Bewegungen sind ein komplexer Prozess, der vom Gehirn gesteuert wird. Das Gehirn initiiert und koordiniert Bewegungen über mehrspurige motorische Schnellstraßen, die ins Rückenmark führen. Diese motorischen Befehle müssen zu den Muskeln gelangen, um ausgeführt zu werden. Die Pyramidenbahn ist für willkürliche Bewegungen und insbesondere für die Feinmotorik von Händen und Fingern zuständig. Die ventromedialen Bahnen kontrollieren das Gleichgewicht und die Körperhaltung. Die spinalen Motoneurone übernehmen den letzten Schritt, indem sie die Muskeln zur Kontraktion bringen. An der motorischen Endplatte wird der Neurotransmitter Acetylcholin freigesetzt, der an Rezeptoren der Muskelzelle andockt und eine elektrische Erregung auslöst, die zur Kontraktion führt.
Motorische Bahnen und ihre Funktionen
Mehrere motorische Leitungsbahnen ziehen vom Gehirn ins Rückenmark und dort nach unten. Über diese absteigenden Rückenmarksbahnen kommunizieren die Bewegungszentren der Hirnrinde mit den Muskeln. Die seitlich im Rückenmark gelegenen lateralen Bahnen, insbesondere die Pyramidenbahn (Tractus corticospinalis), sind für willkürliche Bewegungen der Extremitäten verantwortlich. Die ventromedialen Bahnen hingegen steuern die Rumpf- sowie die rumpfnahe Extremitätenmuskulatur und dienen in erster Linie dazu, das Gleichgewicht und die Körperhaltung zu kontrollieren.
Die Pyramidenbahn: Eine Autobahn für willkürliche Bewegungen
Bei Primaten ist die Pyramidenbahn für willkürliche Bewegungen und insbesondere für Feinmotorik von Händen und Fingern zuständig. Dies macht sie zur wohl wichtigsten motorischen Bahn des Menschen. Im Rückenmark ist die Pyramidenbahn entweder direkt oder über Interneurone mit den Motoneurone verschaltet, die motorische Signale an die Muskeln weitergeben und diese kontrahieren lassen. Die Nervenzellen, die den Ursprung der Pyramidenbahn bilden, sind mit ihren Fortsätzen gut ein bis zwei Meter lang. Die Bezeichnung „Pyramidenbahn“ rührt von einer durch sie gebildeten Vorwölbung in der Medulla oblongata her, wo der Tractus corticospinalis im Querschnitt dreieckig erscheint.
Ventromediale Bahnen: Kontrolle von Gleichgewicht und Körperhaltung
Die ventromedialen Bahnen kontrollieren das Gleichgewicht und die Körperhaltung. Die damit verbundenen Muskelbewegungen erfolgen in der Regel unbewusst. Zu den ventromedialen Bahnen gehören der Tractus vestibulospinalis, der Tractus tectospinalis, der Tractus reticulospinalis medialis und der Tractus reticulospinalis lateralis. Sie haben ihren Ursprung in verschiedenen Regionen des Hirnstamms.
Die Rolle der Motoneurone bei der Muskelkontraktion
Für die Kontraktion von Muskeln sorgen die Motoneuronen im Rückenmark. Die Fortsätze der Motoneurone verbreitern sich an ihrem Ende zu motorischen Endplatten, mit denen sie sich an die Membranen der quergestreiften Muskelfasern anheften. Empfängt ein Motoneuron im Rückenmark zum Beispiel über die Pyramidenbahn das Signal zur Kontraktion, dann setzt die motorische Endplatte so genannte Vesikel frei: kleine Bläschen, die den Neurotransmitter Acetylcholin enthalten. Erreichen die chemischen Botenstoffe die Muskelzelle, docken sie dort an Rezeptoren an und lösen eine elektrische Erregung der Zelle aus, die sich daraufhin kontrahiert.
