Allgemeinheit
Neurotransmitter sind körpereigene Botenstoffe, über die die Zellen des Nervensystems (die sogenannten Neuronen) miteinander kommunizieren oder Muskel- oder Drüsenzellen stimulieren.
Chemische Synapsen sind Orte des funktionellen Kontakts zwischen zwei Neuronen oder zwischen einem Neuron und einer anderen Zellgattung.
Es gibt verschiedene Klassen von Neurotransmittern: die Klasse der Aminosäuren, die Klasse der Monoamine, die Klasse der Peptide, die Klasse der "Spuren"-Amine, die Klasse der Purine, die Klasse der Gase usw.
Zu den bekanntesten Neurotransmittern zählen: Dopamin, Acetylcholin, Glutamat, GABA und Serotonin.
Was sind Neurotransmitter?
Neurotransmitter sind Chemikalien, die Neuronen – die Zellen des Nervensystems – verwenden, um miteinander zu kommunizieren, auf Muskelzellen einzuwirken oder eine Reaktion von Drüsenzellen zu stimulieren.
Mit anderen Worten, Neurotransmitter sind körpereigene chemische Botenstoffe, die eine interneuronale Kommunikation (d. h. zwischen Neuronen) und die Kommunikation zwischen Neuronen und dem Rest des Körpers ermöglichen.
Das menschliche Nervensystem verwendet Neurotransmitter, um lebenswichtige Mechanismen wie Herzschlag, Lungenatmung oder Verdauung zu regulieren oder zu lenken.
Darüber hinaus hängen Nachtschlaf, Konzentration, Stimmung usw. von Neurotransmittern ab.
NEUROTRANSMITTER UND CHEMISCHE SYNAPSEN
Nach einer spezielleren Definition sind Neurotransmitter die Träger von Informationen entlang des Systems sogenannter chemischer Synapsen.
In der Neurobiologie bezeichnet der Begriff Synapse (oder synaptische Verbindung) die Stellen des funktionellen Kontakts zwischen zwei Neuronen oder zwischen einem Neuron und einer anderen Zellgattung (zum Beispiel einer Muskelzelle oder einer Drüsenzelle).
Die Funktion einer Synapse besteht darin, Informationen zwischen den beteiligten Zellen zu übertragen, um eine bestimmte Reaktion (zum Beispiel die Kontraktion eines Muskels) hervorzurufen.
Das menschliche Nervensystem umfasst zwei Arten von Synapsen:
- Elektrische Synapsen, bei denen die Informationsübertragung von einem elektrischen Stromfluss durch die beiden beteiligten Zellen abhängt, z
- Die oben genannten chemischen Synapsen, bei denen die Informationskommunikation von einem Fluss von Neurotransmittern durch die beiden betroffenen Zellen abhängt.
Eine klassische chemische Synapse besteht aus drei grundlegenden Komponenten, die in Reihe geschaltet sind:
- Das präsynaptische Terminal des Neurons, von dem die Nerveninformationen stammen. Das betreffende Neuron wird auch als präsynaptisches Neuron bezeichnet;
- Der synaptische Raum, das ist der Trennungsraum zwischen den beiden Protagonistenzellen der Synapse. Es befindet sich außerhalb der Zellmembranen und hat eine "Ausdehnungsfläche von etwa 20-40 Nanometern;
- Die postsynaptische Membran des Neurons, der Muskelzelle oder der Drüsenzelle, zu der Nerveninformationen gelangen müssen. Ob Neuron, Muskelzelle oder Drüsenzelle, die Zelleinheit, zu der die postsynaptische Membran gehört, wird als postsynaptisches Element bezeichnet.
Die chemische Synapse, die ein Neuron mit einer Muskelzelle verbindet, wird auch als neuromuskuläre Verbindung oder Endplatte bezeichnet.
ENTDECKUNG VON NEUROTRANSMITTERN
Abbildung: chemische Synapse
Bis Anfang des 20. Jahrhunderts glaubten Wissenschaftler, dass die Kommunikation zwischen Neuronen und zwischen Neuronen und anderen Zellen ausschließlich über elektrische Synapsen erfolgt.
