04 Neurotransmitter

Neurotransmitter sind jene chemischen Substanzen, die für die Weitergabe von Signalen über Synapsen von einem Neuron zum nächsten verantwortlich sind. Sie sind auch an den Axonendigungen der motorischen Neuronen zu finden, wo sie die Muskelfasern zur Kontraktion reizen. Und sie und ihre nahen Verwandten werden von Drüsen wie der Hypophyse und den Nebennieren produziert. In diesem Kapitel werden wir uns einige der wichtigsten Neurotransmitter ansehen.

Azetylcholin war der erste Neurotransmitter, der entdeckt wurde. 1921 wurde es von einem deutschen Biologen namens Otto Loewi isoliert, er sollte später den Nobelpreis für seine Arbeit erhalten. Azetylcholin hat viele Funktionen: Es ist für einen Großteil der Muskelstimulation verantwortlich, eingeschlossen der Muskeln des Verdauungstrakts. Man findet es auch in sensorischen Neuronen und im autonomen Nervensystem, und es spielt eine Rolle bei der zeitlichen Planung der REM Phase.

Das bekannte Gift Botulin funktioniert, indem es Azetylcholin blockiert, was Lähmungserscheinungen zur Folge hat. Das Botulinderivat Botox wird von vielen Menschen dazu genutzt, Fältchen vorübergehend zu beseitigen – ein trauriges Zeugnis unserer Zeit, würde ich sagen. Es gibt eine Verbindung zwischen Azetylcholin und der Alzheimererkrankung: dabei geht es um einen 90%igen Verlust von Azetylcholin im Gehirn der Menschen, die an dieser Erkrankung leiden.

1946 entdeckte ein schwedischer Biologe namens Ulf von Euler Norepinephrin (vormals Noradrenalin). Auch er erhielt den Nobelpreis. Norepinephrin hat großen Einfluss darauf, unsere Nervensystem in “Alarmzustand” zu versetzen. Es kommt im sympathischen Nervensystem vor und steigert unsere Herzfrequenz und unseren Blutdruck. Unsere Nebennieren geben den Stoff in den Blutkreislauf ab, ebenso wie den verwandten Stoff Epinephrin (auch als Adrenalin bekannt). Der Stoff trägt auch zur Bildung von Erinnerungen bei.

Stress hat die Wirkung, unseren Vorrat an Adrenalin zu entleeren, während körperliche Betätigung ihn auffüllt. Amphetamine (“Speed”) wirken, indem die Ausschüttung von Norepinephrin angeregt wird, ebenso Dopamin und Serotonin (siehe unten).

Ein weiterer Verwandter von Norephinephrin und Epinephrin ist Dopamin, als Neurotransmitter in den 1950er Jahren von einem weiteren Schweden, Arvid Carlsson entdeckt. Es ist ein inhibitorischer Neurotransmitter, das bedeutet, wenn es seinen Weg zu unseren Rezeptoren findet, blockiert es die Neigung des Neurons zu feuern. Dopamin hat starken Einfluss auf Belohnungsmechanismen im Gehirn. Drogen wie Kokain, Opium, Heroin und Alkohol steigern den Dopaminspiegel, ebenso Nikotin!
Die schwere psychische Erkrankung Schizophrenie hängt nachgewiesener Maßen mit exzessiven Mengen Dopamin im Frontallappen zusammen, und Medikamente, die Dopamin blockieren, werden zur Behandlung von Schizophrenie angewandt. Andererseits ist zu wenig Dopamin in den motorischen Hirnbereichen für die Parkinsonsche Krankheit verantwortlich, die sich durch unkontrollierten Muskeltremor äußert. Der oben erwähnte Arvid Carlsson fand heraus, dass die Vorstufe zu Dopamin (L-dopa) einige dieser Symptome lindern kann. Er erhielt im Jahre 2000 den Nobelpreis.

Erst kürzlich wurde erkannt, dass wenig Dopamin nicht nur für mangelnde Geselligkeit der Schizophreniepatienten verantwortlich ist, sondern womöglich für soziale Angst. Andererseits stellte sich heraus, dass Dopamin relativ wenig mit den Freuden des Essens zu tun hat. Dabei scheint es eher um Substanzen wie Endorphin zu gehen (siehe unten).

Im Jahre 1950 entdeckten Eugene Roberts und J. Awapara GABA (Gamma-Aminobuttersäure), ein ebenfalls gewöhnlich inhibitorischer Neurotransmitter. GABA wirkt wie eine Bremse auf excitatorische Neurotransmitter, die Angst auslösen. Menschen mit zu wenig GABA neigen dazu, unter Angststörungen zu leiden, und Medikamente wie Valium unterstützen die Wirkung von GABA. Lauter andere Medikamente beeinflussen GABA Rezeptoren, eingeschlossen Alkohol und Barbiturate. Wenn in gewissen Hirnregionen GABA fehlt, entsteht die Erkrankung Epilepsie.

