Überlegungen zur Dynamik des Schwellgewebes der unteren Nasenmuschel des Menschen

Zusammenfassung

Hintergrund: Die Nase dient unter anderem der Klimatisierung der tiefen Atemwege. Dies erfordert einen speziellen Aufbau der Mukosa mit einem ausgedehnten Schwellgewebe, welches aus einem komplexen Gefäßsystem, seromukösen Drüsen und Bindegewebe zusammengesetzt ist. Ziel der Untersuchung war es, den Schwellmechanismus der Nasenschleimhaut durch Untersuchungen der Morphologie und Innervation besser zu verstehen.

Methode: Gewebeproben der unteren Nasenmuschel wurden mit dem Licht- und Elektronenmikroskop untersucht. Histochemische und immunhistochemische Methoden kamen zur Anwendung. Es erfolgte der histochemische Nachweis von cholinergen Mediatoren. Immunhistochemisch wurden mittels diverser Antikörper die gesamte Nervenarchitektur, mehrere Neuropeptide und Syntheseenzyme von Neurotransmittern sowie Endothelin und endotheliale Stickoxid-Synthase (NOS) dargestellt.

Ergebnisse: In der Nasenschleimhaut des Menschen weisen die Arteriolen die stärkste Nervenversorgung auf. Verschiedene Neuropeptide sowie die neuronale NOS wurden hier gefunden. An den subepithelialen und periglandulären Kapillaren wurden elektronenmikroskopisch keine Nervenstrukturen nachgewiesen. Die sinusoidalen Venen des Schwellgewebes zeigen subendotheliale Muskelpolster, die stark innerviert sind. Des Weiteren finden sich vor allem im Endothel von Arterien und Kapillaren Endothelin-1 und eine endotheliale NOS-Aktivität.

Schlussfolgerung: Die Nasenmuschel schwillt durch die Dilatation aller glatten Muskelzellen an; hierbei kommt es zu einem erhöhten arteriellen Zustrom bei gleichzeitiger Drosselung des venösen Abflusses durch prolabierende venöse Muskelpolster. Durch eine synergistische Kontraktion aller glatten Muskelzellen schwillt die Nasenschleimhaut ab; der Blutzufluss wird reduziert und der venöse Abfluss durch Retraktion der Muskelpolster aus den venösen Sinusoiden erhöht. Diese Vorgänge werden durch die verschiedenen neuronalen und endothelialen Transmitter gesteuert.

Abstract

Background: The swelling mechanism of human nasal mucosa is based on a complicated vascular system and regulated by a variety of classical and peptidergic transmitters as well as by endothelial transmitters. The aim of this study was to elucidate this mechanism taking into account the distribution of these substances and the morphology of the different vessels.

Methods: Tissue specimens of human inferior turbinates were evaluated by light and electron microscopy. We used frozen sections to localize enzymes of the transmitter synthesis by histochemical and immunocytochemical methods. The distribution of classical neurotransmitters, neuropeptides (calcitonin-gene-related-peptide, neuropeptide Y, substance P and vasoactive intestinal polypeptide), enzymes producing neuronal NO (neuronal nitric oxide synthase, nicotine-amid-adenine-dinucleotide-phosphate-diaphorase) as well as endothelial transmitters such as endothelin and endothelial nitric oxide were examined. For ultrastructal examination the specimens were fixed in glutaraldehyde und osmium tetroxide, embedded in araldide, cut and double contrasted.

Results: Most of the axons and immunoreactivity of transmitters were located in the arterial part of the human nasal vascular system. In venous vessels only a spare innervation was observed, whereas in the subendothelial muscular bolsters of the cushion veins a rich nerve supply could be detected. Near the fenestrated subendothelial and periglandular capillaries no axons were found. Nasal vasculature is supplied by a equilibrated aminergic and cholinergic innervation. Mainly arterial vessels showed reactions to antibodies directed against endothelial transmitters.

Conclusion: Because of the dense innervation of arteries and subendothelial venous muscular bolsters we conclude that the swelling mechanism of human nasal mucosa is mainly regulated by these structures. A dual (endothelial and neuronal) control exists in arterioles whereas the control in the subendothelial muscular swellings of the cushion veins appears to be mainly neuronal. The swelling of the nasal mucosa is achieved by an simultaneous relaxation of all smooth muscle cells, which leads to dilatation of arteries as well as venous sinuses. The drainage of the vascular bed is reduced by the venous muscular bolsters protruding into the lumen of the venous sinuses. Vice versa, a contraction of all smooth muscle cells leads to a contraction of the arteries and, consecutively, to a reduction of blood supply. Simultaneously the muscular bolsters are torn out of the lumen of venous sinusoids allowing blood drainage to be increased: nasal concha decongests.

