Atropin und seine Wirkung an der Synapse: So beeinflusst es dein Nervensystem!

Atropin, ein natürlich vorkommendes Alkaloid, das in Nachtschattengewächsen wie der Tollkirsche (Atropa belladonna) vorkommt, ist für seine vielfältigen Wirkungen auf das Nervensystem bekannt. Insbesondere seine Interaktion mit Synapsen, den Schaltstellen der Nervenkommunikation, ist von großem Interesse. Dieser Artikel beleuchtet die Wirkungsweise von Atropin an der Synapse, seine medizinischen Anwendungen und die potenziellen Risiken, die mit seiner Anwendung verbunden sind.

Was ist Atropin?

Atropin ist ein Tropan-Alkaloid, das in verschiedenen Nachtschattengewächsen vorkommt. Es wirkt als kompetitiver, unselektiver Muskarinrezeptor-Antagonist, was bedeutet, dass es die Wirkung des Neurotransmitters Acetylcholin blockiert, indem es an die gleichen Rezeptoren bindet, ohne diese jedoch zu aktivieren. Diese Blockade führt zu einer Hemmung des parasympathischen Nervensystems.

Curare: Pfeilgift aus Südamerika

Curare ist eine Sammelbezeichnung für verschiedene Substanzen, die von der indigenen Bevölkerung Südamerikas als Pfeilgift für die Jagd genutzt werden. Curare wirkt an der Synapse auf die Rezeptoren, genauer gesagt auf sogenannte Acetylcholin-Rezeptoren. Curare konkurriert mit dem eigentlichen Neurotransmitter Acetylcholin um die Bindungsstellen an den Rezeptoren. Es dockt dort an - dabei aktiviert es den Rezeptor aber nicht.

Geschichte und Anwendung von Atropin

Atropin wird in der Medizin seit Jahrhunderten verwendet. Es wurde zum Beispiel bei der Wiederbelebung nach einem Herzstillstand direkt in die Blutbahn gespritzt - diese Anwendung ist heute unüblich geworden. Weite Pupillen galten besonders während der Renaissance bei Frauen als schön. Das Einträufeln von Tollkirschen-Extrakt in die Augen bewirkte eine bis zu mehreren Tagen anhaltende Pupillenerweiterung („feuriger Blick“).

Medizinische Anwendungen von Atropin

Die Hauptanwendungsgebiete von Atropin umfassen:

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Notfallmedizin / Kardiologie: Bei symptomatischer Bradykardie ist Atropin das Mittel der ersten Wahl zur Behandlung eines hämodynamisch instabilen, verlangsamten Herzschlags. Es erhöht die Herzfrequenz durch Blockade der vagalen Einflüsse auf den Sinus- und AV-Knoten. Initial werden 0,5 mg bis 1,0 mg intravenös verabreicht, wiederholbar bis zu einer Maximaldosis von 3 mg.
Toxikologie (als Antidot): Bei Vergiftungen mit Organophosphaten wirkt Atropin als Gegengift bei Vergiftungen mit Insektiziden oder Nervenkampfstoffen. Es blockiert die massiv überstimulierten Muskarinrezeptoren und bekämpft so Symptome wie Bronchospasmus, massive Sekretion und Bradykardie. Initial werden 2-5 mg intravenös verabreicht, die Dosis wird alle 5-10 Minuten verdoppelt, bis die Bronchialsekretion sistiert. Auch bei Vergiftungen mit anderen Parasympathomimetika wird Atropin eingesetzt.
Anästhesie: Atropin wird zur akuten Behandlung einer intraoperativ auftretenden Bradykardie eingesetzt, die durch chirurgische Manipulationen oder durch andere Medikamente ausgelöst werden kann. In seltenen Fällen wird es auch zur Reduktion von Sekreten bei bestimmten Eingriffen verwendet.
Ophthalmologie: Therapeutische Mydriasis und Zykloplegie werden zur Ruhigstellung der Iris und des Ziliarmuskels bei Entzündungen wie Keratitis oder Uveitis eingesetzt. Bei der Penalisationstherapie wird das gesunde Auge mit Atropin "bestraft", um das schwächere Auge zum Sehen zu zwingen. Für diagnostische Pupillenerweiterungen wird Atropin aufgrund seiner sehr langen Wirkdauer heute nur noch selten verwendet. Augentropfen (0,5% oder 1%) werden in der Regel 1-2 mal täglich ein Tropfen in den Bindehautsack gegeben.

