Was sind Neurotransmitter?

Neurotransmitter sind chemische Botenstoffe, die Signale zwischen  Neuronen (auch Nervenzellen genannt) und Zielzellen im ganzen Körper transportieren, verstärken und ausgleichen. Diese Zielzellen können sich in Drüsen, Muskeln oder anderen Neuronen befinden.

Milliarden von Neurotransmittermolekülen arbeiten ständig daran, die Funktionsfähigkeit unseres Gehirns aufrechtzuerhalten. Sie steuern alles von der Atmung über den Herzschlag bis hin zu Lernfähigkeit und Konzentration. Sie können auch verschiedene psychologische Funktionen wie Angst, Stimmung, Vergnügen und Freude beeinflussen.

Zu den häufigen Neurotransmittern im Gehirn und Körper gehören Serotonin, Dopamin, Glutamat, Adrenalin, Noradrenalin und Endorphine.

Wie Neurotransmitter funktionieren

Damit Neuronen Nachrichten durch den Körper senden können, müssen sie in der Lage sein, miteinander zu kommunizieren und Signale zu übertragen. Neuronen sind jedoch nicht einfach miteinander verbunden.

Am Ende jedes Neurons befindet sich ein kleiner Spalt, der Synapse genannt wird. Um mit der nächsten Zelle kommunizieren zu können, muss das Signal diesen kleinen Spalt überwinden können. Dies geschieht durch einen Prozess, der als Neurotransmission bezeichnet wird.

In den meisten Fällen wird ein Neurotransmitter vom sogenannten Axonterminal freigesetzt, nachdem ein  Aktionspotential  die Synapse erreicht hat, einen Ort, an dem Neuronen Signale untereinander übertragen können.

Wenn ein elektrisches Signal das Ende eines Neurons erreicht, löst es die Freisetzung kleiner Bläschen aus, die Vesikel genannt werden und Neurotransmitter enthalten. Diese Bläschen entleeren ihren Inhalt in die Synapse, wo die Neurotransmitter dann über die Lücke zu den benachbarten Zellen wandern. Diese Zellen enthalten Rezeptoren, an denen die Neurotransmitter binden und Veränderungen in den Zellen auslösen können.

Nach der Freisetzung überquert der Neurotransmitter den synaptischen Spalt und bindet an die Rezeptorstelle des anderen Neurons. Je nach Neurotransmitter erregt oder hemmt er das empfangende Neuron.

Manchmal können Neurotransmitter an Rezeptoren binden und ein elektrisches Signal durch die Zelle leiten (erregend). In anderen Fällen kann der Neurotransmitter das Signal sogar blockieren und so die Weiterleitung der Nachricht verhindern (hemmend).

Inaktivierung von Neurotransmittern

Was passiert also mit einem Neurotransmitter, nachdem seine Aufgabe erfüllt ist? Sobald der Neurotransmitter die gewünschte Wirkung erzielt hat, kann seine Aktivität durch drei Mechanismen gestoppt werden:

• Abbau : Ein Enzym verändert die Struktur des Neurotransmitters, so dass er vom Rezeptor nicht erkannt werden kann.
• Diffusion : Der Neurotransmitter driftet vom Rezeptor weg.
• Wiederaufnahme : Das gesamte Neurotransmittermolekül wird vom Axon des Neurons, das es freigesetzt hat, wieder aufgenommen.

Kriterien für Neurotransmitter

Die tatsächliche Identifizierung von Neurotransmittern kann tatsächlich ziemlich schwierig sein. Während Wissenschaftler die Bläschen, die Neurotransmitter enthalten, beobachten können, ist es nicht ganz so einfach herauszufinden, welche Chemikalien in den Bläschen gespeichert sind.

Aus diesem Grund haben Neurowissenschaftler eine Reihe von Richtlinien entwickelt, um zu bestimmen, ob eine Chemikalie als Neurotransmitter definiert werden sollte oder nicht:

• Vorhandensein der Chemikalie in der Zelle . Die Chemikalie wird entweder im Neuron synthetisiert oder anderweitig darin gefunden.
• Reizabhängige Freisetzung . Es wird vom Neuron bei Stimulation in geeigneten Mengen freigesetzt.
• Wirkung auf die postsynaptische Zelle . Die Chemikalie muss vom präsynaptischen Neuron freigesetzt werden und das postsynaptische Neuron muss Rezeptoren enthalten, an die sich die Chemikalie bindet.
• Ein Mechanismus zur Entfernung . Es gibt einen speziellen Mechanismus, um die Chemikalie nach getaner Arbeit von ihrem Aktivierungsort zu entfernen.