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Acetylcholin: Der Schlüssel zur Muskelkontraktion
Acetylcholin, kurz ACh, ist ein Neurotransmitter, der zentrale Aufgaben in der Erregungsübertragung übernimmt. Er kommt sowohl im zentralen als auch im peripheren Nervensystem vor. Zu seinen Funktionen gehören die Vermittlung von Muskelkontraktion und Signalübertragung im vegetativen Nervensystem. Acetylcholin ist ein Ester der Essigsäure und des Aminoalkohols Cholin. Die Reaktion der beiden Bestandteile findet in den Endknöpfchen von Synapsen statt und wird vom Enzym Cholinacetyltransferase katalysiert. Das fertige Acetylcholin wird einen Transporter in Speichervesikeln verpackt.
Acetylcholinrezeptoren: Nikotinerg und Muskarinerg
Es gibt zwei verschiedene Typen von Cholinozeptoren in der postsynaptischen Membran: nikotinerge und muskarinerge Acetylcholinrezeptoren. Nikotinerge Acetylcholinrezeptoren sind ligandengesteuerte Ionenkanäle, die sich öffnen, sobald Acetylcholin aus dem synaptischen Spalt bindet. Geöffnet können positiv geladene Natrium-, Kalium- und Calcium-Ionen passieren, wodurch die Zelle depolarisiert und folglich erregt wird. Muskarinerge Acetylcholinrezeptoren sind G-Protein-gekoppelte Rezeptoren, bei denen die Signalübertragung über eine Signalkaskade erfolgt.
Curare: Ein Pfeilgift mit weitreichenden Auswirkungen auf die neuromuskuläre Übertragung
Das Pfeilgift Curare unterbricht die Kommunikation zwischen Hirn und Muskel auf Höhe der motorischen Endplatte: Die Substanz lagert sich an die Acetylcholinrezeptoren an und blockiert sie. Acetylcholin kann dann nicht mehr an den Rezeptoren andocken und somit auch keine Muskelerregung mehr auslösen, seine Wirkung verpufft quasi im Nichts. Die Folge: Der Muskel kann nicht mehr kontrahieren. Da auch die Atemmuskulatur gelähmt ist, tritt Atemstillstand und schließlich der Tod ein.
Gewinnung und Verwendung von Curare
Südamerikanische Ureinwohner stellen das Pfeilgift aus Rinden und Blättern südamerikanischer Lianenarten her und jagen damit Tiere. Der französische Physiologe Claude Bernard (1811-1878) entdeckte, dass das indianische Pfeilgift Curare eine schlaffe Lähmung der quergestreiften Muskulatur auslöst, dabei jedoch die Nerven leitfähig bleiben und die Muskulatur direkt stimuliert werden kann. Damit legte er die Grundlage zur Entdeckung der Verbindungsstelle zwischen Nerv und Muskel, der neuromuskulären Synapse.
Curare-Wirkung auf die Acetylcholinrezeptoren
Curare wirkt als kompetitiver Antagonist des Acetylcholins und blockiert damit den Acetylcholinrezeptor an der postsynaptischen Membran. Durch Verhinderung der Depolarisierung ist die quergestreifte Muskulatur blockiert. Es kommt zur Lähmung der Muskeln an den Extremitäten, des Kopfes, Rumpf und Brustkorbes, der Tod tritt durch Atemlähmung ein. Bewußtsein und Schmerzempfinden bleiben bis zum Tode voll erhalten.
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Medizinische Anwendung von Curare-Derivaten
Partialsynthetische Derivate des Curare werden als Muskelrelaxans zur Operationsvorbereitung genutzt. Muskelrelaxanzien verhindern die neuromuskuläre Übertragung und werden routinemäßig in der Anästhesie eingesetzt, um die Skelettmuskulatur vorübergehend schlaff zu lähmen. Sie stellen neben Hypnotika und Analgetika eine der drei elementaren Säulen der balancierten Anästhesie dar.
