Neurotransmitter und Mediatoren
Wie Neurotransmitter, Neuropeptide und Gewebshormone Signale übertragen und wieder beendet werden. Im Kern stehen der Lebenszyklus eines Transmitters und die Frage, an welchem Schritt welche Arzneistoffe eingreifen.
Dein roter Faden
- Lebenszyklus: Ein Transmitter wird im Terminal synthetisiert, über VMAT oder VAChT in Vesikeln gespeichert, Ca²⁺-abhängig per Exozytose freigesetzt, bindet prä- und postsynaptisch und wird dann inaktiviert.
- Inaktivierung: Monoamine, GABA und Glutamat werden über Na⁺/Cl⁻-gekoppelte Transporter wieder aufgenommen, Acetylcholin im Spalt durch die AChE hydrolysiert, Neuropeptide durch Peptidasen abgebaut.
- Klassische Transmitter: Glutamat erregt, GABA und Glycin hemmen über Cl⁻-Kanäle, Amine und Acetylcholin wirken überwiegend über GPCR, mit nikotinischem und 5-HT₃-Rezeptor als ionotropen Ausnahmen.
- Neuropeptide und Kotransmission: Neuropeptide entstehen im Soma, werden bei hochfrequenter Reizung zusammen mit klassischen Transmittern freigesetzt und modulieren langsam über GPCR.
- Mediatoren: Histamin wird gespeichert, Eicosanoide und NO werden bei Bedarf gebildet, Bradykinin wird durch ACE abgebaut, Zytokine sind Ziel von Biologika.
- Angriffspunkte: Synthese, Speicherung, Freisetzung, Rezeptor, Wiederaufnahme und Abbau sind jeweils pharmakologisch beeinflussbar, etwa durch Levodopa, Tetrabenazin, Botulinumtoxin, Betablocker, SSRI und MAO-Hemmer.
- Direkt vs. indirekt: Direkte Stoffe wirken am Rezeptor unabhängig von der Nervenendigung, indirekte brauchen intakte Speicher und Freisetzung und verlieren bei Speicherentleerung ihre Wirkung.
Prinzip der chemischen Übertragung
Die chemische Übertragung an der Synapse ist der häufigste Angriffsort zentral und vegetativ wirksamer Arzneistoffe, denn jeder ihrer Schritte lässt sich gezielt verstärken oder hemmen. Wie die Rezeptoren das Signal anschließend ins Zellinnere weiterleiten, steht unter Rezeptoren und Signaltransduktion.
Botenstoff, der im Neuron gebildet, in Vesikeln gespeichert, bei Depolarisation Ca²⁺-abhängig freigesetzt wird, an Rezeptoren der Zielzelle wirkt und danach rasch inaktiviert wird.
Der Lebenszyklus läuft bei allen klassischen Transmittern nach demselben Muster ab:
- Synthese: im Axonterminal aus Vorstufen (Cholin, Tyrosin, Tryptophan, Glutamin), oft limitiert durch ein regulierbares Enzym (Tyrosinhydroxylase).
- Speicherung: vesikuläre Transporter (VMAT, VAChT) reichern den Transmitter im Vesikel an, angetrieben vom H⁺-Gradienten; im Vesikel ist er vor zytosolischer MAO geschützt.
- Freisetzung: Aktionspotenzial → spannungsabhängige Ca²⁺-Kanäle öffnen → SNARE-vermittelte Exozytose.
- Rezeptorbindung: postsynaptisch ionotrop (Millisekunden) oder metabotrop über GPCR (langsamer, modulierend); präsynaptische Autorezeptoren (etwa α₂) hemmen die weitere Freisetzung.
- Inaktivierung: Wiederaufnahme oder enzymatischer Abbau beendet das Signal.
Wiederaufnahme ist der Rücktransport des Transmitters durch Na⁺/Cl⁻-gekoppelte Transporter (NET, DAT, SERT, GAT) in Präsynapse oder Glia, wo er recycelt wird. Acetylcholin wird dagegen schon im Spalt durch die Acetylcholinesterase hydrolysiert.
Antwort anzeigen
Bei den Monoaminen ist die Wiederaufnahme der Hauptweg, das Signal zu beenden, ihre Hemmung erhöht also die Konzentration im Spalt. Acetylcholin wird dagegen im Spalt in Millisekunden durch die Acetylcholinesterase gespalten, zurückgeholt wird nur das Cholin. Dessen Aufnahme zu hemmen würde die Synthese drosseln statt das Signal zu verlängern. Wer mehr Acetylcholin will, hemmt deshalb den Abbau mit Cholinesterasehemmern.
