Neurotransmitter-Wirkung: Eine detaillierte Übersicht

Im menschlichen Gehirn werden Informationen in Form von bioelektrischen Impulsen und chemischen Signalmolekülen übermittelt. Diese chemischen Botenstoffe, die Neurotransmitter, sind entscheidend für die Kommunikation zwischen Nervenzellen und beeinflussen eine Vielzahl von Körperfunktionen und psychischen Prozessen.

Was sind Neurotransmitter?

Neurotransmitter sind biochemische Moleküle, die als Botenstoffe in unserem Nervensystem fungieren. Sie ermöglichen die Signalübertragung zwischen Nervenzellen (Neuronen) an den Synapsen. Nervenimpulse werden zunächst elektrisch weitergegeben. An den meisten Nervenzellen erfolgt die Weiterleitung jedoch chemisch über Neurotransmitter.

Die Rolle der Synapse

Die Synapse ist die Kontaktstelle, an der ein Neuron ein elektrisches oder chemisches Signal an ein anderes Neuron oder eine Effektorzelle weitergibt. Das Neuron, das das Signal sendet, wird als präsynaptisches Neuron bezeichnet, während das empfangende Neuron als postsynaptisches Neuron bezeichnet wird. Zwischen den beiden Neuronen befindet sich der synaptische Spalt, ein schmaler Raum, durch den die Neurotransmitter diffundieren müssen, um ihre Wirkung zu entfalten.

Der Ablauf der Signalübertragung

1. Ein Aktionspotential erreicht die präsynaptische Nervenzelle.
2. Dies führt zur Öffnung von Calciumkanälen und einem Calciumeinstrom in die Zelle.
3. Der Calciumeinstrom bewirkt, dass synaptische Vesikel, die mit Neurotransmittern gefüllt sind, mit der präsynaptischen Membran verschmelzen (Fusion).
4. Die Neurotransmitter werden in den synaptischen Spalt freigesetzt.
5. Die Neurotransmitter diffundieren durch den Spalt zur postsynaptischen Membran.
6. Dort binden sie an spezifische Rezeptoren, die wie Andockstellen für die Moleküle fungieren. Für jeden Neurotransmitter gibt es also spezifische Rezeptoren.
7. Die Bindung des Neurotransmitters an den Rezeptor löst eine Reaktion in der postsynaptischen Zelle aus, z. B. die Öffnung von Ionenkanälen.
8. Ionen (geladene Teilchen) können nun durch den Ionenkanal ein- oder ausströmen. Dadurch entsteht in der postsynaptischen Nervenzelle wieder ein elektrisches Signal.
9. Die Wirkung des Neurotransmitters wird beendet, indem er abgebaut, wieder in die präsynaptische Zelle aufgenommen oder von Gliazellen aufgenommen wird.

Vielfalt und Spezifität der Neurotransmitter

Es gibt eine Vielzahl verschiedener Neurotransmitter, die sich in ihren chemischen Eigenschaften und Wirkungsweisen unterscheiden. Derzeit sind über 100 verschiedene Neurotransmitter bekannt, und es wird vermutet, dass es noch weitere gibt.

Kategorisierung von Neurotransmittern

Neurotransmitter lassen sich anhand ihrer chemischen Struktur in verschiedene Gruppen einteilen:

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• Amine: Acetylcholin, Adrenalin, Noradrenalin, Dopamin, Serotonin, Histamin
• Aminosäuren: Aspartat, Glutamat, Glycin, GABA
• Neuropeptide: Substanz P, Endorphine, Vasopressin, Enkephaline
• Purine: Adenosin, ATP

Rezeptoren: Schlüssel zur Wirkung

Für jeden Neurotransmitter gibt es spezifische Rezeptoren an der postsynaptischen Membran. Diese Rezeptoren bestimmen, ob ein Neurotransmitter aktivierend (erregend) oder hemmend wirkt. Die Art des Transmitters allein bestimmt also nicht, ob eine Synapse erregend oder hemmend ist.

Es gibt zwei Haupttypen von Rezeptoren:

• Ionotrope Rezeptoren: Diese Rezeptoren sind direkt an Ionenkanäle gekoppelt. Wenn ein Neurotransmitter an den Rezeptor bindet, öffnet sich der Ionenkanal und ermöglicht den Durchtritt von Ionen, was zu einer schnellen Veränderung des Membranpotentials führt. Nikotinische Acetylcholin-Rezeptoren sind ein Beispiel für ionotrope Rezeptoren.

