgefühl bzw. Harndrang werden die spinalen Reflexe in einen supraspinalen Mechanismus überführt, bleiben aber weiter unbewusst und unwillkürlich. Bei kritischer Blasenfüllung nahe der funktionellen Blasenkapazität wird die Aktivierung des somatischen Guarding-Reflexes ein bewusstes und willkürliches Geschehen und dient dem Hinauszögern der Entleerung unter Wahrung der Kontinenz (Kinder et al. 1999; Park et al. 1997).
Für die Aufrechterhaltung der Guarding-Reflexe werden Nervenzellzentren in der Pons benötigt. Im Harnspeichermodus übt das pontine Speicherzentrum (die sog. L-Region) einen starken exzitatorischen Einfluss auf das Onuf-Kerngebiet aus, der wiederum zu einer Kontraktion des äußeren urethralen Sphinkters führt (Barrington 1941, 1931).
Wenn die Miktion hingegen erwünscht ist, dann müssen sowohl der sympathische als auch der somatische Guarding-Reflex vorübergehend inaktiviert werden. Die Unterdrückung der Guarding-Reflexe wird durch das pontine Miktionszentrum (die sog. M-Region) gesteuert. Für das temporäre Aussetzen der Guarding-Reflexe hemmt das pontine Miktionszentrum sowohl viszeromotorische Motoneurone im thorakolumbalen Rückenmark (der innere Harnröhrensphinkter erschlafft) als auch die Motoneurone des Onuf-Kerngebiets zum äußeren urethralen Sphinkter, welcher dann für die Dauer der Miktion erschlafft.
Eine fehlende oder unvollständige Unterdrückung der Guarding-Reflexe ist von großer klinischer Relevanz. Nach einer kompletten Rückenmarkverletzung fehlt die korrekte Ausführung der Reflexe gänzlich, während sie bei vielen inkompletten spinalen Verletzungen häufig und bei suprapontinen Läsion immer intakt bleibt (Siroky und Krane 1982). So wird die Detrusor-Sphinkter-Dyssynergie, wie sie nach einer Rückmarkläsion auftritt, als ein nicht oder nicht ausreichend gehemmter somatischer Guarding-Reflex verstanden, da der regulierende und koordinierende Einfluss des pontinen Miktionszentrums fehlt (Park et al. 1997).

Miktion

Afferente Nervenbahnen von der Harnblase liefern Informationen über den Grad der Blasenfüllung an das zentrale Nervensystem. Für die bewusste Wahrnehmung der Blasenfüllung müssen die afferenten Signale den Hirnstamm erreichen, dort verarbeitet und weitergeleitet werden. So steigen lumbosakrale Nervenbahnen zu den dorsolateralen Anteilen der periaquäduktal gelegenen grauen Substanz des Mesencephalons auf (Blok et al. 1995). Von dort bestehen direkte Verbindungen zum pontinen Miktionszentrum, bei der Katze kann eine elektische Stimulation dieser Region eine Miktion auslösen (Skultety 1959). Auch beim Menschen konnte mithilfe der PET-Bildgebung nachgewiesen werden, dass das periaquäduktale Grau während der Miktion aktiviert und in den auf spinaler und pontiner Ebene agierenden Miktionsreflex eingebunden ist (Blok et al. 1997b).
Der Entscheidungsprozess, wann und wo eine Miktion stattfindet, wird in höheren Zentren entschieden. Mithilfe der funktionellen Bildgebung wurden in die Steuerung der Miktion involvierte Zentren herausgearbeitet: der präfrontale Kortex, die Insula und der Hypthalamus 79. Die afferenten Impulse vom Harntrakt werden zunächst von der Insula interpretiert und im Gyrus cinguli anterior moduliert, bevor sie in den präfrontalen Kortex gelangen. Ist eine Miktion erwünscht, so wird die permanente Hemmung der periaquäduktalen grauen Substanz durch den präfrontalen Kortex für die Dauer der Miktion aufgehoben und es kommt zu einer Aktivierung des pontinen Miktionszentrums. Ferner scheint auch der Hypothalamus in die Miktionseinleitung involviert zu sein (Blaivas 1982). Bei der Katze projizieren Nervenbahnen aus der Area preoptica direkt auf das pontine Miktionszentrum (Holstege 1987); auch beim Menschen zeigte sich in einer PET-Studie, dass die Area preoptica während der Miktion aktiv ist (Blok et al. 1997b). Diese direkte Verbindung wurde als ein direkt dem pontinen Miktionszentrum übergeordneter Kontrollmechanismus interpretiert, der die Miktionseinleitung steuert (Blok und Holstege 1998).
Wenn einmal eingeleitet, besteht der Vorgang der Miktion aus 3 Schritten:
1.
temporäre Aufhebung der Guarding-Reflexe,
 
