Mediatoren des peripheren Nervensystems
In den Synapsen des peripheren Nervensystems (PNS) spielen zwei Hauptmediatoren eine Schlüsselrolle: Acetylcholin und Noradrenalin.
Die Wirkungen dieser Substanzen hängen strikt davon ab, in welchem Teil des Systems sie freigesetzt werden und mit welchen Rezeptoren sie interagieren. Beispielsweise wirkt Acetylcholin im somatischen Nervensystem ausschließlich erregend. In den neuroorganischen Synapsen des vegetativen Nervensystems (VNS) können sowohl Acetylcholin als auch Noradrenalin jedoch sowohl Erregung als auch Hemmung hervorrufen – das Endergebnis hängt ausschließlich von den physiologischen Eigenschaften der postsynaptischen Rezeptoren ab.
Lokalisation der Acetylcholin-Freisetzung:
- Neuromuskuläre Synapsen des somatischen Nervensystems.
- Gangliöse Synapsen des gesamten vegetativen Nervensystems.
- Neuroorganische Synapsen des parasympathischen Teils.
- Neuroorganische Synapsen des sympathischen Teils, jedoch nur in Schweißdrüsen und Blutgefäßen der Skelettmuskulatur.
Lokalisation der Noradrenalin-Freisetzung:
- Der Hauptteil der neuroorganischen Synapsen des sympathischen Nervensystems.
Mediatoren des zentralen Nervensystems
Im ZNS erfüllen Mediatoren komplexere Aufgaben und werden in drei funktionelle Gruppen unterteilt:
- Erregende Mediatoren. Der Hauptvertreter ist Glutamat. Es ist das wichtigste erregende Agens, das die Übertragung der überwiegenden Mehrheit (bis zu 80 %) der Signale im zentralen Nervensystem übernimmt.
- Regulatorische Mediatoren. Ihre Aufgabe ist die Abstimmung der Neuronenerregbarkeit, die Bestimmung des Wachheitsgrades und die Bildung des motivational-emotionalen Hintergrunds.
- Acetylcholin erhält den basalen Tonus der Nervenzentren aufrecht, unabhängig davon, ob der Körper schläft oder wach ist.
- Noradrenalin aktiviert zusätzlich die Zentren bei Stress und starker Belastung.
- Dopamin ist von entscheidender Bedeutung für die Regulation von Bewegungen und die Aufrechterhaltung eines normalen Muskeltonus.
- Serotonin wirkt wie eine Schutzsicherung und hält überschießende Erregung in den erforderlichen Grenzen.
- Hemmende Mediatoren. Dazu gehören GABA (Gamma-Aminobuttersäure) und Glycin. Sie sind in der Lage, die Weiterleitung des Nervenimpulses selektiv und vorübergehend zu blockieren und sich dabei an den aktuellen Funktionszustand des Organismus anzupassen.
Komediatoren und Neuromodulatoren
Zusätzlich zum Hauptüberträger setzen präsynaptische Endigungen häufig zusätzliche Substanzen frei – Komediatoren (oder Kotransmitter). Ihre Hauptfunktion besteht in der Feinabstimmung (Modulation) der Empfindlichkeit der postsynaptischen Membran.
- In adrenergen Synapsen können Dopamin, ATP, Gonadotropin und Neuropeptid Y als Komediatoren fungieren.
- In cholinergen Synapsen wird diese Rolle vom vasoaktiven intestinalen Polypeptid (VIP) übernommen.
Gesondert zu betrachten sind Neuromodulatoren – biologisch aktive Verbindungen, die die Stärke der Wirkung von Hauptmediatoren modulieren:
- Histamin erhöht die Empfänglichkeit der Nervenzentren für die Basismediatoren.
- Substanz P ist direkt an der Weiterleitung von Schmerz- und emotionaler Erregung beteiligt und moduliert die synaptische Übertragung auf vielfältige Weise.
- Enkephaline und Endorphine sind ein wesentlicher Bestandteil des antinozizeptiven Systems. Sie hemmen effektiv die Freisetzung von Hauptmediatoren bei intensiver Schmerzerregung.
Rezeptorklassifikation
Postsynaptische Membranrezeptoren werden aufgrund ihrer Empfindlichkeit gegenüber spezifischen chemischen Substanzen klassifiziert. Im ZNS sind absolut alle Rezeptorentypen vorhanden, während in der Peripherie eine strikte Spezialisierung zu beobachten ist.
| Rezeptortyp | Erregt durch | Hauptlokalisation (PNS) |
|---|---|---|
| N-Cholinozeptoren (nikotinisch) | Tabakalkaloid – Nikotin (in geringen Dosen) | Neuromuskuläre Synapsen, vegetative Ganglien, sympathische cholinerge Synapsen |
| M-Cholinozeptoren (muskarinisch) | Krebstier- und Pilzgift – Muskarin | Neuroorganische Synapsen des parasympathischen Nervensystems |
| Adrenozeptoren ($\alpha$, $\beta_1$, $\beta_2$) | Noradrenalin | Neuroorganische Synapsen des sympathischen Nervensystems |
Kurz gefasst: Antworten auf Fragen zum Thema
Welche Enzyme sind an der Synthese und dem Abbau von Acetylcholin beteiligt?