Klassifizierung von Neurotransmittern

Neurotransmitter spielen eine wichtige Rolle im Alltag und bei der Funktionsfähigkeit. Wissenschaftler wissen noch nicht genau, wie viele Neurotransmitter es gibt, aber es wurden bereits mehr als 60 verschiedene chemische Botenstoffe

Neurotransmitter können nach ihrer Funktion klassifiziert werden:

Erregende Neurotransmitter

Diese Arten von Neurotransmittern haben eine erregende Wirkung auf das Neuron, d. h. sie erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass das Neuron ein Aktionspotential auslöst. Zu den wichtigsten erregenden Neurotransmittern gehören Adrenalin und Noradrenalin.

Hemmende Neurotransmitter

Diese Arten von Neurotransmittern haben eine hemmende Wirkung auf das Neuron; sie verringern die Wahrscheinlichkeit, dass das Neuron ein Aktionspotential auslöst. Zu den wichtigsten hemmenden Neurotransmittern gehören Serotonin und Gamma-Aminobuttersäure (GABA).

Modulatorische Neurotransmitter

Diese Neurotransmitter, die oft als Neuromodulatoren bezeichnet werden, können eine größere Anzahl von Neuronen gleichzeitig beeinflussen. Diese Neuromodulatoren beeinflussen auch die Wirkung anderer chemischer Botenstoffe. Während synaptische Neurotransmitter von Axonterminals freigesetzt werden, um schnell auf andere Rezeptorneuronen einzuwirken, diffundieren Neuromodulatoren über einen größeren Bereich und wirken langsamer.

Zu den Neurotransmittern, die als Neuromodulatoren wirken, gehören Acetylcholin, Dopamin, Serotonin, Histamin und Cannabinoide.

Arten von Neurotransmittern

Es gibt eine Reihe verschiedener Möglichkeiten, Neurotransmitter zu klassifizieren und zu kategorisieren. In einigen Fällen werden sie einfach in Monoamine, Aminosäuren und Peptide unterteilt. 

Neurotransmitter können auch in einen von sechs Typen eingeteilt werden:

Aminosäuren

• Gamma-Aminobuttersäure (GABA) : Diese natürlich vorkommende Aminosäure fungiert als wichtigster chemischer Hemmstoff des Körpers. GABA trägt zum Sehvermögen und zur motorischen Kontrolle bei und spielt auch eine Rolle bei der Regulierung von Angstzuständen. Benzodiazepine, die zur Behandlung von Angstzuständen eingesetzt werden, wirken, indem sie die Effizienz der GABA-Neurotransmitter erhöhen, was das Gefühl der Entspannung und Ruhe steigern kann.
• Glutamat : Glutamat ist der am häufigsten vorkommende Neurotransmitter im Nervensystem und spielt eine Rolle bei kognitiven Funktionen wie Gedächtnis und Lernen . Übermäßige Mengen an Glutamat können Exzitotoxizität verursachen, die zum Zelltod führt. Diese durch Glutamatansammlung verursachte Exzitotoxizität wird mit einigen Krankheiten und Hirnschäden in Verbindung gebracht, darunter Alzheimer , Schlaganfall und epileptische Anfälle.

Peptide

• Oxytocin : Dieses starke Hormon wirkt als Neurotransmitter im Gehirn. Es wird vom Hypothalamus produziert und spielt eine Rolle bei sozialer Anerkennung, Bindung und sexueller Fortpflanzung. Synthetisches Oxytocin wie Pitocin wird häufig als Hilfsmittel bei Wehen und Entbindung verwendet. Sowohl Oxytocin als auch Pitocin bewirken, dass sich die Gebärmutter während der Wehen zusammenzieht.
• Endorphine : Diese Neurotransmitter hemmen die Übertragung von Schmerzsignalen und fördern Euphoriegefühle. Diese chemischen Botenstoffe werden vom Körper auf natürliche Weise als Reaktion auf Schmerzen produziert, können aber auch durch andere Aktivitäten wie Aerobic-Übungen ausgelöst werden. Ein Beispiel für angenehme Gefühle, die durch die Produktion von Endorphinen hervorgerufen werden, ist beispielsweise das Erleben eines „Runner’s High“.

