Neurotransmitter sind essenzielle Botenstoffe im Gehirn, die eine entscheidende Rolle bei der Übertragung von Informationen zwischen Nervenzellen spielen. Diese chemischen Substanzen beeinflussen eine Vielzahl von Prozessen, von Stimmung und Motivation bis hin zu Bewegung und Gedächtnis. Zu den wichtigsten Neurotransmittern gehören Acetylcholin, Dopamin und Serotonin. Nikotin, eine Substanz, die oft mit Tabakkonsum in Verbindung gebracht wird, interagiert ebenfalls mit diesen Neurotransmittersystemen und kann deren Funktion beeinflussen. Dieser Artikel beleuchtet die Unterschiede und Zusammenhänge zwischen Nikotin, Acetylcholin und Dopamin und untersucht ihre Auswirkungen auf den Körper und das Gehirn.
Die Rolle von Neurotransmittern
Neurotransmitter sind chemische Botenstoffe, die Informationen zwischen Nervenzellen vermitteln. Die rund 100 Milliarden Nervenzellen des Gehirns müssen schnell und effektiv miteinander kommunizieren. Das funktioniert einerseits über elektrische Impulse und andererseits eben über Neurotransmitter und Rezeptoren. Die Neurotransmitter werden im Gehirn produziert. Durch das Andocken an einen Rezeptor können sie ihre Botschaft weiterleiten.
Die Nervenzellen, auch Neuronen genannt, sind über Synapsen miteinander verbunden. An diesen Kontaktstellen findet die Übertragung von Informationen an die Zelle statt. Gedanken, Gefühle, Bewegungen - nichts würde ohne die Nervenbotenstoffe funktionieren. Kein Wunder, dass hier ein Ungleichgewicht massive Folgen hat, sowohl auf kognitiver als auch auf motorischer Ebene.
Motivation, Lust, Stimmung, Energie, Schlaf, Verlangen - all das sind Bereiche, die von den Neurotransmittern im Gehirn gesteuert werden. Sie beeinflussen deine geistige Leistungsfähigkeit, deine Lernfähigkeit, dein Gedächtnis und auch die Art und Weise, wie du mit Stress umgehst.
Bisher sind um die 100 Neurotransmitter bekannt, doch vermutlich gibt es mehrere Tausende. Aufgrund ihrer chemischen Struktur lassen sie sich in Gruppen einteilen: die Aminosäuren, Peptide und Monoamine. Außerdem können sie hinsichtlich ihrer Funktion unterteilt werden. Dabei lässt sich zwischen „anregend“ und „hemmend“ unterscheiden, wobei manche Neurotransmitter sogar beides sein können. Unter dieser Vielzahl gibt es einige, von denen du bestimmt schon mehrfach gehört hast. Adrenalin und Noradrenalin haben zum Beispiel eine stimulierende Wirkung. Doch diese vier sind für die Nerven-Kommunikation besonders wichtig: Acetylcholin, Serotonin, Dopamin und GABA.
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Solange im Gehirn ein Gleichgewicht unter den Neurotransmittern besteht, ist alles gut. 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. Und ehe man sich versieht, machen sich die ersten Anzeichen einer Dysbalance bemerkbar. Hinzu kommen noch eine ungesunde Ernährung, wenig Schlaf, womöglich noch Alkohol und Nikotin und Umweltgifte, denen wir uns kaum entziehen können. Dass der Informationsfluss in den Synapsen darunter leidet, ist wenig überraschend.
Wie das Gleichgewicht der Neurotransmitter aussehen soll, ist von Mensch zu Mensch unterschiedlich. Es gibt keine Norm, an der du dich orientieren kannst. Doch solltest du Veränderungen an dir feststellen, an deinem Wesen, an deiner Laune oder einen Hang zur Sucht (es reichen schon mehrere Tassen Kaffee, das Verlangen nach einer Zigarette oder ein zwanghafter Shoppingwahn), solltest du dir Gedanken über deinen Neurotransmitter-Haushalt machen. Denn irgendwo könnte eine Schwachstelle in der Informationsübertragung von Synapse zu Nervenzelle liegen, die behoben werden kann.
