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exzitatorische Neurotransmitter

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exzitatorische Neurotransmitter

Neurotransmitter spielen eine zentrale Rolle in unserem Körper. Es handelt sich um Botenstoffe, die an Gefühlen, Gedanken und Bewegungen beteiligt und somit unverzichtbar für uns sind. Sie sind ein Hauptbestandteil unseres zentralen Nervensystems. Deshalb kommen sie auch in unserem Gehirn, genauer noch in und zwischen den Synapsen von Nervenzellen, vor.

Wirkungsmechanismen von Neurotransmittern

Es gibt 2 Arten von Neurotransmittern: exzitatorische und inhibitorische Neurotransmitter. Inhibitorische Neurotransmitter hemmen Signale der Nervenübertragung, während exzitatorische Neurotransmitter Signale verstärken. Das kannst du dir am besten mit den englischen Begriffen merken:

  • inhibitorisch: to inhibit → hemmen; hindern
  • exzitatorisch: exciting → aufregend; erregend

Beide Arten von Neurotransmittern wirken dadurch, dass sie an die Rezeptoren der gegenüberliegenden Synapse binden und dort ihre Wirkung entfalten. Durch das binden an den Rezeptoren werden weitere Prozesse in Gang gesetzt, welche eine Signalübertragung ermöglichen.

Das Aktionspotenzial

Das Grundprinzip, worauf die Wirkung der Neurotransmitter basiert, ist die Polarisation der Zelle. Im Ruhezustand besitzt die Nervenzelle eine Ladung von etwa -70 mV. Bindet nun ein exzitatorischer Neurotransmitter an einen Rezeptor der Zelle, strömen positiv geladene Moleküle hinein und heben die Ladung kurzzeitig auf +50 mV an. Dieser Vorgang wird Depolarisaton genannt. Hierbei entsteht ein sogenanntes Aktionspotenzial, welches an umliegende Zellen weitergegeben wird und das Signal somit weiterleitet.

Nach kurzer Zeit nimmt die Ladung der Synapse wieder ab und es kommt zur Repolarisation, die die Zelle wieder negativ lädt. Hierbei fällt die Ladung der Synapse unter -70 mV, was als Hyperpolarisation bezeichnet wird. Aus diesem Zustand balanciert sich die Ladung wieder bei -70 mV ein.

Die Ladung der Synapse muss eine sogenannte Schwellenspannung von -50 mV übersteigen, um zu einem Aktionspotenzial zu führen. Alle Signale, die zwischen -70 und -50 mV liegen, werden nicht weitergegeben. Das dient dazu, wichtige von unwichtigen Signalen zu differenzieren.

Diesen Vorgang kannst du in der folgenden Abbildung etwas besser veranschaulichen:

Neurobiologie Aktionspotenzial Diagramm StudySmarterAbbildung 1: Ablauf eines AktionspotenzialsQuelle: wikipedia.org

Hemmende oder aktivierende Wirkung

Binden Neurotransmitter an Rezeptoren werden in der Regel Ionenkanäle am postsynaptischem Membran geöffnet. Je nachdem, welche Ionen daraufhin in die Zelle strömen, wird entweder ein Aktionspotenzial ausgelöst oder verhindert. Eine Änderung des Potenzial löst entweder eine Depolarisation oder einer Hyperpolarisation aus.

Ein Beispiel ist Glycin, welches einen hemmenden Effekt hat.

Glycin bindet am Glycin-Rezeptor, der auf der Membran der zu hemmenden Synapse sitzt. Wenn kein Glycin gebunden ist, passiert erstmal nichts. Bei der Bindung von Glycin öffnet dieser Rezeptor jedoch einen benachbarten Ionenkanal.

Durch diesen Kanal werden Chlorid-Ionen (Cl-) in die Synapse transportiert. Durch ihre negative Ladung kommt es innerhalb dieser Zelle zur Hyperpolarisation. Die Synapse, die im Ruhezustand etwa eine Ladung von -70 mV besitzt, wird dabei noch negativer geladen. Das führt dazu, dass die Signalweiterleitung gehemmt wird, weil für eine Signalweiterleitung kurzfristig eine positive Gesamtladung der Zelle benötigt wird.