Die neuromuskuläre Endplatte: Eine Schaltstelle der Erregungsübertragung
Die neuromuskuläre Endplatte besteht aus dem präsynaptischen Nevenende, dem synaptischen Spalt sowie der postsynaptischen Muskeloberfläche. Durch die anatomisch unterschiedlichen Strukturen sowie dem synaptischen Spalt ist eine direkte Impulsweiterleitung nicht möglich. Botenstoffe (Transmitter) übersetzen das Nervenaktionspotenzial in ein Muskelaktionspotenzial: Depolarisiert ein Aktionspotenzial das präsynaptische Nervenende, fusionieren Azetylcholin enthaltende Vesikel mit der präsynaptischen Membran und entleeren Azetylcholin in den synaptischen Spalt.
Azetylcholinfreisetzung und -bindung
Azetylcholin diffundiert über den synaptischen Spalt und bindet an postsynaptische nikotinische Azetylcholinrezeptoren auf der Muskeloberfläche. Diese Rezeptorproteine sind transmembranöse kanalbildende Ionophoren, die sich nach Aktivierung durch Azetylcholin öffnen und durch den dadurch initiierten Ionenstrom ein postsynaptisches Aktionspotenzial (Endplattenpotenzial) auslösen.
Motorische Einheit und synaptischer Spalt
Das Axon eines motorischen Nerven und die von ihm innervierten Muskelfasern werden als motorische Einheit bezeichnet. Alle Muskelfasern einer motorischen Einheit reagieren synchron auf die Erregung ihres gemeinsamen Neurons. Unmittelbar vor der Endplatte verlieren die Axone ihre Myelinscheide und teilen sich in mehrere Hauptäste auf. Diese verzweigen sich weiter in feine Fasern mit kolbenartig verdickten Enden. Jeder Muskelfaser ist in der Regel genau eine motorische Endplatte zugeordnet, die sich im mittleren Drittel der Faser befindet. Die Nervenenden sind reich an Mitochondrien, Kapillaren und Vesikeln. Diese Vesikel liegen in einer Zahl von einigen 100.000 pro Nervenende vor, werden im Soma gebildet und anschließend nach peripher zur präsynaptische Membran transportiert. Im 20-50 nm schmalen synaptischen Spalt befindet sich die extrazelluläre Matrix. Diese aus Proteoglykanen, Glykoproteinen und Fasern bestehende Matrix fixiert die neuromuskuläre Synapse gegen Verschiebung und stellt so sicher, dass Azetylcholin an die hochspezialisierte postsynaptische Membran gelangt.
Synthese, Speicherung und Freisetzung von Azetylcholin
Azetylcholin wird durch die Cholinazetyltransferase in den terminalen Nervenendigungen aus Cholin und Azetylkoenzym A gebildet und in Vesikeln gespeichert. In einem Vesikel befinden sich jeweils einige Tausend Azetylcholinmoleküle. Cholin wird direkt nach Abspaltung durch die Azetylcholinesterase im synaptischen Spalt über die präsynaptische Membran wieder aufgenommen. Erreicht ein Erregungsimpuls das Ende des Axons, so wird die Adenylatzyklase aktiviert und zyklisches Adenosinmonophosphat (cAMP) gebildet. Dies bedingt in Verbindung mit der Potenzialänderung die Öffnung von Kalziumkanälen in der Membran der Nervenendigung.
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Kalziumeinstrom und Azetylcholinfreisetzung
Nach Öffnung der Kanäle strömt Kalzium entlang des Konzentrations- und Ladungsgefälles vom Extrazellulärraum in die präsynaptischen Nervenendigungen. Vermittelt durch mehrere kalziumbindende Proteine an der Vesikeloberfläche (Synaptotagmin, Synaptobrevin) und der terminalen Axonmembran (SNAP-25, Syntaxin) verschmelzen schließlich präsynaptische Azetylcholinvesikel mit aktiven Zentren der Zellmembran und schütten Azetylcholin in den synaptischen Spalt aus.
