GABA

Damit gehört GABA zu den nicht proteinogenen Aminosäuren, da es nicht bei der Proteinbiosynthese hergestellt wird, sondern erst Glutamat durch die GAD zu GABA werden kann. Glutamat hingegen ist eine proteinogene Aminosäure. Die Aminosäure Glutamat ist hierbei der Gegenspieler (Antagonist) der Gamma-Amino-Buttersäure und hat eine erregende Wirkung. Die Aminosäure Glutamat ist somit der häufigste, erregende Neurotransmitter im Gehirn und damit der wichtigste Gegenspieler von GABA.

Vorkommen von GABA

Gamma-Amino-Buttersäure ist laut heutiger wissenschaftlicher Kenntnis im menschlichen Körper nur im Gehirn und in der Bauchspeicheldrüse vorhanden und hat dort unterschiedliche Aufgaben. Die Wirkung ist im Grunde die Gleiche, der Stoff wirkt nämlich in beiden Fällen hemmend. Deswegen wird GABA auch als Inhibitor (= Hemmer) bezeichnet.

GABA in der Bauchspeicheldrüse (Pankreas)

Die Bauchspeicheldrüse ist ein wichtiges, regulatorisches Organ des Körpers. GABA wird dort durch die Glutamat-Decarboxylase gebildet. Es sorgt dafür, dass weniger Glukagon von den Inselzellen des Pankreas ausgeschüttet wird. Glukagon ist ein Hormon, welches den Blutzuckerspiegel normalerweise anhebt. Da es nun aber von GABA gehemmt (inhibiert) wird, kommt es zu einer Senkung des Blutzuckerspiegels.

GABA im Gehirn

Der wichtigste Einsatz von GABA findet im Gehirn von Säugetieren, beziehungsweise im Zentralnervensystem (ZNS), statt. Dort zählt es zu einem der am häufigsten vorkommenden Neurotransmittern. Dabei ist seine Wirkung wie im Pankreas, also inhibitorisch. Das bedeutet, dass GABA auch im Gehirn seine hemmende Wirkung entfaltet. Im ZNS kommt es am häufigsten an Synapsen als Neurotransmitter, aber auch am Neuron selbst und dort am Axon und Dendrit vor.

Die Wirkung von Gamma-Amino-Buttersäure im ZNS

GABA sorgt im ZNS dafür, dass Signale an Nervenzellen (Neuronen) nicht oder erschwert weitergeleitet werden können. Im Gehirn gibt es zwei Angriffspunkte der Gamma-Amino-Buttersäure:

1. einmal direkt im synaptischen Spalt als Neurotransmitter,

2. einmal an der Nervenzelle (Neuron) selbst.

Beides Mal ist die Wirkung hemmend, löst aber unterschiedliche Vorgänge aus.

1. GABA am Neuron

GABA setzt im Gehirn an unterschiedlichen Stellen an. Eine davon der Angriffspunkt am Neuron.

Bedingungen für die GABA Wirkung

Direkt an der Nervenzelle (Neuron) tritt die Wirkung von GABA im Gehirn verstärkt am Axon auf. Dort sorgt es dafür, dass die auf das Axon folgende Präsynapse (synaptisches Endknöpfchen) nicht in der Lage ist, ihren aktivierenden Neurotransmitter (zum Beispiel die Aminosäure Glutamat) auszuschütten. Um dies zu erreichen, muss das Axon und die Präsynapse so weit beeinflusst werden, dass letztendlich ein eintreffendes Aktionspotential abgeschwächt wird.

Wirkung von GABA am Neuron

Durch GABA wird verhindert, dass die Vesikel, gefüllt mit erregenden Neurotransmittern, in der Präsynapse dazu angeregt werden, zum synaptischen Spalt zu wandern. Damit werden sie daran gehindert, ihre erregende Neurotransmitter-Wirkung zu entfalten. Somit hemmt GABA letztendlich eine erregende Synapse und sorgt dafür, dass kein Signal dieses Neurons im Gehirn weitergeleitet werden kann.

• Der Neurotransmitter Gamma-Amino-Buttersäure wird ausgeschüttet von einem GABAergen-Neuron im Gehirn.

• Dieses Neuron wirkt auf die folgende Nervenzelle.

• Die Nervenzelle, auf die es wirkt, ist eine erregende (zum Beispiel eine mit der Aminosäure Glutamat).

• Durch GABA kann diese ihren erregenden Neurotransmitter nicht oder nur eingeschränkt ausschütten, wird also gehemmt.

• Die Hemmung der aktivierenden Nervenzelle (Neuron) führt somit zur Hemmung der Erregungsleitung im Gehirn.

2. GABA im synaptischen Spalt

Als Neurotransmitter des Gehirns kann GABA auch von einer Präsynapse mit GABA gefüllten Vesikeln ausgeschüttet werden. Durch den synaptischen Spalt wandert der Neurotransmitter zur Postsynapse der folgenden Nervenzelle. Hierbei gibt es spezielle GABA-Rezeptoren, welche nun für eine Negativierung der Postsynapse sorgen und damit die inhibitorische Wirkung des Neurotransmitters entfalten. Dadurch wird das Membranpotential negativer (= Hyperpolarisation) und rückt weiter weg von der Schwelle für ein Aktionspotential, auch inhibitorisches postsynaptsiches Potential (kurz IPSP) genannt.

Abbildung 1: Präsynaptische (links) und postsynaptische Hemmung (rechts)

Die verschiedenen GABA-Rezeptoren

Für diese Wirkungen des Neurotransmitters an der Prä- und Postsynapse gibt es im Gehirn unterschiedliche GABA-Rezeptoren.

Was sind GABAA- und GABAC-Rezeptoren?

Diese Rezeptortypen für den Neurotransmitter sind grundlegend ähnlich und kommen beide im Gehirn vor. Der Unterschied ist, dass sich der GABAc-Rezeptor weniger leicht durch Nervengifte beeinflussen lässt. Beide sind ligandengesteuert (= ionotrop) und für Ionen durchlässig.

Nun sorgen diese GABA-Rezeptoren dafür, dass negative Chloridionen in die Postsynapse eindringen und damit das Membranpotential negativer wird. Das nennt man IPSP (= inhibitorisches postsynaptisches Potential). Somit wird die Erregungsweiterleitung erschwert und so entfaltet der inhibitorische Neurotransmitter seine Wirkung.

Abbildung 2: IPSP an einem Neuron im Gehirn

GABAB-Rezeptoren

Die andere Art der GABA-Rezeptoren ist die der Gruppe B. Diese setzen an der Prä- und Postsynapse des Gehrins an, also vor und nach dem synaptischen Spalt. Sie sind G-Protein gekoppelt (= metabotrop).

Dabei sorgen diese dafür, dass weniger Calcium in die Nervenzelle einströmen und mehr Kalium aus der Zelle heraus strömen kann. Damit wird das Membranpotential der Präsynapse negativer und stoppt die Ausschüttung der aktivierenden Neurotransmitter. Zudem wird auch an der Postsynapse der Kaliumausstrom verstärkt, was wiederum zu einem IPSP führt. Dies hemmt zusätzlich die Erregungsweiterleitung im Gehirn.