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Synaptische Transmission & Transmittersysteme

HM
by Hanna M.

Rezeptoren



Ionotrope Rezeptoren


Vorteil: Wenn Transmitter andockt geht Kanal auf und Ionen können durchfließen -> schneller Mechanismus

  • besitzen Bindungsstellen für einen bestimmten Neurotransmitter

  • Sobald ein Neurotransmitter-Molekül an diese Bindungsstelle andockt, verändert sich die Form des Rezeptors, sodass Ionen durch die vorher geschlossene Öffnung durchpassen und in die Postsynapse eindringen können.


Rezeptoren in Astrozyten




  • G-Protein = der Mechanismus, über den in der Postsynaptischen Zelle Effekte ausgelöst werden -> G Protein signalisiert was in Postsynaptsichen Zelle passieren soll


Buch:


  • Metabotroper Rezeptor = Rezeptor, der nach Bindung eines Botenstoffs ein G-Protein aktiviert, welches anschließend entweder einen Ionenkanal öffnet oder aber eine Second-messenger-Kaskade initiiert.

  • Diese Kaskade kann Ionenkanäle öffnen, die Herstellung von Proteinen beeinflussen oder genomische Prozesse verändern.

  • Die Wirkung von metabrotopen Rezeptoren verläuft langsam (>30 ms), ist aber in der Lage, viele Ionenkanäle zu öffnen (Verstärkereffekt) und die Abläufe innerhalb der Zelle sowie die Morphologie des Neurons zu modifizieren.



Metabotrope Rezeptoren öffnen nicht direkt Ionenkanäle, sondern setzten eine biochemische Kaskade in Gang, an deren Enden ein ionenkanal geöffnet werden kann

  • Reaktionskette beginnt mit der Bindung eines Transmitter an einen Rezeptor, welches ein ganz in der nähe befindliches G Protein aktiviert

  • Dadurch spaltet sich ein Teilstück des G-Proteins ab (Alpha Untereinheit)




-> G Protein kann auf ein Ionenkanal treffen und diesen interaktivieren (Alpha UNtereinheit)

-> kann 2nd Messenger aktivieren (2.Botenstoff) der in Zelle versch. Dinge machen kann, z.B. das anderer Ionenkanal aufgemacht wird, bestimmte Proteine mehr oder weniger produziert werden

Metamphetamin


Buch:

  • Substanz bewirkt, das die synaptischen Vesikel, die normalerweise bei einem Nervenimpuls den Neurotransmitter portionsweise freigeben, undicht werden

  • In Folge dessen sickern vor allem die Botenstoffe Noradrenalin und Dopamin unkontrolliert ins Zellplasma und anschließend durch spezielle Transporter in der äußeren Zellmembran in den Raum zwischen den Zellen

  • erhöhen dort Neurotransmitterkonzentration im synaptischen Spalt



  • Links: Normaler Zustand; Präsynapsen von Dopaminneuron; blaue Punkte: Transmittermoleküle; Kreis mit Punkten: Vesikel in dem sich Dopamin befindet

  • Dopamin wird freigesetzt und wird danach über Dopamintransporter in Präsynapse wieder aufgenommen und über weiteren Transporter (das grüne) zurück in synaptischen Vesikel transportiert)

  • Dopamin blockiert Rücktransport

 

Rechte Abbildung (Metamphetamin):

  • Metamphetamin kehrt Transportrichtung von beiden Transportern um

  • Vesikuläre Monoamie Transporter hört auf unter dem Einfluss von MA Dopamin in die Vesikel zu transportieren und transportiert es stattdessen raus (Präsynapse wird  mit Dopamin geflutet)

  • Transprtrichtung von Dopamintransporter wird auch umgekehrt gleichzeiitg -> aus Präsynapse in Synaptischen Spalt -> Flutung des synaptischen Spaltes mit Dopamin


Beispiele für Modulation des dopaminergen Systems

 

  • Aktivierung von Rezeptoren an Dopamin-Neuronen bzw. angrenzenden Synapsen: Nikotin

  • Blockade des Dopaminrücktransports (Wiederaufnahmehemmung): Kokain

  • Hemmung der Hemmung von Dopamin-Neuronen: Opiate

  • Freisetzung von Dopamin durch „Auflösung“ der Vesikel und Rücktransport in den synaptischen Spalt: Metamphetamin


Prinzipien der synaptischen Integration

Prinzipien der synaptischen Integration

 

