Synapsen: Ionenkanäle, Blockade-Mechanismen und ihre Bedeutung

Die Signalübertragung im Nervensystem ist ein komplexer Prozess, der durch das Zusammenspiel elektrischer und chemischer Potenziale gesteuert wird. Endogene und exogene Stoffe beeinflussen die Signalübertragung im Nervensystem auf vielfältige Weise. Diese Signalübertragung ermöglicht es Tieren und Menschen, schnell und zielgerichtet auf Umweltreize zu reagieren. Entscheidende Schaltstellen für die Erregungsübertragung sind die Synapsen.

Grundlagen der neuronalen Signalübertragung

Um die Blockade-Mechanismen von Ionenkanälen in Synapsen zu verstehen, ist es wichtig, die Grundlagen der neuronalen Signalübertragung zu betrachten. Das Nervensystem ermöglicht es dem Körper, Reize aus der Umwelt oder dem Inneren des Körpers aufzunehmen, zu verarbeiten und darauf zu reagieren. Diese Reize können unterschiedlicher Natur sein, wie Temperaturveränderungen, visuelle Eindrücke oder Schmerz.

Reizaufnahme und Weiterleitung

Die Reizaufnahme im Nervensystem geschieht über die Dendriten, dünne Fortsätze der Neuronen. Der Axonhügel sammelt die bei den Dendriten eingehenden elektrischen Potenziale. Nur wenn eine bestimmte Potenzialschwelle überschritten wird, gibt der Axonhügel das elektrische Potenzial an das Axon weiter. Dies ist eine Art Schutzmaßnahme des Nervensystems, um eine Reizüberflutung, die nicht verarbeitet werden kann, zu verhindern. Viele Axone im peripheren Nervensystem (der Teil des Nervensystems, der nicht zu Gehirn und Rückenmark gehört) werden durch einen Mantel aus speziellen Zellen (Schwann-Zellen = Hüll- und Stützzellen) elektrisch isoliert. Dabei entsteht keine durchgängige Umhüllung. Die Abschnitte, an denen das Axon frei liegt, werden Ranviersche Schnürringe genannt und dienen einer schnelleren Übertragung von Nervensignalen - die Erregung wird hierbei in Sprüngen von einem Schnürring zum nächsten weitergegeben (saltatorische Erregungsleitung).

Ruhepotential und Aktionspotential

Wenn kein Reiz weitergegeben werden muss, zeigt das Neuron folgende Verteilung elektrischer Ladung: Im Zellinneren herrscht eine hohe Konzentration an Kaliumionen (K+) und organischen Anionen (zum Beispiel Eiweiß), während außerhalb überwiegend Natrium- (Na+) und Chloridionen (Cl-) anzutreffen sind. Im Ruhezustand besteht ein Gleichgewicht zwischen der Zellinnen und -außenseite, das durch verschiedene Transportmechanismen (Kaliumkanäle und Natrium-Kalium-Pumpen) aufrechterhalten wird (Ruhepotential). Auf der Innenseite der Zellmembrane ist die Ladung zunächst negativ. Im Falle eines elektrischen Impulses, der durch einen Reiz ausgelöst wurde, öffnen sich unter anderem die Natrium-Kanäle der Zellmembran und Natriumionen strömen vermehrt ins Zellinnere. Dies bedeutet, dass abschnittsweise die Ladung an der Innen- und Außenseite des Neurons umgekehrt wird. Durch diese lokale Ladungsänderung wird der elektrische Impuls entlang des Axons bis zum Ende weitertransportiert.

Umwandlung des Signals an der Synapse

Am synaptischen Endknöpfchen, was dem Ende des Axons entspricht, wird der elektrische Impuls in ein chemisches Signal umgewandelt. Das elektrische Potenzial, das dort ankommt, löst die Ausschüttung chemischer Botenstoffe (sogenannte Neurotransmitter) aus. Dort löst der Neurotransmitter erneut einen elektrischen Impuls aus, der wieder am Axon entlangwandert und so von Zelle zu Zelle weitergegeben wird.

