Adrenalin, auch Epinephrin genannt, ist ein bekanntes Hormon und ein Neurotransmitter, der oft mit Stress in Verbindung gebracht wird. Es spielt eine entscheidende Rolle bei der Reaktion des Körpers auf Stresssituationen und hat vielfältige Auswirkungen auf das zentrale Nervensystem (ZNS) und andere Organsysteme. Neben Adrenalin existiert auch Noradrenalin, ein weiterer wichtiger Neurotransmitter.
Adrenalin und Noradrenalin: Grundlagen
Adrenalin und Noradrenalin gehören zur Gruppe der biogenen Amine und Katecholamine, ebenso wie Dopamin. Sie werden kontinuierlich im Körper produziert und verstoffwechselt. Adrenalin wird hauptsächlich im Nebennierenmark hergestellt, während Noradrenalin vorwiegend in sympathischen Nervenenden generiert wird.
Adrenalin
Adrenalin wird vor allem im Nebennierenmark gebildet und unterstützt den Körper bei Stressreaktionen. Es ist ein lebenswichtiges Hormon, das den Körper leistungsfähiger macht, insbesondere in Gefahren- oder Stresssituationen. Daher ist Adrenalin auch als Stresshormon bekannt.
Adrenalin hat weitreichende Wirkungen:
- Erhöhung des Blutdrucks: Adrenalin führt zu einer Verengung der Blutgefäße in der Haut und den inneren Organen, während es gleichzeitig die Gefäße der Skelettmuskulatur und des Herzens erweitert.
- Beschleunigung des Herzschlags: Es steigert die Herzfrequenz und die Kontraktionskraft des Herzens.
- Erhöhung des Blutzuckerspiegels: Adrenalin fördert den Abbau von Glykogen in der Leber und setzt Glukose ins Blut frei.
- Erweiterung der Bronchien: Dies ermöglicht eine verbesserte Sauerstoffaufnahme.
- Herunterfahren der Darmaktivitäten: Die Verdauung wird verlangsamt, um Energie für andere Körperfunktionen freizusetzen.
- Erweiterung der Pupillen: Dies verbessert die Sehfähigkeit in Stresssituationen.
Noradrenalin
Noradrenalin (englisch: Norepinephrine, NE) wird vorwiegend in sympathischen Nervenenden generiert. Es wirkt im Körper als Hormon und im Gehirn als Neurotransmitter. Noradrenalin beeinflusst das retikuläre Aktivierungssystem sowie die Impulssteuerung. Die Ausschüttung von Noradrenalin im Gehirn wird z.B. durch Stress oder Schlaf beeinflusst. Bei ADHS hat Noradrenalin nach Dopamin den zweitgrößten Einfluss. Es spielt eine Rolle in den Aufmerksamkeitszentren des Gehirns und beeinflusst die Motivation, Stimmung und die Gedächtnisfähigkeit. Es wird vermutet, dass bei ADHS eine Gehirnreifungsverzögerung vorliegt, die mit einer erhöhten Noradrenalinaktivität im Gehirn einhergeht. Es gibt verschiedene Arten von noradrenergen Rezeptoren, die sogenannten Adrenozeptoren: α1-, α2- und β-Rezeptoren. Diese Rezeptoren können durch Agonisten aktiviert oder Antagonisten blockiert werden.
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Noradrenalin im Gehirn hat neben seinem Einfluss auf Arousal und Wachsamkeit auch eine Rolle in Bezug auf Verhalten und Kognition.
Synthese von Noradrenalin
Noradrenalin entsteht aus der Aminosäure Tyrosin, die über den Blutkreislauf in das zentrale Nervensystem gelangt. Tyrosin wird durch drei Enzyme nach und nach zu Noradrenalin verarbeitet. Das erste und wichtigste Enzym ist Tyrosinhydroxylase (TOH). Dopamin ist selbst ein Neurotransmitter. Durch das Enzym Dopamin-Beta-Hydroxylase (DBA) wird Dopamin in Noradrenalin umgewandelt.
Adrenerge Rezeptoren
Noradrenalinrezeptoren werden auch Adrenozeptoren genannt. Es gibt verschiedene Arten von Adrenozeptoren: α1-, α2- und β-Rezeptoren. Diese Rezeptoren können durch Agonisten aktiviert oder Antagonisten blockiert werden.