Spontane Freisetzung von Azetylcholin
Auch ohne Erregungsimpuls entleeren sich einzelne Vesikel (Quanten) spontan und setzen dabei 7000-12.000 Azetylcholinmoleküle frei. Mit einer Frequenz von etwa 1/s werden so kleine lokale Potenzialänderungen ausgelöst. Die Amplitude dieser spontanen Miniaturendplattenpotenziale (MEPP) beträgt ca. 0,5 mV. Erreicht jedoch ein Aktionspotenzial die präsynaptische Membran, steigt die Rate der freigesetzten Quanten kurzzeitig um ein Vielfaches (>100 Quanten/ms).
Schicksal des Azetylcholinmoleküls
Das so freigesetzte Azetylcholin erzeugt kurz eine Konzentration von 1 mM und damit einen hohen Gradienten über die neuromuskuläre Synapse. Für das Azetylcholinmolekül gibt es drei Optionen: es verbleibt im synaptischen Spalt, bindet an die Azetylcholinesterase, wo es hydrolysiert wird, oder es bindet an den Azetylcholinrezeptor. Das Verhältnis von Bindung an die Azetylcholinesterase versus Azetylcholinrezeptor beträgt 1:10. Die Katalyserate von Azetylcholinesterase ist jedoch 104×s−1.
Präsynaptische Azetylcholinrezeptoren
Nikotinische Azetylcholinrezeptoren werden ebenfalls an der präsynaptischen Membran exprimiert. Ihre Zusammensetzung ist 2α33β2. Nach Aktivierung durch Azetylcholin fördern sie im Sinne einer positiven Rückkopplung eine vermehrte Bereitstellung und Ausschüttung von Azetylcholinvesikeln. Nichtdepolarisierende Muskelrelaxanzien blockieren nicht nur die postsynaptischen Azetylcholinrezeptoren, sondern auch die beschriebenen präsynaptischen Rezeptoren. Dadurch wird der positive Rückkopplungsmechanismus unterbrochen. Bei hoher Impulsrate können die synaptischen Azetylcholinspeicher nicht mehr ausreichend rasch ersetzt werden. Klinisch kommt es zur Ermüdung (Fading) der neuromuskuläre Übertragung.
Adulte nikotinische Azetylcholinrezeptoren
Adulte nikotinische Azetylcholinrezeptoren sind pentamerische Glykoproteine, die sich aus zwei α- und je einer β-, δ- und ɛ-Untereinheit zusammensetzen [2(α1)β1δɛ-Rezeptor] und in der Mitte einen Ionenkanal bilden, der als Ionophore bezeichnet wird. Beide α-Untereinheiten besitzen je eine Bindungsstelle für Azetylcholin, die gleichzeitig besetzt sein müssen, damit sich die Ionophore öffnet und für Kationen durchlässig wird.
Ionenstrom und Depolarisation
Entsprechend ihrem Konzentrationsgradienten strömen Natrium- und Kalziumionen in die Muskelzelle und vermindern damit das Ruheendplattenpotenzial von ca. −90 mV. Werden so viele Ionenkanäle geöffnet, dass das Endplattenschwellenpotenzial von −65 mV erreicht wird, öffnen sich spannungsabhängige Natriumkanäle. Diese bewirken einen raschen Einstrom von Natiumionen und die Depolarisation der Membran. Durch diese Depolarisation entsteht an der Skelettmuskelfaser ein Aktionspotenzial, das sich auf der Muskelmembran ausbreitet und zur Kontraktion des Muskels führt.
Sicherheitsreserve der neuromuskulären Übertragung
In der Regel wird wesentlich mehr Azetylcholin freigesetzt, als nötig ist, um von den ca. 5.000.000 Rezeptoren pro Endplatte ca. 10 % zu öffnen, die zur Auslösung eines Aktionspotenzials genügen. Die neuromuskuläre Übertragung besitzt somit eine große Sicherheitsreserve („margin of safety“).