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Die chemische Synapse: Struktur und Funktion

Die chemische Synapse ist ein wichtiges Element der neuronalen Informationsübertragung im menschlichen Nervensystem. Über sie erfolgt die Weiterleitung von Erregungen zwischen Nervenzellen oder zwischen Nervenzellen und anderen Zielzellen, etwa Muskel- oder Drüsenzellen. Ihre besondere Struktur und Wirkweise ermöglicht nicht nur eine präzise Signalübertragung, sondern auch eine feine Modulation der neuronalen Kommunikation, was sie grundlegend für höhere Hirnfunktionen wie Lernen, Gedächtnis oder Wahrnehmung macht. Chemische Synapsen sind spezialisierte Kontaktstellen, an denen eine elektrische Erregung einer Nervenzelle in ein chemisches Signal umgewandelt und an eine benachbarte Zelle weitergegeben wird.

Aufbau einer chemischen Synapse

Strukturell besteht eine chemische Synapse aus drei Hauptkomponenten:

• Der präsynaptischen Endigung: Diese enthält Vesikel mit Neurotransmittern, die bei Erregung freigesetzt werden.
• Dem synaptischen Spalt: Dies ist der Raum zwischen der prä- und postsynaptischen Zelle.
• Der postsynaptischen Membran: Diese Membran enthält Rezeptoren für die Neurotransmitter.

Physiologische Abläufe an der Synapse

Die physiologischen Abläufe an einer chemischen Synapse sind hochkomplex und in mehreren aufeinander abgestimmten Schritten organisiert:

1. Aktionspotential erreicht die Präsynapse: Wenn ein Aktionspotential das präsynaptische Endknöpfchen erreicht, führt die Depolarisation zur Öffnung spannungsabhängiger Calciumkanäle.
2. Calcium Einstrom: Calciumionen strömen ins Zellinnere und binden dort an das Protein Synaptotagmin.
3. Vesikel Fusion und Neurotransmitter Freisetzung: Dieser Prozess löst eine Kaskade aus, an der unter anderem die SNARE-Proteine Syntaxin, SNAP-25 und Synaptobrevin beteiligt sind. Diese Proteine vermitteln die Verschmelzung der Vesikelmembran mit der präsynaptischen Membran, sodass die enthaltenen Neurotransmitter in den synaptischen Spalt freigesetzt werden. Da es sich hier um eine regulierte Exocytose handelt, erfolgt die Fusion erst nach Zellaktivierung, z. B. durch den Einstrom von Calcium-Ionen in die Nervenendigung. Die Anzahl der Vesikel hängt von der Calciumkonzentration der Zellmembran ab.
4. Neurotransmitter Bindung an Rezeptoren: Die freigesetzten Neurotransmitter diffundieren über den synaptischen Spalt und binden an Rezeptoren auf der postsynaptischen Membran. Dabei gibt es grundsätzlich zwei Rezeptortypen: ionotrope und metabotrope. Ionotrope Rezeptoren sind ligandengesteuerte Ionenkanäle, die sich bei Bindung des Transmitters öffnen und unmittelbar Ionen durchlassen. Der einströmende Ionenfluss verändert das Membranpotenzial: Wird es depolarisiert, spricht man von einem exzitatorischen postsynaptischen Potenzial (EPSP), bei Hyperpolarisation entsteht ein inhibitorisches postsynaptisches Potenzial (IPSP).
5. Signal Beendigung: Nach der Bindung an ihre Rezeptoren werden die Transmitter inaktiviert, um die Signalwirkung zu beenden. Dies geschieht durch enzymatischen Abbau (zum Beispiel durch Acetylcholinesterase), Wiederaufnahme in die Präsynapse (Reuptake, etwa bei Serotonin oder Dopamin) oder durch Aufnahme in Gliazellen. Die Transmitterwirkung wird entweder durch enzymatische Spaltung oder Aufnahme in die präsynaptische Endigung oder in Astrocyten beendet, wobei die Wiederaufnahme den bedeutendsten Mechanismus zur Inaktivierung darstellt. Die wichtigsten Enzyme, die sich um eine Inaktivierung der Neurotransmitter kümmern, heißen COMT und MAO (Catechyl-O-Methyltransferase und Monoaminooxidase). Die Wirkungsdauer von Neurotransmittern beträgt in der Regel nur wenige Millisekunden. Die Wirkung ist meist streng auf den synaptischen Bereich begrenzt, kann aber durch Diffusion auch weit vom Freisetzungsort weg liegende Zellen beeinflussen. Neurotransmitter können auch an präsynaptische Rezeptoren (Autorezeptoren) binden.
6. Unidirektionale Signalübertragung: Ein zentrales Merkmal chemischer Synapsen ist ihre Unidirektionalität. Dies bedeutet, dass das Signal immer von der Präsynapse zur Postsynapse läuft. Die Verarbeitung an chemischen Synapsen erfolgt mit einer Verzögerung von wenigen Millisekunden, was für die meisten neuronalen Prozesse ausreichend schnell ist.

