Die Rolle der Neurotransmitter

Ein Neurotransmitter ist ein chemischer Botenstoff, der Signale zwischen Neuronen (auch bekannt als Nervenzellen) und Zielzellen im ganzen Körper überträgt, verstärkt und ausgleicht. Diese Zielzellen können sich in Drüsen, Muskeln oder anderen Neuronen befinden.

Milliarden von Neurotransmitter-Molekülen arbeiten ständig daran, unser Gehirn funktionsfähig zu halten und alles von unserer Atmung über unseren Herzschlag bis hin zu unserem Lern- und Konzentrationsniveau zu steuern. Sie können auch eine Vielzahl von psychologischen Funktionen wie Angst, Stimmung, Vergnügen und Freude beeinflussen.

Wie Neurotransmitter funktionieren

Damit Neuronen Nachrichten durch den Körper 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 vom sogenannten Axonterminal freigesetzt, nachdem ein Aktionspotential die Synapse erreicht hat, eine Stelle, an der Neuronen Signale untereinander übertragen können.

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

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

Rezeptoren und Neurotransmitter wirken wie ein Schloss-und-Schlüssel-System. So wie es den richtigen Schlüssel braucht, um ein bestimmtes Schloss zu öffnen, bindet ein Neurotransmitter (der Schlüssel) nur an einen bestimmten Rezeptor (das Schloss). Wenn der Neurotransmitter an der Rezeptorstelle wirken kann, löst er Veränderungen in der Empfängerzelle aus.

Manchmal können Neurotransmitter an Rezeptoren binden und ein elektrisches Signal durch die Zelle übertragen (erregend). In anderen Fällen kann der Neurotransmitter das Fortsetzen des Signals tatsächlich blockieren und die Weiterleitung der Nachricht verhindern (hemmend).

Inaktivierung von Neurotransmittern

Was passiert also mit einem Neurotransmitter, nachdem seine Arbeit abgeschlossen ist? Hat der Neurotransmitter die beabsichtigte Wirkung entfaltet, kann seine Aktivität durch drei Mechanismen gestoppt werden:

• Abbau: Ein Enzym verändert die Struktur des Neurotransmitters, sodass er vom Rezeptor nicht erkannt werden kann

• Diffusion: Der Neurotransmitter driftet vom Rezeptor weg

• Wiederaufnahme: Das gesamte Neurotransmitter-Molekül wird vom Axon des Neurons, das es freigesetzt hat, wieder aufgenommen

Kriterien

Die eigentliche Identifizierung von Neurotransmittern kann tatsächlich ziemlich schwierig sein. Während Wissenschaftler die Vesikel mit Neurotransmittern beobachten können, 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 sollte oder nicht:1

• Anwesenheit der Chemikalie in der Zelle. Die Chemikalie wird entweder im Neuron synthetisiert oder anderweitig darin gefunden.

• Reizabhängige Freisetzung. Es wird von den Neuronen bei Stimulation in geeigneten Mengen freigesetzt.

• Aktion auf postsynaptische Zelle. Die Chemikalie muss vom präsynaptischen Neuron freigesetzt werden und das postsynaptische Neuron muss Rezeptoren enthalten, an die die Chemikalie bindet.

• Mechanismus zum Entfernen. Es existiert ein spezifischer Mechanismus, um die Chemikalie von ihrer Aktivierungsstelle zu entfernen, nachdem ihre Arbeit erledigt ist.

Einstufung

Neurotransmitter spielen eine wichtige Rolle im täglichen Leben und Funktionieren. Wissenschaftler wissen noch nicht genau, wie viele Neurotransmitter es gibt, aber es wurden mehr als 60 verschiedene chemische Botenstoffe identifiziert.2

Neurotransmitter können nach ihrer Funktion klassifiziert werden:3

• 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. Zu den wichtigsten exzitatorischen Neurotransmittern gehören Adrenalin und Noradrenalin.

• Hemmende Neurotransmitter: Diese Arten von Neurotransmittern haben eine hemmende Wirkung auf das Neuron; sie verringern die Wahrscheinlichkeit, dass das Neuron ein Aktionspotential auslöst. Zu den wichtigsten hemmenden Neurotransmittern gehören Serotonin und Gamma-Aminobuttersäure (GABA).

• Modulatorische Neurotransmitter: Diese Neurotransmitter, die oft als Neuromodulatoren bezeichnet werden, sind in der Lage, eine größere Anzahl von Neuronen gleichzeitig zu beeinflussen. Diese Neuromodulatoren beeinflussen auch die Wirkung anderer chemischer Botenstoffe. Wo synaptische Neurotransmitter von Axonterminals freigesetzt werden, um einen schnell wirkenden Einfluss auf andere Rezeptorneuronen zu haben, diffundieren Neuromodulatoren über einen größeren Bereich und sind langsamer.

Einige Neurotransmitter wie Acetylcholin und Dopamin können je nach Art der vorhandenen Rezeptoren sowohl erregende als auch hemmende Wirkungen haben.

