Synaptische Transmission

Wie lösen APe, die an den Endknöpfchen der Axone ankommen, die

Freisetzung von Neurotransmittern in den synaptischen Spalt aus

(chemische Signalübertragung)?

5 wichtige Aspekte:

1)Struktur der Synapsen

2)Synthese, Verpackung und Transport von Neurotransmittern

3)Freisetzung von Neurotransmittern

4)Aktivierung von Rezeptoren

5)Wiederaufnahme der Neurotransmitter

Weiters gibt es auch so genannte Autorezeptoren! Autorezeptoren sind

metabotrop und gehen eine Bindung mit Neurotransmittern des eigenen

Neurons ein (präsynaptisch!).

Sie können die Freisetzung der Neurotransmitter

in den synaptischen Spalt reduzieren oder verstärken!

Wichtige Hinweise:

Kleine (niedermolekulare) Neurotransmitter

werden eher an direkten Synapsen ausgeschüttet

und aktivieren eher ionotrope Rezeptoren, oder direkt auf Ionenkanäle

wirkende metabotrope Rezeptoren! Sie sind in schnelle Sigalübertragung

eingebunden!

Neuropeptide werden eher diffus freigesetzt (indirekte Synapsen) und binden

an metabotrope Rezeptoren, die über sekundäre Botenstoffe wirken!

Sie sind in langsame und lang anhaltende Signalübertragung eingebunden!

Synaptische Transmission

Ad 5) Wiederaufnahme, Abbau und Recycling der Neurotransmitter

Damit ein Neurotransmitter nicht unaufhörlich aktiv bleibt gibt es eine so

genannte Wiederaufnahme (oft) und einen Enzymatischen Abbau

(selten) von Neurotransmittern!

Die Wiederaufnahme der Neurotransmitter in die präsynaptischen

Endknöpfchen findet sofort nach ihrer Freisetzung statt!

Im Zuge eines enzymatischen Abbaus werden die Neurotransmitter in

der Synapse aufgespalten und ihre

Abbauprodukte wieder in die Endknöpfchen

aufgenommen!

Synaptische Transmission

• Acetylcholine Synthesis

– Choline

– Acetate

• Breakdown of Acetylcholine

– Enzyme: Acetylcholinesterase (AChE)

Two important enzymes:

• Acetyl coenzyme A

• Choline acetyltransferase (ChAT)

Synaptische Transmission

Zusatzwissen!

Was machen Gliazellen noch, von denen es ja 10 mal mehr gibt als Neuronen?

Astrocyten setzen auch chemische Botenstoffe frei, haben auch Rezeptoren für

Neurotransmitter, leiten Signale weiter und sind an der Wiederaufnahme von

Neurotransmittern beteiligt!

Astrocyten sind mit Neuronen über so genannte

Gap junctions verbunden

Gap junctions sind enge Räume zwischen Zellen, die über röhrenförmige und mit

Cytoplasma gefüllte Kanäle verbunden sind!

Elektrische Synapsen!

Zusätzliche Information:

Elektrische Synapsen sind im Nervensystem wirbelloser Tiere weit verbreitet!

Neurotransmitter

Was für Neurotransmitter gibt es?

Es gibt 4 Klassen kleiner (niedermolekularer) Neurotransmitter:

-Aminosäuren

-Monoamine

-Lösliche Gase

-Acetylcholin

Es gibt auch die bereits erwähnten hochmolekularen Neuropeptide!

1) Aminosäuren:

Die meisten schnell reagierenden, direkten Synapsen basieren auf

Aminosäuren (Proteinbausteine!) als Neurotransmitter!

Die bekanntesten 4 sind:

Glutamat, Aspartat, Glycin und Gamma-Amino-Buttersäure (GABA)

Neurotransmitter

Glutamat ist der am weitesten verbreitete exzitatorische Neurotransmitter

im ZNS der Säugetiere!

GABA ist der am weitesten verbreitete inhibitorische Neurotransmitter im

ZNS der Säugetiere!

2) Monoamine:

Jedes Monoamin wird aus einer bestimmten Aminosäure synthetisiert!

Monoamine kommen in kleinen Neuronengruppen, deren Zellkörper sich

hauptsächlich im Hirnstamm befinden, vor!

Es gibt 4 Monoamine-Neurotransmitter:

Dopamin, Adrenalin (od. Epinephrin), Noradrenalin (od. Norepinephrin

und Serotonin!

Neurotransmitter

Die Monoamine lassen sich strukturell in 2 Gruppen einteilen:

Catecholamine Indolamine

Dopamin

Noradrenalin

Adrenalin

Serotonin

Die Catecholamine

werden alle aus der

Aminosäure

Tyrosin

synthetisiert!

Serotonin wird aus der

Aminosäure

Tryptophan

synthetisiert!

Erinnerung: Parkinson!