Acetylcholin: Der vielseitige Neurotransmitter
Acetylcholin ist ein Neurotransmitter, der im Nervensystem im ganzen Körper vorkommt und verschiedene Körperfunktionen steuert. Im Gehirn reguliert Acetylcholin überlebenswichtige Funktionen wie den Herzschlag und die Atmung. Daneben spielt der Botenstoff eine wichtige Rolle für das Lernen und Erinnern. Im restlichen Körper überträgt der Botenstoff Signale von Nervenzellen auf Muskelzellen.
Acetylcholin wird in acetylcholinergen Terminalen aus Cholin und Acetyl-CoA durch das Enzym Cholinacetyltransferase synthetisiert. Das meiste Cholins im Körper findet sich in Phospholipiden. Cholinhaltige Phospholipide (insbesondere Phosphatidylcholin und Sphingomyelin) sind strukturelle Bestandteile von Zellmembranen und Vorstufen für intrazelluläre Botenstoffe.
Acetylcholin vermittelt seine Funktion über Acetylcholin-Rezeptoren. Ein Teil der Acetylcholin-Rezeptoren kann auch durch Nikotin aktiviert werden. Diese Rezeptoren werden deshalb nikotinische oder nikotinerge Acetylcholin-Rezeptoren genannt.
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Acetylcholin wird im synaptischen Spalt durch Acetylcholinesterase in Cholin und Essigsäure gespalten. Die frühere Annahme, Deanol sei ein Präkursor von Cholin und würde darüber auch Acetylcholin erhöhen, steht in Zweifel. Nur bei extrem hohen Dosen wurde ein Anstieg von Acetylcholin bei Ratten gefunden, und dies nur im Striatum.
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.
Nikotinische Acetylcholin-Rezeptoren und Nikotin
Nikotin ist ein β2-Nikotinrezeptor-Agonist. Dihydro-β-erythroidine (DHβE) ist ein pflanzlicher kompetitiver Antagonist von Nikotinrezeptoren. Es ist ein Inhibitor von nikotinischen Acetylcholin-Rezeptoren, die β2-Einheiten enthalten (β2* nAChRs; β2-Nikotinrezeptoren).
Nikotin kann an dem Rezeptor binden und die gleiche Wirkung wie Acetylcholin vermitteln. Dadurch werden weitere Botenstoffe wie Dopamin oder Serotonin freigesetzt. Im Gegensatz zum Acetylcholin bindet Nikotin länger an den Rezeptoren. Dadurch wird die Erregung der einzelnen Nervenzellen länger aufrechterhalten. Danach braucht die Nervenzelle aber auch länger, um ein neues Signal auszulösen.
Das Gehirn gewöhnt sich mit der Zeit daran, dass viele Zellen mit dem Nikotin „besetzt“ sind. Ist Nikotin über längere Zeit nicht verfügbar, weil zum Beispiel versucht wird, auf Zigaretten zu verzichten, sind plötzlich viele dieser Rezeptoren unbesetzt. Das betrifft auch die nachgeschalteten Nervenzellen, die dann nicht mehr in vollem Umfang aktiviert werden. Dadurch wird weniger Dopamin ausgeschüttet.
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Dopamin: Motivation, Belohnung und mehr
Dopamin ist ein Neurotransmitter, der eine zentrale Rolle im Belohnungssystem des Gehirns spielt. Er ist verantwortlich für Gefühle von Motivation, Vergnügen und Befriedigung. Dopamin wird ausgeschüttet, wenn wir positive Erfahrungen machen, wie z.B. das Erreichen eines Ziels oder den Genuss einer leckeren Mahlzeit. Es sorgt für den Belohnungseffekt, wenn du deine Ziele erreicht hast.
