(5) Neurotransmittersysteme

• chemische Botenstoffe, die an chemischen Synapsen die Erregung einer Nervenzelle auf andere Zellen übertragen

Präsynapse

• existieren in der Präsynapse

• Enzyme zur Herstellung in Präsynapse

• Ausschüttung in synaptischen Spalt durch Aktionspotential

Postsynapse

• NT-spezifische Rezeptoren (bestimmt Wirkung des Transmitters, EPSP o. IPSP)

• Experimentelle Gabe des NT verändert postsynaptisches Potential

• Blockade der Rezeptoren / Verhinderung der NT-Ausschüttung verhindert Veränderung des postsynaptischen Potentials

widerlegtes Dale-Prinzip

• Jedes Neuron verwendet an allen Synapsen nur einen Neurotransmitter

Koexistenzprinzip (Hökfeldt)

• Co-Transmitter (in Vesikeln)

• modulierende Neuropeptide

• Ausschüttung auch von zwei oder mehr Transmittern

Amine

• Quartäre Amine

  • Acetylcholin

• Monoamine

  • Katecholamine

    • Dopamin, Adrenalin, Noradrenalin

  • Indolamine

    • Serotonin, Melatonin

Aminosäuren

• GABA, Glutamat, Glycin, Histamin, Asparat

Neuropeptide

• Opioidpeptide

  • Endorphins, Enkephaline, Dymorhine

• Andere Neuropeptide

  • Intestinal-Peptide

    • Substanz P, CCK, Neuropeptid Y

  • Hormone des Hypothalamus

    • Oxytoxin, Vasopressin

Gase

• Stickstoff, Kohlenmonoxid

Amine, Quartäre Amine

Transmitter

• an der neuromuskulären Endplatte

• im autonomen Nervensystem (Herzfrequenz, Verdauung, Speichelsekretion, Blasenfunktion)

• im Gehirn: u.a. Steuerung von Aufmerksamkeit, Erregbarkeit, Schlaf-Wach-Rhythmus, Gedächntnis

ACh Zyklus

• Synthese aus Cholin und Acetyl—CoA durch Cholinsacetyltransferase (ChAT)

• Inaktivierung durch enzymische Spaltung (Acetylcholinesterase, AChE)

• Blockierung Acetylcholinesterase blockiert durch Sarin (chemischer Kampfstoff) > Dauerreizung. betroffener Nerven > Muskelverkrampfung

Bindung an zwei cholinerge Rezeptorklassen

• Nikotinerg (meist ionotrop)

  • Bindung an beiden Ligandenstellen > Öffnung Kanäle > Depolarisation

  • Bindung von Nikotin

  • Curare als Antagonist (Verkürzung von Muskelfasern > Paralyse, tödliche Atemlähmung)

• Muskarinerg (metabotrop)

• Basales Vorderhirn

  • Nucleus basalis Meynert, Nuclei septales mediales

  • Projektion / Transport in Amygdala, Hippocampus, cerebraler Cortex

• Pontomesencephalotegmentaler Komplex

  • Pons, Mittelhirn, Tegmentum

  • Projektion / Transport in Thalamus

Amine, Monoamine

• Dopamin, Noradrenalin, Adrenalin

• Schrittweise Synthese aus Aminosäure Tyrosin (exogen, beeinflusst durch Ernährung)

  • begrenzte enzymatische Aktivität synthetisierender Enzyme

  • Balance zwischen Neurotransmittersystemen

    • Aminosäuren konkurrieren um Eintritt in ZNS

• Abbau durch MAO (Mono-amino-oxidase)

• Regulation von Bewegung, Stimmung, Aufmerksamkeit, Darmfunktionen

Amine, Monoamine, Katecholamine

• 80% im Gehirn

  • Zellgruppen in Substantia Nigra (Projektion zum Striatum / Ncl. caudatus und Putamen) > mesostriatales System

  • Zellgruppen in Verntraler tegmentaler Area (Projektion in frontalen Cortex, limbisches System / Hippocampus, Ncl. Accumbens) > mesocorticolimbisches System

• mehrere dopaminerge Rezeptorsubtypen (D1-D5)

• Inaktivierung:

  • Abbau durch COMT (syn. Spalt)

  • Abbau durch MAO-B (Neuron)

  • Rücktransport in Zelle durch Dopamintransporter

• Mesotriatales System: Motorik, Bewegungsauslösung

• Mesolimbisches System: Belohnung, Emotion, Kognition, Annäherungsmotivation, Verhaltensverstärkung

Psychopathologie

• Parksinson

  • Untergang dopaminerger Neuronen in Substantia nigra

  • Bewegungsarmut (Akinese), erhöhter Muskeltonus (Rigor), Ruhezittern (Tremor)

  • Behandlung mit L-Dopa

• Schizophrenie

  • erhöhte DA-Aktivität im mesolimbischen System, verminderte aktivität im Präfrontalen Cortex

  • Behandlung u.a. durch D2-Antagonisten; antipsychotische Wirkung

• ADHS

  • Behandlung u.a. mit DA-Agonisten

  • evtl. DA-Mangel

• Depression

  • evtl. DA-Mangel

Amine, Monoamine, Katecholamine

• Produktion / Zellgruppen in:

  • Locus coeruleus (Pons)

  • laterales Tegmentum (Mesencephalon)

  • dorsale Medulla

• Projektion in:

  • Hippocampus

  • Thalamus

  • Hypothalamus

  • Riechkolben

  • Cortex

  • Kleinhirn

  • Mittelhirn

  • Rückenmark

• Speicherung in Nebennierenmark und Präsynapse

• Vier (Haupt-) Rezeptoren: Alpha1, Alpha2, Beta1, Beta2

• Inaktivierung:

  • Wiederaufnahme durch NA-Transporter

  • Abbau durch COMT und MAO-A

• Funktionen:

  • Peripherie: Transmitter des Sympathikus (postganglionär), fight or flight

  • ZNS: Erregung (Arousal), Aufmerksamkeit, Lernen, Gedächtnis, Schlaf-Wach-Rhythmus, Schmerz, Sexualverhalten

• Psychopathologie:

  • Angsterkrankungen (Hypervigilanz)

  • Depression

Amine, Monoamine, Indolamine

• Synthese aus Tryptophan mithilfe von Enzyme

• Produktion / Zellgruppen in Raphékerne des Hirnstamms (Mittelhirn, Pons, Medulla

• Projektion in Hippocampus, Cortex, Thalamus Hypothalamus, Basalganglien, Kleinhirn, limbisches System

• Inaktivierung:

  • Wiederaufnahme durch 5-HT Transporter

  • Abbau durch MAO-A

• mind. 15 verschiede Rezeptrosubtypen (5-HT1, 5-HT2, …), G-Protein-gekoppelt, außer 5-HT3

• Funktionen: Herzkreislaufsystem, Blut und Verdauungssytem

  • Stimmung

  • Angst

  • Depression

  • Aggressivität

  • Sexualverhalten

  • Schlaf

= Bausteine für Peptide / Eiweiße, die als Hormone / NT / Nährstoffe / Ionenkanäle im Körper wirken

• 8 essentielle über Nahrung

• 12 nicht-essentielle selbst hergestellt

• erregend: Glutamat, Asparat

• hemmend: GABA, Glycin

• wichtigster exzitatorischer Transmitter

• Wirkung:

  • über ionotrope Rezeptoren: AMPA, Kainar, NDMA

  • über metabotrope Rezeptoren: mGluR (second messenger, langsame Wirkung)

• Inaktivierung:

  • Wiederaufnahme durch Glutamat-Transporter

  • Entfernung durch Gliazellen

• Gedächtnisbildng (synaptische Plastizität - Eigenschaft, sich in Abhägngikeit ihrer Verwendung zu ändern, i.d.F. Vergrößerung synaptischer Potentiale), Lernen

  • Langzeitpotenzierung: stabile und andauernde Erhöhung der Effektivität einer Synapse bei wiederholter, starker Stimulation

    • Grundlage der Gedächtniskonsolidierung (Langzeitgedächtnis)

  • verbesserte Kommunikation zwischen zwei Neuronen

    • Postsynapse stärker erregbar bei gleicher präsynpatischen Reizung, schnellere Informationsübertragung

1. Ausschüttung von Glutamat in synaptischen Spalt

2. AMPA-RT reagiert (Na), NMDA blockiert durch Magnesium-Propfen

3. Depolarisation durch AMPA-RT löst ab bestimmter Schwelle Magnesium-Propfen > Öffnung NMDA

4. schneller Depolarisation (Ca)

5. Aktivierung intrazellulärer Proteinkinasen (Enzyme) durch Calcium-Einstrom

6. Proteinkinase beeinflusst AMPA

   • Einbau neuer AMPA-RT (mehr Rezeptoren in Postsynapse)

   • Phosphat-Anbau an bereits bestehenden AMPA-RT für bessere Leitfähigkeit von Kationen

• häufigster hemmender NT

  • vor allem Interneurone

• Synthese: Abspalten einer COOH-Gruppe von Glutamat

• Wirkung

  • über ionotrope Rezeptoren: GABA-A, GABA-A-p

    • Chloridkanäle

  • über metabotrope Rezeptoren: GABA-B (Kalium-Kanäle, weniger präsynaptischer Einstrom von Calcium)

• Inaktivierung

  • Wiederaufnahme durch GABA-Transporter in Präsynapse

  • Gliazellen

• wirkt anxiolytisch, analgetisch, relaxierend, antikonvulsiv

• Psychopathologie

  • Angststörungen

= Ketten von Aminosäuren

• Wirkung als NT und Hormone

• Oxytocin: Kontraktion der Gebärmutter bei Geburt, Soziales Verhalten, Paarbindung, Treue, Vertrauen

  • Synthese im Hypothalamus

• Vasopressin: Regulation des Wasser- und Salzhaushalts, Durst

• Neuropeptid Y: Hunger und Durst

• Substanz P: Schmerz

• CCK: Hormon im Magen-Darm-Trakt, NT übermittelt CCK Sättigung