Rezeptorverteilung und -veränderungen
Im gesunden, innervierten Muskel sind die Azetylcholinrezeptoren in ihrer Verteilung auf der Muskeloberfläche streng auf die neuromuskuläre Endplatte begrenzt. Kommt es jedoch zu einer Abnahme neuronaler Reize, wie z. B. bei einer Denervierung, Verbrennung, langandauernder Immobilisation oder Sepsis, beginnt der Muskel sog. „juvenile“ oder „embryonale“ Rezeptoren zu synthetisieren, bei denen die ɛ-Untereinheit durch eine γ-Untereinheit ersetzt wird. Zusätzlich zum Wechsel der Untereinheiten gruppieren sich die Rezeptoren entlang der gesamten junktionalen und extrajunktionalen Oberfläche des Muskels.
Unterschiede zwischen adulten und embryonalen Rezeptoren
Die Veränderung einer Untereinheit führt zu bedeutsamen physiologischen und metabolischen Unterschieden zwischen beiden Rezeptortypen. Im Gegensatz zu den adulten Azetylcholinrezeptoren mit einer metabolischen Halbwertszeit von ca. 14 Tagen weisen embryonale Azetylcholinrezeptoren nur eine metabolische Halbwertszeit von 24 Stunden auf. Zusätzlich besitzen adulte Rezeptoren eine erhöhte Einzelkanalleitfähigkeit und eine verkürzte Einzelkanalöffnungszeit.
Wirkungsweise von Muskelrelaxanzien
Die Lähmung der Muskulatur durch Muskelrelaxanzien wird durch die Blockade postsynaptischer (α1)2β1δɛ-Azetylcholinrezeptoren bewirkt. Grundsätzlich wird eine kompetitive Hemmung der Rezeptoren durch nichtdepolarisierende Muskelrelaxanzien von einer nichtkompetitive Hemmung durch depolarisierende Muskelrelaxanzien unterschieden.
Nichtdepolarisierende Muskelrelaxanzien
Nichtdepolarisierende Muskelrelaxanzien sind Antagonisten am Azetylcholinrezeptor. Sie binden wie Azetylcholin an die α-Untereinheiten der Azetylcholinrezeptoren. Es reicht jedoch, wenn eine der beiden Bindungsstellen durch das nichtdepolarisierende Muskelrelaxans besetzt ist, um den betroffenen Rezeptor zu hemmen. Da nichtdepolarisierende Muskelrelaxanzien keine intrinsische Aktivität besitzen, ändern sie weder die Konfiguration des Rezeptors, noch öffnen sie den Ionenkanal. Es kommt zu einer kompetitiven Rezeptorblockade, bei der Azetylcholinmoleküle und Relaxans um eine Bindungsstelle konkurrieren: Ob an eine α-Untereinheit des Rezeptors Azetylcholin oder das nichtdepolarisierende Muskelrelaxans bindet, hängt von der Konzentration der beiden Substanzen und ihrer Affinität zum Rezeptor ab.
Eisbergphänomen
Wegen der hohen Sicherheitsreserve der neuromuskulären Überleitung müssen Muskelrelaxanzien mehr als 90 % der Rezeptoren einer motorischen Einheit blockieren, um sie vollständig zu lähmen. Erste klinische Zeichen einer Relaxierung sind erst ab ca. 75 % blockierter Azetylcholinrezeptoren zu beobachten. Klinisch ist nur die „Spitze des Eisbergs“ zu sehen („Eisbergphänomen“).
