Neurotransmitter

Neurotransmitter sind chemische Botenstoffe, die Nachrichten von einer Nervenzelle zur nächsten übertragen. Diese winzigen Moleküle sind der Schlüssel zu einem gut funktionierenden Nervensystem, das viele Prozesse steuert, vom Denken bis zu den Körperfunktionen. Ohne Neurotransmitter könnte der Körper nicht funktionieren.

Wichtigste Erkenntnisse

• Definition: Neurotransmitter sind chemische Botenstoffe im Gehirn und Rückenmark, die die Kommunikation zwischen Nervenzellen und Zielzellen erleichtern.
• Autonomes Nervensystem: Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Regulierung der Funktionen des autonomen Nervensystems.
• Dopamin-Rezeptoren: Dopamin interagiert mit spezifischen Rezeptoren, die Stimmung, Motivation und Belohnung beeinflussen.
• Wichtiger hemmender Neurotransmitter: GABA ist der wichtigste hemmende Neurotransmitter im Nervensystem.
• Modulierende Neurotransmitter: Neurotransmitter wie Serotonin und Noradrenalin regulieren verschiedene physiologische Prozesse.
• Postsynaptische Membrane: Neurotransmitter binden an Rezeptoren auf der postsynaptischen Membran, um Signale weiterzuleiten oder zu hemmen.

Um zu verstehen, wie Neurotransmitter funktionieren, kann man sich ein Telefonspiel vorstellen, bei dem eine Nachricht von einer Person zur nächsten geflüstert wird. Ziel ist es, herauszufinden, ob die Nachricht bis zum Ende durchgehalten werden kann, ohne verzerrt zu werden.

In ähnlicher Weise befördern Neurotransmitter Nachrichten von einer Nervenzelle zur nächsten und sorgen dafür, dass die Nachricht an der richtigen Stelle ankommt.

Was sind Neurotransmitter?

Neurotransmitter sind chemische Botenstoffe, die die Kommunikation zwischen Nervenzellen, Muskelzellen und Drüsen ermöglichen. Die Entdeckung der Neurotransmitter ist eine Geschichte der wissenschaftlichen Forschung und Innovation. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts begannen Wissenschaftler, die Existenz dieser chemischen Botenstoffe zu vermuten.

Forscher wie Otto Loewi und Henry Dale waren die ersten, die die Existenz von Neurotransmittern nachwiesen. Ihre bahnbrechende Entdeckung eröffnete eine Welt der Möglichkeiten für das Verständnis der komplexen Funktionsweise von Gehirn und Körper. Sie treibt weiterhin spannende Fortschritte auf dem Gebiet der Neurowissenschaften voran.

"Wer hätte vor Jahren gedacht, dass die Nervenreize die Organe durch die Freisetzung chemischer Substanzen beeinflussen und dass auf diese Weise die Weiterleitung von Impulsen von einer Nervenzelle zur anderen bewirkt wird", Otto Loewi.

Die Rolle von Neurotransmittern

Neurotransmitter sind für das ordnungsgemäße Funktionieren des Nervensystems unerlässlich und spielen eine wichtige Rolle bei den folgenden Aufgaben:

• Regulierung von Herzfrequenz und Blutdruck
• Kontrolle der Atmung und der Muskelbewegungen
• Beeinflussung von Gedanken, Gedächtnis, Lernen und Gefühlen
• Regulierung von Schlaf-, Heilungs- und Alterungsprozessen
• Modulierung der Stressreaktion
• Regulierung des Hormonspiegels
• Beeinflussung der Verdauung, des Hunger- und Durstgefühls
• Die Vermittlung der Sinne

Die Freisetzung von Neurotransmittern

Neurotransmitter werden in dünnwandigen Bläschen, den so genannten synaptischen Vesikeln, am Ende des Axonendes gespeichert. Jedes Bläschen kann Tausende von Neurotransmitter-Molekülen enthalten.