• Metabotrope Rezeptoren: Diese Rezeptoren sind indirekt an Ionenkanäle gekoppelt. Sie aktivieren G-Proteine, die dann eine Kaskade von intrazellulären Ereignissen auslösen, die schließlich zur Öffnung von Ionenkanälen oder anderen zellulären Veränderungen führen. Muskarinische Acetylcholin-Rezeptoren sind metabotrope Rezeptoren.

Erregende und hemmende Neurotransmitter

Neurotransmitter können entweder erregende oder hemmende Wirkungen haben.

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• Erregende Neurotransmitter depolarisieren die postsynaptische Membran, wodurch die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, dass ein Aktionspotential ausgelöst wird. Glutamat ist der wichtigste erregende Neurotransmitter im Gehirn.
• Hemmende Neurotransmitter hyperpolarisieren die postsynaptische Membran, wodurch die Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass ein Aktionspotential ausgelöst wird. GABA ist der wichtigste hemmende Neurotransmitter im Gehirn.

Wichtige Neurotransmitter und ihre Funktionen

Einige der wichtigsten Neurotransmitter und ihre Funktionen werden im Folgenden beschrieben:

Acetylcholin (ACh)

• Funktionen: Muskelkontraktion (an der motorischen Endplatte), Aufmerksamkeit, Gedächtnis, Lernen
• Vorkommen: Neuromuskuläre Verbindungen, Gehirn (Cortex, Hippocampus, Thalamus), vegetatives Nervensystem (Parasympathikus)
• Rezeptoren: Nikotinische ACh-Rezeptoren (ionotrop), muskarinische ACh-Rezeptoren (metabotrop)
• Störungen: Myasthenia gravis (Autoantikörper gegen ACh-Rezeptoren), Alzheimer-Krankheit (verringerte ACh-Produktion)

Acetylcholin wirkt an verschiedenen Zelltypen unterschiedlich. Bei der Skelettmuskulatur (motorische Endplatte) ist der Effekt immer aktivierend, am Herzmuskel führt Acetylcholin hingegen zu einer Öffnung der Kalium-Kanäle, wodurch die Ausbildung von Aktionspotentialen erschwert wird. Die Wirkungsweise der Neurotranmitter hängt von der Rezeptorfunktion ab. Die Wirkungsweise eines Neurotransmitters kann in jeder Zelle anders sein.

Dopamin

• Funktionen: Bewegungssteuerung, Belohnungssystem, Motivation, Arbeitsgedächtnis
• Vorkommen: Substantia nigra, ventrales tegmentales Areal (VTA), Gehirn (Striatum, Nucleus accumbens, Amygdala, Hippocampus, frontaler Cortex)
• Rezeptoren: Dopamin-Rezeptoren (D1-D5, metabotrop)
• Störungen: Parkinson-Krankheit (Verlust dopaminerger Neuronen in der Substantia nigra), Schizophrenie (Überaktivität des Dopaminsystems)

Bei Patienten mit Parkinson ist ein Absterben von Nervenzellen, die Dopamin herstellen (dopaminergen Neuronen), verantwortlich. Das kann zur Bewegungsarmut oder sogar Bewegungslosigkeit führen. Um dem entgegenzuwirken, werden Dopamin-Medikamente eingesetzt. Dopamin kann außerdem die Wirkung des Sympathikus steigern.

Serotonin (5-HT)

• Funktionen: Stimmung, Schlaf, Schmerzempfinden, Essverhalten, Sexualverhalten, Emotionen
• Vorkommen: Raphe-Kerne im Hirnstamm, Gehirn (alle Bereiche), Magen-Darm-Trakt
• Rezeptoren: Serotonin-Rezeptoren (5-HT1-7, metabotrop, mit Ausnahme von 5-HT3, der ionotrop ist)
• Störungen: Depression, Angststörungen, Zwangsstörungen

Serotonin hat eine Wirkung auf Schlaf, Schmerzempfinden, Ess-, Sexualverhalten und Emotionen. Es sorgt für eine gute Stimmung und Gelassenheit. Das ist auch der Grund dafür, dass der Konsum einiger Lebensmittel besonders glücklich zu machen scheint.