Typen

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Neurotransmitter zu klassifizieren und zu kategorisieren. In einigen Fällen werden sie einfach in Monoamine, Aminosäuren und Peptide unterteilt.4

Neurotransmitter können auch in einen von sechs Typen eingeteilt werden:

Aminosäuren

• Gamma-Aminobuttersäure (GABA): Diese natürlich vorkommende Aminosäure fungiert als der wichtigste hemmende chemische Botenstoff des Körpers. GABA trägt zum Sehvermögen und zur motorischen Kontrolle bei und spielt eine Rolle bei der Regulierung von Angstzuständen. Benzodiazepine, die zur Behandlung von Angstzuständen verwendet werden, wirken, indem sie die Effizienz der GABA-Neurotransmitter erhöhen, die das Gefühl von Entspannung und Ruhe verstärken können.

• Glutamat: Glutamat, der am häufigsten vorkommende Neurotransmitter im Nervensystem, spielt eine Rolle bei kognitiven Funktionen wie Gedächtnis und Lernen. Übermäßige Mengen an Glutamat können eine Exzitotoxizität verursachen, die zum Zelltod führt. Diese durch die Ansammlung von Glutamat verursachte Exzitotoxizität wird mit einigen Krankheiten und Hirnverletzungen in Verbindung gebracht, darunter Alzheimer-Krankheit5, Schlaganfall und epileptische Anfälle.

Peptide

• Oxytocin: Dieses starke Hormon wirkt als Neurotransmitter im Gehirn. Es wird vom Hypothalamus produziert und spielt eine Rolle bei der sozialen Anerkennung, Bindung und sexuellen Fortpflanzung.6 Synthetisches Oxytocin wie Pitocin wird oft als Hilfe bei Wehen und Geburt verwendet. Sowohl Oxytocin als auch Pitocin bewirken, dass sich die Gebärmutter während der Wehen zusammenzieht.

• Endorphine: Diese Neurotransmitter hemmen dann die Übertragung von Schmerzsignalen und fördern Euphoriegefühle. Diese chemischen Botenstoffe werden vom Körper auf natürliche Weise als Reaktion auf Schmerzen produziert, können aber auch durch andere Aktivitäten wie Aerobic-Übungen ausgelöst werden.7 Zum Beispiel ist das Erleben eines „Runners High“ ein Beispiel für angenehme Gefühle, die durch die Produktion von Endorphinen erzeugt werden .

Monoamine

• Adrenalin: Epinephrin, auch bekannt als Adrenalin, gilt sowohl als Hormon als auch als Neurotransmitter. Im Allgemeinen ist Adrenalin ein Stresshormon, das vom Nebennierensystem ausgeschüttet wird. Es fungiert jedoch als Neurotransmitter im Gehirn.8

• Noradrenalin: Diese natürlich vorkommende Chemikalie ist ein Neurotransmitter, der eine wichtige Rolle bei der Wachsamkeit spielt und an der Kampf- oder Fluchtreaktion des Körpers beteiligt ist. Seine Rolle besteht darin, den Körper und das Gehirn zu mobilisieren, um in Zeiten von Gefahr oder Stress aktiv zu werden. Die Konzentrationen dieses Neurotransmitters sind normalerweise während des Schlafs am niedrigsten und in Stresszeiten am höchsten.

• Histamin: Diese organische Verbindung wirkt als Neurotransmitter im Gehirn und Rückenmark.9 Es spielt eine Rolle bei allergischen Reaktionen und wird als Teil der Reaktion des Immunsystems auf Krankheitserreger produziert.

• Dopamin: Allgemein bekannt als Wohlfühl-Neurotransmitter, ist Dopamin an Belohnung, Motivation und Ergänzungen beteiligt.10 Mehrere Arten von Suchtmitteln erhöhen den Dopaminspiegel im Gehirn. Auch bei der Koordination der Körperbewegungen spielt dieser chemische Botenstoff eine wichtige Rolle. Die Parkinson-Krankheit, eine degenerative Erkrankung, die zu Zittern und motorischen Bewegungsstörungen führt, wird durch den Verlust von Dopamin-erzeugenden Neuronen im Gehirn verursacht.

• Serotonin: Als Hormon und Neurotransmitter spielt Serotonin eine wichtige Rolle bei der Regulierung und Modulation von Stimmung, Schlaf, Angst, Sexualität und Appetit. Selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer (SSRIs) sind eine Art von Antidepressiva, die häufig zur Behandlung von Depressionen, Angstzuständen, Panikstörungen und Panikattacken verschrieben werden. SSRIs wirken, um den Serotoninspiegel auszugleichen, indem sie die Wiederaufnahme von Serotonin im Gehirn blockieren, was dazu beitragen kann, die Stimmung zu verbessern und Angstgefühle zu reduzieren.11

Purine

• Adenosin: Diese natürlich vorkommende Chemikalie wirkt als Neuromodulator im Gehirn und ist daran beteiligt, den Schlaf zu unterdrücken und zu verbessern.

