Neurotransmitter 1. Einleitung 2. Unterscheidung schneller und langsamer Neurotransmitter 3. Schnelle Neurotransmitter 4. Acetylcholin schneller und langsamer Neurotransmitter 5. Langsame Neurotransmitter schnelle (first messenger) versus langsame (second messenger) Neurotransmitter Schnelle Neurotransmitter Langsame Neurotransmitter Wirkgeschwindigkeit < 1 Millisekunde Sekunden bis Minuten Wirkung direkte Öffnung von Ionenkanälen (Ligandengesteuert) nur indirekte Ionenkanal-Öffnung nach G-Protein-Aktivierung; genomische Effekte (DNA) Second Messenger keine camp, cgmp, Phospholipidhydrolyse (Prozess) Beispiele Aminosäuren (Glutamat, Aspartat; GABA, Glycin), Acetylcholin (nur an nikotinergen Synapsen!) Katecholamine (Noradrenalin, Dopamin), Serotonin, Acetylcholin (nur an muscarinergen Synapsen!) Quasi Wiederholung: second messenger Abb. Thompson 5.5; 5.6 3 second messenger-systeme identifiziert: 1) ATP camp 2) GTP cgmp 3) Loslösung von Phospholipiden (Phospholipidhydrolyse) 1/6
Schnelle Neurotransmitter - Aminosäuren Abb. Thompson 4.12 Glutamat - wichtigster exzitatorischer Neurotransmitter ( EPSP) - praktisch in allen Gehirnabschnitten vorkommend - wirkt auf AMPA-Rezeptor Na + -, K + -Kanäle öffnen sich Abb. Thompson 4.13 - rasche Ablösung und Wiederaufnahme in synapt. Endknöpfchen; auch Desensibilisierung des Rezeptors möglich - bindet auch an -NMDA-Rezeptor Ca + -Kanäle wichtig bei Lernen und Gedächtnis (siehe Sommersemester) (Langzeitpotenzierung; siehe Abb. Thompson 4.14) -metabotropen Rezeptor (oder Quis genannt) second messenger Ca 2+ -Einstrom (Langzeitdepression) GABA (Gamma-Amino-Buttersäure) - wichtigster inhibitorischer Neurotransmitter Abb. Thompson 4.16 - metabolisches GABA vs. Neurotransmitter GABA - praktisch in allen Gehirnabschnitten vorkommend - postsynaptisch: Öffnung von Cl - -Kanälen ( IPSP) - kein Abbau am synaptischen Spalt, sondern Ablösung vom Rezeptor und Reuptake in präsynaptisches Endknöpfchen - vermutlich nur ein Rezeptortyp; Antagonisten disinhibieren Nervenzellen (z.b. Bicucullin) und können rasch tödlich wirken 2/6
- bedeutsam bei Angstneurose (Panikstörung, generalisierte Angststörung) - Benzodiazepin-Rezeptor tritt zusammen mit GABA A -Rezeptorkomplex auf (sind sich chem. ähnlich) Abb. Thompson 4.18 - Benzodiazepine erhöhen Bindungsaffinität von GABA - Benzodiazepine haben extrem entspannende und angstlösende Wirkungen (chem. Verbindung in 1930er Jahren entdeckt) - Heute Die Benzodiazepine sind wirkungsvollste Methode zur Behandlung von Angstzuständen: Benzodiazepin steigert die Wirkung des endogenen GABA über die Anbindung an einen Rezeptor, der wiederum an den GABA A - Rezeptorkomplex gekoppelt ist (trotz intensiver Bemühungen bislang keine hirneigene, angstlösende Substanz gefunden, die an diesen Rezeptor bindet Schneller und langsamer Neurotransmitter - Acetylcholin - Vorkommen an neuromuskulärer Endplatte, im Autonomen Nervensystem (Sympathikus und Parasympathikus), im ZNS (Gehirn und Rückenmark) Abb. Thompson 5.4; das ACh System im Gehirn - Synthese aus Cholin (Nahrung, z.b. Eigelb) und Acetyl-Coenzym A Abb. Thompson 5.2; Cholin der rate limiting factor der ACh Synthese - zwei Rezeptortypen: nicotinerger Rezeptor, muscarinerger Rezeptor (siehe Tabelle nächste Seite) - ACh-Esterase (AChE) auf der postsynaptischen Membran baut ACh ab - zu Acetat und Cholin 3/6