Neurotransmitter und Synapsentypen

Chemische Synapsen lassen sich anhand des verwendeten Neurotransmitters in verschiedene Typen einteilen. Jeder Transmitter wirkt über spezifische Rezeptoren und erfüllt charakteristische Aufgaben im zentralen und peripheren Nervensystem. Neurotransmitter können hemmende und erregende Funktionen haben, wobei es von den Eigenschaften der postsynaptischen Rezeptor- und Ionenkanäle sowie der intrazellulären Überführung mechanischer Signale in Erregung (und umgekehrt) abhängt, welche Wirkung sie entfalten. In einer Nervenzelle (Neuron) können mehrere Neurotransmitter gemeinsam vorkommen, meist sogar hemmende und erregende Transmitter gleichzeitig.

Einteilung der Neurotransmitter

Neurotransmitter können anhand ihrer chemischen Struktur weiter eingeteilt werden in:

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• Amine (Acetylcholin, Adrenalin, Noradrenalin, Dopamin, Serotonin, Histamin)
• Aminosäuren (Aspartat, Glutamat, Glycin, GABA)
• Nucleotide (ATP)
• Peptide (u. a. Substanz P, Endorphine)

Zurzeit sind etwa 100 Neurotransmittersubstanzen bekannt. Man vermutet aber eine weitere Entdeckung solcher Substanzen und rechnet mit insgesamt 200 Transmittern bei den Tieren und Menschen.

