Neurologische Krankheiten / Pathophysiologie

Neurotransmitter

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Neurotransmitter sind biologisch wirksame Moleküle, die von Nervenzellen (Neuronen) gebildet werden, um mit ihrer Hilfe Informationen weiterzutransportieren.

Bedeutung

Neurotransmitter vermitteln die Informationsweitergabe sowohl auf andere Nervenzellen als auch auf Erfolgsorgane und Funktionseinheiten des Körpers, z. B. auf die Muskulatur, das Herz, Schweißdrüsen, den Darm, Hormondrüsen oder das Immunsystem.

Mit ihrer Hilfe kommunizieren die verschiedenen Hirnregionen untereinander und bestimmen Vorgänge von Erleben, Erkenntnis, Geist und Psyche.

Eine medikamentöse Beeinflussung der Bildung, Freisetzung und Wiederaufnahme von Neurotransmittern sowie ihrer Rezeptoren sind ganz wesentliche Angriffspunkte bei der Behandlung neuropsychiatrischer Erkrankungen sowie von funktionellen Störungen körperlicher Vorgänge.

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Wirkmechanismus

An den Verbindungsstellen ihrer Ausläufer (Axone, Neuriten) zu anderen Nervenzellen oder zu Effektorzellen (Synapsen) werden sie bei einem ankommenden Aktionspotential in den synaptischen Spalt ausgeschieden. Dort diffundieren sie zu den gegenüber liegenden Rezeptoren der Nachbarzelle und binden an sie. Die Bindung der Neurotransmitter ist meist sehr kurz wirksam. Sie löst an Neuronen eine Erregung oder eine Erregungshemmung oder an peripheren Effektorzellen eine zelltypische Aktion (z. B. Muskelkontraktion, Drüsensekretion) aus. Die Rezeptoren der einzelnen Neurotransmitter weisen je nach Effektorzelle unterschiedliche Subtypen auf, was bei der Wahl von Rezeptorantagonisten je nach gewünschtem Effekt berücksichtigt werden muss.

Zum Gehirn und seinen Funktionen siehe hier.

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Einzelne Neurotransmitter

Es gibt eine Reihe verschiedener Neurotransmitter, die jeweils für bestimmte Funktionen charakteristisch sind. Beispiele sind:

  • Acetylcholin: Überträgerstoff (Transmitter) an den Synapsen (Verbindungsstellen) zwischen Nerv und Muskel. Sie werden von postganglionären Fasern des Parasympathicus und der Motoneurone (für Muskelkontraktionen zuständig) gebildet. Sie sind auch Transmitter von Neuronen etlicher Gehirnregionen (z. B. in Basalganglien, der motorischen Hirnrinde, im Kleinhirn). Seine Wirkungen sind je nach den Rezeptoren und den von ihnen ausgehenden Signalwegen unterschiedlich. So gibt es nikotinische muskarinische Rezeptoren, von denen es jeweils wieder Untertypen gibt. Ähnliche Differenzierungen lassen sich auch bei den Rezeptoren anderer Transmitter (s. u.) vornehmen. Curare ist ein Hemmer an den nikotinischen Acetylcholinrezeptoren und unterbricht die Informationsweiterleitung zum Muskel mit der Folge einer Lähmung. Medikamentös wirken ähnliche Verbindungen muskelrelaxierend und werden bei Narkosen verwendet. Nikotin aus Tabak beeinflusst die Nervenzellen des vegetativen Nervensystems mit z. B. Anregung des Magendarmkanals.
  • Noradrenalin: Noradrenalin wird aus Tyrosin über Dopamin gebildet. Überträger der postganglionären Fasern des Sympathicus, der Neurone etlicher Gehirnregionen (z. B. im Hypothalamus, Locus coeruleus, Frontalhirn). MAO-Hemmer beeinflussen den Noradrenalingehalt. Noradrenalin-Wiederaufnahmehemmer wirken über eine Erhöhung der Transmitterkonzentration im synaptischen Spalt für eine gewisse Zeit antidepressiv – bis die Rezeptoren herunterreguliert werden.
  • Dopamin: Transmitter z. B. in der Substancia nigra, im Hypothalamus, im Frontalhirn. Es wirkt antriebssteigern, motivationserhöhend und zudem kreislaufanregend. Dopaminerge Neurone finden sich vor allem im Mittelhirn. Sie spielen im Belohnungssystem des Gehirns und bei der Suchterzeugung eine zentrale Rolle. Einige Rauschdrogen verstärken die Dopaminwirkung. MAO-Hemmer (s. u.) senken den Dopamingehalt.
  • Serotonin: Serotonin wird aus Tryptophan gebildet. Es wird in vielen Regionen des Hirnstamms und Mittelhirns als Überträger gefunden. Es beeinflusst die Stimmung (“Wohlfühlhormon”) und über das autonome Nervensystem viele vegetative Funktionen, so den Schlaf-Wach-Rhythmus, das Sexualleben, den Appetit, die Körpertemperatur und die Regulation des Herzkreislaufsystems. MAO-Hemmer, wie Rasagilin und Tranylcyapromin, senken die Aktivität des Enzyms, das Serotonin (sowie andere Monoamine wie Noradrenalin und Adrenalin und Melatonin) abbaut. Damit erhöhen sie indirekt den Serotoningehalt und werden als antidepressive Psychopharmaka eingesetzt, u. a. beim Morbus Parkinson. Serotoninwiederaufnahmehemmer (SRI), wie Sertalin und Citalopram, erhöhen die Wirksamkeit des Serotonins im synaptischen Spalt und werden als Antidepressiva eingesetzt. Dazu siehe hier.
  • GABA (Gamma-Aminobuttersäure): sie wirkt hemmend (inhibitorisch) auf die Aktivität von Neuronen. Der Gaba-Rezeptor findet sich bei über 20% (bis 50%) der Synapsen im Gehirn. Er besteht aus verschiedenen Untereinheiten und besitzt Andockstellen für GABA sowie auch für Benzodiazepine. (1)Nature 2018; 559: 67-72 Siehe auch unter Gabapentin.
  • Endorphine: Sie sind Polypeptide und werden als Neurotransmitter in verschiedenen Hirnkernen gefunden, so im Hypothalamus, Thalamus, Locus coeruleus, Amygdala. Sie wirken über Opioidrezeptoren schmerzstillend, euphorisierend, gegen Hungergefühl. Das Endorphinsystem ist bei Abhängigkeitserkrankungen aktiv.
  • Substanz P: sie wirkt in vielen basalen Hirnkernen und vor allem in den Hinterwurzelganglien des Rückenmarks als Neurotransmitter. Beteiligt auch an der Schmerzempfindung.
  • Glutamat: Es wirkt als Neurotransmitter beispielsweise an Juckreiz-sensitiven Synapsen des Rückenmarks und im suprachiasmatischen Kern, der für die Lichtregulation der inneren Uhr zuständig ist. Beteiligt auch an der Schmerzempfindung. Über glutamaterge Neurone eingehende Signale beeinflussen dopaminerge Neurone im Dopaminsystem des Mittelhirns in Situationen, wo hohe Anstrengungen erforderlich sind  (2)Mol Psychiatry. 2017 Feb 14. doi: 10.1038/mp.2017.7..
  • GRP (Gastrin-releasing Peptid): Es wirkt als Neurotransmitter beispielsweise ebenfalls im suprachiasmatischen Kern (oberhalb der Kreuzung des Sehnerven gelegen), der für die Lichtregulation der inneren Uhr zuständig ist.
  • Oxytocin: Es ist ein Neurotransmitter im Gehirn, der Sozialkontakte fördert (siehe hier).
  • Histamin: Transmitter im Gehirn, dort ist es an der Regulation des Tag-Nacht-Rhythmus beteiligt (siehe hier).

Verweise

Literatur[+]