Ursprung von Neurotransmittern

Neurotransmitter befinden sich sowohl in den Synapsen unseres Gehirns als auch im Rest unseres Nervensystems. Manche Arten dieser Synapsen sind im ganzen Gehirn verteilt, während andere in bestimmten Bahnen innerhalb des Gehirns verlaufen.

Neurotransmitter beider Arten können entweder direkt in der Synapse synthetisiert oder in Form von Vesikeln gelagert werden. Die Synthese der Neurotransmitter geschieht mithilfe verschiedenster Enzyme, die in den Synapsen vorhanden sind.

Vesikel kannst du dir wie Bläschen vorstellen, in denen eine Vielzahl von Stoffen gelagert werden können. Das kannst du dir in der folgenden Abbildung ansehen:

Exzitatorische Neurotransmitter Synapse schematische Darstellung StudySmarterAbbildung 2: Schematische Darstellung einer SynapseQuelle: u-helmich.de

Hier ist der Vorgang der Übertragung zu erkennen. Der Kopf der Synapse, von welchem aus die Neurotransmitter "gesendet" werden, wird als Synapsenendköpfchen bezeichnet. Zwischen den Synapsen findet die Übertragung von Neurotransmittern statt, während am Axon entlang lediglich das elektrische Signal entlangwandert.

Im Synapsenendköpfchen liegen Neurotransmitter in Form von Vesikeln vor. Diese können mit der Membran verschmelzen und so in den synaptischen Spalt entlassen werden. Von hier aus bewegen sie sich zur empfangenden Synapse. Auf der Membran befinden sich Rezeptoren, an die die Neurotransmitter binden können. Dadurch wird die Signalweiterleitung nun entweder gehemmt oder verstärkt.

Gruppen von Neurotransmittern

Du weißt jetzt schon, dass Neurotransmitter auf 2 Arten wirken können: exzitatorisch und inhibitorisch. Sie können aber auch anhand ihrer chemischen Struktur unterschieden werden. Die nachfolgende Tabelle zeigt dir die verschiedenen Gruppen mit ein paar Beispielen:

Gruppe

Beispiele

biogene Amine

Histamin

Serotonin

Acetylcholin

Dimethyltryptamin

Katecholamine (Adrenalin; Noradrenalin; Dopamin)

Neuropeptide

Glucagon

Insulin

Endorphine/Enkephaline

Somatostatin

Substanz P

Aminosäuren

Asparaginsäure/Aspartat

Glutaminsäure/Glutamat

y-Aminobuttersäure (GABA)

Glycin

lösliche Gase

Stickstoffoxid (NO)

Kohlenstoffmonoxid (CO)

Von diesen Neurotransmittern sind jedoch nicht alle exzitatorisch. Nachfolgend findest du eine Tabelle der häufigsten exzitatorischen Neurotransmittern mit ihren jeweiligen Funktionen:

Neurotransmitter

Funktion

Acetylcholin

Signalweiterleitung

kognitive Prozesse

Lernvorgänge

Adrenalin/Epinephrin

Steigerung der Herzfrequenz & des Blutdrucks

Erweiterung der Bronchien (verbesserte Atmung)

Hemmung der Magen-Darm-Tätigkeit

Bereitstellung von Energiereserven

erhöhte Durchblutung wichtiger Körperteile

Noradrenalin/Norepinephrin

Steigerung des Blutdrucks

Aspartat

Signalweiterleitung

Glutamat

Sinneswahrnehmungen

kognitive Prozesse

Lernvorgänge/Gedächtnis

Appetitsteigerung (Gewichtsaufbau)

Vorläufer von GABA (inhibitorisch)

Dopamin

Motivations-/Antriebssteigerung

Koordination der Muskeln

bessere Stimmung

Neurotransmitter-Rezeptoren

Auf der Membran des Dendriten, der postsynaptischen Membran, befinden sich viele verschiedene Rezeptoren. Diese sind spezifisch auf die jeweiligen Neurotransmitter angepasst.