Wichtige Synapsentypen

• Cholinerge Synapsen: Cholinerge Synapsen verwenden Acetylcholin als Neurotransmitter. Dieser wird entweder im Zellkörper oder direkt im Axonterminal synthetisiert und in Vesikeln gespeichert. Neben der Skelettmuskulatur spielt Acetylcholin auch im parasympathischen Nervensystem eine bedeutende Rolle: Hier wirkt es auf muskarinerge Rezeptoren an Zielorganen wie Herz, Magen-Darm-Trakt oder Speicheldrüsen. Im zentralen Nervensystem ist es unter anderem im basalen Vorderhirn aktiv und an Prozessen wie Aufmerksamkeit, Lernen und Gedächtnis beteiligt.
• Glutamaterge Synapsen: Glutamat ist der wichtigste exzitatorische Neurotransmitter im zentralen Nervensystem. Glutamat wirkt über mehrere Rezeptortypen, darunter die AMPA-Rezeptoren (schnell aktivierend) und die NMDA-Rezeptoren, die spannungs- und ligandengesteuert sind und vor allem bei der Langzeitpotenzierung (LTP) eine Rolle spielen. Ein Übermaß an Glutamat kann jedoch toxisch wirken und zu neuronalen Schäden führen. Diese Phänomen bezeichnet man als Exzitotoxizität.
  • London-Taxifahrer-Experiment: Im berühmten „London-Taxifahrer-Experiment“ stellte man fest, dass Taxifahrer mit langer Berufserfahrung einen deutlich vergrößerten Hippocampus aufwiesen, also genau in dem Hirnareal, das mit glutamaterger Signalübertragung und räumlichem Gedächtnis verknüpft ist.
• GABAerge Synapsen: Die GABAerge Synapse nutzt γ-Aminobuttersäure (GABA) als Transmitter und ist der wichtigste hemmende Mechanismus im ZNS. Diese inhibitorische Wirkung stabilisiert das neuronale Gleichgewicht und verhindert Übererregung. Viele Medikamente wie Benzodiazepine, Barbiturate oder Alkohol verstärken GABAerge Wirkungen.
• Glycinerge Synapsen: Glycin ist ein weiterer hemmender Transmitter, der vor allem im Rückenmark und Hirnstamm aktiv ist. Sie sind entscheidend für die Koordination von Muskelaktivitäten, zum Beispiel bei reflektorischen Bewegungen. Die Blockade von glycinergen Rezeptoren durch Stoffe wie Strychnin führt zu spastischen Krämpfen, da hemmende Signale unterdrückt werden.
• Dopaminerge Synapsen: Dopamin ist ein biogenes Amin mit vielfältigen Wirkungen im ZNS. Das nigrostriatale System ist essenziell für motorische Kontrolle. Dopamin wirkt über D1- bis D5-Rezeptoren, die alle metabotrop sind. Dopaminhaltige Zellen finden sich vielerorts im Zentralnervensystem, zwei dopaminerge Neuronengruppen haben aber besondere Bedeutung. Eine befindet sich in der Substantia nigra im Mittelhirn und sendet ihre Nerven ins Striatum. Dieser Pfad ist für die Steuerung willkürlicher Bewegungen wichtig: Degenerieren die dopaminergen Zellen in der Substantia nigra, löst das verhängnisvolle motorische Störungen aus - die Parkinson-​Krankheit. Das zweite dopaminerge System geht ebenfalls aus dem Mittelhirn hervor, aus dem ventralen Tegmentum. Von dort reichen die Axone in bestimmte Teile des Großhirns und des limbischen Systems. Bekannt ist dieser Pfad deshalb auch als mesocorticolimbisches System. Ihm wird eine wichtige Rolle bei der Motivation zugeschrieben: Es gilt als Belohnungssystem, das bei Tier wie Mensch überlebensdienliche Verhaltensweisen verstärkt. Erhöht man durch geeignete Wirkstoffe die verfügbare Dopamin-​Menge, so wirkt sich das stimulierend aus - oft allerdings auch suchterzeugend. Ein bekanntes Beispiel ist Kokain: Es hemmt die Wiederaufnahme von Dopamin und sorgt so für Wachheit, gesteigertes Selbstwertgefühl und Euphorie; gleichzeitig macht die Stimulation des Belohnungssystems abhängig. Aber auch andere Symptome und psychische Krankheiten werden mit Störungen des Dopaminsystems in Verbindung gebracht.
• Serotonerge Synapsen: Serotonin (5-Hydroxytryptamin, 5-HT) ist ein weiterer modulierender Neurotransmitter mit essentieller Bedeutung für Stimmung, Schlaf-Wach-Rhythmus, Appetit und Schmerzverarbeitung. Die Wirkung erfolgt über eine Vielzahl von Rezeptortypen (mindestens 14 Subtypen), die sowohl ionotrop als auch metabotrop sein können. Ein Mangel an Serotonin wird mit Depression, Angststörungen und Migräne in Verbindung gebracht.
• Adrenerge Synapsen: Adrenerge Synapsen verwenden Noradrenalin (Norepinephrin) oder Adrenalin (Epinephrin). Im sympathischen Nervensystem ist Noradrenalin der Haupttransmitter in postganglionären Neuronen und reguliert Funktionen wie Herzfrequenz, Blutdruck und Bronchodilatation. Im ZNS beeinflussen adrenerge Systeme Wachheit, Aufmerksamkeit und Stressreaktionen.
• Neuropeptid-Synapsen: Neuropeptide wirken meist als Co-Transmitter und modulieren die Wirkung klassischer Transmitter. Substanz P vermittelt Schmerzreize im Rückenmark. Endorphine binden an Opioidrezeptoren und hemmen die Schmerzleitung. Hierbei handelt es sich um einen Mechanismus, der auch bei der Wirkung von Morphin genutzt wird.