Noradrenalin (NA)

• Funktionen: Aufmerksamkeit, Wachzustand, Stimmung, Stressreaktion
• Vorkommen: Locus coeruleus im Hirnstamm, Gehirn (Hypothalamus, Kleinhirn, Vorderhirn), sympathisches Nervensystem
• Rezeptoren: Adrenerge Rezeptoren (α1, α2, β1, β2, β3, metabotrop)
• Störungen: Depression, Angststörungen, posttraumatische Belastungsstörung (PTBS)

Noradrenalinhaltige Nervenzellen befinden sich besonders häufig in einem kleinen Gebiet im Hirnstamm, dem blauen Kern dem Nucleus coeruleus. Diese Nervenzellen sind stark verzweigt und stehen mit dem Hypothalamus, dem Kleinhirn und dem Vorderhirn in Verbindung, wo das Noradrenalin an der Erhaltung des Wachzustandes, am Belohnungssystem des Gehirns, am Träumen und an der Regulierung der Stimmungslage beteiligt zu sein scheint.

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Gamma-Aminobuttersäure (GABA)

• Funktionen: Hemmung der neuronalen Aktivität, Angstlösung, Muskelentspannung, Schlaf
• Vorkommen: Gehirn (weit verbreitet), Rückenmark
• Rezeptoren: GABAA-Rezeptoren (ionotrop), GABAB-Rezeptoren (metabotrop)
• Störungen: Angststörungen, Epilepsie, Schlaflosigkeit

Der wichtigste Transmitter mit hemmender Wirkung ist die Gammaaminobuttersäure (GABA), der ausschließlich in Hirn und Rückenmark synthetisiert wird. Bemerkenswert ist, dass sich der hemmende Transmitter GABA vom erregenden Transmitter Glutaminsäure nur dadurch unterscheidet, dass ihm eine Gruppe bestehend aus einem Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatomen fehlt.

Glutamat

• Funktionen: Erregung der neuronalen Aktivität, Lernen, Gedächtnis
• Vorkommen: Gehirn (weit verbreitet), Rückenmark
• Rezeptoren: AMPA-Rezeptoren, NMDA-Rezeptoren, Kainat-Rezeptoren (ionotrop), metabotrope Glutamat-Rezeptoren (mGluRs)
• Störungen: Exzitotoxizität (übermäßige Glutamatfreisetzung, die zu neuronalem Zelltod führt), Schlaganfall, neurodegenerative Erkrankungen

Der Neurotransmitter Glutamat (Salz der Glutaminsäure) ist eine Aminosäure. Es ist außerdem der Vorläufer des Transmitters γ-Aminobuttersäure (GABA).

Neurotransmitter-Ungleichgewicht und seine Folgen

Ein Ungleichgewicht im Neurotransmitter-Haushalt kann eine Vielzahl von körperlichen und psychischen Problemen verursachen. Hektik, Stress, Überforderung - der heutige Lifestyle ist nicht gerade eine Wellnesskur für unsere Nervenzellen. Ständig müssen sie aktiv sein, verschiedene Dinge gleichzeitig erledigen, sie sind immer unter Strom - dabei kommt die Entspannung viel zu kurz.

Ursachen für ein Ungleichgewicht

• Stress: Chronischer Stress kann die Neurotransmitter-Produktion und -Funktion beeinträchtigen.
• Ernährung: Eine unausgewogene Ernährung kann zu einem Mangel an wichtigen Nährstoffen führen, die für die Neurotransmitter-Synthese benötigt werden.
• Schlafmangel: Ausreichend Schlaf ist wichtig für die Regeneration des Nervensystems und die Aufrechterhaltung eines gesunden Neurotransmitter-Gleichgewichts.
• Substanzmissbrauch: Alkohol, Nikotin und andere Drogen können die Neurotransmitter-Funktion stören.
• Genetische Faktoren: Einige Menschen sind aufgrund ihrer genetischen Veranlagung anfälliger für Neurotransmitter-Ungleichgewichte.