Klassische Neurotransmitter
Klassische Transmitter sind kleine Moleküle (Ester, Amine, Aminosäuren), die lokal im Terminal gebildet und recycelt werden. Mengenmäßig dominieren Glutamat als erregender und GABA als hemmender Transmitter, die Amine modulieren über weit verzweigte Projektionen Antrieb, Stimmung und vegetative Funktionen.
| Transmitter | Rezeptoren | Inaktivierung | Funktion |
|---|---|---|---|
| Acetylcholin | nikotinisch (ionotrop), M₁–M₅ (GPCR) | Hydrolyse durch AChE | Parasympathikus, Ganglien, Endplatte, Kognition |
| Noradrenalin | α₁, α₂, β₁–β₃ (GPCR) | NET, dann MAO, COMT | Sympathikus, Wachheit |
| Dopamin | D₁–D₅ (GPCR) | DAT, MAO-B, COMT | Motorik, Belohnung, Prolaktinhemmung, Erbrechen |
| Serotonin | 5-HT₁–₇ (GPCR), 5-HT₃ (ionotrop) | SERT, MAO-A | Stimmung, Schlaf, Erbrechen, Darmmotilität |
| GABA | GABA-A (Cl⁻-Kanal), GABA-B (GPCR) | GAT, GABA-Transaminase | Haupthemmung im Gehirn |
| Glycin | Glycinrezeptor (Cl⁻-Kanal) | GlyT | Hemmung in Rückenmark und Hirnstamm |
| Glutamat | AMPA, NMDA, Kainat (ionotrop), mGluR | EAAT (v. a. Glia) | Haupterregung, bei Überschuss exzitotoxisch |
Die Einzelsysteme mit Synthese und Rezeptorsubtypen stehen auf ihren eigenen Seiten, die zentralen Bahnen unter Grundlagen der Psychopharmakologie. Die Übertragung an der Endplatte behandelt die neuromuskuläre Übertragung.
Neuropeptide und Kotransmission
Neuropeptide wie Substanz P, CGRP, Enkephaline, Neuropeptid Y (NPY) und VIP unterscheiden sich in fast jedem Schritt von den klassischen Transmittern:
- Synthese: ribosomal im Soma als Präpropeptid, dann axonaler Transport, daher kein lokales Recycling.
- Speicherung und Freisetzung: in großen elektronendichten Vesikeln, freigesetzt vor allem bei hochfrequenter Reizung.
- Wirkung: fast nur über GPCR, hochaffin, langsam und anhaltend.
- Inaktivierung: durch Peptidasen (etwa Neprilysin), keine Wiederaufnahme.
Kotransmission ist die gemeinsame Freisetzung mehrerer Botenstoffe aus einem Neuron: Sympathische Fasern setzen Noradrenalin, ATP und NPY frei, parasympathische Acetylcholin und VIP. Der klassische Transmitter trägt das schnelle Signal, das Peptid moduliert es.
löst selbst ein schnelles, eng begrenztes Signal an der Zielzelle aus (Depolarisation, Hyperpolarisation)
verändert Freisetzung oder Ansprechbarkeit für andere Transmitter, wirkt langsamer, länger und auch über größere Distanz
Mediatoren und Gewebshormone
Neben den Neurotransmittern gibt es lokal wirkende Botenstoffe, die viele Gewebe bilden und die vor allem bei Entzündung, Allergie und Gefäßregulation zählen.
Gewebshormone entstehen nicht in Drüsen, sondern in vielen Geweben und wirken überwiegend para- oder autokrin. Mediatoren sind Botenstoffe, die Zellen bei Entzündung, Allergie oder Gewebeschaden freisetzen; viele Gewebshormone sind zugleich Mediatoren.
- Histamin: gespeichert in Mastzellen und Basophilen, freigesetzt bei Allergie; H₁ vermittelt Vasodilatation, Permeabilität und Juckreiz, H₂ die Magensäuresekretion.
- Eicosanoide: aus Arachidonsäure über COX (Prostaglandine, Thromboxan) und LOX (Leukotriene); nicht gespeichert, sondern bei Bedarf gebildet, daher wirkt die Synthesehemmung durch NSAR.
- Kinine: Bradykinin aus Kininogen, wirkt vasodilatierend, permeabilitätssteigernd und schmerzauslösend; Abbau u. a. durch ACE (Kininase II), daher Reizhusten unter ACE-Hemmern.
- NO: aus L-Arginin durch NO-Synthase, diffundiert als Gas durch Membranen → lösliche Guanylatcyclase → cGMP → Relaxation glatter Muskulatur; nicht speicherbar, Halbwertszeit Sekunden. Organische Nitrate liefern NO von außen.