Räumliche Summation

  • Summation der EPSPs/IPSPs verschiedener Synapsen

  • An versch. Synapsen kommen EPSP und IPSP rein -> summe im Neuron wird gebildet und entscheidet ob Neuron feuert oder nicht


Buch:

  • EPSPs, die gleichzeitig oder mit nur geringer zeitlicher Versetzung in einem Membranbereich entstanden sind, können sich durch Überlagerung verstärken

  • beim erreichen des Axonhügels erhöht sich die WSK zur Auslösung eines AP

 

Zeitliche Summation

  • Summation der EPSPs/IPSPs der gleichen Synapse

  • EPSP oder IPSP kommen schnell an gleichen Synapse rein



  • Mitte Abbildung: 3 Inputs wo gleichzeitig ein Aktionspotentiao reinläuft -> summieren sich räumlucbauf (nur wenn sie zeitlich gleichzeitg kommen); Effekte summieren sich auf und Depolarisatuon ist stärker

  • Andere Version (rechst) An gleicher Synapse laufen in kurzer aufeinanderfolge schnell Aktionspotentiale rein -> auch aufschaukeln


Zeitliche Summation


  • Präsynaptisch: verstärkte Exozytose durch „aufschaukeln“ der präsynaptischen Ca2+ Konzentration —> „APs kommen schneller an als das Ca2+ aus der Präsynapse transportiert werden kann“

    -> An vielen prä- synaptischen Endigungen führt die schnelle Aufeinanderfolge der einlaufenden Impulse zu einem schrittweisen Anstieg der intrazellulären Kalziumionenkonzentration.

    -> wenn 2. Impuls so schnell folgt, dass noch nicht alles vorher eingeströmte Kalzium wieder aus der präsynaptischen Endigung hinausbefördert werden konnte, addiert sich das durch den zweiten Impuls einströmende Kalzium zu dem noch vorhandenen Restkalzium

 

  • Postsynaptisch: EPSPs / IPSPs können verstärkt werden, wenn mehrere APs zeitlich kurz nacheinander an der gleichen Synapse eingehen -> „das vorherige postsynaptische Potential ist noch nicht abgeklungen, da kommt schon das nächste“ -> wird obendrauf addiert

  • Postsynaptische Potenziale könnne sich aufschaukeln

  • Das zweite Potenzial baut demnach auf dem ersten postsynaptischen Potenzial auf



Inhibition


  • Abbildung Beschreibung: Präsynaptische Hemmung. Bei der präsynaptischen Hemmung wird in den Spalt der Synapse 1 weniger Transmittersubstanz ausgeschüttet als im Normalzustand. Ihr können zwei unterschiedliche Prozesse zugrunde liegen


Buch:

  • Durch präsynaptische Hemmung wird die Ausschüttung der Transmittersubstanz aus der präsynaptischen Endigung reduziert


Abbildung: Weiteres Verschsltungsmuster -> präsynaptische Hemmung

  • Sieht man häufig bei inhibitorischen Interneuronen

  • Haben exzitatorisches Input und hemmendes Interneuron was eine Synapse direkt an der Präsynapse des exzitatorischen Neuron bildet

  • So kann Freisetzung von inhibitorischen. Neurotransmitter (meistens GABA) die Transmitterauschüttung an dieser exzitatorischen Synapse regulieren (rechts)

 -> funktioniert z.B. über CL- Kanäle die in Neuron 1 aufgehen durhc Gabaerge Stimulation, wenn AP reinläuft und diese CL- Kanäle sind auf: dann wird AP direkt präsynaptisch ausgebremst; oder Neuron wird hyperpolaisiert durch Kalium Ausstrom




Beschreibung Buch:

  • dient der Kontrastverstärkung





Abbildung: zwei Neuronenschichten

  • haben immer inhibotorische Verbindungen die überkreuzt von Neuron A an nachgeschlatete Neuron B laufen usw.

  • dieses überkreuzte Verschaltungsmuster führt dazu das an den Kontrastgrenzen die Signaldifferenzen in 2. Neuronenschicht verstärkt werden

  • Über laterale Inh. Wird an der Grenze zwischen Neuron E und D die Aktivitätsdifferenzen geboostet Kontratsverstärkung auf frühen Verarbeitungsstufe  schon auf Ebene der Retina wird eingehende Signal vorverarbeitet und verändert


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Hanna M.

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