Blockade von Ionenkanälen: Mechanismen und Beispiele

Die Blockade von Ionenkanälen in Synapsen ist ein wichtiger Mechanismus, durch den endogene und exogene Stoffe die Signalübertragung im Nervensystem beeinflussen können. Diese Blockade kann die Weiterleitung von Aktionspotentialen einschränken oder vollständig unterbinden. Exogene Substanzen, oft als Synapsengifte bezeichnet, wirken nach zwei Grundprinzipien: Sie blockieren entweder die Übertragung oder verursachen eine Dauererregung.

Wirkmechanismen von Synapsengiften

• Blockade des Acetylcholinrezeptors: Synapsengifte wie Curare konkurrieren aufgrund ihrer strukturellen Ähnlichkeit mit Acetylcholin um die Bindungsstellen an den Rezeptoren. Durch die Besetzung der Rezeptoren wird die Bindung von Acetylcholin verhindert, was zu einer verminderten oder ausbleibenden Depolarisation der postsynaptischen Membran führt.
• Hemmung der Acetylcholinesterase: Substanzen wie organische Phosphorsäureester (z.B. in Insektiziden oder chemischen Kampfstoffen) hemmen dieses Enzym irreversibel. Acetylcholin, das im synaptischen Spalt freigesetzt wird, kann nicht abgebaut werden, was zu einer Dauererregung führt.
• Blockade von Ionenkanälen am Axon: Exogene Stoffe, die von außen in den Körper gelangen, blockieren häufig Ionenkanäle am Axon, was die Weiterleitung von Aktionspotentialen einschränkt oder vollständig unterbindet.

Beispiele für Substanzen, die Ionenkanäle blockieren

• Curare: Curare ist ein bekanntes Synapsengift, das den Acetylcholinrezeptor blockiert. Es wird traditionell von indigenen Völkern Südamerikas als Pfeilgift verwendet, um Tiere zu lähmen.
• Organische Phosphorsäureester: Diese Substanzen, die in Insektiziden und chemischen Kampfstoffen vorkommen, hemmen die Acetylcholinesterase und führen zu einer Dauererregung.
• Nikotin: Nikotin hat eine ähnliche Struktur wie Acetylcholin, kann aber nicht durch das Enzym Cholinesterase abgebaut werden. Es führt zu einer verlängerten Aktivierung der Acetylcholinrezeptoren.
• α-Bungarotoxin und Atropin: Diese Substanzen beeinflussen die Funktion von Acetylcholinrezeptoren und wirken sich auf Aktionspotenziale und die Erregungsübertragung in der Neurobiologie aus.
• Botulinumtoxin: Botulinumtoxin ist ein starkes Neurotoxin, das die Freisetzung von Acetylcholin an der Synapse verhindert und dadurch zu Lähmungen führt.

Die Rolle von Glyzin und seinen Transportern

Neben den bekannten Neurotransmittern wie Acetylcholin und GABA spielt auch die Aminosäure Glyzin eine wichtige Rolle bei der Hemmung der Nervenreizleitung im zentralen Nervensystem.