Es gibt 2 Arten dieser Rezeptoren:

Ionotrope Rezeptoren

Bei der Bindung des Neurotransmitters wird ein nah gelegener Ionenkanal geöffnet/geschlossen, wodurch einfache Anionen o. Kationen (geladene Moleküle) in den Dendrit einströmen. Das Einströmen verändert die Ladung (auch Potenzial) der Zelle, wodurch es sowohl zur Depolarisation als auch zur Hyperpolarisation kommen kann. Bei der Depolarisation wird das Aktionspotential an die nächste Zelle weitergegeben, bei einer Hyperpolarisation entsteht kein Aktionspotenzial.

Metabotrope Rezeptoren

Die Bindung des Neurotransmitters an den Rezeptor stößt eine Art Kettenreaktion in der Zelle an, die wiederum die Signalweiterleitung beeinflusst. Dieser Rezeptor wird G-Protein gekoppelter Rezeptor genannt. Es folgen biochemische Reaktionen, die deutlich komplexer sind als bei ionotropen Rezeptoren. Auch hier wird ein Ionenkanal geöffnet, der mit dem G-Protein zusammenwirkt.

Was passiert nun, wenn Neurotransmitter nicht mehr im synaptischen Spalt gebraucht werden?

Entfernung von Neurotransmittern aus dem synaptischen Spalt

Neurotransmitter werden nach Ausführung ihrer Funktion wieder in die Synapsenendköpfchen aufgenommen. Dort werden sie entweder in Vesikel eingelagert oder durch Enzyme abgebaut.

Die Neurotransmitter binden an sogenannte Carrierproteine in der Zellmembran der Synapse und werden so wieder aufgenommen. Das geschieht unter Cotransport bzw. Symport von Natrium oder Calcium.

Da innerhalb einer ruhenden Zelle immer eine negative Ladung herrscht, kann das positiv geladene Natrium (Na+) oder Calcium (Ca2+) entlang des elektrischen Gradienten in die Zelle wandern und den Neurotransmitter so "mitziehen". Das siehst du in der folgenden Abbildung:

Neurobiologie Symport Schema StudySmarterAbbildung 4: Schematische Darstellung des SymportsQuelle: gutefrage.net

Ein Gradient bezeichnet den Zustand zwischen dem Zellinneren und -äußeren, bei dem von einem Stoff oder einer Ladung mehr auf eine der beiden Seiten vorhanden ist. Aufgrund physikalischer Gegebenheiten strebt das System immer danach, ausgeglichen zu sein. Deswegen wandern die Kationen einfach in die negativ geladene Zelle ein, während negativ geladene Moleküle es nicht so einfach haben.

Beispiel Parkinson

Parkinson ist eine der bekanntesten Krankheiten, die durch eine fehlerhafte Signalweiterleitung gekennzeichnet sind.

Bei dieser Krankheit spielt der Botenstoff Dopamin die zentrale Rolle. Dopamin wirkt exzitatorisch und ist u.a. für die Regulierung von An- und Entspannung der Muskeln und somit auch für die Ausführung von feinen Muskelbewegungen verantwortlich.

Bei Parkinson-Patienten ist der Dopamin-Spiegel viel zu niedrig. Somit ist es ihnen nicht mehr möglich, ihre Muskeln normal zu kontrollieren. Das hat Zittern, Muskelsteife, Instabilität und eingeschränkte Bewegung zur Folge.

exzitatorische Neurotransmitter - Das Wichtigste

  • Exzitatorische Neurotransmitter sind die Gegenspieler zu den inhibitorischen Neurotransmittern.
  • Sie können in der Synapse synthetisiert oder aus Vesikeln bezogen werden, wenn sie gebraucht werden.
  • Die Signalweiterleitung beginnt im Axon, an dessen (präsynaptischer) Membran die Transmitter in den synaptischen Spalt freigegeben werden, um an den Rezeptoren zu binden, die auf der (postsynaptischen) Membran des Dendriten liegen.
  • Es gibt 4 Gruppen: Neuropeptide, Aminosäuren, lösliche Gase und biogene Amine.
  • Die wichtigsten exzitatorischen Transmitter sind: Dopamin, Acetylcholin, Adrenalin, Noradrenalin, Glutamat und Aspartat.
  • Es gibt ionotrope Rezeptoren, die die Spannung innerhalb der Zelle verändern können, und metabotrope Rezeptoren, die weitere Stoffwechselwege in Gang setzen.
  • Wenn Neurotransmitter ihre Aufgabe beendet haben, werden sie über Wiederaufnahme-Rezeptoren im Cotransport mit Calcium/Natrium wieder in die Zelle aufgenommen. Dort werden sie gespeichert oder abgebaut.