Wenn ein elektrisches Signal entlang einer Nervenzelle wandert, verschmelzen die Bläschen der Neurotransmitter mit der Nervenzellmembran. Sie werden in der Synapse freigesetzt, dem Raum zwischen einer Nervenzelle und der nächsten Zielzelle (einer anderen Nervenzelle, Muskelzelle oder Drüse).

Die genaue Wirkung von Neurotransmittern wird durch ihre chemische Zusammensetzung und die spezifischen Rezeptoren, an die sie binden, bestimmt. Nach der Freisetzung in der Synapse landet jede Art von Neurotransmitter auf einem bestimmten Rezeptor auf der Zielzelle und bindet sich daran, wie ein Schlüssel, der nur in sein Partnerschloss passt und funktioniert.

Diese Bindung löst eine Veränderung oder Aktion in der Zielzelle aus, beispielsweise ein elektrisches Signal in einer anderen Nervenzelle oder eine Muskelkontraktion. Es gibt viele verschiedene Arten von Neurotransmittern, jeder mit seiner eigenen chemischen Zusammensetzung und Funktion.

Was geschieht nach der Übermittlung der Nachricht?

Der Abtransport von Neurotransmittern aus dem synaptischen Spalt ist ein wesentlicher Prozess für das reibungslose Funktionieren des Nervensystems. Sobald der Neurotransmitter seine Botschaft übermittelt hat, wird er aus der Synapse entfernt, um eine Überstimulation der Zielzellen zu vermeiden. Es gibt drei Wege, auf denen Neurotransmitter aus dem synaptischen Spalt entfernt werden:

• diffusion
• wiederaufnahme
• und Verschlechterung.

Diffusion

Nach der Freisetzung können die Neurotransmitter aus dem synaptischen Spalt in das umliegende Gewebe diffundieren. Dieser Prozess ist oft langsam und kann durch Faktoren wie die Größe des Neurotransmitters, die Entfernung zur Synapse und die Konzentration des Neurotransmitters beeinflusst werden.

Wiederaufnahme

Einige Neurotransmitter können von dem präsynaptischen Neuron, das sie freisetzt, wieder absorbiert werden. Spezialisierte Transporterproteine führen den Wiederaufnahmeprozess an der Membran des präsynaptischen Neurons durch.

Diese Transporter erkennen bestimmte Neurotransmitter und nehmen sie selektiv wieder in die Nervenzelle auf, wo sie in Vesikel verpackt und erneut für die Signalübertragung verwendet werden können.

Degradierung

Andere Neurotransmitter werden durch Enzyme im synaptischen Spalt abgebaut. Enzyme wie Monoaminoxidase und Acetylcholinesterase bauen Neurotransmitter wie Serotonin und Acetylcholin ab. Sobald der Neurotransmitter abgebaut ist, kann er sich nicht mehr an die Rezeptoren der Zielzelle binden und wird effektiv aus der Synapse entfernt. 

Arten von Neurotransmittern

Jeder Neurotransmitter hat eine einzigartige Funktion und spielt eine Schlüsselrolle für das Funktionieren des Körpers. In diesem Abschnitt wird die faszinierende Welt der Neurotransmitter erkundet, wobei die wichtigsten Neurotransmitter, ihre Funktionen und ihre Verbindungen zu verschiedenen Krankheiten und Störungen untersucht werden.

Acetylcholin

Acetylcholin ist ein erregender Neurotransmitter mit verschiedenen Funktionen im zentralen und peripheren Nervensystem . Die meisten Neuronen setzen es im autonomen Nervensystem frei, um Herzfrequenz, Blutdruck und Darmmotilität zu regulieren.

Acetylcholin beeinflusst auch Muskelkontraktionen, Gedächtnis, Motivation, sexuelles Verlangen, Schlaf und Lernen. Ein Ungleichgewicht des Acetylcholinspiegels wird mit gesundheitlichen Problemen in Verbindung gebracht, darunter Alzheimer, Krampfanfälle und Muskelkrämpfe.

