Identifizierung eines Neurotransmitters

Ein Neurotransmitter ist ein chemischer Botenstoff, der Signale zwischen Neuronen oder Nervenzellen und anderen Zellen im Körper transportiert, verstärkt und ausbalanciert. Diese chemischen Botenstoffe können eine Vielzahl von physischen und psychischen Funktionen beeinflussen, einschließlich Herzfrequenz, Schlaf, Appetit, Stimmung und Angst. Milliarden von Neurotransmitter-Molekülen arbeiten ständig daran, unser Gehirn funktionsfähig zu halten. Sie steuern alles von unserer Atmung über unseren Herzschlag bis hin zu unserem Lern- und Konzentrationsniveau.

Wie sie arbeiten

Damit Neuronen im gesamten Körper Nachrichten senden können, müssen sie in der Lage sein, miteinander zu kommunizieren, um Signale zu übertragen. Neuronen sind jedoch nicht einfach miteinander verbunden. Am Ende jedes Neurons befindet sich eine winzige Lücke, die als Synapse bezeichnet wird. Um mit der nächsten Zelle zu kommunizieren, muss das Signal in der Lage sein, diesen kleinen Raum zu durchqueren. Dies geschieht durch einen Prozess, der als Neurotransmission bekannt ist.

In den meisten Fällen wird ein Neurotransmitter aus dem sogenannten Axonterminal freigesetzt, nachdem ein Aktionspotential die Synapse erreicht hat, einen Ort, an dem Neuronen Signale untereinander übertragen können.

Wenn ein elektrisches Signal das Ende eines Neurons erreicht, löst es die Freisetzung von kleinen Beuteln aus, die als Vesikel bezeichnet werden und die Neurotransmitter enthalten. Diese Säcke verschütten ihren Inhalt in der Synapse, wo sich die Neurotransmitter dann über die Lücke in Richtung der Nachbarzellen bewegen. Diese Zellen enthalten Rezeptoren, an die die Neurotransmitter binden und Veränderungen in den Zellen auslösen können.

Nach der Freisetzung überquert der Neurotransmitter die synaptische Lücke und bindet sich an die Rezeptorstelle des anderen Neurons, wobei er das empfangende Neuron entweder anregt oder hemmt, je nachdem, was der Neurotransmitter ist.

Die Neurotransmitter wirken wie ein Schlüssel und die Rezeptorstellen wie ein Schloss. Zum Öffnen bestimmter Schlösser ist der richtige Schlüssel erforderlich. Wenn der Neurotransmitter in der Lage ist, an der Rezeptorstelle zu arbeiten, löst er Veränderungen in der empfangenden Zelle aus.

Manchmal binden Neurotransmitter an Rezeptoren und verursachen die Übertragung eines elektrischen Signals durch die Zelle (exzitatorisch). In anderen Fällen kann der Neurotransmitter tatsächlich die Fortsetzung des Signals blockieren, wodurch verhindert wird, dass die Nachricht weitergeleitet wird (hemmend)..

Was passiert also mit einem Neurotransmitter, nachdem seine Aufgabe erledigt ist? Sobald der Neurotransmitter die gewünschte Wirkung erzielt hat, kann seine Aktivität durch verschiedene Mechanismen gestoppt werden.

Es kann durch Enzyme abgebaut oder deaktiviert werden
Es kann vom Rezeptor wegdriften
Es kann vom Axon des Neurons aufgenommen werden, das es in einem als Wiederaufnahme bekannten Prozess freigesetzt hat

Neurotransmitter spielen eine wichtige Rolle im Alltag und in der Funktionsweise. Wissenschaftler wissen noch nicht genau, wie viele Neurotransmitter existieren, aber es wurden mehr als 100 chemische Botenstoffe identifiziert.

Was sie machen

Neurotransmitter können nach ihrer Funktion klassifiziert werden:

Erregende Neurotransmitter: Diese Arten von Neurotransmittern haben eine erregende Wirkung auf das Neuron, was bedeutet, dass sie die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass das Neuron ein Aktionspotential auslöst. Einige der wichtigsten exzitatorischen Neurotransmitter sind Adrenalin und Noradrenalin.