Glyzin als inhibitorischer Neurotransmitter

Die Aminosäure Glyzin ist neben der γ-Aminobuttersäure (GABA) die wichtigste hemmende Überträgersubstanz (Neurotransmitter) im zentralen Nervensystem. Glyzin wird in Nervenendigungen in kleinen sog. synaptischen Vesikeln gespeichert und bei Erregung an den Schaltstellen zwischen Nervenzellen, den Synapsen, auf Zielneurone ausgeschüttet. Dort bindet es an spezifische Glyzinrezeptoren, welche porenartige Ionenkanäle in der Zellmembran von Neuronen ausbilden. Nach Bindung des Transmitters Glyzin öffnet sich der Rezeptor-Kanal, und Chlorid-Ionen strömen in die Zelle ein. Dieser Ionenfluss hemmt die Nervenreizleitung und dämpft das "Feuern" der Neurone.

Glyzin-Transporter: GlyT1 und GlyT2

Nach der Rezeptorbindung wird Glyzin durch hochaffine Transportsysteme, die sog. Glyzintransporter, in die Nervenendigung bzw. Für Glyzin sind im Zentralnervensystem von Säugetieren zwei verschiedene Transporterproteine bekannt. Das eine (GlyT1) ist in den die Nervenzellen umgebenden Stütz- oder Gliazellen lokalisiert, das zweite (GlyT2) hochspezifisch in Hemmung vermittelnden Interneuronen des Rückenmarks und Hirnstamms exprimiert.

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Funktionen der Glyzin-Transporter

Um die spezifischen Funktionen dieser Glyzintransporter präziser zu erhellen, wurden Mauslinien entwickelt, in denen die GlyT1- bzw. GlyT2-Gene inaktiviert sind. Diese Mauslinien stellen Tiermodelle für zwei seltene neurologische Erbkrankheiten des Menschen dar, die so genannte Glyzinenzephalopathie, welche zu einer schweren Störung der Hirnentwicklung und Tod im frühen Kindesalter führt, und die hereditäre Hyperekplexie oder "Schreckkrankheit", deren schwere Formen ebenfalls mit frühem Kindstod einhergehen können. Die Untersuchung der Mutantentiere ergab, dass GlyT1 hauptsächlich für die Terminierung der glyzinergen Neurotransmission verantwortlich ist, während GlyT2 die Wiederaufnahme von Glyzin in die vorgeschaltete Nervenendigung vermittelt und dadurch die Bereitstellung von Glyzin für neue Übertragungsvorgänge sichert.

Therapeutische Bedeutung der Glyzin-Transporter

Die an den Glyzintransporter-defizienten Mauslinien gewonnenen Erkenntnisse sind für die Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze von Bedeutung. Das GlyT1-Protein z. B. gilt derzeit als eines der wichtigsten Zielmoleküle für die Entwicklung neuer bei Schizophrenie wirksamer Pharmaka. Die genauen Ursachen dieser häufigsten psychiatrischen Erkrankung sind bisher ungeklärt. In Tierversuchen und klinischen Studien an Schizophreniepatienten konnte aber gezeigt werden, dass die verbesserte Aktivierung des Glyzin-abhängigen erregenden NMDA-Rezeptors durch direkte Glyzinsubstitution oder pharmakologische Hemmung der GlyT1-vermittelten Glyzinaufnahme typische Symptome der Schizophrenie deutlich reduziert. Etliche Forschungslabors in Pharmafirmen suchen deshalb nach klinisch nutzbaren Inhibitoren von GlyT1, da solche Stoffe für die Behandlung von Psychosen vielversprechend erscheinen. Die jetzt durch Geninaktivierung erhaltenen Befunde lassen vermuten, dass derartige Therapieansätze möglicherweise mit erheblichen Nebenwirkungen behaftet sind, da GlyT1 vitale Funktionen an hemmenden Synapsen im Hirnstamm hat.

