Neurotransmitter: Wirkungsweise und Beispiele

Neurotransmitter sind essentielle Botenstoffe im Nervensystem, die eine Schlüsselrolle bei der Übertragung von Nervenimpulsen zwischen Neuronen spielen. Sie ermöglichen die Kommunikation zwischen Nervenzellen und sind von grundlegender Bedeutung für zahlreiche neurologische Prozesse, einschließlich Bewegung, Wahrnehmung, Emotionen und Gedächtnisbildung. Alles zu diesem Thema sowie wichtige Beispiele gibt es in diesem Artikel.

Definition Neurotransmitter – Was ist das?

Neurotransmitter (oder kurz: Transmitter) sind biochemische Substanzen, die zwischen Zellen im menschlichen Körper Reize weiterleiten, verstärken oder modulieren können. Diese Botenstoffe dienen dazu, die Kommunikation zwischen Neuronen und anderen Zielzellen (wie andere Neurone oder Muskelzellen) zu ermöglichen. Sie werden in den Synapsen freigesetzt und docken an spezifischen Rezeptoren auf der Oberfläche der Zielzelle an, um die Weiterleitung des Signals zu ermöglichen.

Neurotransmitter – Einteilung

Die Einteilung der Neurotransmitter kann nach einer Reihe von verschiedenen Aspekten erfolgen. Am gängigsten ist in dieser Hinsicht jedoch die Klassifizierung anhand ihrer chemischen Struktur:

Daneben existieren noch weitere kleinere Gruppen:

• Purine (z. B. Adenosin)
• Gasförmige Transmitter (z. B. Stickstoffmonoxid)
• Quartäre Ammoniumverbindungen (z. B. Acetylcholin)

Neurotransmitter – Wirkungsweise und Funktion

Die Wirkungsweise der Neurotransmitter ist hochspezifisch. Wenn ein elektrisches Signal in Form eines Aktionspotenzials ein Neuron erreicht, wird dieses in ein chemisches Signal umgewandelt. Dieser Vorgang findet an Synapsen statt (in diesem Fall an chemischen Synapsen). Synapsen funktionieren wie Umschaltstationen zwischen zwei Nervenzellen oder zwischen Neuron und Zielzelle.

Präsynaptisch befinden sich die Neurotransmitter in kleinen Vesikeln. Kommt ein Aktionspotenzial an der Präsynapse an, führt dies zum Einstrom von Calcium. Calcium wiederum bewirkt eine Freisetzung der Vesikelinhalte per Exozytose in den synaptischen Spalt. Über diesen Spalt gelangen die freigesetzten Transmitter zur postsynaptischen Membran, wo für jeden Neurotransmitter spezifische Rezeptoren (also Andockstellen) sitzen.

Die Bindung an einen Rezeptor führt meist zur Öffnung von Ionenkanälen, was einen Ein-/ Ausstrom von Ionen bewirkt. Dadurch entsteht wiederum ein neues elektrisches Signal und die Weiterleitung war erfolgreich. Abhängig von Transmitter und Rezeptorart bewirkt die Bindung eine Stimulation oder Hemmung der nachgeschalteten Zelle.

Der Abbau der Neurotransmitter erfolgt durch spezifische Enzyme im synaptischen Spalt. Zum Teil werden die Transmitter auch recycelt und zur Wiederverwendung zurück in die Präsynapse aufgenommen.

Beispiele Neurotransmitter – Welche gibt es?

Zwischen der großen Anzahl an Neurotransmittern gibt es eine Handvoll, die besondere Aufmerksamkeit verdienen und zudem schon weiter erforscht sind.

Acetylcholin

Acetylcholin (kurz: ACh) wirkt meist erregend und ist, neben Noradrenalin, der wichtigste Transmitter im Peripheren Nervensystem. Man findet Acetylcholin aber beispielsweise auch in Großhirn, Hirnstamm (Formatio reticularis) und Rückenmark. Daneben spielt es auch eine herausragende Rolle im Vegetativen Nervensystem als Neurotransmitter von Sympathikus und Parasympathikus sowie bei der Erregung von Muskelzellen an der motorischen Endplatte. Es gibt zwei Arten von Rezeptoren für Acetylcholin. Dies sind:

• Nikotinischer ACh-Rezeptor (ionotrop)
• Muskarinischer ACh-Rezeptor (metabotrop)

Ionotrop bedeutet, dass der Rezeptor selbst ein aktivierbarer Ionenkanal ist. Metabotrop hingegen heißt, dass durch diesen Rezeptor Ionenkanäle nur indirekt beeinflusst werden.