Häufig gestellte Fragen zum Thema exzitatorische Neurotransmitter

Es gibt inhibitorische und exzitatorische Neurotransmitter. Inhibitorische Transmitter hemmen ein Signal, exzitatorische Transmitter verstärken es. Neurotransmitter können anhand ihrer chemischen Struktur dann noch in 4 Gruppen eingeteilt werden: Amine, Neuropeptide, Aminosäuren und Gase.

Neurotransmitter können innerhalb einer Synapse entweder mithilfe von Enzymen direkt synthetisiert werden oder sie werden aus Vesikeln an der Synapsenmembran freigegeben.

Die Neurotransmitter werden an der präsynaptischen Membran von spezifischen Neurotransmitter-Wiederaufnahme-Rezeptoren gebunden. Mithilfe von ATP und Natrium/Calcium werden sie wieder in die Zelle geschleust und in Vesikel verpackt.

Bei Parkinson liegt der Botenstoff Dopamin in nicht ausreichender Menge in den Synapsen vor.

Finales exzitatorische Neurotransmitter Quiz

Frage

Was zählt zur Parkinson-Trias?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Tremor (Muskelzittern)
  • Akinesie (Bewegungsarmut)
  • Rigor (Muskelstarre)
Frage anzeigen

Frage

Was ist ein anderer Name für Dopamin?

Antwort anzeigen

Antwort

Dihydroxyphenylalamin

Frage anzeigen

Frage

Welche Aminosäure brauchen wir für die Dopaminsynthese?

Antwort anzeigen

Antwort

Tyrosin

Frage anzeigen

Frage

Welche Enzyme spielen in der Dopaminsynthese eine Rolle?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Tyrosin-Hydroxylase
  • L-Aminosäure-Decarboxylase
  • PALP (Pyridoxalphosphat) als Coenzym
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Frage

Wo findet die Dopaminsynthese statt?

Antwort anzeigen

Antwort

im Zytosol der Nervenendigungen

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Frage

Welche Enzyme sind für den Dopaminabbau von Bedeutung?

Antwort anzeigen

Antwort

  • COMT (Katechol-O-Methyltransferase)
  • MAO (Monoaminooxidase)
Frage anzeigen

Frage

Was ist das Endprodukt des Dopaminabbaus?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Vanillinmandelsäure
  • Metanephrin
Frage anzeigen

Frage

Welche drei großen Bahnsysteme nutzt Dopamin im Gehirn?

Antwort anzeigen

Antwort

  • nigrostriatale System
  • Mesolimbocorticales System
  • Tuberoinfundibuläre Bahn
Frage anzeigen

Frage

Von wo bis wo zieht das nigrostratiatale System?

Antwort anzeigen

Antwort

Es zieht von der Substantia nigra, im Mesencephalon bis zum Corpus striatum, in den Basalganglien.

Frage anzeigen

Frage

Von wo bis wo zieht das nigrostratiatale System?

Antwort anzeigen

Antwort

Es zieht von der Substantia nigra, im Mesencephalon bis zum Corpus striatum, in den Basalganglien.

Frage anzeigen

Frage

Für was ist das extrapyramidalmotorische System zuständig?

Antwort anzeigen

Antwort

Für die Ausführung von Bewegungen

Frage anzeigen

Frage

Die Sezernierung welcher Hormone hemmt Dopamin im Hypophysenvorderlappen?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Prolactin
  • ACTH
  • TSH
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Frage

Wie viel Rezeptorsubtypen unterscheiden wir bei Dopamin?

Antwort anzeigen

Antwort

5

Frage anzeigen

Frage

Bei welchen beiden wichtigen Krankheitsbildern spielt Dopamin eine zentrale Rolle?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Parkinson-Syndrom
  • Schizophrenie
Frage anzeigen

Frage

Warum kann man bei einem Dopaminmangel im Gehirn nicht einfach Dopamin als Therapie verabreichen?