Tonische und phasische Aktivität
Die Grundlagen von tonischer und phasischer Ausschüttung sowie von extrazellulären Spiegeln eines Neurotransmitters haben wir bereits zu Dopamin unter Tonisches / phasisches / extrazelluläres Dopamin erläutert.
Die tonische noradrenerge Aktivität variiert während der Wachsamkeit. Bei Verhaltensunruhe war die LC-Aktivität höher als bei zielgerichtetem Verhalten. beeinträchtigte die Fähigkeit, Reize von Ablenkern zu unterscheiden. Dies führte zu mehr Fehlern durch eine erhöhte Ablenkbarkeit bzw. durch ein erhöhtes Signalrauschen. Das wiederum verringerte die Beteiligung an den Aufgaben.
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Phasische Noradrenalin-Aktivität wird durch das Ergebnis aufgabenbezogener Entscheidungsprozesse im vorderen cingulären Cortex (ACC) und in orbitofrontalen Cortices (OFC) gesteuert. Phasische Adrenalinaktivität wird verwendet, um das aus den aufgabenbezogenen Entscheidungsprozessen resultierende Verhalten zu erleichtern und die Aufgabenleistung zu optimieren. Lässt der Nutzen einer Aufgabe nach, zeigt der Locus coeruleus einen tonischen Aktivitätsmodus, was zur Abwendung von der aktuellen Aufgabe und zur Suche nach alternativen Verhaltensweisen führt. In einer visuell-motorischen Aufgabe mit Belohnung und Bestrafung folgten bei Affen noradrenerge phasische Signale auf auffällige Reize, nicht aber auf Ablenkungen. Bei Versuchen mit schlechter Leistung war die noradrenerge phasische Reaktion vermindert oder inexistent.
Dabei entspricht die basale Größe des Pupillendurchmessers der tonischen Noradrenalinfeuerung und eine Veränderung des Pupillendurchmesser einer phasischen noradrenergen Aktivität. Bei Neuroentwicklungsstörungen wie ADHS oder ASS zeigt der Nucleus coeruleus eine basale Hyperaktivität mit höherer tonischer Feuerungsfrequenz (erkennbar an dem erhöhten Pupillendurchmesser im Ruhezustand (resting-state pupil diameter RSPD), was die phasischen Entladungen und folglich die Fokussierung oder Verschiebung der Aufmerksamkeit beeinträchtigt.
ADHS und Locus coeruleus
ADHS korreliert mit einer Überaktivität des Locus coeruleus, insbesondere in der rechten Hemisphäre. Die Kinetik des Pupillendurchmessers und spiegelt die neuronale Aktivität des Locus coeruleus im Zusammenhang mit kognitiven Funktionen wie Aufmerksamkeit und Erregung wider. Dabei haben zeitliche Muster des Pupillendurchmessers eine eigene Aussagekraft.
eine erhöhte Pupillendilation auf soziale Reize, z.B. ADHS und ASS zeigten Unterschiede in der visuellen Orientierung: Eine atypische Orientierung an relativ unerwarteten Zielen bei ASS und eine atypische Verarbeitung von Warnhinweisen bei ADHS. Die bisher genannten Studien zeigen uneinheitliche Ergebnisse. Externalisierende Symptome gehen mit einer verminderten Reaktivität des autonomen Nervensystems einher, was sich auch in einer verringerten Pupillendilationsreaktion80 oder einer abgeflachten fehlerbedingten Negativität (ΔERN)8182 als Prädiktor bzw. Biomarker externalisierender Symptome zeigt, z.B. Internalisierende Störungen zeigen demgegenüber tendenziell eine erhöhte autonome Reaktivität und Hyperarousal,84 z.B. Studien zur Reaktivität des autonomen Nervensystems bei ADHS berücksichtigen leider die Unterschiede der Präsentationsformen (Subtypen) von ADHS nicht,85 obwohl sich diese als externalisierende und internalisierende Varianten geradezu aufdrängen. Stimulanzien erhöhen das Arousal.86 Kleberg et al hypothetisieren, dass bei ADHS - unabhängig von einem bestehenden verringerten oder erhöhten Arousal - Stimulanzien durch eine weitere Arousal-Erhöhung für die ADHS-Betroffenen die Reaktion auf phasische Reize erleichtern könnte.
Noradrenalintransporter
Noradrenalintransporter befinden sich stets an der Präsynapse und nehmen Neurotransmitter in die Zelle wieder auf. Der Noradrenalintransporter nimmt neben Noradrenalin auch Dopamin wieder auf.