Wirkmechanismus von Atropin an der Synapse

Atropin wirkt an der Synapse auf die Rezeptoren - genauer gesagt auf sogenannte Acetylcholin-Rezeptoren. Atropin konkurriert mit dem eigentlichen Neurotransmitter Acetylcholin um die Bindungsstellen an den Rezeptoren. Es dockt dort an - dabei aktiviert es den Rezeptor aber nicht.

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Atropin ist ein kompetitiver Antagonist an muskarinischen Acetylcholin-Rezeptoren (Subtypen M1 bis M5). Es verdrängt den körpereigenen Botenstoff Acetylcholin von diesen Rezeptoren, ohne selbst eine Wirkung auszulösen. Dadurch werden die Effekte des Parasympathikus blockiert. Die Folgen sind:

Herz: Anstieg der Herzfrequenz (Tachykardie).
Auge: Erweiterung der Pupille (Mydriasis) und Lähmung der Akkommodation (Zykloplegie).
Drüsen: Reduktion der Sekretion von Speichel, Schweiß, Bronchialschleim und Magensäure.
Glatte Muskulatur: Erschlaffung der Muskulatur in Bronchien, Magen-Darm-Trakt und Harnwegen.

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Pharmakokinetik von Atropin

Atropin wird in Form von Augentropfen, als intramuskuläre Injektion oder nach oraler Gabe gut und schnell resorbiert. Der maximale Effekt am Auge, gemessen an der Mydriasis, setzt innerhalb von 30 bis 40 Minuten ein, der maximale Plasmaspiegel ist hingegen bereits nach wenigen Minuten erreicht. Die Plasmahalbwertszeit beträgt etwa drei Stunden. Ungefähr die Hälfte des Atropins wird renal unverändert ausgeschieden. Die andere Hälfte wird in der Leber metabolisiert und glukuronidiert und anschließend über die Nieren ausgeschieden.

Nebenwirkungen von Atropin

Die Nebenwirkungen sind direkte Folgen der parasympatholytischen Wirkung ("anticholinerges Syndrom"):

Systemisch: Mundtrockenheit, Hautrötung und -trockenheit, Tachykardie, Sehstörungen, Schwierigkeiten beim Wasserlassen, Verstopfung, bei hohen Dosen auch Unruhe, Verwirrtheit, Halluzinationen und Koma.
Lokal am Auge: Blendempfindlichkeit, verschwommenes Sehen, Augeninnendrucksteigerung. Die lange Wirkdauer von bis zu 14 Tagen ist zu beachten.

Wechselwirkungen mit anderen Medikamenten

Sympathomimetika können die Effekte von Atropin verstärken. Ebenso können folgende Medikamente die anticholinerge Wirkung erhöhen:

Amantadin
Antiarrhythmika
Dopaminantagonisten
Antihistaminika
tri- und tetrazyklische Antidepressiva
bestimmte Antiparkinsonmittel
Neuroleptika

Pilocarpin- und physostigminhaltige Arzneimittel schwächen die Wirkung von Atropin ab oder heben sie auf. Umgekehrt hemmt Atropin die Wirkung dieser Medikamente.

Toxizität und Symptome einer Atropin-Vergiftung

Atropin ist ein sehr giftiges Alkaloid. Bei hohen Dosen treten auch psychische Wirkungen ein, z.B. Halluzinationen. Bei noch höheren Dosen tritt Bewusstlosigkeit ein, die von Atemlähmung gefolgt sein kann - dann ist die Vergiftung meist tödlich. Die erste Reaktion nach einer möglichen Vergiftung sollte in schneller Entleerung des Magens bestehen. Als Vergiftungssymptome wird wie bei anderen Vergiftungen von Rötungen der Haut, Mydriasis, Herzrasen und Verwirrtheit wie Halluzinationen berichtet. Anschließend tritt eine schwere Bewusstlosigkeit ein; bei einer Atemlähmung sind die Vergiftungen in der Regel tödlich. Ab 10 mg treten Delirien und Halluzinationen auf. Bei 100 mg setzt eine tödliche Atemlähmung ein. Die Erste Hilfe bei Atropin-Vergiftung besteht in sofortiger Entleerung des Magen-Darm-Traktes sowie erforderlichenfalls künstlicher Beatmung.