Cholinerge Hirnstamm-Neuronen aktivieren nikotinische und muskarinische M5-Rezeptoren. Acetylcholin-Neurone im Striatum können durch eine Aktivierung von Acetylcholin-Rezeptoren auf Dopamin-Axonen, ein Aktionspotenzial in den dopaminergen Axonen auslösen, das in der Folge eine phasische Dopaminausschüttungen an den dopaminergen Terminalen auslöst. Im Striatum sind 1 % bis 3 % der Neuronen tonisch aktive Interneuronen, die Acetylcholin (ACh) freisetzen. Die Axone der ACh-Neuronen sind mit den Axonen der Dopamin-Neuronen an vielen Stellen verflochten, wo Dopamin-Axone hohe Konzentrationen an nikotinischen ACh-Rezeptoren (nAChRs) aufweisen.
Die Dopaminfreisetzung aus den Axonendigungen im NAc wird unabhängig von der somatischen Aktivität im VTA durch lokale regulatorische Mikroschaltkreise rasch moduliert. Die tonische (langsam und regelmäßig) und phasische (kurz, Burst/Spikes) Dopaminfreisetzung im NAc unterliegt einer starken Modulation durch cholinerge (ChAT) Interneuronen. Die ChAT-Regulierung der Dopaminfreisetzung durch nAChRs ist bei Männern und Frauen grundlegend unterschiedlich. Bei weiblichen Mäusen ist eine ChAT-Regulation der Dopaminfreisetzung durch α4β2-nAChRs meist nicht vorhanden. Eine beeinträchtigte nAChR-Modulation der Dopaminfreisetzung wurde bei intakten (nicht-ovariektomierten) Weibchen nicht durch den Östrus-Zyklus beeinflusst. Bei ovariektomierten Weibchen wurde eine beeinträchtigte nAChR-Modulation der Dopaminfreisetzung jedoch wiederhergestellt. 17β-Estradiol (E2) erhöhte die Dopaminfreisetzung akut, was durch α4β2-NAChRs-Antagonisten blockiert wurde.
Die recht neue Entdeckung einer unmittelbaren Steuerung der Dopaminausschüttung im Striatum durch Acetylcholin-Neuronen erfordert eine Neubewertung der Rolle von Acetylcholin in Bezug auf Dopamin und ADHS.
Nikotin und Dopamin: Ein Teufelskreis der Abhängigkeit
Nikotin stimuliert die Ausschüttung von Dopamin im Gehirn, was zu einem Gefühl von Vergnügen und Belohnung führt. Dieser Effekt ist einer der Hauptgründe, warum Nikotin so stark abhängig macht. Durch die wiederholte Stimulation des Belohnungssystems entwickelt der Körper eine Toleranz gegenüber Nikotin, was bedeutet, dass immer größere Mengen benötigt werden, um den gleichen Effekt zu erzielen. Gleichzeitig kommt es zu Entzugserscheinungen, wenn der Nikotinspiegel im Körper sinkt.
Wer regelmäßig raucht, entwickelt nach und nach eine Dopamin-Toleranz, weil das Hormon so oft ausgeschüttet wird. Das hat zur Folge, dass der Körper die Anzahl der Dopamin-Rezeptoren reduziert. Er sagt: Es kommt bereits so regelmäßig Dopamin an, dass nicht mehr so viele Rezeptoren nötig sind. Raucht man plötzlich nicht mehr, dürsten diese wenigen Dopamin-Rezeptoren stark nach Dopamin.
Nikotin wird im Körper vergleichsweise schnell abgebaut. Insbesondere bei regelmäßigen Rauchern und Raucherinnen entsteht deshalb ziemlich bald das Verlangen, aus dieser „Unterversorgung“ mit Nikotin wieder herauszukommen. Denn der Nikotinmangel löst erste Entzugserscheinungen wie innere Unruhe oder Konzentrationsschwierigkeiten aus - die sich wieder einstellen, wenn erneut Nikotin zugeführt wird. Die abklingenden Entzugserscheinungen sorgen - im Vergleich zu dem Zustand vor dem Rauchen - für ein angenehmes Gefühl, das bis zur nächsten Nikotin-Unterversorgung anhält: ein Teufelskreis.