Neurotransmitter

3) Lösliche Gase:

Stickstoffmonoxid

(NO)

Kohlenmonoxid

(CO)

Beide löslichen Gase werden im Cytoplasma entsprechender Neuronen

produziert und diffundieren direkt durch die Zellmembran in benachbarte

Zellen!

Sie lösen die Produktion eines sekundären Botenstoffes aus und werden

rasch deaktiviert (wenige Sekunden!), indem sie in andere Moleküle

umgewandelt werden!

Sie sind an der so genannten retrograden Transmission beteiligt:

Das heisst, sie regulieren postsynaptisch die Aktivität präsynaptischer

Neuronen, indem sie „Feedbacksignale“ abgeben!

Neurotransmitter

4) Acetylcholin (Ach):

Acetylcholin ist der Neurotransmitter neuromuskulärer Synapsen, vieler

Synapsen des autonomen (PNS) und auch des zentralen Nervensystems!

Neuropeptide:

Es gibt an die 100 verschiedene Neuropeptide!

Ein Beispiel sind die so genannten

Endorphine (endogene Opiate!)

Endorphine aktivieren neuronale Systeme, die an der

Schmerzunterdrückung beteiligt Sind (Analgesie!) und auch solche, die

das Erleben von Freude vermitteln!

Pharmaka und Drogen

Pharmakologie synaptischer Übertragung:

Durch die neurowissenschaftliche Erkenntnis über die prinzipiellen

Mechanismen synaptischer Übertragung ergaben sich viele Möglichkeiten,

Substanzen zu entwickeln, die diese modifizieren!

Die Untersuchung von Pharmaka, die synaptische Übertragung verändern

und so auf psychologische Prozesse einwirken, ist weit verbreitet!

Pharmakologische Substanzen wirken immer entweder erleichternd (Agonist)

oder hemmend (Antagonist) auf eine synaptische Übertragung!

Pharmaka und Drogen

L-Dopacaffeine alcohol

Ritalin (dopamine RI)SSRIs

Drugs can1) serve as a precursor for a neurotransmitter;

2) inhibit neurotransmitter synthesis

3) prevent storage of neurotransmitter in presynaptic vesicles

4) stimulate or inhibit neurotransmitter release

5) stimulate or block post-synaptic receptors

6) stimulate autoreceptors, inhibiting neurotransmitter release

7) block autoreceptors, increasing neurotransmitter release

8) inhibit neurotransmission breakdown

9) block neurotransmitter reuptake by the presynaptic neuron

graduierte Potentiale

Ruhepotential

postsynaptische Potentiale

Aktionspotential

Schwellenpotential

Pharmaka und Drogen

5 Beispiele psychoaktiver Substanzen:

(Empfehlung: „Enzyklopädie der psychoaktiven Pflanzen“, von Christian Rätsch)

Kokain, Benzodiazepine, Atropin, Curare und Botulinustoxin (Botox)

1) Kokain (ein Agonist):

Kokain erhöht die Aktivität von Dopamin und Noradrenalin, indem es die

Wiederaufnahme dieser Neurotransmitter aus dem synaptischen Spalt in die

präsynaptischen Endknöpfchen hemmt!

Als Konsequenz ist die Wirkung von Dopamin und Noradrenalin an den

postsynaptischen Rezeptoren länger anhaltend!

Psychische Effekte Euphorie, Appetitverlust und Schlaflosigkeit!

Pharmaka und Drogen

2) Benzodiazepine (Agonisten):

Benzodiazepine binden an den

ionotropen GABAA-Rezeptor an

einer anderen Stelle als die normalen

GABA-Moleküle und verstärken so

den inhibitorischen Effekt

(als zusätzliche Rezeptorwirkung;

fördern den Einstrom von Cl- -Ionen

und helfen so bei der

Hyperpolarisation)!

Pharmaka und Drogen

3)Atropin (ein Antagonist!):

Atropin ist der pharmakologisch aktive Bestandteil der Tollkirsche (Atropa

belladonna)!

Atropin bindet an den muskarinergen Rezeptor (ein Subtyp des

Acetylcholinrezeptors) und wirkt so als Rezeptorblocker für Acetylcholin!

Da es viele cholinerge Gedächtnisprozesse gibt, lösen hohe Dosen von Atropin

Gedächtnisbeeinträchtigungen hervor!

4)Curare (ein Antagonist):

Curare bindet an den nikotinergen Rezeptor (ein weiterer Subtyp des

Acetylcholinrezeptors) und blockiert so die Übertragung an neuromuskulären

Synapsen!

Curare führt zu Lähmungen und kann über die Hemmung der Atmung zum Tod

führen!

5)Botulinustoxin (Botox, ein Antagonist):

Botulinustoxin ist genauso wie Curare ein nikotinerger Antagonist!

Es blockiert auch die Übertragung an der neuromuskulären Synapse und führt zu

Lähmungserscheinungen!

Pharmaka und Drogen