Depolarisierende Muskelrelaxanzien
Succinylcholin ist das einzige klinisch verwendete depolarisierende Muskelrelaxans. Es konkurriert mit dem Azetylcholin um die Bindung an der α-Untereinheit. Succinylcholin ist ein Partialagonist am Azetylcholinrezeptor. Nach Bindung an mindestens eine α-Untereinheit des Rezeptors öffnet sich der Azetylcholinrezeptor (agonistische Komponente). Die zweite Bindungsstelle am Rezeptor kann entweder auch durch Succinylcholin oder aber durch Azetylcholin besetzt sein. Wird das Schwellenpotenzial überschritten, löst Succinylcholin eine Kontraktion der Muskulatur aus. Davon sind alle quergestreiften Muskeln betroffen, da Succinylcholin systemisch appliziert an die Endplatten aller Muskel gelangt.
Antagonistische Komponente und Desensitisierung
Solange Succinylcholin am Azetylcholinrezeptor gebunden ist, wirkt es jedoch als Antagonist, da es eine physiologische Bindung von Azetylcholin verhindert (antagonistische Komponente). Azetylcholin wird innerhalb von 1 ms im synaptischen Spalt von der Azetylcholinesterase hydrolysiert. Es entsteht damit ein hoher Diffusionsgradient vom Rezeptor weg. Im Gegensatz hierzu kann Succinylcholin nur im Plasma und nur von der Pseudocholinesterase abgebaut werden. Succinylcholin muss also aus dem synaptischen Spalt ins Plasma zurück diffundieren, um hydrolysiert zu werden. Dieser Prozess ist langsamer als die Hydrolyse des Azetylcholins im synaptischen Spalt, weshalb Succinylcholin länger in wirksamer Konzentration im synaptischen Spalt vorhanden ist und repetitiv an weitere Azetylcholinrezeptoren binden kann. Die muskelrelaxierende Wirkung von Succinylcholin beruht wahrscheinlich auf einer Desensitierung der Azetylcholinrezeptoren, Inaktivierung der spannungabhängigen Natriumkanäle und Zunahme der Kaliumleitfähigkeit der umliegenden Membranen.
Dualblock und Desensitisierung
Ein Dualblock kann nach hohen Einzel- oder Kumulativdosen eines depolarisierenden Muskelrelaxans (Succinylcholin 2-4 mg/kgKG) beobachtet werden. Wenn Succinylcholin vermindert metabolisiert wird, kommt es zu einer relativen Überdosierung des Relaxans im synaptischen Spalt. Der initiale depolarisierende (oder Phase-I-)Block geht in einen nichtdepolarisierenden (oder Phase-II-)Rezeptorblock über. Diese Umwandlung in den sog. Phase-II-Block ist dosis- und zeitabhängig. Der genaue molekulare Mechanismus ist nicht vollständig geklärt. Zu hohe Dosen von Succinylcholin hemmen vermutlich die präsynaptischen α3β2-Azetylcholinrezeptoren und dies führt zu einer nichtdepolarisierenden neuromuskulären Blockade (Phase-II-Block). Im Zustand der Desensitisierung befinden sich Azetylcholinrezeptoren in einer Konfiguration, in der sie noch Azetylcholin binden können, sie jedoch nicht mehr aktiviert werden können.
Physiologischer Zustand und Desensitisierung
Wahrscheinlich ist der desensitisierte Zustand eines Azetylcholinrezeptors ein physiologischer Zustand, in dem sich desensitierte und erregbare Formen im Equilibrium befinden, um eine überschießende Muskelantwort auf extreme neuronale Stimulation zu vermeiden. Eine Zunahme der Anzahl desensitisierter Rezeptoren kann durch eine unphysiologisch hohe Konzentration von Agonisten im synaptischen Spalt ausgelöst werden, so z. B. durch hohe Azetylcholinkonzentrationen nach Hemmung der Azetylcholinesterase oder durch hohe Succinylcholinkonzentrationen nach wiederholter Gabe oder beeinträchtigtem Abbau. Nachdem Succinylcholin seine agonistische Wirkung entfaltet, desensitiert es ebenfalls den Azetylcholinrezeptor. Eine Desensitisierung des Azetylcholinrezeptors kann aber auch durch Inhalationsanästhetika, Thiopental, Chlorpromazin, Kalziumantagonisten vom Verapamiltyp, viele Lokalanästhetika, Äthanol, Polymyxin B, sowie durch Cholinesteraseinhibitoren ausgelöst werden. Bei einer Desensitisierung durch Succinylcholin bleibt die Zahl der erregbaren Rezeptoren noch vermindert und verhindert dadurch die neuromuskuläre Überleitung, obwohl die Substanz aus dem synaptischen Spalt diffundiert ist.