Symptome eines Ungleichgewichts

Die Symptome eines Neurotransmitter-Ungleichgewichts können vielfältig sein und hängen davon ab, welche Neurotransmitter betroffen sind. Einige häufige Symptome sind:

• Stimmungsschwankungen: Depression, Angst, Reizbarkeit
• Schlafstörungen: Schlaflosigkeit, übermäßiges Schlafen
• Konzentrationsschwierigkeiten: Aufmerksamkeitsdefizite, Gedächtnisprobleme
• Veränderungen des Appetits: Überessen, Appetitlosigkeit
• Erschöpfung: Müdigkeit, Antriebslosigkeit
• Suchtverhalten: Verlangen nach bestimmten Substanzen oder Verhaltensweisen

Behandlung von Neurotransmitter-Ungleichgewichten

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Neurotransmitter-Ungleichgewichte zu behandeln:

• Medikamente: Antidepressiva, Anxiolytika, Antipsychotika und andere Medikamente können helfen, die Neurotransmitter-Spiegel im Gehirn zu regulieren.
• Ernährungsumstellung: Eine gesunde und ausgewogene Ernährung kann dazu beitragen, die Neurotransmitter-Produktion zu unterstützen. Macht sich dennoch ein Serotonin-Mangel bemerkbar, sind Lebensmittel wichtig, die L-Tryptophan enthalten. L-Tryptophan ist eine Aminosäure, welche die Vorstufe des Glückshormons Serotonin bildet. Fleisch, Fisch, Eier und Milchprodukte enthalten besonders viel Tryptophan. Um Dopamin zu verstärken, bietet sich beispielsweise der Verzehr von Avocados, grünem Blattgemüse, Äpfeln, Nüssen, Samen, Haferflocken und dunkler Schokolade an. Gute Nachricht für alle Kaffee-Liebhaber: Auch Kaffee und Grüner Tee pushen Dopamin - sollten aber in Maßen genossen werden. Einen Acetylcholin-Mangel kannst du durch gesunde Fette ausgleichen. Fetthaltiger Fisch, Fleisch, Geflügel, Eier und fetthaltige Milchprodukte sind reich an Cholin, der Vorstufe von Acetylcholin.GABA steigt hingegen an, wenn du beispielsweise Bananen, Brokkoli, Zitrusfrüchte, Linsen, braunen Reis, Fisch, Nüsse, Haferflocken, Spinat, probiotischen Joghurt, Kefir oder Sauerkraut auf deinen Speiseplan setzt.
• Nahrungsergänzungsmittel: Einige Nahrungsergänzungsmittel, wie z. B. 5-HTP (Vorläufer von Serotonin), können helfen, die Neurotransmitter-Spiegel zu erhöhen. 5-HTP ist der Vorläufer von Serotonin, sollte jedoch nicht langfristig eingenommen werden.
• Lifestyle-Änderungen: Regelmäßiger Sport, ausreichend Schlaf und Stressmanagement-Techniken können dazu beitragen, das Neurotransmitter-Gleichgewicht zu verbessern. Meditation und ähnliche Entspannungsmethoden sind dafür sehr empfehlenswert. Der positive Effekt auf die Dopamin-Bildung wurde in einer Studie festgestellt, in der bei den Probanden während einer Mediation ein deutlicher Anstieg des Botenstoffes nachgewiesen werden konnte. Ein gutes Training für die Dopamin-Ausschüttung sind außerdem immer neue Ziele, die du erreichen willst. Dabei fängst du am besten mit Kleinigkeiten an, auf die du deine Energie fokussierst. So erreichst du schneller deine Ziele und kommst in den Genuss des Dopamin-Benefits.Dabei sollte jedoch die Entspannung nicht zu kurz kommen: In einer Studie konnte die besondere Wirkung von Yoga auf die Produktion von GABA nachgewiesen werden. Schon durch eine Stunde Yoga steigt der Wert um bis zu 27% an - ein guter Grund, regelmäßig die Entspannungsmethode zu praktizieren.
• Psychotherapie: Eine Psychotherapie kann helfen, zugrunde liegende psychische Probleme zu bewältigen, die zu einem Neurotransmitter-Ungleichgewicht beitragen.

Pharmakologische Beeinflussung von Neurotransmittersystemen

Viele Medikamente wirken, indem sie die Neurotransmitter-Systeme im Gehirn beeinflussen.

Antidepressiva

Antidepressiva werden zur Behandlung von Depressionen und Angststörungen eingesetzt. Sie wirken, indem sie die Spiegel bestimmter Neurotransmitter im Gehirn erhöhen, wie z. B. Serotonin und Noradrenalin. Zu den gängigen Antidepressiva gehören selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer (SSRI). Das therapeutische Ansprechen auf Antidepressiva dauert 2-4 Wochen und der volle Nutzen wird erst nach bis zu 8 Wochen sichtbar.