Synapsengifte: Eine Übersicht

Synapsengifte sind Giftstoffe, die die Erregungsübertragung zwischen Nervenzellen stören. Sie wirken an unterschiedlichen Orten in der Synapse und können verschiedene Mechanismen nutzen, um die Signalübertragung zu beeinflussen.

Wirkungsweise von Synapsengiften

Die Wirkungsweise eines Neurotoxins im Körper hängt vom Wirkort in der Synapse ab. Einige Beispiele für Synapsengifte und ihre Wirkungsweisen sind:

Botulinumtoxin: Verhindert die Ausschüttung von Transmittern, da es die Verschmelzung der synaptischen Vesikel und der präsynaptischen Membran blockiert.
Alpha-Latrotoxin (Schwarze Witwe) / Scopolamin (Stechapfel): Bindet an die Rezeptoren des präsynaptischen Endknöpfchens und sorgt so für die dauerhafte Öffnung der Calciumkanäle.
Atropin (Schwarze Tollkirsche) / Curare (Pfeilgiftfrosch): Blockiert die Rezeptoren der postsynaptischen Membran, da es chemisch dem Transmitter Acetylcholin ähnelt und an die gleichen Rezeptoren andocken kann.
E 605 (Insektizid) / Neostigmin (Medikament): Hemmt das Enzym Acetylcholinesterase, welches dafür zuständig ist, Acetylcholin in Cholin und Essigsäure zu spalten.

Schlaffe und starre Lähmung

Synapsengifte können entweder zu einer schlaffen oder zu einer starren Lähmung führen:

Schlaffe Lähmung: Die Erregungsweiterleitung wird blockiert, eine Muskelkontraktion findet nicht statt, der Muskel bleibt schlaff.
Starre Lähmung: Es kommt zu einer Dauererregung, der Muskel wird durchgängig kontrahiert, er ist starr.

Neurotoxine: Exogen und Endogen

Neurotoxine werden in zwei Kategorien eingeteilt:

Exogene Neurotoxine: Werden aus der Umwelt in den Körper aufgenommen, zum Beispiel durch den Verzehr eines giftigen Pilzes.
Endogene Neurotoxine: Werden im Körper selbst hergestellt.

Beispiele für weitere Synapsengifte und ihre Wirkungen

Muskarin: Wirkt an den Rezeptoren der Synapse wie der Neurotransmitter Acetylcholin. Es wird aber nicht abgebaut und löst sich daher nicht vom Rezeptor. Dies führt dann zu einer dauerhaften Weitergabe von Signalen an der Synapse.
Latrotoxin: Wirkt als Gift, indem im Endknöpfchen der Nervenzelle die Vesikel verstärkt dazu angeregt werden, mit der Membran zu verschmelzen und Neurotransmitter abzugeben. Das hat zu Folge, dass an der Synapse dauerhaft ein Signal abgegeben wird.
Botulinumtoxin: Behindert im Endknöpfchen das Verschmelzen der Vesikel mit der Membran. Dadurch kann kein Neurotransmitter mehr in den synaptischen Spalt abgegeben werden.
Batrachotoxin: Verhindert an der Synapse, dass die mit den Rezeptoren verbundenen Kanäle wieder geschlossen werden. Dadurch findet an der Synapse eine dauerhafte Aussendung von Signalen statt.
Tetrodotoxin: Verhindert an der Synapse, dass bestimmte, spannungsgesteuerte Kanäle geöffnet werden können. Durch eine Blockade der Kanäle wird die Erregung von Muskeln und Nerven verhindert.

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