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Noradrenalin wird - wenn auch erheblich schwächer als Dopamin - weiter durch den Plasmamembran Monoamin-Transporter (PMAT) aufgenommen. Dieser wird auch als human equilibrative nucleoside transporter-4 (hENT4) bezeichnet. Er wird durch das Gen SLC29A4 kodiert. Seine Bindungsaffinität ist niederiger als die von DAT oder NET.
Noradrenalin (schwächer auch Dopamin) wird aus dem extrazellulären Bereich weiter in geringerem Maße durch die organischen Kationentransporter (OCT1, OCT2, OCT3) aufgenommen. Diese werden auch als Solute carrier family 22 member 1/2/3 oder Extraneuronale Monoamin-Transporter (EMT) bezeichnet. OTC2 und OTC3 finden sich in Nervenzellen und Astrozyten und binden Histamin > Noradrenalin und Adrenalin > Dopamin > Serotonin.119 Die Aufnahme erfolgt nicht wie bei DAT und NET in die präsynaptische Zelle, sondern in Gliazellen.
Während Noradrenalintransporter und Dopamintransporter die Wiederaufnahme von Noradrenalin aus dem synaptischen Spalt zurück in die sendende Zelle bewirken, wo sie durch VMAT2-Transporter wieder in Vesikel eingelagert werden, wird Dopamin auch durch Umwandlung in andere Stoffe abgebaut.
Noradrenalin (wie auch Adrenalin) wird weiterhin durch MAO-A abgebaut.
Bei der DAT-KO-Maus veränderte eine Hemmung von Serotonintransportern, Noradrenalintransportern, MAOA oder COMT den Dopaminabbau im Striatum der DAT-KO-Maus nicht.
Adrenalin und Leistung
Bei einer langweiligen, unterstimulierenden Aufgabe schnitten Probanden mit höheren Adrenalinwerten besser ab als diejenigen mit niedrigeren Adrenalinwerten. Die optimale Noradrenalin-Signalisierung ist an ein bestimmtes Maß an Noradrenalin gebunden. Das Maß des Arousals (Erregung) steuert das Verhalten mit. Ein zu wenig (Unteraktivierung) und ein zu viel an Arousal (Stress) beeinträchtigt die Leistungsfähigkeit. Individuen streben daher das für sie optimale Maß an Arousal an. Individuelles ArousalDies ist der Grund, warum manche Menschen ständig ein Radio oder Musik im Hintergrund brauchen (erregungserhöhend), um ihre Leistungsfähigkeit aufrechtzuerhalten, ggf. sogar um überhaupt erst den “Allgemeinerregungszustand” zu erreichen, um lernen zu können, während andere jeden zusätzlichen Reiz vermeiden, um von ihrem zu hohen Erregungsniveau in Richtung Optimum zu gelangen. Das Erregungsniveau ist ein umgekehrtes U - die Mitte ist das Optimum, ein zu viel wie ein zu wenig ist leistungsbeeinträchtigend. Wichtig: jeder Mensch kann nur für sich selbst beurteilen, was das für ihn richtige Maß ist. Manche Menschen benötigen anstelle einer akustischen Grunderregung eine Grundbeschäftigung. Wir kennen etliche Betroffene, die sich wesentlich besser konzentrieren können, wenn sie zugleich stricken. Denkbar wäre, dass Hyperaktivität iSv Zappeligkeit durch eine zu geringe taktile Grunderregungsreizung mitgetriggert werden könnte.
Elektrische Schocks erhöhen den Adrenalin- und Noradrenalinausstoß, und zwar umso mehr, je weniger Kontrolle die Betroffenen hierüber haben. Cortisol übt einen inhibitorischen Einfluss nicht nur auf die HPA-Achse, sondern auch auf den Locus coeruleus und damit auf die Noradrenalin-Ausschüttung im ZNS aus (negative Rückkopplung).