Monoamine

• Epinephrin : Auch als Adrenalin bekannt, wird Epinephrin sowohl als Hormon als auch als Neurotransmitter angesehen. Im Allgemeinen ist Epinephrin ein Stresshormon, das vom Nebennierensystem freigesetzt wird. Es fungiert jedoch als Neurotransmitter im Gehirn.
• Noradrenalin : Diese natürlich vorkommende Chemikalie ist ein Neurotransmitter, der eine wichtige Rolle bei der Wachsamkeit spielt und an der Kampf-oder-Flucht-Reaktion des Körpers beteiligt ist . Seine Aufgabe besteht darin, den Körper und das Gehirn zu mobilisieren, um in Zeiten der Gefahr oder des Stresses zu handeln. Die Konzentration dieses Neurotransmitters ist normalerweise während des Schlafs am niedrigsten und in Stresszeiten am höchsten.
• Histamin : Diese organische Verbindung wirkt als Neurotransmitter im Gehirn Rückenmark.9 Sie spielt eine Rolle bei allergischen Reaktionen und wird als Teil der Reaktion des Immunsystems auf Krankheitserreger produziert.
• Dopamin : Dopamin ist allgemein als Wohlfühl-Neurotransmitter bekannt und ist an Belohnung, Motivation und Sucht beteiligt. Mehrere Arten von Suchtmitteln erhöhen den Dopaminspiegel im Gehirn. Dieser chemische Botenstoff spielt auch eine wichtige Rolle bei der Koordination von Körperbewegungen. Die Parkinson-Krankheit, eine degenerative Erkrankung, die zu Zittern und motorischen Bewegungsstörungen führt, wird durch den Verlust von Dopamin-produzierenden Neuronen im Gehirn verursacht.
• Serotonin : Als Hormon und Neurotransmitter spielt Serotonin eine wichtige Rolle bei der Regulierung und Modulation von Stimmung, Schlaf, Angst, Sexualität und Appetit. Selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer (SSRIs) sind eine Art von Antidepressiva, die häufig zur Behandlung von Depressionen, Angstzuständen, Panikstörungen und Panikattacken verschrieben werden. SSRIs wirken, um den Serotoninspiegel auszugleichen, indem sie die Wiederaufnahme von Serotonin im Gehirn blockieren, was dazu beitragen kann, die Stimmung zu verbessern und Angstgefühle zu reduzieren.

Purine

• Adenosin : Diese natürlich vorkommende Chemikalie wirkt als Neuromodulator im Gehirn und ist an der Unterdrückung von Erregung und der Verbesserung des Schlafs beteiligt.
• Adenosintriphosphat (ATP) : ATP gilt als Energieträger des Lebens und fungiert als Neurotransmitter im zentralen und peripheren Nervensystem . neurodegenerativen Erkrankungen eine Rolle spielen könnte .

Gastransmitter

• Stickstoffmonoxid : Diese Verbindung spielt eine Rolle bei der Beeinflussung der glatten Muskulatur, indem sie diese entspannt, um eine Erweiterung der Blutgefäße zu ermöglichen und den Blutfluss in bestimmte Körperbereiche zu steigern.
• Kohlenmonoxid : Dieses farb- und geruchlose Gas kann giftige und möglicherweise tödliche Auswirkungen haben, wenn Menschen hohen Konzentrationen dieser Substanz ausgesetzt sind. Es wird jedoch auch auf natürliche Weise vom Körper produziert, wo es als Neurotransmitter wirkt und dabei hilft, die Entzündungsreaktion des Körpers zu modulieren. 

Acetylcholin

• Acetylcholin : Dies ist der einzige Neurotransmitter seiner Klasse. Er kommt sowohl im zentralen als auch im peripheren Nervensystem vor und ist der wichtigste Neurotransmitter, der mit Motorneuronen in Verbindung steht.  Er spielt eine Rolle bei Muskelbewegungen sowie beim Gedächtnis und Lernen.

Probleme mit Neurotransmittern

Wie bei vielen Prozessen im Körper kann manchmal etwas schiefgehen. Es ist vielleicht nicht überraschend, dass ein so umfangreiches und komplexes System wie das menschliche Nervensystem anfällig für Probleme ist.