Entzugssymptome sind deutliche Zeichen einer körperlichen Abhängigkeit. Sie setzen schon bald nach der letzten Zigarette ein und erreichen ihren Höhepunkt nach etwa zwei bis fünf Tagen. Unruhe oder Besorgnis, depressive Stimmung, Schlafstörungen, Reizbarkeit, Nervosität oder Aggressivität, verminderte Konzentrationsfähigkeit, verlangsamter Puls und gesteigerter Appetit können unerwünschte Nebenwirkungen der Entwöhnung sein. Aber: Sie müssen nicht zwingend auftreten! Grundsätzlich gilt: Entzugserscheinungen fallen individuell sehr unterschiedlich und vor allem in unterschiedlicher Intensität aus. Eine weitere gute Nachricht ist, dass die körperlichen Begleiterscheinungen einer Nikotinentwöhnung vergleichsweise schnell nachlassen. Bereits sieben bis zehn Tage nach der letzten Zigarette sind sie in der Regel deutlich abgemildert. Entzugserscheinungen ist niemand hilflos ausgeliefert. Wenn Sie aufhören möchten zu rauchen, können Sie sich schon im Voraus gegen die möglichen Begleiterscheinungen des „Nichtmehr-Rauchens“ wappnen: Gönnen Sie sich in der ersten Zeit nach dem Rauchstopp viel Bewegung, regelmäßige Genuss-Einheiten, Entspannung und Ablenkung und trinken Sie ausreichend, z.B. ungesüßten Tee oder Wasser.
Nikotin auf Rezept? Kognitive Effekte und therapeutisches Potenzial
Nikotin macht abhängig und ist mitverantwortlich für die Gesundheitsschäden durch Rauchen. Doch der Wirkstoff kann auch die kognitive Leistungsfähigkeit erhöhen und wird deshalb als Therapeutikum für einige neuropsychiatrische Erkrankungen erprobt.
Dass Nikotin eine positive Wirkung auf das Gehirn haben kann, ist mittlerweile recht gut belegt. So hat eine US-amerikanische Arbeitsgruppe um Edward Singleton von der Stevenson University in Maryland 2010 die Ergebnisse von 41 Nikotinstudien von 1994 bis 2008 zusammenfassend analysiert. Den Probanden war das Alkaloid dabei größtenteils in Form von Nasensprays, Pflastern oder Injektionen verabreicht worden. Die Auswertung ergab, dass der Stoff im Vergleich zu einem Placebo bei Rauchern wie Nichtrauchern kurzfristig die Feinmotorik, die Aufmerksamkeit, die Reaktionszeiten sowie das Kurzzeit- und das Arbeitsgedächtnis verbesserte.
Die vielfältige Wirkung des Nikotins auf das Gehirn beruht in erster Linie darauf, dass es das »cholinerge« System aktiviert. Diese Nervenzellen können Acetylcholin synthetisieren und freisetzen, einen der wichtigsten Botenstoffe im Gehirn. Er spielt eine Rolle bei ganz unterschiedlichen kognitiven Prozessen, da die zugehörigen Rezeptoren in zahlreichen Hirnregionen wie dem Hippocampus und dem Präfrontalkortex zu finden sind. Darüber hinaus vermittelt Acetylcholin an der so genannten motorischen Endplatte - das ist die Kontaktstelle zwischen Nerven und Muskelzelle - Nervenimpulse an die Muskeln.
Für die Medizinforschung sind diese Erkenntnisse vor allem im Zusammenhang mit der Tatsache interessant, dass die Nikotinrezeptoren im Gehirn mit zunehmendem Alter weniger werden. Bei einer neurodegenerativen Erkrankung wie Alzheimer nimmt der Verlust dramatische Ausmaße an. Besonders betroffen sind hier Neurone des Acetylcholinsystems, was sich vor allem in der Hirnrinde und im Hippocampus bemerkbar macht. In einer Studie an Personen mit leichten kognitiven Beeinträchtigungen führte die sechsmonatige Anwendung von Nikotinpflastern tatsächlich am Ende zu besseren kognitiven Leistungen im Vergleich zur Placebogruppe. Ersten Hinweisen zufolge könnte das unter anderem daran liegen, dass Nikotin die Signalverarbeitung in jenen Regionen verbessert, die für die Gedächtnisbildung zuständig sind.