Dopamin

Dopamin spielt eine Rolle im Belohnungssystem des Körpers, einschließlich des Gefühls der Freude, der Erregung und des Lernens. Außerdem fördert es die Konzentration, das Gedächtnis, den Schlaf, die Stimmung und die Motivation.

Zu den Krankheiten, die mit Funktionsstörungen des Dopaminsystems in Verbindung gebracht werden, gehören die Parkinson-Krankheit, Schizophrenie, bipolare Erkrankungen, das Restless-Legs-Syndrom und die Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS). Viele stark süchtig machende Drogen wie Kokain, Methamphetamine und Amphetamine wirken direkt auf das Dopaminsystem.

Serotonin

Serotonin ist ein Neurotransmitter, der zur Regulierung von Stimmung, Schlafverhalten, Sexualität, Angst, Appetit und Schmerz beiträgt. Zu den Krankheiten, die mit einem Ungleichgewicht von Serotonin in Verbindung gebracht werden, gehören saisonale affektive Störungen, Angstzustände, Depressionen, Fibromyalgie und chronische Schmerzen.

Zu den Medikamenten, die das Serotonin regulieren und diese Störungen behandeln, gehören selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer (SSRI) und Serotonin-Noradrenalin-Wiederaufnahmehemmer (SNRI).

GABA

Gamma-Aminobuttersäure (GABA) ist der am häufigsten vorkommende hemmende Neurotransmitter im Nervensystem, insbesondere im Gehirn. Es reguliert die Hirnaktivität, um Angstzustände, Reizbarkeit, Konzentrationsstörungen, Schlafstörungen, Krampfanfälle und Depressionen zu verhindern.

Glutamat

Glutamat ist der häufigste erregende Neurotransmitter im Nervensystem und der am häufigsten vorkommende Neurotransmitter im Gehirn.

Es spielt eine Schlüsselrolle bei kognitiven Funktionen wie Denken, Lernen und Gedächtnis. Ein Ungleichgewicht des Glutamatspiegels wird mit der Alzheimer-Krankheit, Demenz, Parkinson und Krampfanfällen in Verbindung gebracht.

Epinephrin

Epinephrin (auch Adrenalin genannt) und Norepinephrin sind für die "Kampf-oder-Flucht"-Reaktion des Körpers auf Angst und Stress verantwortlich.

Diese Neurotransmitter regen die Reaktion des Körpers an, indem sie die Herzfrequenz, die Atmung, den Blutdruck, den Blutzucker und den Blutfluss zu den Muskeln erhöhen und die Aufmerksamkeit und den Fokus auf die Ermöglichung von Aktionen oder Reaktionen auf verschiedene Stressoren verstärken. Zu viel Epinephrin kann zu:

• bluthochdruck
• diabetes, Herzkrankheiten
• und andere Gesundheitsprobleme

Norepinephrin

Noradrenalin (auch Noradrenalin genannt) erhöht den Blutdruck und die Herzfrequenz. Am bekanntesten ist es für seine Auswirkungen auf Wachsamkeit, Erregung, Entscheidungsfindung, Aufmerksamkeit und Konzentration. Viele Medikamente, wie z. B. Stimulanzien und Depressionsmedikamente, zielen darauf ab, den Noradrenalinspiegel zu erhöhen, um die Konzentration oder die depressiven Symptome zu verbessern.

Wechselwirkungen zwischen Neurotransmittern

Neurotransmitter interagieren oft auf komplexe Weise miteinander, was zu synergistischen oder antagonistischen Wirkungen auf den Körper führt.

Synergistische Effekte

Synergistische Effekte treten auf, wenn die kombinierte Wirkung von zwei oder mehr Neurotransmittern eine Wirkung erzeugt, die größer ist als die Summe ihrer Einzelwirkungen. Ein Beispiel für einen synergetischen Effekt ist die Wechselwirkung zwischen Serotonin und Noradrenalin. Beide Neurotransmitter regulieren die Stimmung und werden gezielt zur Behandlung von Depressionen eingesetzt.