Glutamat

Glutamat ist der häufigste exzitatorische (erregende) Neurotransmitter im Zentralen Nervensystem. Glutamat findet man vor allem etwa in Großhirnrinde, Hippocampus, Thalamus, Kleinhirn und Hirnstamm. Eine Ausnahme hinsichtlich der erregenden Wirkung von Glutamat stellt die Retina dar: Hier am Auge wirkt Glutamat hemmend. Insgesamt ist dieser Neurotransmitter beispielsweise an Prozessen wie Wahrnehmung, Gedächtnis, Lernen, Motorik und Schmerz beteiligt.

GABA

Gamma-Aminobuttersäure (GABA) ist der häufigste inhibitorische, also hemmende Neurotransmitter im ZNS. Besondere Bedeutung kommt GABA zum Beispiel im Striatum des Großhirns, in Zwischenhirn, Kleinhirn, Rückenmark und Auge zu. Reguliert werden von GABA Dinge wie Schlaf oder Blutzucker-Spiegel.

Dopamin

Dopamin ist ein Katecholamin und gehört damit zur selben Gruppe wie Adrenalin und Noradrenalin. Dopamin spielt eine entscheidende Rolle bei einer Vielzahl von Funktionen, wozu beispielsweise Motorik, Denken, Wahrnehmung und das Belohnungssystem gehören. Sein Arbeitsgebiet im Gehirn umfasst unter anderem diese Bereiche:

• Bulbus olfactorius
• Hypothalamus
• Substantia nigra
• Formatio reticularis
• Basalganglien
• Limbisches System
• Nebennierenmark

Serotonin

Serotonin ist an der Regulation von Schlaf-Wach-Rhythmus, Schmerz, Emotion sowie Ess- und Sexualverhalten beteiligt. Insgesamt sorgt Serotonin für gute Stimmung und Gelassenheit, was ihm auch den Namen “Glückshormon” beigebracht hat. Neben dem Hirnstamm wirkt Serotonin zum Beispiel auch im Magen-Darm-Trakt und fördert dort die Peristaltik des Darms.

Neurotransmitter – Störung, Mangel, Medikamente

Störungen der Neurotransmitter können zu schwerwiegenden neurologischen und psychischen Erkrankungen führen. Beispielsweise vermutet man bei der Erkrankung Schizophrenie, dass für einige Formen eine Überaktivität von dopaminergen Zellgruppen verantwortlich ist. Dementsprechend werden zur Therapie der Schizophrenie unter anderem Dopaminantagonisten verwendet.

Auch bei der Depression könnten Neurotransmitter eine ausschlaggebende Rolle spielen. Die Leitsymptome der Depression (gedrückte Stimmung, Antriebslosigkeit, Interessensverlust) könnten auf eine reduzierte Aktivität von bestimmten Transmittern zurückzuführen sein. Im Verdacht stehen hierbei insbesondere Serotonin und Noradrenalin, weshalb manche medikamentöse Behandlungsansätze der Depression auf eine Erhöhung dieser beiden Substanzen abzielen.

Eine weitere Erkrankung, die auf Neurotransmitter zurückzuführen ist, ist Morbus Parkinson. Bei dieser Krankheit kommt es zum Untergang von dopaminergen Neuronen in der Substantia nigra. Die Folge davon ist, dass es zu einer vermehrten Hemmung innerhalb der Basalganglienschleife kommt, was schlussendlich die Motorik verlangsamt. Die Therapie kann zum Beispiel mit Vorstufen des Transmitters Dopamin erfolgen.

Neurotransmitter testen

Bei Verdacht auf eine Neurotransmitter-Störung kann ein/e Arzt/Ärztin oder Neurologe/-in Tests durchführen, um die Neurotransmitter-Spiegel im Körper zu messen. Möglich ist dies beispielsweise für die Parameter Serotonin, Dopamin und Noradrenalin. Die Messung kann durch Bluttests, Liquoruntersuchungen oder bildgebende Verfahren wie die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) erfolgen. Mögliche Indikationen für derartige Untersuchungen sind etwa Schlafstörungen, verminderte Leistungsfähigkeit oder Schmerzen. Die Ergebnisse solcher Tests können zur Diagnose und Behandlung von neurologischen und psychischen Erkrankungen beitragen.