Antwort anzeigen

Antwort

Dopamin kann die Blut-Hirn-Schranke nicht überwinden.

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Frage

Wie bildet sich der Name der Katecholamine?

Antwort anzeigen

Antwort

Durch das Zusammenfügen von zwei Wörtern:

  • Katechol-Ring
  • Amino-Gruppe
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Frage

Ist Dopamin ein Hormon?

Antwort anzeigen

Antwort

Nein. Dopamin agiert nur als Neurotransmitter.

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Frage

Welche körpereigenen Stoffe gehören zu den Katecholaminen?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Dopamin
  • Noradrenalin
  • Adrenalin
Frage anzeigen

Frage

Wie viel Rezeptorsubtypen gibt es für die Katecholamine?

Antwort anzeigen

Antwort

Es gibt 5 Subtypen.

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Frage

Wie stellen Katecholamine dem Körper vermehrt Energie zur Verfügung?

Antwort anzeigen

Antwort

  • stimuliert Glykogeneabbau in Skelettmuskulatur
  • stimuliert Glucoseausschüttung in Leber
  • stimuliert Fettsäureausschüttung in Fettzellen
  • hemmt Insulinausschüttung
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Frage

Was ist das Ziel der Katecholamine, wenn sie Blutgefäße erweitern oder kontrahieren?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Durchblutung von Gehirn, Skelettmuskulatur und Herz verstärken
  • Sauerstoffversorgung erhöhen
Frage anzeigen

Frage

Aus welcher Aminosäure werden Katecholamine hergestellt?

Antwort anzeigen

Antwort

Tyrosin

Frage anzeigen

Frage

Wo wandert Dopamin hin, damit die restlichen Katecholamine gebildet werden können?

Antwort anzeigen

Antwort

Dopamin wandert aus dem Zytosol in die Zellgranula.

Frage anzeigen

Frage

Was ist ein Phäochromozytom?

Antwort anzeigen

Antwort

Ein Tumor im Nebennierenmark, der die Katecholaminsynthese beeinflusst.

Frage anzeigen

Frage

Durch welche zwei großen Systeme werden Katecholamine reguliert?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Hormone
  • Nerven
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Frage

Welche Hormone regulieren vor allem die Katecholaminsynthese?

Antwort anzeigen

Antwort

die Glucocorticoide

Frage anzeigen

Frage

Wann können die Katecholaminwerte erhöht sein?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Stress
  • körperliche Überanstrengung
  • Bluthochdruck
  • Unterzuckerung
  • Herzinfarkt
  • Cushing Syndrom
  • Phäochromozytom
Frage anzeigen

Frage

Wie kann man die Katecholaminwerte in der Medizin bestimmen?

Antwort anzeigen

Antwort

Man sammelt über 24 Stunden hinweg den Urin des Patienten.

Frage anzeigen

Frage

In welchen Bereichen braucht man Katecholamine vor allem in der Medizin?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Intensivmedizin
  • Notfallmedizin
Frage anzeigen

Frage

Wie wird Adrenalin bei einer Reanimation verabreicht ?

Antwort anzeigen

Antwort

  • intravenös
  • intratracheal
Frage anzeigen

Frage

Wo wird Adrenalin synthetisiert?

Antwort anzeigen

Antwort

In der Nebenniere

Frage anzeigen

Frage

Von welchen Enzymen wird Adrenalin abgebaut?

Antwort anzeigen

Antwort

COMT und MAO

Frage anzeigen

Frage

Was ist das Endprodukt beim Abbau von Adrenalin und was passiert damit?

Antwort anzeigen

Antwort

Das Endprodukt ist Vanillinmandelsäure und es wird über den Urin ausgeschieden

Frage anzeigen

Frage

Was ist die wichtigste Aufgabe von Adrenalin?

Antwort anzeigen

Antwort

Energie bereitstellen

Frage anzeigen

Frage

Nenne einige Wirkungen von Adrenalin auf den Körper

Antwort anzeigen

Antwort

  • erhöhte Herzfrequenz
  • beschleunigte Erregungsleitung
  • gesteigerte Lipolyse
  • erhöhter Blutzuckerspiegel 
  • erweiterte Bronchien
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Frage

Wie wird der Adrenalin-Wert im Körper bestimmt?