Nicht nur bei neurodegenerativen Erkrankungen, sondern auch bei Patienten mit psychischen Störungen wie Schizophrenie, Depression, Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) oder der bipolaren Störung kann Nikotin womöglich helfen. Auffällig viele der Betroffenen greifen regelmäßig zur Zigarette; bei Schizophrenie sind es immerhin fast 90 Prozent. All diese Störungen gehen mit kognitiven Einschränkungen einher, weshalb Fachleute eine Selbstmedikation mit Nikotin vermuten. Das könnte erklären, weshalb die Chancen auf Entwöhnung bei diesen Patienten ziemlich schlecht stehen.
Clément Dondé von der Université Grenoble Alpes kam 2020 in einer systematischen Übersichtsarbeit zu dem Schluss, dass eine einzige Dosis Nikotin ausreicht, um verschiedene kognitive und sensorische Symptome bei Schizophrenie zumindest kurzfristig zu mildern. Hierzu gehören unter anderem Verbesserungen der Aufmerksamkeit, des Arbeitsgedächtnisses und der unbewussten Früherkennung von Reizen.
Die dunkle Seite des Nikotins
Nikotin ist ein Alkaloid, eine natürlich vorkommende organische Verbindung, die eine Wirkung auf den tierischen oder menschlichen Organismus hat. Der Stoff kommt in der Tabakpflanze und anderen Nachtschattengewächsen vor und dient hier als Abwehrstoff gegen Fressfeinde. Bei Menschen wirkt es in hohen Dosen als psychoaktives Nervengift, da es die Funktion des vegetativen Nervensystems entscheidend stört. Typische Symptome sind etwa Erbrechen, Benommenheit und ein erhöhter Puls. Man schätzt, dass eine Dosis von 500 Milligramm für einen Erwachsenen tödlich ist.
Die Abhängigkeit von nikotinhaltigen Tabakwaren bleibt in der Regel nicht folgenlos: Insbesondere die Lunge und Blutgefäße nehmen Schaden; das Risiko eines Schlaganfalls, Herzinfarkts oder einer Krebserkrankung steigt. Inzwischen gibt es auch Hinweise auf einen kausalen Zusammenhang zwischen Rauchen und Depression. Bei Jugendlichen kann Rauchen zudem den Serotoninhaushalt aus dem Gleichgewicht bringen und zu anatomischen Veränderungen in bestimmten Hirnarealen führen. Laut der Weltgesundheitsorganisation sterben jedes Jahr acht Millionen Menschen an den Folgen des Tabakkonsums.
Strategien zur Wiederherstellung des Neurotransmitter-Gleichgewichts
Ob deine Neurotransmitter im Ungleichgewicht sind kannst du nur schwer über Tests herausfinden, da er keine eindeutigen Ergebnisse liefert. Du kannst jedoch folgendes tun und die folgenden Tipps umsetzen:
- Ernährung: Eine gesunde und ausgewogene Ernährung ist die Basis, um Körper und Geist zu optimieren. 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.
- Supplements: Natürlich kannst du deine Gehirnleistung auch über Supplements fördern. 5-HTP ist der Vorläufer von Serotonin, sollte jedoch nicht langfristig eingenommen werden.
- Änderung des Lifestyles: Regelmäßiger Sport, ausreichend Schlaf, frische Luft und Sonnenschein sorgen für die Ausschüttung von Serotonin und Dopamin. Wer den ganzen Tag im Büro sitzt und von einem Meeting zum nächsten rennt, sollte dringend für Ausgleich sorgen. 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 [3]. 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 [4].
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