Einige Antidepressiva, wie z. B. SNRIs, erhöhen die Konzentration beider Neurotransmitter. Diese Kombination kann zu einer stärkeren Stimmungsverbesserung führen als die Erhöhung der Spiegel der beiden Neurotransmitter allein.

Ein weiteres Beispiel für einen synergistischen Effekt ist die Wechselwirkung zwischen GABA und Alkohol. Beide Substanzen wirken als Beruhigungsmittel auf das zentrale Nervensystem, und ihre kombinierten Wirkungen können zu einer verstärkten Sedierung und einer Beeinträchtigung der kognitiven Funktionen führen.

Aus diesem Grund wird von Alkoholkonsum während der Einnahme von Medikamenten, die die GABA-Aktivität verstärken, wie z. B. Benzodiazepine, dringend abgeraten.

Antagonistische Wirkungen

Antagonistische Effekte treten auf, wenn die Wirkung eines Neurotransmitters die Wirkung eines anderen Neurotransmitters reduziert oder blockiert. Ein Beispiel für eine antagonistische Wirkung ist die Wechselwirkung zwischen Acetylcholin und Dopamin. Während Acetylcholin im Allgemeinen erregend wirkt, hat Dopamin eine hemmende Wirkung.

Die beiden Neurotransmitter haben entgegengesetzte Auswirkungen auf die Basalganglien, eine Gruppe von Gehirnstrukturen, die an Bewegung und Belohnung beteiligt sind.

Bei der Parkinson-Krankheit ist das Gleichgewicht zwischen Acetylcholin- und Dopaminaktivität gestört, und es kommt zu einem Rückgang des Dopaminspiegels. Dies führt zu einer übermäßigen Acetylcholinaktivität, die zu den für die Krankheit charakteristischen Bewegungsstörungen führt.

Ein weiteres Beispiel für eine antagonistische Wirkung ist die Wechselwirkung zwischen Dopamin und Prolaktin. Prolaktin ist ein Hormon, das an der Laktation beteiligt ist und nachweislich die Dopaminfreisetzung hemmt. Dies kann zu Nebenwirkungen von dopaminsteigernden Medikamenten, wie z. B. Antipsychotika, führen.

Ungleichgewicht der Neurotransmitter

Neurotransmitter spielen eine entscheidende Rolle bei der Regulierung verschiedener Körperfunktionen, und ein Ungleichgewicht in ihrem Spiegel kann zu einer Reihe von Symptomen und Gesundheitsproblemen führen. Mehrere Faktoren können zu einem Ungleichgewicht der Neurotransmitter beitragen, unter anderem:

Genetik

Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass einige genetische Variationen die Produktion und Freisetzung von Neurotransmittern beeinflussen können, was zu Ungleichgewichten führt.

Stress

Anhaltender Stress kann zu einem Abbau von Neurotransmittern führen, insbesondere von solchen, die an der Stimmungsregulierung beteiligt sind, wie Serotonin und Dopamin.

Schlechte Ernährung

Eine Ernährung mit einem Mangel an Nährstoffen, die die Neurotransmittersynthese unterstützen, wie z. B. Aminosäuren, Vitamine und Mineralien, kann zu einem Ungleichgewicht führen.

Medikamente

Bestimmte Medikamente, wie z. B. Antidepressiva, Antipsychotika und Schmerzmittel, können den Neurotransmitter-Spiegel beeinträchtigen und ein Ungleichgewicht verursachen.

Symptome eines Ungleichgewichts der Neurotransmitter

Die Symptome von Neurotransmitter-Ungleichgewichten können unterschiedlich sein, je nachdem, welcher Neurotransmitter betroffen ist und in welchem Ausmaß.