Zu den Dingen, die schiefgehen können, gehören:

• Neuronen produzieren möglicherweise nicht genug eines bestimmten Neurotransmitters
• Neurotransmitter werden möglicherweise zu schnell wieder aufgenommen
• Zu viele Neurotransmitter können durch Enzyme deaktiviert werden
• Es kann zu viel eines bestimmten Neurotransmitters freigesetzt werden

Wenn Neurotransmitter durch Krankheiten oder Medikamente beeinträchtigt werden, kann dies eine Reihe verschiedener negativer Auswirkungen auf den Körper haben. Krankheiten wie Alzheimer, Epilepsie und Parkinson stehen mit Defiziten bestimmter Neurotransmitter in Zusammenhang.

Bestimmte Neurotransmitter spielen im Gehirn eine wichtige Rolle, indem sie die Stimmung beeinflussen, weshalb sie manchmal als „Wohlfühl-Chemikalien“ bezeichnet werden. Zu den fünf wichtigen Neurotransmittern gehören Dopamin, Serotonin, Oxytocin, Noradrenalin und Endorphine.

Angehörige von Gesundheitsberufen sind sich der Rolle bewusst, die Neurotransmitter bei psychischen Erkrankungen spielen können. Aus diesem Grund werden zur Behandlung einer Vielzahl psychiatrischer Erkrankungen häufig Medikamente verschrieben, die die Wirkung der chemischen Botenstoffe des Körpers beeinflussen .

So wird Dopamin beispielsweise mit Sucht und Schizophrenie in Verbindung gebracht. Serotonin spielt eine Rolle bei Stimmungsstörungen, darunter Depressionen und Zwangsstörungen. Dopamin, GABA, Serotonin und Noradrenalin werden mit Angststörungen in Verbindung gebracht. Medikamente wie SSRIs können von Ärzten und Psychiatern verschrieben werden, um die Symptome von Depressionen oder Angstzuständen zu behandeln.

Medikamente, die Neurotransmitter beeinflussen

Die vielleicht größte praktische Anwendung der Entdeckung und des detaillierten Verständnisses der Funktionsweise von Neurotransmittern ist die Entwicklung von Medikamenten, die die chemische Übertragung beeinflussen. Diese Medikamente können die Wirkung von Neurotransmittern verändern, was die Symptome einiger Krankheiten lindern kann.

• Agonisten vs. Antagonisten : Manche Medikamente werden als Agonisten bezeichnet und wirken, indem sie die Wirkung bestimmter Neurotransmitter verstärken. Andere Medikamente werden als Antagonisten bezeichnet und blockieren die Wirkung der Neurotransmission.
• Direkte vs. indirekte Wirkungen : Diese neurologisch wirkenden Medikamente können noch weiter unterteilt werden, je nachdem, ob sie eine direkte oder indirekte Wirkung haben. Medikamente mit direkter Wirkung wirken, indem sie die Neurotransmitter nachahmen, da sie eine sehr ähnliche chemische Struktur haben. Medikamente mit indirekter Wirkung wirken, indem sie auf die synaptischen Rezeptoren einwirken.

Zu den Arzneimitteln, die die Neurotransmission beeinflussen können, gehören Medikamente zur Behandlung von Erkrankungen wie Depressionen und Angstzuständen, wie selektive Serotonin-Wiederaufnahmehemmer (SSRIs), trizyklische Antidepressiva und Benzodiazepine .

SSRIs wie Prozac (Fluoxetin) und Paxil (Paroxetin) blockieren beispielsweise die Aufnahme von Serotonin durch die Nervenzellen und erhöhen so den Serotoninspiegel im Gehirn. Cholinesterasehemmer wie Aricept (Donepezil) blockieren Enzyme, die Acetylcholin abbauen, was dazu beitragen kann, die kognitiven Funktionen von Alzheimerpatienten zu verbessern .

Auch illegale Drogen wie Heroin , Kokain und Marihuana beeinflussen die Neurotransmission. Heroin wirkt als direkt wirkender Agonist und imitiert die natürlichen Opioide des Gehirns ausreichend, um die damit verbundenen Rezeptoren zu stimulieren. Kokain ist ein Beispiel für eine indirekt wirkende Droge, die die Übertragung von Dopamin beeinflusst.

Ein Wort von Verywell

Neurotransmitter spielen eine entscheidende Rolle bei der neuronalen Kommunikation und beeinflussen alles von unwillkürlichen Bewegungen über Lernen bis hin zur Stimmung. Dieses System ist sowohl komplex als auch stark vernetzt. Neurotransmitter wirken auf spezifische Weise, können aber auch durch Krankheiten, Medikamente oder sogar die Wirkung anderer chemischer Botenstoffe beeinflusst werden.