Am Stoffwechsel von Acetylcholin sind zwei Hauptenzyme beteiligt, die seine Bildung und seinen Abbau gewährleisten.
- Cholinacetyltransferase (Cholinacetylase) – ein Enzym, das die Biosynthese von Acetylcholin aus Cholin und Acetyl-CoA im Zytoplasma cholinerger Nervenendungen katalysiert.
- Acetylcholinesterase – ein Enzym der postsynaptischen Endigungen, das die schnelle Hydrolyse des Mediators im synaptischen Spalt unter Bildung von Cholin und Essigsäure durchführt.
In welche Subtypen werden Adrenozeptoren unterteilt und welche physiologischen Wirkungen rufen sie hervor?
Adrenozeptoren werden in Alpha- und Beta-Subtypen unterteilt, die unterschiedliche metabotrope Wirkungen hervorrufen.
- $\alpha_1$ und $\beta_1$ – führen zur Erregung der postsynaptischen Zelle.
- $\alpha_2$ und $\beta_2$ – führen zur Hemmung.
Die Reaktion des Effektorglans bzw. -organs auf Noradrenalin hängt direkt vom vorherrschenden Rezeptortyp auf der postsynaptischen Membran ab (z. B. Bronchienerweiterung oder Gefäßkontraktion).
Welche Typen von Glutamatrezeptoren gibt es im ZNS?
Erregende Aminosäurerezeptoren für Glutamat werden in drei Haupttypen von ligandengesteuerten Rezeptoren unterteilt.
- Kainat-Rezeptoren – einer der Typen von Glutamatrezeptoren.
- AMPA ($\alpha$-Amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolpropionsäure-Rezeptoren) – öffnen bei Aktivierung Ionenkanäle für Natrium und lösen so eine Membrandepolarisation aus.
- NMDA (N-Methyl-D-Aspartat-) Rezeptoren sind Ionenkanäle, die in Ruhe durch Magnesiumionen blockiert sind und sich erst nach einer vorherigen Depolarisation durch AMPA-Rezeptoren öffnen.
Auf welchen Wegen erfolgt die Entfernung des Mediators aus dem synaptischen Spalt?
Die Entfernung und Inaktivierung des Neurotransmitters erfolgt auf verschiedene Weisen:
- Wiederaufnahme (Reuptake) — Transportproteine der präsynaptischen Membran führen den Transmitter in das präsynaptische Ende zurück; bei Noradrenalin werden 80 % des Transmitters wiederaufgenommen.
- Enzymatischer Abbau — zum Beispiel wird Acetylcholin durch Acetylcholinesterase gespalten und Noradrenalin durch MAO und COMT.
- Diffusion — ein Teil des Transmitters geht durch Diffusion aus dem synaptischen Spalt verloren.
- Endozytose — die Aufnahme des Signalmolekül-Rezeptor-Komplexes ist möglich.
Zur Merkhilfe für die Lokalisation von Cholinorezeptoren: N-Rezeptoren reagieren auf Nikotin und befinden sich in neuromuskulären Synapsen. M-Rezeptoren reagieren auf Muskarin und vermitteln eine milde (parasympathische) Organregulation.
Fragen aus Vorlesungen und Prüfungen
Kann ein Neuron mehrere verschiedene Neurotransmitter synthetisieren?
Nein, gemäß dem klassischen Dale-Prinzip synthetisiert jede Nervenzelle nur einen Haupttransmitter. Zusammen mit diesem können jedoch zusätzliche Substanzen — Kotransmitter — freigesetzt werden.
Wovon hängt die Wirkung eines Neurotransmitters ab — kommt es zu Erregung oder Hemmung?
In den neuro-organischen Synapsen des vegetativen Nervensystems hängt die Endwirkung des Transmitters (Acetylcholin oder Noradrenalin) vollständig von den Eigenschaften der Rezeptoren an der postsynaptischen Membran ab. In der somatischen Regulation ruft Acetylcholin hingegen immer ausschließlich eine Erregung hervor.
Wozu werden Enkephaline und Endorphine benötigt?
Diese Substanzen sind Teil des antinozizeptiven (schmerzlindernden) Systems des Körpers. Sie hemmen die Freisetzung der Hauptüberträgerstoffe an den Synapsen bei Schmerzreizen und verringern so die Schmerzintensität.
Wo befinden sich cholinerge M-Rezeptoren?
Sie befinden sich an den Zielorganen in den neuro-organischen Synapsen des Parasympathikus und werden spezifisch durch Muskarin erregt.
Was es zum Thema noch zu wiederholen gibt
- Der Wirkungsmechanismus von Neurotransmittern auf die postsynaptische Membran
- Spezifische Eigenschaften von $\alpha$- und $\beta$-Adrenozeptoren
- Die Rolle von Dopamin bei der Regulation von Muskeltonus und Bewegungen
- Das Funktionsprinzip des antinozizeptiven Systems
- Unterschiede in der Funktion von N- und M-Cholinorezeptoren
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