Steuerung der Schmerzverarbeitung durch Glyzinrezeptoren

In Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe Müller, der Abteilung Neuroanatomie und vielen Kollegen aus dem In- und Ausland gelang außerdem bei Arbeiten an einem Subtyp des inhibitorischen Glyzinrezeptores, GlyRα3, die Identifikation eines bisher nicht bekannten Steuermechanismus bei der Schmerzverarbeitung. Mithilfe genetisch veränderter Mäuse konnte jener molekulare Signalweg aufgeklärt werden, der bei Entzündungen zu einer verstärkten Schmerzreizleitung vom Rückenmark zum Gehirn führt.

Entzündungsbedingte Schmerzverstärkung

Entzündungsreaktionen, die als Folge einer Gewebeverletzung entstehen können, gehen typischerweise mit einer erhöhten Empfindlichkeit gegenüber Schmerzen einher. Hierbei führen Reize, die bereits unter Normalbedingungen als schmerzhaft empfunden werden, zu einer massiv verstärkten Schmerzreaktion (Hyperalgesie), und an sich neutrale Reize, wie beispielsweise leichte Berührungen, können heftige Schmerzen auslösen (Allodynie). Diese inflammatorische Sensitisierung gegenüber Schmerzreizen ist z. T. auf eine erhöhte Erregbarkeit der peripheren Nervenzellen zurückzuführen. Hierbei spielen Prostaglandine, eine Klasse von Botenstoffen, die während Entzündungsreaktionen ausgeschüttet werden, eine zentrale Rolle. So beruht die Wirkungsweise von Schmerzmitteln wie Aspirin auf der Hemmung der Prostaglandin-Synthese. Interessanterweise werden Prostaglandine, insbesondere der Subtyp E2 (PGE2), nicht nur von Zellen in der unmittelbaren Umgebung des Entzündungsherdes produziert, sondern auch im Rückenmark steigt der Prostaglandin-Spiegel massiv an. Das eingehende Schmerzsignal wird somit im Rückenmark über eine PGE2-abhängige Signalkaskade nochmals verstärkt. Diese Verstärkung erfolgt in den oberflächlichen Schichten des Rückenmarks, dem dorsalen Horn.

Funktion von GlyRα3 im Rückenmark

Ziel der Arbeit war ursprünglich, die Funktion des GlyRα3-Subtyps zu verstehen. Hierzu wurden Gewebeschnitte des Rückenmarks von Mäusen mit Fluoreszenz-markierten Antikörpern gegen GlyRα3 inhibiert (vgl. Abb. 1). Diese Versuche ergaben für GlyRα3 eine spezifische Lokalisation im dorsalen Horn des Rückenmarks, was auf eine mögliche Funktion des Rezeptors in der Schmerzreizleitung hinwies. Aus elektrophysiologischen Untersuchungen der Arbeitsgruppe von Hanns-Ulrich Zeilhofer von der Universität Erlangen-Nürnberg war bekannt, dass die Nervenimpulsleitung von Neuronen des dorsalen Horns durch Prostaglandine moduliert wird und dass hierbei Glyzin-Rezeptoren beteiligt sind. So zeigten elektrophysiologische Messungen an Rückenmarksschnitten von GlyRα3-defizienten Tieren nicht die typische Hemmung der Glyzin-abhängigen Nervenreizleitung. Um herauszufinden, welche Rolle GlyRα3 in der physiologischen Schmerzantwort hat, wurde die Schmerzempfindlichkeit von GlyRα3-defizienten mit der von normalen Mäusen verglichen. Beide Tiergruppen reagierten in gleicher Weise auf akute Schmerzreize. Zusammenfassend zeigen diese Versuche, dass die Hemmung von GlyRα3 essentiell ist für die nach Entzündungen gesteigerte Schmerzreizleitung durch Rückenmarksneurone.

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