2.
Entleerung und
 
3.
Beendigung der Miktion mit Wiedereinsetzen des Harnspeichermodus.
 
Die Hemmung der Guarding-Reflexe mit Relaxation der glatt- und quergestreiften Muskulatur der Harnröhre wird durch das pontine Miktionszentrum realisiert, das einen direkt hemmenden Einfluss auf viszeromotorische Neurone im thorakolumbalen Rückenmark zum inneren urethralen Sphinkter und zu Motoneuronen im Onuf-Nukleus zum äußeren urethralen Sphinkter. Diese Hemmung führt zu einer Relaxation der Urethra, welche die Miktion ermöglicht (de Groat und Steers 1990).
Essenziell für die Miktion selbst sind zwei Gruppen von Neuronen in der Pons. Die medial gelegene Zellgruppe (pontines Miktionszentrum oder M-Region), zuerst von Barrington bei Katzen beschrieben, projiziert direkt auf Motoneurone im sakralen Rückenmark (Barrington 1941, 1931). Die laterale Zellgruppe (pontines Speicherzentum, L-Region) ist mit Motoneuronen im Onuf-Nukleus im sakralen Rückenmark verbunden. Werden diese Neurone stimuliert, kontrahiert der äußere urethrale Sphinkter (Holstege et al. 1986). Dies geschieht, abgesehen von der Miktion, kontinuierlich. In einer PET-Studie konnten der M- und L-Region entsprechende Zentren auch beim Menschen nachgewiesen werden (Blok et al. 1997b). Bei gesunden Freiwilligen, die während des Scans miktionieren konnten, fand sich eine Aktivierung einer ähnlichen Region in der Pons, wie sie zuvor bei Katzen beschrieben worden war. Bei Probanden, die während des Scans keine Miktion einleiten konnten, war hingegen die lateral gelegene Region in der Pons (der L-Region entsprechend) aktiviert. Diese Probanden konnten den urethralen Sphinkter nicht relaxieren, daher kam keine Miktion zustande (Blok et al. 1997b).
Exzitatorische Impulse des pontinen Miktionszentrums auf die parasympathischen Viszeromotoneurone in den sakralen Rückenmarksegmenten führen zu einer über die Nn. pelvici geleiteten Aktivierung der Detrusormuskulatur, einem Anstieg des intravesikalen Drucks und schlussendlich entlang eines Druckgefälles zur vollständigen Entleerung der Harnblase (de Groat und Steers 1990). Während der Miktion wird die Detrusorkontraktion so lange aufrecht erhalten, wie Urin in der Harnröhre fließt (Barrington 1941, 1931). Dieser aus dem Tiermodell bekannte, urethrovesikale Reflex stellt eine vollständige Entleerung der Blase sicher, seine Existenz beim Menschen konnte bislang nicht direkt nachgewiesen werden (de Groat und Steers 1990).
Reflexmechanismen, die die Miktion beenden und den Übergang in den Speichermodus kontrollieren, sind weniger im Detail bekannt. Am Ende der Entleerung wird in der Regel eine Kontraktion des quergestreiften Urethralsphinkters beobachtet, die die Miktion beendet und den Detrusormuskel wieder relaxiert (de Groat und Steers 1990). Ob dieser Vorgang allein auf pontiner Ebene abläuft oder auch höhere Zentren mit einbezieht, ist bislang nicht geklärt.

Zusammenfassung

  • Elemente des zentralen und peripheren Nervensystems, die in die Innervation und Reflexkontrolle des unteren Harntrakts involviert sind:
    • somatischer N. pudendus, parasympatischer N. pelvicus und sympathischer N. hypogastricus,
    • lumbosakrale sensorische Neurone,
    • periaquäduktal gelegene graue Substanz im Mesencephalon,
    • pontine Miktions- und Speicherzentren,
    • sakrale inhibitorische Interneurone und
    • sakrale Motoneurone zu Detrusor und Urethralsphinkter.
  • Zentrale Verarbeitung und Interpretation der Afferenzen vom Harntrakt sowie Willkürkontrolle der Miktion realisiert von Thalamus, Hypothalamus, Gyrus cinguli anterior, Insellappen und präfrontalem Kortex.
Literatur
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