Die Idee, dass es eine andere Art der Kommunikation geben könnte, entstand, als einige Forscher den sogenannten synaptischen Raum entdeckten.
Der deutsche Pharmakologe Otto Loewi stellte die Hypothese auf, dass der synaptische Raum von Neuronen genutzt werden könnte, um dort chemische Botenstoffe freizusetzen. Es war das Jahr 1921.
Durch seine Experimente zur Nervenregulation der Herztätigkeit wurde Loewi zum Protagonisten der Entdeckung des ersten bekannten Neurotransmitters: Acetylcholin.
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In präsynaptischen Neuronen befinden sich Neurotransmitter in kleinen intrazellulären Vesikeln.
Diese interzellulären Vesikel sind vergleichbar mit Säckchen, die durch eine Doppelschicht von Phospholipiden begrenzt sind, die in vielerlei Hinsicht der Phospholipid-Doppelschicht der Plasmamembran einer generischen gesunden eukaryotischen Zelle ähnlich ist.
Solange sie innerhalb der intrazellulären Vesikel verbleiben, sind die Neurotransmitter sozusagen inert und reagieren nicht.
Wirkmechanismus
Prämisse: Um den Wirkungsmechanismus von Neurotransmittern zu verstehen, ist es gut, sich die zuvor beschriebenen chemischen Synapsen und ihre Zusammensetzung vor Augen zu führen.
Die Neurotransmitter bleiben innerhalb der intrazellulären Vesikel eingeschlossen, bis ein Signal von Nervenursprung eintrifft, das die Freisetzung der Vesikel aus dem Containerneuron stimulieren kann.
Die Freisetzung der Vesikel erfolgt in der Nähe des präsynaptischen Terminals des Containerneurons und beinhaltet die Freisetzung von Neurotransmittern in den synaptischen Raum.
Im synaptischen Raum können Neurotransmitter frei mit der postsynaptischen Membran der Nervenzelle, des Muskels oder der Drüse interagieren, die sich in unmittelbarer Nähe befindet und einen Teil der chemischen Synapse bildet.
Die Interaktion zwischen Neurotransmittern und der postsynaptischen Membran ist dank der Anwesenheit bestimmter Proteine, die eigentlich Membranrezeptoren genannt werden, auf letzterer möglich.
Der Kontakt zwischen Neurotransmittern und Membranrezeptoren wandelt das anfängliche Nervensignal (das die Freisetzung intrazellulärer Vesikel stimulierte) in eine sehr spezifische zelluläre Reaktion um. Beispielsweise kann die durch die Wechselwirkung zwischen Neurotransmittern und der postsynaptischen Membran einer Muskelzelle erzeugte zelluläre Antwort in der Kontraktion des Muskelgewebes bestehen, zu dem die oben genannte Zelle gehört.
Zum Abschluss dieses schematischen Bildes der Funktionsweise von Neurotransmittern ist es wichtig, über den folgenden letzten Aspekt zu berichten: Die oben erwähnte spezifische zelluläre Antwort „hängt in der Tat von der Art des Neurotransmitters und der Art der Rezeptoren ab, die auf der postsynaptischen Membran vorhanden sind.
WAS IST DAS HANDLUNGSPOTENZIAL?
In der Neurobiologie wird das Nervensignal, das die Freisetzung intrazellulärer Vesikel stimuliert, als Aktionspotential bezeichnet.
Per Definition ist das Aktionspotential das Phänomen, das in einem generischen Neuron auftritt und eine schnelle Änderung der elektrischen Ladung zwischen der Innen- und Außenseite der Zellmembran des beteiligten Neurons beinhaltet.
Vor diesem Hintergrund sollte es nicht verwundern, wenn Experten von Nervensignalen sprechen, sie mit elektrischen Impulsen zu vergleichen: Ein Nervensignal ist in jeder Hinsicht ein elektrisches Ereignis.