Glutamat ist ein excitatorischer Verwandter von GABA. Es ist der verbreitetste Neurotransmitter im zentralen Nervensystem – bis zur Hälfte aller Neuronen im Gehirn – und ist besonders wichtig im Zusammenhang mit dem Gedächtnis. Seltsamer Weise ist Glutamat eigentlich toxisch für Neuronen, ein Überschuss bringt sie um. Manchmal können Hirnschädigungen oder Schlaganfälle zu einem Überschuss führen, und schließlich sterben dadurch noch weit mehr Hirnzellen ab, als durch das ursprüngliche Trauma. ALS [Amyotrophische Lateralsklerose], bekannter unter der englischen Bezeichnung Lou Gehrig’s Disease, resultiert aus überschüssiger Glutamatproduktion. Viele halten die Substanz auch für eine ziemliche Anzahl an Erkrankungen des zentralen Nervensystems verantwortlich und suchen nach Wegen, die Auswirkungen zu minimieren.

Glutamat wurde 1907 von Kikunae Ikeda von der Tokay Imperial Universität während der Suche nach dem gemeinsamen Geschmack in Dingen wie Käse, Fleisch und Pilzen entdeckt. Er war in der Lage, eine Säure aus Seetang zu extrahieren – Glutamat. Er erfand als nächstes das bekannte Gewürz MSG – [engl.: Monosodiumglutamat, dt.: Mononatriumglutamat bzw. Geschmacksverstärker]. Es dauerte Jahrzehnte, bis Peter Usherwood 1994 Glutamat als Neurotransmitter in Heuschrecken identifizierte.

Serotonin ist ein inhibitorischer Neurotransmitter, der sich als stark an Emotion und Stimmung beteiligt heraus gestellt hat. Man konnte zeigen, dass zu wenig Serotonin zu Depression, Problemen mit Wutkontrolle, obsessiv-zwanghaften Störungen und Suizid führt. Zu wenig führt außerdem zu gesteigertem Appetit auf Kohlenhydrate (stärkehaltige Nahrungsmittel) und Schlafstörungen, was ebenfalls mit Depression und anderen emotionalen Störungen in Zusammenhang steht. Die Substanz steht zudem mit Migräne, Reizdarmsyndrom und Fibromyalgie in Verbindung.

Vittorio Erspamer entdeckte in den 1930er Jahren als Erster das, was wir heute Serotonin nennen. Es wurde 1948 von Irvine Page, der es Serotonin nannte (abgeleitet von “Serum-Tonikum”), in Blutserum gefunden. Ein anderer Forscher in Pages Labor – Maurice Rapport – wies nach, dass es sich um ein Amin handelt. John Welsh fand 1954 heraus, dass es ein Neurotransmitter in Mollusken [Weichtieren] ist, und Betty Twarog (auch in Pages Labor) wies die Substanz 1952 in Wirbeltieren nach. Dies alles gibt Ihnen eine Vorstellung von der kooperativen Natur der meisten wissenschaftlichen Entdeckungen!

Fluoxetin [engl.: Prozac] und andere neue Medikamente helfen Menschen mit Depressionen, indem sie die Neuronen davon abhalten, überschüssiges Serotonin “aufzusaugen”, so dass mehr um die Synapsen fließt. Es ist interessant, dass ein wenig warme Milch vor dem Schlafengehen ebenfalls den Serotoninspiegel anhebt. Wie Mama Ihnen vielleicht gesagt hat, hilft es beim Einschlafen. Serotonin ist ein Derivat von Tryptophan, das sich in Milch findet. “Warm” ist nur der Annehmlichkeit halber hilfreich!
Andererseits spielt Serotonin auch bei der Wahrnehmung eine Rolle. Halluzinogene wie LSD, Mescalin, Psilocybin und Ecstasy wirken, indem sie sich an Serotoninrezeptoren anlagern und dadurch Transmissionen in Wahrnehmungspfaden blockieren.

1973 entdeckten Solomon Snyder und Candace Pert von der Johns Hopkins Universität Endorphin. Endorphin ist die Kurzform von “endogene Morphine”, d.h. körpereigenes Heroin! Strukturell ist es den Opiaten ähnlich (Opium, Morphin, Heroin etc.) und zeigt ähnliche Funktionen: inhibitorisch spielt es eine Rolle bei Schmerzminderung und Freude, und opioide Drogen wirken, indem sie sich an Endorpinrezeptoren anlagern. Es ist auch der Neurotransmitter, der Bären und anderen Tieren den Winterschlaf ermöglicht. Bedenken Sie: Heroin verlangsamt die Herzfrequenz, Atmung und den gesamten Metabolismus – exakt was man bräuchte, um Winterschlaf zu halten. Selbstverständlich verlangsamt Heroin manchmal alles auf Null: permanenter Winterschlaf.

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