Antwort anzeigen

Antwort

Über Urin- oder Blutserumproben

Zuvor muss eine Ruhepause eingelegt werden um die Ergebnisse nicht zu verfälschen

Frage anzeigen

Frage

Woher kann ein erhöhter Adrenalin-Wert kommen?

Antwort anzeigen

Antwort

Ursache können Stress, Alkohol, Kaffee, Bluthochdruck, Hypoglykämie (niedriger Blutzuckerspiegel) oder in seltenen Fällen ein Geschwulst oder (meist gutartiger) Tumor in der Nebennierenrinde sein


Frage anzeigen

Frage

Woher kann ein sehr niedriger Adrenalin-Wert kommen?

Antwort anzeigen

Antwort

Ursache ist meist eine Beschädigung der Nebenniere

Frage anzeigen

Frage

Inwiefern dient Adrenalin als Arzneimittel

Antwort anzeigen

Antwort

  • Notfallmedikament in der Reanimation
  • in Asthma- und Nasensprays
  • Zusatz zur lokalen Anästhesie 
Frage anzeigen

Frage

Wie wird Adrenalin noch bezeichnet?

Antwort anzeigen

Antwort

Epinephrin

Frage anzeigen

Frage

An welche Rezeptoren bindet Adrenalin

Antwort anzeigen

Antwort

An G-Protein-gekoppelte Adrenorezeptoren - genauso wie Noradrenalin

Frage anzeigen

Frage

Welche Gefahren gibt es bei der Verwendung von Adrenalin als (Notfall-) Medikament

Antwort anzeigen

Antwort

In den schlimmsten Fällen kann es zu Durchblutungsstörungen am Herzen, Herzinfarkt oder Herzstillstand führen

Frage anzeigen

Frage

Durch welche Symptome fällt ein dauerhaft erhöhter Adrenalin-Wert auf`?

Antwort anzeigen

Antwort

​Folgende Symptome treten in Form von Anfällen auf

  • extremes Schwitzen
  • Kopfschmerzen
  • blasse Haut
  • hoher Blutdruck
Frage anzeigen

Frage

Was ist die Definition von Acetylcholin?

Antwort anzeigen

Antwort

Acetylcholin ist ein Neurotransmitter.  Er kommt sowohl im zentralen, als auch im peripheren Nervensystem vor. 


Zu seinen Funktionen gehören die Vermittlung von Muskelkontraktion und Signalübertragung im vegetativen Nervensystem.

Frage anzeigen

Frage

​Aus was besteht Acetylcholin?

Antwort anzeigen

Antwort

Acetylcholin ist ein Ester der Essigsäure und des Aminoalkohols Cholin.

Frage anzeigen

Frage

Welches Enzym ist für die Synthese von Acetylcholin verantwortlich?

Antwort anzeigen

Antwort

Cholinacetyltransferase

Frage anzeigen

Frage

​Was passiert mit dem Acetylcholin, bis es gebraucht wird?

Antwort anzeigen

Antwort

Es wird in Speichervesikeln gelagert und erst dann in den synaptischen Spalt freigesetzt

Frage anzeigen

Frage

Welche Rolle spielt Acetylcholin in Sympathikus und Parasympathikus?

Antwort anzeigen

Antwort

  • präganglionäre Neurone: ACh ist Transmitter für Sympathikus und Parasympathikus
  • postganglionäre Neurone: ACh ist nur Transmitter für den Parasympathikus
Frage anzeigen

Frage

Fasse die Funktionen von Acetylcholin als Neurotransmitter zusammen.

Antwort anzeigen

Antwort

  • Einleitung der Muskelkontraktion (PNS)
  • Einfluss auf Blutdruck, Herzfrequenz, Verdauung und Stoffwechsel (vegetatives Nervensystem)
  • Steuerung verschiedener Gehirnaktivitäten mit Einfluss auf Aufmerksamkeit, Lernen, Erinnerungsbildung und mehr
Frage anzeigen

Frage

Wie heißen die verschiedenen Typen von Cholinozeptoren?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Nikotinerge Acetylcholinrezeptoren
  • Muskarinerge Acetylcholinrezeptoren
Frage anzeigen
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