EIGENSCHAFTEN DER ZELLULÄREN ANTWORT
Nach der Sprache der Neurobiologen kann die durch Neurotransmitter induzierte zelluläre Reaktion auf der Ebene der postsynaptischen Membran entweder erregend oder hemmend sein.
Eine erregende Reaktion ist eine Reaktion, die die Bildung eines Nervenimpulses im postsynaptischen Element fördern soll.
Eine Hemmreaktion hingegen ist eine Reaktion, die darauf abzielt, die Erzeugung eines Nervenimpulses im postsynaptischen Element zu hemmen.
Einstufung
Es gibt viele bekannte menschliche Neurotransmitter und ihre Liste wird mit Sicherheit wachsen, da Neurobiologen regelmäßig neue entdecken.
Die große Zahl anerkannter Neurotransmitter hat es notwendig gemacht, diese chemischen Moleküle zu klassifizieren, um ihre Konsultation zu vereinfachen.
Es gibt verschiedene Klassifizierungskriterien; am häufigsten unterscheidet man Neurotransmitter anhand der Molekülklasse, zu der sie gehören.
Die Hauptklassen von Molekülen, zu denen menschliche Neurotransmitter gehören, sind:
- Die Klasse der Aminosäuren oder Aminosäurederivate. Diese Klasse umfasst: Glutamat (oder Glutaminsäure), Aspartat (oder Asparaginsäure), Gamma-Aminobuttersäure (besser bekannt als GABA) und Glycin.
- Die Klasse der Peptide. Diese Klasse umfasst: Somatostatin, Opioide, Substanz P, einige Sekretine (Sekretin, Glucagon usw.), einige Tachykinine (Neurokinin A, Neurokinin B usw.), einige Gastrine, Galanin, Neurotensin und die sogenannten Transkripte, die durch Kokain reguliert werden und Amphetamin.
- Die Klasse der Monoamine. Diese Klasse umfasst: Dopamin, Noradrenalin, Adrenalin, Histamin, Serotonin und Melatonin.
- Die Klasse der sogenannten "Spurenamine". In diese Klasse eingeschlossen sind: Tyramin, Trijodthyronamin, 2-Phenylethylamin (oder 2-Phenylethylamin), Octopamin und Tryptamin (oder Tryptamin).
- Die Klasse der Purine. Diese Klasse umfasst: Adenosintriphosphat und Adenosin.
- Die Gasklasse. Diese Klasse umfasst: Stickoxid (NO), Kohlenmonoxid (CO) und Schwefelwasserstoff (H2S).
- Sonstiges. Unter der Überschrift "Sonstiges" fallen alle Neurotransmitter, die in keine der vorhergehenden Klassen eingeordnet werden können, wie beispielsweise das oben erwähnte Acetylcholin oder Anandamid.
Bekannteste Beispiele
Einige Neurotransmitter sind entschieden bekannter als andere, sowohl weil sie schon länger bekannt und untersucht sind, als auch weil sie Funktionen von erheblichem biologischen Interesse erfüllen.
Unter den bekanntesten Neurotransmittern verdienen eine Erwähnung:
- Glutamat. Es ist der wichtigste erregende Neurotransmitter des Zentralnervensystems: Nach Angaben von Neurobiologen nutzen ihn mehr als 90 % der sogenannten erregenden Synapsen.
Neben seiner anregenden Funktion ist Glutamat auch an Lernprozessen (Lernen verstanden als Speicherung von Daten im Gehirn) und Gedächtnis beteiligt.
Laut einigen wissenschaftlichen Studien wäre es an Krankheiten wie Alzheimer, Chorea Huntington, amyotropher Lateralsklerose (besser bekannt als ALS) und Parkinson beteiligt. - GABA. Es ist der wichtigste hemmende Neurotransmitter des Zentralnervensystems: Nach neuesten biologischen Studien würden etwa 90% der sogenannten hemmenden Synapsen davon Gebrauch machen.