Inhibitorische Neurotransmitter: Diese Arten von Neurotransmittern haben inhibitorische Wirkungen auf das Neuron; Sie verringern die Wahrscheinlichkeit, dass das Neuron ein Aktionspotential auslöst. Einige der wichtigsten inhibitorischen Neurotransmitter sind Serotonin und Gamma-Aminobuttersäure (GABA)..

Einige Neurotransmitter wie Acetylcholin und Dopamin können in Abhängigkeit von der Art der vorhandenen Rezeptoren sowohl exzitatorische als auch inhibitorische Wirkungen hervorrufen.

Modulatorische Neurotransmitter: Diese Neurotransmitter, die oft als Neuromodulatoren bezeichnet werden, können gleichzeitig eine größere Anzahl von Neuronen beeinflussen. Diese Neuromodulatoren beeinflussen auch die Wirkung anderer chemischer Botenstoffe. Während synaptische Neurotransmitter von Axonterminals freigesetzt werden, um eine schnelle Wirkung auf andere Rezeptorneuronen zu erzielen, diffundieren Neuromodulatoren über einen größeren Bereich und wirken langsamer.

Typen

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Neurotransmitter zu klassifizieren und zu kategorisieren. In einigen Fällen werden sie einfach in Monoamine, Aminosäuren und Peptide unterteilt.

Neurotransmitter können auch in einen von sechs Typen eingeteilt werden:

Aminosäuren

Gamma-Aminobuttersäure (GABA) fungiert als wichtigster hemmender chemischer Botenstoff des Körpers. GABA trägt zum Sehen und zur motorischen Kontrolle bei und spielt eine Rolle bei der Regulation von Angstzuständen. Benzodiazepine, die zur Behandlung von Angstzuständen eingesetzt werden, wirken durch die Steigerung der Effizienz von GABA-Neurotransmittern, die das Gefühl der Entspannung und Beruhigung steigern können.
Glutamat ist der am häufigsten vorkommende Neurotransmitter im Nervensystem und spielt dort eine Rolle bei kognitiven Funktionen wie Gedächtnis und Lernen. Übermäßige Mengen an Glutamat können eine Exzitotoxizität verursachen, die zum Zelltod führt. Diese durch den Aufbau von Glutamat verursachte Exzitotoxizität ist mit einigen Krankheiten und Hirnverletzungen verbunden, einschließlich Alzheimer-Krankheit, Schlaganfall und epileptischen Anfällen.

Peptide

Oxytocin ist sowohl ein Hormon als auch ein Neurotransmitter. Es wird vom Hypothalamus produziert und spielt eine Rolle bei der sozialen Erkennung, Bindung und sexuellen Reproduktion. Synthetisches Oxytocin wie Pitocin wird häufig als Arbeits- und Entbindungshilfe verwendet. Sowohl Oxytocin als auch Pitocin bewirken, dass sich die Gebärmutter während der Wehen zusammenzieht.
Endorphine sind Neurotransmitter, die die Übertragung von Schmerzsignalen hemmen und Gefühle der Euphorie fördern. Diese chemischen Botenstoffe werden auf natürliche Weise vom Körper als Reaktion auf Schmerzen produziert, können aber auch durch andere Aktivitäten wie Aerobic ausgelöst werden. Zum Beispiel ist das Erleben eines "Runner's High" ein Beispiel für angenehme Gefühle, die durch die Produktion von Endorphinen erzeugt werden.