• Adenosintriphosphat (ATP): ATP gilt als die Energiewährung des Lebens und fungiert als Neurotransmitter im zentralen und peripheren Nervensystem.12 Es spielt eine Rolle bei der autonomen Kontrolle, der sensorischen Transduktion und der Kommunikation mit Gliazellen. Die Forschung legt nahe, dass es auch bei einigen neurologischen Problemen wie Schmerzen, Traumata und neurodegenerativen Erkrankungen eine Rolle spielen kann.

Gastransmitter

• Stickstoffmonoxid: Diese Verbindung spielt eine Rolle bei der Beeinflussung der glatten Muskulatur, indem sie sie entspannt, damit sich die Blutgefäße erweitern und die Durchblutung bestimmter Körperbereiche erhöht wird.

• Kohlenmonoxid: Dieses farblose, geruchlose Gas kann giftige und potenziell tödliche Wirkungen haben, wenn Menschen hohen Konzentrationen des Stoffes ausgesetzt sind. Es wird jedoch auch auf natürliche Weise vom Körper produziert, wo es als Neurotransmitter wirkt, der hilft, die Entzündungsreaktion des Körpers zu modulieren.13

Acetylcholin

• Acetylcholin: Dies ist der einzige Neurotransmitter seiner Klasse. Es kommt sowohl im zentralen als auch im peripheren Nervensystem vor und ist der primäre Neurotransmitter, der mit Motoneuronen assoziiert wird.14 Es spielt eine Rolle bei Muskelbewegungen sowie Gedächtnis und Lernen.

Wenn Neurotransmitter nicht richtig wirken

Wie bei vielen Prozessen im Körper kann es manchmal schief gehen. Es ist vielleicht nicht verwunderlich, dass ein so umfangreiches und komplexes System wie das menschliche Nervensystem anfällig für Probleme ist.

Einige der Dinge, die schief gehen könnten, sind:

• Neuronen produzieren möglicherweise nicht genug von einem bestimmten Neurotransmitter

• Neurotransmitter können zu schnell resorbiert werden

• Zu viele Neurotransmitter können durch Enzyme deaktiviert werden

• Es kann zu viel von einem bestimmten Neurotransmitter freigesetzt werden

Wenn Neurotransmitter durch Krankheiten oder Medikamente beeinflusst werden, kann es zu einer Reihe verschiedener nachteiliger Auswirkungen auf den Körper kommen. Krankheiten wie Alzheimer, Epilepsie und Parkinson gehen mit einem Mangel an bestimmten Neurotransmittern einher.

Gesundheitsexperten erkennen die Rolle, die Neurotransmitter bei psychischen Erkrankungen spielen können, weshalb Medikamente, die die Wirkung der chemischen Botenstoffe des Körpers beeinflussen, oft verschrieben werden, um eine Vielzahl von psychiatrischen Erkrankungen zu behandeln.

Zum Beispiel wird Dopamin mit Dingen wie Sucht und Schizophrenie in Verbindung gebracht. Serotonin spielt eine Rolle bei affektiven Störungen, einschließlich Depressionen und Zwangsstörungen.11 Medikamente wie SSRIs können von Ärzten und Psychiatern verschrieben werden, um die Symptome von Depressionen oder Angstzuständen zu behandeln.

Medikamente werden manchmal allein verwendet, können aber auch in Verbindung mit anderen therapeutischen Behandlungen, einschließlich kognitiver Verhaltenstherapie, verwendet werden.

Medikamente, die Neurotransmitter beeinflussen

Die vielleicht größte praktische Anwendung für die Entdeckung und das detaillierte Verständnis der Funktionsweise von Neurotransmittern war die Entwicklung von Medikamenten, die die chemische Übertragung beeinflussen. Diese Medikamente sind in der Lage, die Wirkung von Neurotransmittern zu verändern, was die Symptome einiger Krankheiten lindern kann.

• Agonisten vs. Antagonisten: Einige Medikamente sind als Agonisten bekannt und wirken, indem sie die Wirkung bestimmter Neurotransmitter verstärken. Andere Medikamente werden als Antagonisten bezeichnet und wirken, um die Wirkungen der Neurotransmission zu blockieren.15

• Direkte vs. indirekte Wirkungen: Diese neurowirksamen Medikamente können weiter aufgeschlüsselt werden, je nachdem, ob sie eine direkte oder indirekte Wirkung haben. Diejenigen, die eine direkte Wirkung haben, arbeiten, indem sie die Neurotransmitter nachahmen, da sie in der chemischen Struktur sehr ähnlich sind. Diejenigen, die einen indirekten Einfluss haben, wirken, indem sie auf die synaptischen Rezeptoren wirken.

Zu den Medikamenten, 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 genug nach, um ihre zugehörigen Rezeptoren zu stimulieren. Kokain ist ein Beispiel für eine indirekt wirkende Droge, die die Übertragung von Dopamin beeinflusst.16

Ein Wort von Verywell

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