Aufgrund seiner hemmenden Eigenschaften ist GABA eines der Hauptziele von Beruhigungsmitteln und Beruhigungsmitteln. - Acetylcholin Es ist ein Neurotransmitter mit einer erregenden Funktion auf die Muskeln: In den neuromuskulären Verbindungen setzt seine Anwesenheit tatsächlich die Mechanismen in Gang, die die Zellen des beteiligten Muskelgewebes kontrahieren.
Neben der muskulären Wirkung beeinflusst Acetylcholin auch die Funktion der vom sogenannten autonomen Nervensystem gesteuerten Organe und kann sowohl erregend als auch hemmend wirken. - Dopamin. Es gehört zur Familie der Katecholaminen und ist ein Neurotransmitter, der zahlreiche Funktionen sowohl auf der Ebene des zentralen Nervensystems als auch auf der Ebene des peripheren Nervensystems erfüllt.
Auf der Ebene des Zentralnervensystems ist Dopamin beteiligt an: der Bewegungssteuerung, der Ausschüttung des Hormons Prolaktin, der Steuerung der Motorik, den Belohnungs- und Lustmechanismen, der Steuerung der Aufmerksamkeitsleistung, dem Schlafmechanismus, der Verhaltenssteuerung , die Kontrolle bestimmter kognitiver Funktionen, die Kontrolle der Stimmung und schließlich die Mechanismen, die dem Lernen zugrunde liegen.
Auf der Ebene des peripheren Nervensystems wirkt es andererseits als: Vasodilatator, Stimulans der Natriumausscheidung, ein Faktor, der die Darmmotilität begünstigt, ein Faktor, der die Lymphozytenaktivität reduziert und schließlich ein Faktor, der die Insulinsekretion reduziert. - Serotonin. Es ist ein Neurotransmitter, der hauptsächlich im Darm und, wenn auch in geringerem Maße als in den Zellen des Darms, in den Neuronen des Zentralnervensystems vorkommt.
Aufgrund der hemmenden Wirkung scheint Serotonin Appetit, Schlaf, Gedächtnis- und Lernprozesse, Körpertemperatur, Stimmung, einige Verhaltensaspekte, Muskelkontraktion, einige Funktionen des Herz-Kreislauf-Systems und einige Funktionen des endokrinen Systems zu regulieren.
Aus pathologischer Sicht scheint es eine Rolle bei der Entstehung von Depressionen und verwandten Erkrankungen zu spielen. Dies erklärt die Marktexistenz von sogenannten selektiven Serotonin-Wiederaufnahmehemmern, Antidepressiva zur Behandlung von mehr oder weniger schweren Formen der Depression. - Histamin Es ist ein Neurotransmitter mit einem vorherrschenden Sitz im Zentralnervensystem, genau auf der Ebene des Hypothalamus und der Mastzellen im Gehirn und Rückenmark.
- Noradrenalin und Adrenalin Noradrenalin ist vor allem im Zentralnervensystem konzentriert und hat die Aufgabe, Gehirn und Körper zum Handeln zu mobilisieren (daher hat es eine erregende Wirkung). Im Gehirn fördert es beispielsweise Erregung, Wachsamkeit, Konzentration und Gedächtnisprozesse; im Rest des Körpers erhöht es die Herzfrequenz und den Blutdruck, regt die Freisetzung von Glukose aus Speicherpunkten an, erhöht den Blutfluss zu den Skelettmuskeln , reduziert die Durchblutung des Magen-Darm-Systems und fördert die Blasen- und Darmentleerung.
Adrenalin kommt zu einem großen Teil in den Zellen der Nebennieren und in geringen Mengen im Zentralnervensystem vor.
Dieser Neurotransmitter hat eine erregende Wirkung und beteiligt sich an Prozessen wie: der Erhöhung des Blutes zu den Skelettmuskeln, der Erhöhung der Herzfrequenz und der Erweiterung der Pupillen.
Sowohl Noradrenalin als auch Adrenalin sind Neurotransmitter, die aus Tyrosin gewonnen werden.