Monoamine

Adrenalin wird sowohl als Hormon als auch als Neurotransmitter betrachtet. Im Allgemeinen ist Adrenalin ein Stresshormon, das vom Nebennieren-System ausgeschüttet wird. Es fungiert jedoch als Neurotransmitter im Gehirn.
Noradrenalin ist ein Neurotransmitter, der eine wichtige Rolle bei der Wachsamkeit spielt und am Kampf oder der Flucht des Körpers beteiligt ist. Ihre Aufgabe ist es, Körper und Gehirn zu mobilisieren, um in Zeiten von Gefahr oder Stress aktiv zu werden. Die Spiegel dieses Neurotransmitters sind normalerweise im Schlaf am niedrigsten und in Stresszeiten am höchsten.
Histamin wirkt als Neurotransmitter im Gehirn und Rückenmark. Es spielt eine Rolle bei allergischen Reaktionen und wird als Teil der Reaktion des Immunsystems auf Krankheitserreger produziert.
Dopamin spielt eine wichtige Rolle bei der Koordination von Körperbewegungen. Dopamin ist auch an Belohnung, Motivation und Ergänzungen beteiligt. Verschiedene Arten von Suchtmitteln erhöhen den Dopaminspiegel im Gehirn. Die Parkinson-Krankheit, eine degenerative Erkrankung, die zu Zittern und Bewegungsstörungen führt, wird durch den Verlust von Dopamin-generierenden Neuronen im Gehirn verursacht.

Serotonin spielt eine wichtige Rolle bei der Regulierung und Modulation von Stimmung, Schlaf, Angst, Sexualität und Appetit. Selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer, üblicherweise als SSRI bezeichnet, sind eine Art von Antidepressivum, das üblicherweise zur Behandlung von Depressionen, Angstzuständen, Panikstörungen und Panikattacken verschrieben wird. SSRIs wirken, um den Serotoninspiegel auszugleichen, indem sie die Wiederaufnahme von Serotonin im Gehirn blockieren, wodurch die Stimmung verbessert und Angstgefühle gemindert werden können.

Purine

Adenosin Wirkt als Neuromodulator im Gehirn und ist an der Unterdrückung von Erregung und Verbesserung des Schlafs beteiligt.
Adenosintriphosphat (ATP) wirkt als Neurotransmitter im zentralen und peripheren Nervensystem. Es spielt eine Rolle bei der autonomen Steuerung, der sensorischen Übertragung und der Kommunikation mit Gliazellen. Untersuchungen legen nahe, dass es auch bei einigen neurologischen Problemen wie Schmerzen, Traumata und neurodegenerativen Störungen eine Rolle spielt.

Gastransmitter

Stickoxid spielt eine Rolle bei der Beeinflussung glatter Muskeln, indem sie entspannt werden, damit sich die Blutgefäße erweitern und die Durchblutung bestimmter Körperregionen steigern können.
Kohlenmonoxid ist in der Regel als farbloses, geruchloses Gas bekannt, das toxische und möglicherweise tödliche Auswirkungen haben kann, wenn Menschen hohen Mengen des Stoffes ausgesetzt sind. Es wird jedoch auch auf natürliche Weise vom Körper produziert und fungiert dort als Neurotransmitter, der dabei hilft, die Entzündungsreaktion des Körpers zu modulieren.

Acetylcholin

Acetylcholin ist der einzige Neurotransmitter in seiner Klasse. Es kommt sowohl im zentralen als auch im peripheren Nervensystem vor und ist der primäre Neurotransmitter, der mit Motoneuronen assoziiert ist. Es spielt eine Rolle bei Muskelbewegungen sowie Gedächtnis und Lernen.

Was passiert, wenn Neurotransmitter nicht richtig funktionieren?

Wie bei vielen Prozessen des Körpers können die Dinge manchmal schief gehen. Es ist vielleicht nicht verwunderlich, dass ein System, das so umfangreich und komplex ist wie das menschliche Nervensystem, anfällig für Probleme ist.

Einige der Dinge, die schief gehen könnten, sind:

Neuronen stellen möglicherweise nicht genug eines bestimmten Neurotransmitters her
Möglicherweise wird zu viel von einem bestimmten Neurotransmitter freigesetzt
Zu viele Neurotransmitter können durch Enzyme deaktiviert werden
Neurotransmitter können zu schnell resorbiert werden

Wenn Neurotransmitter von Krankheiten oder Medikamenten befallen sind, kann dies verschiedene negative Auswirkungen auf den Körper haben.

Krankheiten wie Alzheimer, Epilepsie und Parkinson gehen mit Defiziten bei bestimmten Neurotransmittern einher.

Angehörige der Gesundheitsberufe erkennen die Rolle, die Neurotransmitter bei psychischen Erkrankungen spielen können, weshalb häufig Medikamente verschrieben werden, die die Wirkung der körpereigenen Botenstoffe beeinflussen, um bei der Behandlung einer Vielzahl von psychiatrischen Erkrankungen zu helfen.