- Zytokine: Proteine der Immunzellen (TNF-α, Interleukine), Ziel von Biologika wie den TNF-α-Antagonisten.
Weitere Mediatoren fasst die Seite Gewebshormone und weitere Mediatoren zusammen.
Pharmakologische Angriffspunkte
Jeder Schritt im Lebenszyklus eines Transmitters ist ein Angriffspunkt. Die Beispiele zeigen das Prinzip, die Klassen sind auf ihren Seiten erklärt.
| Schritt | Prinzip | Beispiele |
|---|---|---|
| Synthese | Vorstufe geben oder Enzym hemmen | Levodopa mit Carbidopa oder Benserazid gegen periphere Decarboxylierung (Levodopa) |
| Speicherung | VMAT hemmen → Speicher leeren | Tetrabenazin bei Chorea (Hyperkinesien) |
| Freisetzung | fördern oder hemmen | Amphetamin (indirekte Sympathomimetika), Botulinumtoxin spaltet SNARE-Proteine, Pregabalin an α₂δ (Ca²⁺-Kanal-Antiepileptika) |
| Rezeptor | Agonist, Antagonist, allosterischer Modulator | Betablocker, Benzodiazepine am GABA-A-Rezeptor, Memantin am NMDA-Rezeptor |
| Wiederaufnahme | Transporter hemmen | SSRI, trizyklische Antidepressiva, Cocain |
| Abbau | Enzym hemmen | Cholinesterasehemmer, MAO-Hemmer, COMT-Hemmer, Vigabatrin (GABAerge Antiepileptika) |
Direkt wirkende Stoffe besetzen selbst den Rezeptor und wirken unabhängig vom Zustand der Nervenendigung. Indirekt wirkende Stoffe verändern nur die Menge des körpereigenen Transmitters im Spalt und brauchen deshalb intakte Synthese, Speicher und Freisetzung. Sind die Speicher entleert, lässt ihre Wirkung nach (Tachyphylaxie bei indirekten Sympathomimetika), und Wiederaufnahmehemmer verstärken nur ein Signal, das ohnehin vorhanden ist.
Teste dich
Aussage 1
Indirekt wirkende Sympathomimetika wirken auch bei entleerten Noradrenalinspeichern unvermindert.
Indirekte Sympathomimetika setzen körpereigenes Noradrenalin frei und brauchen gefüllte Speicher. Bei Speicherentleerung lässt ihre Wirkung nach (Tachyphylaxie).
Lückentext
Aussage 3
Neuropeptide werden nach der Freisetzung vorwiegend über Transporter in die Präsynapse wieder aufgenommen.
Neuropeptide werden durch Peptidasen wie Neprilysin abgebaut, eine Wiederaufnahme gibt es nicht. Deshalb müssen sie im Soma neu synthetisiert werden.
Zuordnen
Reihenfolge
Aussage 6
Bradykinin wird unter anderem durch das Angiotensin-Konversionsenzym abgebaut.
ACE ist identisch mit der Kininase II. Unter ACE-Hemmern steigt Bradykinin, was den Reizhusten erklärt.
Aussage 7
Präsynaptische α₂-Autorezeptoren hemmen die weitere Freisetzung von Noradrenalin.
Autorezeptoren vermitteln eine negative Rückkopplung: Freigesetztes Noradrenalin bremst über α₂ seine eigene weitere Freisetzung.
Aussage 8
Eicosanoide werden nicht gespeichert, sondern bei Bedarf aus Arachidonsäure gebildet.
Weil Eicosanoide nicht vorrätig liegen, lässt sich ihre Wirkung über die Hemmung der Synthese (COX-Hemmung durch NSAR) unterdrücken.
Warum?
Aussage 10
Der GABA-A-Rezeptor ist ein G-Protein-gekoppelter Rezeptor.
Der GABA-A-Rezeptor ist ein ligandengesteuerter Cl⁻-Kanal. G-Protein-gekoppelt ist der GABA-B-Rezeptor.
Prüferin fragt
Fehler entdeckt oder eine Idee? Wir verbessern die Inhalte laufend. Melde es uns gerne über dieses Formular ❤️
Teile der Inhalte wurden mithilfe von KI-Systemen erstellt und werden fortlaufend redaktionell geprüft. Trotz Sorgfalt können Fehler enthalten sein. Wichtige Informationen bitte anhand offizieller Quellen prüfen. Relaxed ins Stex ist ein unabhängiges Angebot und steht in keiner Kooperation mit dem IMPP. Das Angebot ist weder vom IMPP autorisiert noch mit diesem verbunden.