neurologische krankheiten
Neurotransmission
Synaptische Transmission
Die Impulsübertragung erfolgt chemisch durch die Freisetzung spezifischer Neurotransmitter aus der Nervenendigung (Axonterminale). Neurotransmitter diffundieren durch den synaptischen Spalt und binden kurzfristig an spezifische Rezeptoren des angrenzenden Neurons oder der Effektorzelle. Je nach Rezeptor kann die Antwort exzitatorisch oder inhibitorisch sein. Normalerweise berühren sich die Neuronen nicht, sondern kommunizieren durch die Übertragung von Neurotransmittern über die Synapsen. Unter bestimmten Bedingungen können nahe beieinander liegende Neuronen mit Hilfe von elektrischen Impulsen über eine Lückenverbindung kommunizieren. Die Nervenzellkörper produzieren Enzyme, die die meisten Neurotransmitter synthetisieren; diese werden in Vesikeln in der Nervenendigung gespeichert (siehe Abbildung Neurotransmission ). Die Transmittermenge in einem Vesikel (üblicherweise mehrere tausend Moleküle) entspricht einem Quantum. Ein Aktionspotenzial, das am Axonende ankommt, öffnet axonale Kalziumkanäle; durch den Kalziumeinstrom werden die Neurotransmittermoleküle aus vielen Vesikeln freigesetzt, indem die Vesikelmembran jeweils mit der Membran der Axonterminale fusioniert. Dadurch wird eine Öffnung generiert, sodass die Moleküle durch Exozytose in den synaptischen Spalt abgegeben werden können. Ein Synapsentyp, die elektrische Synapse, arbeitet ohne Neurotransmitter. Über Ionenkanäle ist das Zytoplasma des präsynaptischen mit dem des postsynaptischen Neurons direkt verbunden. Diese Art der Übertragung ist die schnellste. Erregende und hemmende Signale Die durch die Neurotransmitterfreisetzung ausgelöste Reaktion kann das postsynaptische Neuron entweder erregen oder aktivieren oder seine Aktivität hemmen oder blockieren. Postsynaptische Neuronen empfangen mehrere Neurotransmitter-Signale und elektrische Signale von vielen Neuronen. Das empfangende Neuron addiert schließlich die Eingänge zusammen, und wenn mehr Erregungssignale empfangen werden, feuert das Neuron und sendet Signale an andere Neuronen. Wenn die Summe der Signale hemmend ist, feuert das Neuron nicht und beeinflusst die Aktivität anderer Neuronen nicht. Diese Addition von Antworten wird als Summierung bezeichnet. Neurotransmitter ermöglichen also eine schnelle Kommunikation zwischen Neuronen, indem sie das Feuern des Aktionspotenzials verändern. Andere Formen der Summierung sind: räumliche Summierung: Wenn mehrere Impulse an verschiedenen Stellen des Neurons empfangen werden, summiert das Neuron sie zeitliche Summierung: Wenn Impulse innerhalb einer kurzen Zeitspanne empfangen und dann addiert werden Damit ein Neuron ein Signal erzeugen und feuern kann, muss es ein Schwellenpotenzial erreichen. Ein Schwellenpotential entsteht durch eine Nettozunahme des Natriumeinstroms in die Zelle während des Austauschs von Natrium- und Kaliumionen. Wenn genügend Natrium in die Zelle eindringt, ist die Schwelle erreicht; wenn die Schwelle erreicht ist, wird ein Aktionspotenzial freigesetzt; es wandert entlang der Neuronenmembran. Die Schwelle muss erreicht sein, damit ein Aktionspotenzial generiert werden kann. Durch ankommende Aktionspotenziale werden die axonalen Kalziumkanäle (Ca) geöffnet (nicht dargestellt). Kalzium (Ca++) aktiviert die Freisetzung von Neurotransmittern (NT) aus den Vesikeln, in denen sie gespeichert sind. Die Neurotransmittermoleküle gelangen in den synaptischen Spalt. Einige binden an postsynaptische Rezeptoren und leiten damit eine Antwort der nachgeschalteten Zelle ein. Die anderen werden zurück in das Axon gepumpt und gespeichert oder diffundieren in das umliegende Gewebe. Die Neurotransmittermenge in der Axonterminale ist typischerweise unabhängig von der neuronalen Aktivität. Sie wird durch Modifikation der Aufnahme von Neurotransmittervorstufen oder durch die Aktivität von Enzymen, die an der Synthese oder dem Abbau der Neurotransmitter beteiligt sind, relativ konstant gehalten. Die Stimulation präsynaptischer Rezeptoren kann die präsynaptische Neurotransmittersynthese vermindern, eine Blockade kann sie verstärken. Die Neurotransmitter-Rezeptor-Interaktion muss schnell beendet werden, um die fortgesetzte Wirkung des Neurotransmitters zu beenden und/oder um eine schnelle, wiederholte Aktivierung der Rezeptoren zu ermöglichen. Neurotransmitter können nach Interaktion mit Rezeptoren wie folgt verarbeitet werden: Sie können durch aktive, ATP-abhängige Prozesse (Wiederaufnahme) schnell wieder in die präsynaptischen Nervenendigungen zurücktransportiert werden, um wiederverwertet oder zerstört zu werden. Sie können durch Enzyme in der Nähe der Rezeptoren eliminiert werden. oder sie diffundieren in die Umgebung und werden entfernt. Neurotransmitter, die von den Nervenendigungen aufgenommen werden, werden zur Wiederverwendung in Granula oder Bläschen im Axonende gespeichert. Eine Fehlfunktion dieser Prozesse kann zu einer klinischen Erkrankung führen. So wird zum Beispiel bei der Alzheimer-Krankheit ein Gedächtnisverlust durch eine Insuffizienz des Neurotransmitters Acetylcholin in den Synapsen postuliert, der das Ablegen neuer Erinnerungen vermittelt. Bestimmte Medikamente (z. B. Donepezil, Galanthamin, Rivastigmin) blockieren das Enzym Acetylcholinesterase (das Acetylcholin abbaut) und erhöhen so die Menge an Acetylcholin in der Synapse. Infolgedessen kann sich die Gedächtnisfunktion verbessern. Einige Arten einzelner Neuronen können zwei oder mehr verschiedene Neurotransmitter (Kotransmission genannt) freisetzen zum Beispiel Acetylcholin und Glutamat. Mehrere Neurotransmitter können auf ein einzelnes postsynaptisches Neuron wirken oder mehrere postsynaptische Neuronen beeinflussen. Die Kotransmission ermöglicht eine komplizierte Kommunikation zwischen Neuronen, um verschiedene Ereignisse im ZNS und im peripheren Nervensystem (PNS) zu steuern. Neurotransmitter können auch längerfristige Veränderungen bewirken, an denen zusätzliche Wege beteiligt sind, z. B. Veränderungen der Aktivität von Genen und Proteinen. 