Zum Beispiel ist Dopamin mit solchen Dingen wie Sucht und Schizophrenie verbunden. Serotonin spielt eine Rolle bei Stimmungsstörungen, einschließlich Depressionen und Zwangsstörungen. Medikamente wie SSRIs können von Ärzten und Psychiatern verschrieben werden, um Symptome von Depressionen oder Angstzuständen zu behandeln. Medikamente werden manchmal alleine verwendet, können aber auch in Verbindung mit anderen therapeutischen Behandlungen, einschließlich kognitiver Verhaltenstherapie, verwendet werden.

Medikamente, die Neurotransmitter beeinflussen

Die vielleicht praktischste Anwendung für die Entdeckung und das detaillierte Verständnis der Funktion von Neurotransmittern war die Entwicklung von Arzneimitteln, die die chemische Übertragung beeinflussen. Diese Medikamente können die Wirkung von Neurotransmittern verändern, was die Symptome einiger Krankheiten lindern kann.

Agonisten gegen Antagonisten: Einige Medikamente sind als Agonisten bekannt und verstärken die Wirkung spezifischer Neurotransmitter. Andere Medikamente und als Antagonisten bezeichnet und wirken, um die Auswirkungen der Neurotransmission zu blockieren.
Direkte vs. indirekte Effekte: Diese Neuropharmaka können weiter abgebaut werden, je nachdem, ob sie eine direkte oder indirekte Wirkung haben. Diejenigen, die eine direkte Wirkung haben, ahmen die Neurotransmitter nach, da sie sich in der chemischen Struktur sehr ähnlich sind. Diejenigen, die einen indirekten Einfluss haben, wirken auf die synaptischen Rezeptoren ein.

Zu den Arzneimitteln, die die Neurotransmission beeinflussen können, gehören Medikamente zur Behandlung von Krankheiten wie Depressionen und Angstzuständen, wie SSRIs, trizyklische Antidepressiva und Benzodiazepine.

Auch illegale Drogen wie Heroin, Kokain und Marihuana wirken sich auf die Neurotransmission aus. Heroin wirkt als direkt wirkender Agonist und ahmt die natürlichen Opioide des Gehirns so stark nach, dass die zugehörigen Rezeptoren stimuliert werden. Kokain ist ein Beispiel für ein indirekt wirkendes Medikament, das die Übertragung von Dopamin beeinflusst.

Identifizierung von Neurotransmittern

Die tatsächliche Identifizierung von Neurotransmittern kann tatsächlich recht schwierig sein. Während Wissenschaftler die Vesikel beobachten können, die Neurotransmitter enthalten, ist es nicht ganz so einfach herauszufinden, welche Chemikalien in den Vesikeln gespeichert sind.

Aus diesem Grund haben Neurowissenschaftler eine Reihe von Richtlinien entwickelt, um zu bestimmen, ob eine Chemikalie als Neurotransmitter definiert werden soll oder nicht:

Die Chemikalie muss im Neuron produziert werden.
Die notwendigen Vorläuferenzyme müssen im Neuron vorhanden sein.
Es muss genug von der Chemikalie vorhanden sein, um tatsächlich eine Wirkung auf das postsynaptische Neuron zu haben.
Die Chemikalie muss vom präsynaptischen Neuron freigesetzt werden, und das postsynaptische Neuron muss Rezeptoren enthalten, an die die Chemikalie binden wird.
Es muss ein Wiederaufnahmemechanismus oder ein Enzym vorhanden sein, das die Wirkung der Chemikalie stoppt.

Ein Wort von Verywell

Neurotransmitter spielen eine entscheidende Rolle in der neuronalen Kommunikation und beeinflussen alles von unwillkürlichen Bewegungen über das Lernen bis zur Stimmung. Dieses System ist sowohl komplex als auch eng miteinander verbunden. Neurotransmitter wirken auf bestimmte Weise, können aber auch durch Krankheiten, Medikamente oder sogar die Wirkung anderer chemischer Botenstoffe beeinflusst werden.