Synaptische Erregung und Hemmung
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Synaptische Erregung und Hemmung Infos aus Rezeptorsystemen laufen ins Rückenmark ein: Infos Aktionspotentiale werden über Synapsen an die Neuronen übertragen - direkte Übertragung: elektrische Synapsen - Übertragung durch Freisetzung von Transmittern: chemische Synapsen - an jeder Zelle/ jedem Dendriten enden viele Synapsen Verrechnung von Infos - excitatorische und inhibitorische Synapsen Bsp. für eine chemische Synapse: die neuromuskuläre Endplatte Übertragung von motorischen Nerven auf Muskelfaser (jeweils nur 1 Synapse) präsynaptisches AP Transmitterfreisetzung durch Exocytose Endplattenpotential: hier immer überschwellig fortgeleitetes AP Muskelkontraktion Wirkung des Transmitters: Verbindung mit Kanalproteinen (Rezeptoren) in der subsynaptischen Membran (RezeptorTransmitter-Komplex) Öffnung des Kanalproteins für Na+ und K+ Nettoeinstrom von Na+ Depolarisation postsynaptisches Potential enzymatische Spaltung des Transmitters (bei Ach durch Ach-Esterase) Schließung des Ionenkanals aktiver Rücktransport der Spaltprodukte in den synaptischen Endknopf Resynthese - im Ruhezustand: Miniatur-Endplattenpotentiale - Endplattenpotentiale sind aus vielen Mini-EPPs zusammengesetzt (Quantenhypothese) durch Depolarisation der Membran (präsynaptisches AP) und dadurch ausgelösten Ca++Einstrom steigt die Wahrscheinlichkeit der Transmitterfreisetzung steil an zentrale chemische Synapsen zentrale Neurone besitzen bis zu einigen tausend Synapsen, deren postsynaptische Potentiale immer unterschwellig sind EPSP excitatorisches postsynaptisches Potential - beruht analog zum EPP auf kurzzeitiger Leitfähigkeitserhöhung für kleine Kationen durch Transmitter, wird aber nur durch Aktivierung mehrerer Synapsen ausgelöst; Überträgersubstanz ist wahrscheinlich Glutamat direkt ligandengesteuerte Ionenkanäle Eiweißmoleküle ändern nach Bindungihres Liganden (ACh/ Glutamat) ihre Konformation Öffnung von Ionenkanälen (Desensitisierung bei hohen Transmitterkonzentrationen) indirekt ligandengesteuerte Ionenkanäle postsynaptische Rezeptorenaktivieren nach Bindung ihres Liganden ein G-Protein an der Membraninnenseite dieses öffnet selbst Ionenkanäle oder wirkt über sekundäre Botenstoffe auf Membrankanäle Bsp. für „second-messenger-System“: ACh-Rezeptor an den Herzmuskelzellen (Vorhof) bindet ACh aktiviert G-Protein gibt Untereinheit ab diffundiert zu K+-Kanal und öffnet ihn Einzelne EPSPs sind unterschwellig zeitliche Summation (zeitliche Bahnung): hohe Frequenz einlaufender APs bewirkt kurz hintereinander Transmitterausschüttung, so dass neue EPSPs ausgelöst werden, bevor das vorhergehende zurückgegangen ist; diese summieren sich zu einer überschwelligen Erregung. räumliche Summation: gleichzeitige Bildung von EPSPs an mehreren Synapsen Beide Vorgänge führen zur Bildung eines Aktionspotentials am Axonhügel (Übergang vom Axon zum Soma). Hier ist die Schwelle niedriger, weil mehr Na+-Kanäle vorhanden sind. IPSP inibitorisches postsynaptisches Potential - Herabsetzung der Erregbarkeit der subsynaptischen Membran durch - Hyperpolarisation, spiegelbildlich zum EPSP, ausgelöst durch starke Erhöhung der Leitfähigkeit für K+ (Ausstrom) und Cl- (Einstrom) Entfernung von der Schwelle Hemmtransmitter sind v.a. Glycin (Aminosäure) und GABA (Gammaaminobuttersäure) Hemmende Synapsen können durch Strychnin (kompetitive Verdrängung der Überträgersubstanz von der subsynaptischen Membran) oder Tetanustoxin (das wahrscheinlich die Transmitterfreisetzung) blockiert werden, was zu tödlichen Krämpfen führen kann. Ob Transmitter excitatorisch oder inhibitorisch wirken, hängt davon ab, welche Ionenkanäle bei der Rezeptor-Transmitter-Komplexbildung geöffnet werden (d.h. von der Art der pharmakologischen Rezeptoren) Bsp.: ACh wirkt an der Arbeitsmuskulatur der Skelettmuskeln erregend, am Herzen hemmend Wenn erregende und hemmende Synapsen gleichzeitig erregt werden, werden die EPSPs und IPSPs verrechnet. Reziproke Synapsen: Neuron A wird erregt, schüttet excitatorischen Transmitter aus bzw. Transmitter, der mit Rezeptor EPSP auslöst Erregung von Neuron B Ausschüttung von Transmitter, der Neuron A hemmt. Wenn mehr als 2 Zellen beteiligt sind, spricht man von komplexen Synapsen. Präsynaptische Hemmung Axon 2 setzt Hemmtransmitter (GABA) frei, was zur Dauerdepolarisation von Axon 1 führt. Da hierbei NA+-Kanäle „verbraucht“ werden, verringert sich die Amplitude des präsynaptischen APs. Der syaptische Endknopf von Axon 1 setzt nun weniger Transmitter frei, wodurch das EPSP verringert wird, da weniger Membranrezeptoren besetzt werden. Wichtige Transmitter Früher: Annahme, dass ein Neuron an allen Collateralen denselben Transmietter freisetzt (Dale’sches Prinzip) heute umstritten bzw. widerlegt Acetylcholin (ACh) - Wirkung: Skelettmuskel +, Herzmuskel - Synthese aus Choli und Essigsäure in der präsynaptischenEndigung - Transmitter der Motoneurone, verschiedener Synapsen im autonomen Nervensystem und von ca. 10 % der Synapsen im ZNS - Wirkung (Angriffspunkte) von Pharmaka/ Giften: Blockierung der Fortleitung der Erregung in die präsynaptische Endigung am Axon durch Lokalanästhesie; Tetrodotoxin (TTX) präsynaptische Hemmung (GABA) durch Alkaloide (Nachtschattengewächse, Tollkirsche) Hemmung/ Verhinderung der Transmitterfreisetzung durch Tetanustoxin (bei hemmenden Synapsen) oder Botulinustoxin (verdorbene Speisen) am subsynaptischen ACh-Rezeptor: - irreversible blockierende Bindung durch -Bungarotoxin (Schlangengift) - kompetitive Verdrängung des ACh durch Curare (Pfeilgift) verlängerte subsynaptische Depolarisation Rezeptordesensitisierung (Depolarisationsbock?) durch Succinylcholin ACh-Esterase-Hemmung Depolarisationsblock durch Ebos (Pflanzengift), Nervengase Hemmung des Rücktransports von Trnasmitterspaltprodukten z.B. durch Hemicholin Aminosäuren - Glutamat: verbreitetster erregender Transmitter im ZNS Wirkung: + ZNS „lernen“; + NA (K); - K, Cl -GABA: verbreitetster hemmender Transmitter im ZNS präsynaptische Hemmung -Glycin: postsynaptische Hemmung (Motoneuron); spezifischer Antagonist1: Strychnin Monoamine - Dopamin: Parkinson , Schizophrenie - Noradrenalin zentral und peripher - Adrenalin + oder - Serotonin: + und - Katecholamine Peptide: „Neuromodulatoren“ beeinflussen Intensität und Dauer der „klassischen“ Transmitter, z.B. Enkephaline (Morphinrezeptoren): Schmerz elektrische Synapsen (selten) direkte elektrische Erregungsübertragung in Regionen engsten Kontakts zwischen 2 Neuronen (Nexus, gap junction) mit speziellen Kanalproteinen (Konnexone) 1 Agonist: wirkt wie Transmitter Antagonist: bindet an Rezeptoren, ohne die Leitfähigkeit zu ändern