Rezeptortypen Vorkommen nikotinerg (mit Subtypen) muscarinerg (mit Subtypen) Skelettmuskulatur Ja Nein ANS ZNS z.t. (neuroneuronale Synapsen der ANS Ganglien von Symp. & Parasymp. Ja (z.b. Rückenmark & Hirnstamm; weniger in höheren Regionen) Ja Ja (Mehrheit der ACh-Rez. in höheren Arealen) Wirkung meist exzitatorisch meist inhibitorisch Geschwindigkeit Agonist(en) Antagonist(en) schnell (first messenger) ionotrop AChE-Hemmer (z.b. Physostigmin) Nikotin Botulinustoxin (ACh-Hemmer) Curare langsam (second messenger) metabotrop AChE-Hemmer (z.b. Physostigmin) Muscarin Botulinustoxin (ACh-Hemmer) Atropin Langsame Neurotransmitter ( Abb. Thompson 5.5; 5.6 siehe oben) Transmitter bindet an postsynaptischen Rezeptor aktiviert G-Protein bildet camp aus ATP (oder cgmp aus GTP oder löst Phospholipidhydrolase aus) Wirkung auf Ionenkanäle und DNA Langsame Neurotransmitter - Katecholamine Abb. B&S 4.8 (oder Thompson 5.7) - Gruppe von Tyrosin-Derivaten: Dopamin, Noradrenalin, Adrenalin - Vorkommen: primär im Gehirn und Sympathikus - Synthese: Tyrosin L-Dopa Dopamin Noradrenalin Adrenalin Voraussetzung für Synthese des einzelnen Neurotransmitters: entsprechendes Enzym zur Umwandlung der Vorstufe in der Zelle muss vorhanden sein! - elektronenmikroskopisch zwei Vesikeltypen für NA und DA - differenzierbar: (a) zur sofortigen Freisetzung, (b) Vorrat - nach Bindung an postsynaptischen Rezeptor: Aktivierung von G-Protein camp Ionenkanäle und DNA-Effekte Abb. Thompson 5.9 u. 5.10 4/6
Charakteristika von Katecholaminen Dopamin Noradrenalin Synthese aus Tyrosin Tyrosin Vorkommen ZNS, Sympathikus ZNS, Sympathikus Wirkmechanismus second messenger second messenger Inaktivierung/Abbau COMT, MAO; Reuptake COMT, MAO; Reuptake Agonisten L-Dopa; Amphetamin, Cocain Clonidin; MAO-Hemmer; Amphetamin, Desipramin Antagonisten Haloperidol, Chlorpromazin, Clozapin Phentolamin, Phenoxybenzamin Dopaminbahnen: (hier gilt besonders siehe Thompson; Abb. 5.11) 1. Tubero-hypophyseales System Zellkörper im Hypothalamus, projizieren zu Hypophyse; Regulation einiger hypophysärer Hormone 2. Nigrostriatales System Zellkörper in Substantia nigra, welche zu Basalganglien (u.a. Nucleus caudatus) ziehen; reguliert Motorik und Psychomotorik (teilweise zerstört bei Morbus Parkinson) 3. Mesolimbisches System Zellkörper im Tegmentum, die in höhere Hirnregionen, Großhirn und limbisches System projizieren; reguliert kognitives, emotionales und motivationales Verhalten (bedeutsam bei Schizophrenie) 5/6
Noradrenalinbahnen (hier gilt besonders s. Thompson; Abb. 5.12) 1. Dorsales System Zellkörper im Locus coeruleus; umfasst aufsteigende Efferenzen zu Rindengebieten und absteigende Bahnen zu autonomen Ganglien in Hirnstamm und Rückenmark; u.a. beteiligt an Aufmerksamkeit, Wachheit, Konzentrationsfähigkeit ( Sympathikus des Gehirns ) 2. Ventrales System Zellkörper im Mittelhirn; projiziert primär in Hypothalamus und Amygdala; primär an Kontrolle von affektiven und endokrinen Vorgängen beteiligt, emotionales Gedächtnis Langsame Neurotransmitter Serotonin Charakteristika von Serotonin Thompson Abb. 5.14 Vorkommen im ganzen Körper, besonders in Darm, glatter Muskulatur, Blutplättchen und Gehirn Synthese aus Tryptophan Wirkmechanismus Ionenkanäle, second messenger Inaktivierung/Abbau MAO; Reuptake Agonisten LSD; Fluoxetin, Imipramin, Amitriptylin Antagonisten Clozapin Serotoninbahnen: (hier gilt besonders s. Thompson; Abb. 5.15) Zellkörper im Nucleus Raphé (Hirnstamm); aufsteigende Efferenzen zu Hypothalamus, Basalganglien und Rinde; absteigende Bahnen zu autonomen Arealen in Hirnstamm und Rückenmark; System ist eine Art Gegenspieler der noradrenergen Systeme und hat dämpfende Effekte auf kognitive, motorische und affektive Aktivierung sowie auf Arousal; bedeutsam bei Depression, Schlaf ( Parasympathikus des Gehirns") 6/6