Antipsychotika (Neuroleptika)

Antipsychotika werden zur Behandlung psychotischer Störungen wie Schizophrenie eingesetzt. Sie wirken, indem sie Dopaminrezeptoren blockieren. Antipsychotika werden in Antipsychotika der 1. Generation und atypische oder 2. Generation Antipsychotika unterteilt. Beide Medikamentenklassen wirken auf Dopaminrezeptoren.

Benzodiazepine

Benzodiazepine wirken auf den GABAA-Rezeptor, um inhibitorische Wirkungen auf das ZNS zu erzeugen. Benzodiazepine potenzieren die GABA-Aktivität. Sie haben anxiolytische, muskelrelaxierende, hypnotische, sedierende und krampflösende Eigenschaften und werden im Allgemeinen nicht für die Langzeitanwendung empfohlen, da Personen eine physiologische und psychologische Abhängigkeit entwickeln können.

Medikamente gegen Parkinson

Bei der Parkinson-Krankheit werden Medikamente eingesetzt, die die dopaminerge Aktivität wiederherstellen, wie z. B. Levodopa/Carbidopa, MAO-B-Hemmer und Dopaminagonisten.

Neurotransmitter und neurologische Erkrankungen

Neurotransmitter spielen eine entscheidende Rolle bei verschiedenen neurologischen Erkrankungen.

Parkinson-Krankheit

Die Parkinson-Krankheit ist eine neurodegenerative Erkrankung, die durch den Verlust dopaminproduzierender Zellen in der Substantia nigra gekennzeichnet ist. Dies führt zu einem Dopaminmangel im Gehirn, was zu Symptomen wie Bradykinesie/Akinese, Rigor und Ruhetremor führt.

Myasthenia gravis

Myasthenia gravis ist eine Autoimmunerkrankung, bei der Autoantikörper gegen Acetylcholinrezeptoren auf der postsynaptischen Membran gebildet werden. Dies führt zu einer Hemmung der Muskelkontraktion. Betroffene berichten von Erschöpfung und Müdigkeit am Ende des Tages.

Chorea Huntington

Chorea Huntington ist eine progressive neurodegenerative Erkrankung, die durch vervielfältigte CAG-Triplett-Wiederholungen im Huntingtin-Gen (HTT) verursacht wird. Zum klinischen Erscheinungsbild im Erwachsenenalter gehören eine Bewegungsstörung, die als Chorea bezeichnet wird. Es handelt sich dabei um abrupte, unwillkürliche Bewegungen des Gesichts, des Rumpfes und der Extremitäten.

Autismus-Spektrum-Störung

Autismus-Spektrum-Störung ist eine neurologische Entwicklungsstörung, die durch reduzierte soziale Fähigkeiten, eingeschränkte Interessen und soziale Interaktionen sowie sich wiederholende und stereotype Verhaltensweisen gekennzeichnet ist. Diese Störung wird aufgrund der großen Variabilität in der Ausprägung und Symptomatik als „Spektrum“ bezeichnet.

Synapsengifte und ihre Wirkung

Synapsengifte sind Substanzen, die die Funktion der Synapsen beeinträchtigen können.

Curare

Curare ist ein Pflanzengift, das von Indianern als Pfeilgift verwendet wird. Es blockiert Acetylcholinrezeptoren der motorischen Endplatten und führt zum Tod durch Atemlähmung.

Nikotin

Nikotin ist ein Gift der Tabakpflanze, das wie Acetylcholin wirkt. Cholinesterase kann Nikotin nicht abbauen.

Alkylphosphate

Alkylphosphate sind organische Phosphatverbindungen in Kampfgas oder E 605. Sie hemmen Cholinesterase und führen zum Tod durch Atemlähmung.

Botulinumtoxin

Botulinumtoxin wird von Clostridium botulinum in verderbendem Fleisch erzeugt. Es hemmt die Acetylcholinfreisetzung und führt zum Tod durch Atemlähmung.

α-Latrotoxin

α-Latrotoxin ist ein Gift der schwarzen Witwe, das eine schlagartige Entleerung der synaptischen Bläschen verursacht und zum Tod durch Herzversagen führen kann.

Muskarin

Muskarin ist ein Pilzgift, das wie Acetylcholin wirkt. Es kann von Cholinesterase nicht abgebaut werden und führt zu Atemlähmung.

Atropin

Atropin ist ein Gift der Tollkirsche (Belladonna), das Acetylcholinrezeptoren in Synapsen des Herzens, der Eingeweide und des Irismuskel blockiert und zum Tod durch Herzstillstand führen kann.

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