Schlüsselwörter

Nasenschleimhaut - Nasaler Schwellmechanismus - Polstervenen - Sinusoidale Venen - Neurotransmitter - Endotheliale Transmitter

Key words

Nasal mucosa - Swelling mechanism - Subendothelial muscle polster - Venous sinusoids - Neurotransmitter - Endothelial transmitter

Literatur

• 1 Malcomson K G. The Vasomotor Activities of the Nasal Mucous Membrane.  J Laryngol (London). 1959;  73 73-98
• 2 Eccles R. A role for the nasal cycle in respiratiory defence.  Eur Respir J. 1996;  9 371-378
• 3 Bernhardt J, Tschudi M R, Dohi Y, Gut I, Urwyler B, Bühler F R. Release of Nitric Oxide from Human Vascular Smooth Muscle Cells.  Biochem Biophys Res Com. 1991;  180 907-912
• 4 Kohlrausch O. Über das Schwellgewebe an den Muscheln der Nasenschleimhaut.  Arch Anat Physiol. 1853;  149 1-5
• 5 Zuckerkandl E. Das Schwellgewebe der Nasenschleimhaut und deren Beziehung zum Respirationsspalt.  Wien Med Wochenschrift. 1884;  34 1121-1126
• 6 Änggard A. Autonomic nervous control of blood circulaton and secretion in the nasal mucosa. An experimental study in the cat. Thesis. Dept. of Pharmacology and Dept. of Otolaryngology. Stockholm; Karolinska Institute 1974
• 7 Körner F. Über Drosselvenen im Schwellgewebe der Nasenschleimhaut.  Z Mikrosk-Anat Forsch. 1937;  41 131-150
• 8 Cauna N, Hinderer K H. Fine Structure of Blood Vessels of the Human Nasal Respiratory Mucosa.  Am J Oto-Rhino-Laryngol. 1969;  78 865-879
• 9 Cauna N. Electron microscopy of the nasal vascular bed and its nerve supply.  Ann Otol Rhinol Laryngol. 1970;  79 443-450
• 10 Watanbe K, Saito Y, Watanabe J, Mizuhira V. Characteristics of capillary permeability in nasal mucosa.  Ann Otol Rhinol Laryngol. 1980;  89 377-382
• 11 Nagai M, Nagai T, Tono T. Scanning Electron Microscopy of Arteriovenous Anastomosis in Nasal Respiratory Mucosa.  Arch Otorhinolaryngol. 1983;  238 115-122
• 12 Riederer A, Fischer A, Knipping S, Unger J, Lange W, Kastenbauer E. Basic Innervation Pattern and Distribution of Classic Autonomic Neurotransmitters in Human Nasal Mucosal Vasculature.  Laryngoscope. 1996;  106 286-291
• 13 Neuhuber W L, Wörl J, Berthoud H R, Conte B. NADPH-diaphorase-positive nerve fibers associated with motor endplates in the rat esophagus: new evidence for coinnervation of striated muscle by enteric neurons.  Cell Tissue Res. 1994;  276 23-30
• 14 Riederer A. Morphologische Untersuchungen zur Innervation des Gefäßsystems der Nasenschleimhaut des Menschen. Habilitationsschrift. München; Ludwig-Maximilians-Universität 1997
• 15 Riederer A, Held B, Mayer B, Wörl J. Histochemical and Immunocytochemical study of nitrergic innervation in human nasal mucosa.  Ann Otol Rhinol Laryngol. 1999;  108 869-875
• 16 Held B. Histochemische und immunhistochemische Untersuchung zur Lokalisation von verschiedenen NO-Synthasen und Endothelin in der unteren Nasenmuschel des Menschen, Promotionsschrift. München; Ludwig-Maximilians-Universität 2000
• 17 Eccles R, Reilly M, Eccles K SJ. Changes in the Amplitude of the Nasal Cycle Associated with Symptoms of Acute Upper Respiratory Tract Infection.  Acta Otolaryngol (Stockh). 1996;  116 77-81
• 18 Cauna N, Cauna D. The Fine Structure and Innervation of the Cushion Veins of the Human Nasal Respiratory Mucosa.  Anat Rec. 1975;  181 1-16
• 19 Temesrekasi D. Mikroskopischer Bau und Funktion des Schwellgewebes der Nasenmuschel des Menschen.  Z Mikrosk Anat Forsch. 1969;  80 219-229
• 20 Temesrekasi D. Die Nervenelemente der Gefäßmuskulatur des Schwellgewebes der Nasenmuschel des Menschen. Ein Beitrag zur cholinergen-adrenergen Innervation.  Z Mikrosk Anat Forsch. 1973;  87 170-194
• 21 Naumann H H. Die Mikrozirkulation in der Nasenschleimhaut. Stuttgart; Thieme 1961
• 22 Grevers G, Kastenbauer E. Functional morphology of nasal blood vessels in humans.  Acta Otolaryngol (Stockh). 1996;  116 312-315
• 23 Grevers G, Kamargakis W N. Intervascular smooth muscle fibers and muscular bolsters in nasal swell bodies of humans.  Ann Otol Rhinol Laryngol. 1995;  104 144-148
• 24 Kaliner M A. The physiology and pathophysiology of the parasympathetic nervous system in nasal disease: an overview.  J Allergy Clin Immunol. 1992;  90 1044-1045