Weitere Synapsengifte und ihre Wirkmechanismen
Neben Curare gibt es noch eine Vielzahl anderer Synapsengifte, die in den Ablauf der natürlichen Erregungsübertragung in Synapsen eingreifen. Diese Toxine können auf unterschiedliche Weisen entstehen und sehr unterschiedliche Wirkungsweisen haben.
Botulinumtoxin: Blockade der Acetylcholinfreisetzung
Das Botulinumtoxin, hergestellt von dem Bakterium Chloridium botulinum, blockiert beispielsweise die Freisetzung des Neurotransmitters Acetylcholin aus einer Präsynapse. Das führt zu einer Lähmung der Skelettmuskulatur, also die Muskelkontraktion wird gehemmt.
α-Latrotoxin: Dauerhafte Öffnung der Calciumkanäle
Das Toxin "Alpha Latrotoxin" bewirkt im präsynaptischen Endknöpfchen eine dauerhafte Öffnung der Calciumkanäle, wodurch es zu Muskelkrämpfen durch die dauerhafte Erregung kommt, da durchgehend Neurotransmitter ausgeschüttet werden.
Atropin: Blockade der postsynaptischen Rezeptoren
Atropin blockiert Rezeptoren der postsynaptischen Membran und kann, da es einem Neurotransmitter ähnelt, an Rezeptoren andocken.
Acetylcholin in der Medizin: Anwendungen und Gegenmittel
Acetylcholin und Substanzen, die seine Wirkung beeinflussen, spielen eine wichtige Rolle in der Medizin. So gibt es zum Beispiel einige Krankheiten, die mit dem cholinergen System in Verbindung gebracht werden.
Alzheimer: Acetylcholinmangel und Therapieansätze
Zu nennen ist Alzheimer, bei der ein Mangel von Acetylcholin vorliegt. Als Therapieansatz wird versucht, mit Acetylcholinesterasehemmern gegenzusteuern. Das heißt, man hemmt vorübergehend das Enzym, das Acetylcholin im synaptischen Spalt abbaut. Das stellt sicher, dass die Konzentration des Neurotransmitters hoch genug bleibt, um zu wirken.
Acetylcholinesterasehemmer als Gegengift
Ein weiterer Nutzen von Acetylcholinesterasehemmern ist der Einsatz als Gegengift für das Toxin Curare. Stört man allerdings den Abbau von Acetylcholin, "konkurriert" es mit Curare wieder um die Bindungsplätze und kann es verdrängen. Auch bei Vergiftung mit Atropin werden Acetylcholinesterasehemmer eingesetzt.
Negative Aspekte von Acetylcholinesterasehemmern
Acetylcholinesterasehemmer können jedoch auch großen Schaden anrichten, indem die Acetylcholinesterase irreversibel gehemmt wird. Beispiele für solche Substanzen sind verschiedene chemische Kampfstoffe sowie das Insektizid Parathion. Durch sie kann das Acetylcholin nicht mehr unwirksam gemacht werden, sodass es zu einer oft tödlich Überstimulierung kommt.
Myasthenia gravis: Autoimmunerkrankung mit reduzierter Acetylcholinwirksamkeit
Auch bei der Autoimmunkrankheit Myasthenia gravis ist die Wirksamkeit von Acetylcholin reduziert. Antikörper zerstören die Cholinozeptoren der Muskelzellen. Als Folge können sie nicht mehr erregt werden und die Muskeln verlieren ihre Kontraktionsfähigkeit.