Biologische Grundlagen

• Cl^--Einstrom oder (selten) K⁺-Ausstrom
• Hyperpolarisation (Ladung wird noch negativer)

• via Gap junctions (Connexone aus 6 Connexinen)
• schnelle Übertragung

• via Neurotransmitter/Vesikel/synaptischer Spalt/Rezeptoren

• fadenförmige Spines/Dornfortsätze
• ohne Kopf
• Vorstufen synaptischer Verzweigungen

• Adrenalin
• Noradrenalin
• Dopamin

• Glutamat
• Glycin
• GABA

• Glutamat
• Aspartat
• Cystein
• Homocystein

• Acetylcholin
• Noradrenalin
• Adrenalin
• Dopamin
• Serotonin
• Dimethyltryptamin
• Histamin

• Endorphine
• Somatostatin
• Insulin
• Substanz P
• ...

• Stickoxid (NOx)
• Kohlenstoffmonoxid (CO)

• GABA
• Glycin
• ß-Alanin
• Taurin

=> nur AS-Neurotransmitter sind inhibitorisch

• im Axonterminus
• Enzyme werden im Soma synthetisiert und anterograd axonal zur Synapse transportiert
• small clear-core vesicles

• z.B. ADH, Angiotensin II
• Enzyme & Präkursoren entstehen im Soma, werden anterograd axonal transportiert
• im Terminus Synthese v. Präkursoren zu Transmittern in large dense-core cesicles

• Cholinacetyltransferase (ChAT) wird im Soma synthetisiert, axonaler Transport
• Terminus: Cholin + Acetyl-CoA → ACh
• in Vesikel, Exocytose
• im synaptischen Spalt ACh → Cholin + Essigsäure durch Acetylcholinesterase
• Reuptake via Na⁺-Cholin-Symporter

• Tyrosin → L-Dopa → Dopamin → Noradrenalin → Adrenalin

• nicht im synaptischen Spalt!!
• re-uptake durch DAT (Dopamin-Transporter)
• in Axonterminale entweder Verpackung in storage-Vesikeln oder Abbau durch MAO (Monoamin-Oxidase) in Mitochondrien

• Serotonin = 5-HT
• Präkursor = Tryptophan
• Tryptophan → 5-HTP → 5-HT (Serotonin)
• synaptischer Spalt: teils re-uptake durch SERT und in Terminale Abbau durch MAO oder Elimination durch MAO im synaptischen Spalt

• Glutamat! ca. 50% der ZNS-Neurone sind glutamaterg
• GABA & Glycin

• Exzitotoxizität
• Zerstörung postsynaptischer Neurone durch zu viel Glutamat im synaptischen Spalt
• irreversible Schädigungen durch Ca²⁺, dieses aktiviert Phospholipasen und Proteasen dauerhaft und schädigt so die Zellstruktur
• Zelle wird in Apoptose getrieben

• aus Glutamin (lokal vorhanden) oder Glucose
• Glutamin → Glutamat durch Glutaminase
• Astrozyten nehmen Glutamat aus syn. Spalt auf und machen wieder Glutamin daraus, das in Vesikeln in Axonterminus zurückgegeben wird

• aus Glucose
• hat Cofaktor!! Dieser ist aus Vitamin B6 → bei B6-Mangel entsteht GABA-Mangel, synaptische Inhibition im ZNS gibt es nicht mehr → Übererregung → Tod

• Funktion: Modulation des NT-Ausstosses im präsynaptischen Neuron durch Rückkoppelung

• ein Endocannabinoid entsteht als Produkt einer Signalkaskade eines GPCR
• bindet an die Präsynapse
• verhindert da Glutamat-Freisetzung im synaptischen Spalt

• gemischt-selektiv: Na⁺ strömen ein, K⁺ aus
• → Depolarisation, EPSP
• an der motorischen Endplatte und im NS
• Curare = Antagonist → Lähmung der Muskulatur

• alle nicht-selektive Ionenkanäle
  • AMPA: Na⁺ und Ca²⁺ strömen ein, K⁺ aus
  • NMDA: Na⁺ ein, K⁺ aus
  • (Kainat)
• NMDA & AMPA = wichtigste exzitatorische Glutamatrezeptoren des Gehirns

• Kanal ist spannungs- und transmitterabhängig zu öffnen
• Schwellenpotential allein reicht nicht, da Mg²⁺ die Kanalporen blockiert
• Mg²⁺ wird erst bei Depolarisation bis -30mV aus Pore vertrieben
• diese Depolarisation ist om AMPA-Rezeptor abhängig!

• Calcium = entscheidend für die LTP resp. die Ausbildung weiterer AMPA-Rezeptoren
• aktiviert Kinasen, die die entsprechenden Verbesserungen vornehmen

• haben alleine keine wirklich starke Wirkung, verstärken aber GABA-Wirkung

• = Heterotrimer mit 3 Untereinheiten: alpha, beta, gamma
• zerfällt bei Aktivierung in alpha-GTP-Komplex und Gbeta-gamma-Komplex

• interagiert mit Ionenkanal

• stimuliert/hemmt Adenylatcyclase, die ATP in cAMP umwandelt
• cAMP aktiviert Proteinkinase A
• PKA phosphoryliert Zielproteine (wenn PKA da ist)

• Adenylatcyclase wird gefördert, mehr cAMP entsteht
• PKA wird stark aktiviert
• => erhöhte Phosphorylierung von Proteinen

• aktiviert Phospholipase C (nicht Adenylatcyclase!)
• vermehrte Proteinphosphorylierung und Aktivierung von Calcium-bindenden Proteinen

• Adenylatcyclase wird gehemmt
• weniger cAMP
• weniger PKA
• weniger Proteinphosphorylierung