So kann ein Ungleichgewicht des Serotoninspiegels Stimmungsstörungen wie Depressionen und Angstzustände verursachen, während ein Ungleichgewicht des Dopaminspiegels Motivation, Konzentration und Freude beeinträchtigen kann. Einige häufige Symptome von Neurotransmitter-Ungleichgewichten sind:

• Stimmungsschwankungen
• Ängste
• Depression
• Ermüdung
• Reizbarkeit
• Schlaflosigkeit
• Probleme mit dem Gedächtnis
• Schlechte Konzentration
• Kopfschmerzen

Wie man den Neurotransmitter-Spiegel erhöht

Der Neurotransmitter-Spiegel kann auf natürliche Weise durch Änderungen des Lebensstils erhöht werden, die eine optimale Funktion der Neurotransmitter fördern. Hier sind einige Möglichkeiten, den Neurotransmitterspiegel auf natürliche Weise zu erhöhen:

• Übung
• Yoga
• Schlaf
• Stressabbau
• Meditation
• Ätherische Öle

Häufig gestellte Fragen

Was sind Neurotransmitter?

Neurotransmitter sind chemische Botenstoffe, die von Nervenzellen (Neuronen) freigesetzt werden, um über den synaptischen Spalt Signale an benachbarte Zellen (wie andere Neuronen oder Zielzellen) zu übermitteln.

Was ist der Unterschied zwischen exzitatorischen und inhibitorischen Neurotransmittern?

Exzitatorische Neurotransmitter erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass ein Nervenimpuls in der Zielzelle ausgelöst wird. Im Gegensatz dazu verringern hemmende Neurotransmitter die Wahrscheinlichkeit, dass ein Nervenimpuls in der Zielzelle ausgelöst wird.

Was sind einige häufige Neurotransmitter im Nervensystem?

Zu den häufigsten Neurotransmittern im Nervensystem gehören Dopamin, Serotonin, GABA, Glutamat und Acetylcholin.

Wie sind die Neurotransmitter mit dem zentralen Nervensystem verbunden?

Neurotransmitter sind chemische Botenstoffe, die eine entscheidende Rolle bei der Übertragung von Signalen im zentralen Nervensystem (ZNS) spielen.

Wenn ein elektrisches Signal, ein so genanntes Aktionspotenzial, das Ende eines Neurons (präsynaptisches Terminal) erreicht, löst es die Freisetzung von Neurotransmittern in der Synapse aus, einem kleinen Spalt zwischen den Neuronen.

Diese Neurotransmitter binden dann an spezifische Rezeptoren auf der Membran des postsynaptischen Neurons und lösen ein neues elektrisches Signal aus. Dieser Prozess ermöglicht die Kommunikation zwischen Neuronen und erleichtert die Übertragung von Informationen im gesamten ZNS, wodurch verschiedene physiologische Funktionen und Verhaltensweisen ermöglicht werden.

Wie passen Neurotransmitter in den breiteren Rahmen der Neurobiologie und Neuroplastizität?

Neurotransmitter sind ein wesentlicher Bestandteil des chemischen Dialogs, der in unserem Gehirn stattfindet und jede neuronale Aktivität steuert. Sie sind ein Teilbereich des umfassenden Fachgebiets der Neurobiologie, das das Nervensystem in seiner Gesamtheit untersucht. Darüber hinaus spielen diese chemischen Botenstoffe eine zentrale Rolle bei der Neuroplastizität, die unterstreicht, wie sich unser Gehirn als Reaktion auf verschiedene Reize und Erfahrungen anpasst und umgestaltet.

Referenzen

Interaktion von Dopamin mit anderen Neurotransmittersystemen: Bedeutung für die Pathophysiologie und Behandlung von ZNS-Erkrankungen

Elektrochemischer Nachweis von Neurotransmittern

Übersichtsartikel Interaktion von Neurotransmittern und Neurochemikalien mit Lymphozyten

Neurotransmitter: Was sie sind, Funktionen und Arten 

Physiologie, Neurotransmitter - StatPearls - NCBI Bücherregal

Neurotransmitter: Funktionen, Arten, mögliche Probleme 

Was sind Neurotransmitter? - Queensland Gehirn Institut 

Neurotransmitter: Was sie sind, Funktionen und Psychologie 

Otto Loewi und Henry Dale: Die Entdeckung der Neurotransmitter

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