Noradrenalinwiederaufnahmehemmer
Noradrenalinwiederaufnahmehemmer erhöhen die Verfügbarkeit von Noradrenalin im synaptischen Spalt, indem es die (z.B. Stimulanzien wirken dopaminerg auf den Nucleus accumbens und verbessern die Symptome von Hyperaktivität und Eigenaktivierungs-/Verstärkungsprozessen, während die Probleme der Antwortverzögerung und des Arbeitsgedächtnisses durch noradrenerge Auswirkungen des Locus coeruleus auf den PFC vermittelt werden. Das Korsakoff-Syndrom ist eine Störung mit einer ausgeprägten andauernden Beeinträchtigung des Kurz- und Langzeitgedächtnisses (amnestische Störung) aufgrund von Thiaminmangel, der meist als Folge von chronischem Alkoholkonsum auftritt. Bei Korsakoff sind die Spiegel des Noradrenalin-Abbauprodukts MHPG im Liquor verringert, was mit einer Beeinträchtigung des Kurzzeitgedächtnisses korreliert.
Das noradrenerge System des Gehirns ist im Schlaf vollständig deaktiviert.
Adrenalin und Tumore
Der Adrenalin-Wert wird bei Verdacht auf verschiedene Tumoren bestimmt. Dazu gehören meist gutartige Tumoren des Nebennierenmarks (Phäochromozytom) und des Nervensystems (beispielsweise Paragangliome). Sie produzieren die Hormone Adrenalin, Noradrenalin und seltener Dopamin und setzen sie unkontrolliert frei.
Das Hauptsymptom bei Menschen mit solchen Tumoren ist Bluthochdruck, der anhaltend oder anfallsartig auftreten kann. Zusätzlich kann es zu Herzrasen, Kopfschmerzen und Schweißausbrüchen kommen. Daher können diese Symptome einen Anlass geben, den Adrenalin-Wert zu überprüfen.
Der Wert kann auch genutzt werden, um zu prüfen, ob sich der Gesundheitszustand verändert oder ob eine Behandlung wirkt, etwa nach einer operativen Entfernung des Tumors.
Um den Adrenalin-Wert zu bestimmen, nimmt die Ärztin oder der Arzt etwas Blut ab, in der Regel aus der Armvene. Es ist wichtig, vor und während der Blutabnahme ruhig zu liegen. Schon wenn man kurz steht, kann sich der Wert deutlich erhöhen. Die Referenzbereiche können sich von Labor zu Labor unterscheiden, da verschiedene Testverfahren eingesetzt werden. Daher gibt jedes Labor in seinem Bericht eigene Referenzbereiche an. Im 24-Stunden-Sammelurin sollte der Adrenalin-Wert nicht über 20 Mikrogramm (µg) liegen. Die Konzentration des Abbauprodukts Vanillinmandelsäure sollte unter 6,5 Milligramm (mg) liegen.
Schmerz, Aufregung, Stress oder körperliche Aktivität können den Messwert vorübergehend steigen lassen. Schon etwa 30 Minuten vor der Blutentnahme wird daher eine kleine Venenverweilkanüle gelegt, über die später die Probe entnommen wird. Zudem ist es wichtig, dann bis zur Entnahme in einer ruhigen Umgebung zu liegen.
Es gilt auch, die drei Tage vor der Blutabnahme auf Tee, Kaffee und andere koffeinhaltige Getränke zu verzichten, da sie den Wert erhöhen können. Auch bestimmte Medikamente wie etwa katecholaminhaltige Nasen- und Hustentropfen oder ACE-Hemmer können den Adrenalin-Wert erhöhen. Von einem Laborwert allein lässt sich meist nicht auf eine Krankheit schließen. Erst im Zusammenhang mit anderen Werten, Symptomen und Untersuchungen ergibt sich ein klares Bild. Zudem haben auch gesunde Menschen manchmal Werte außerhalb des Referenzbereichs. Erniedrigte Werte haben normalerweise keine besondere medizinische Bedeutung. Erhöhte Werte geben einen Hinweis auf einen meist gutartigen Tumor des Nebennierenmarks (Phäochromozytom) oder des Nervensystems (Paragangliom).
Einmalig erhöhte Werte sind meist auf Stress oder bestimmte Lebens- und Genussmittel zurückzuführen.
Andere mögliche Ursachen sind Bluthochdruck (Hypertonie), eine Unterzuckerung (Hypoglykämie) oder eine Unterkühlung. Ein erhöhter Adrenalin-Wert kann ein Hinweis auf ernstzunehmende Erkrankungen wie einen Tumor des Nebennierenmarks oder des Nervensystems sein. Daher ist es wichtig, die Ursache ärztlich abklären zu lassen.
Durch weitere Untersuchungen kann die Ärztin oder der Arzt die Ursache der erhöhten Werte herausfinden und diese behandeln.