Für die Kommunikation zwischen Nervenzellen verfügt ein erwachsener Mensch über etwa
hundert Billionen (~1014) Synapsen. Ihre
primäre Wirkung ist eine Veränderung des Zustands der nachgeschalteten (postsynaptischen, "empfangenden") Zelle im Sinne einer Verstärkung (inhibitorisches postsynaptisches Potential, IPSP) oder Abschwächung (exzitatorisches postsynaptisches Potential, EPSP) des Membranpotentials: IPSPs erschweren, EPSPs erleichtern die Entstehung eines Aktionspotentials am postsynaptischen Neuron. Das präsynaptische ("sendende") Neuron synthetisiert Neurotransmitter in der Nähe des Zellkerns, transportiert den Transmitter durch den Neurit, speichert ihn in Vesikeln und sezerniert ihn schließlich über Exozytose. Die Exozytose erfolgt mittels vesikulärer Proteinkomplexe des SNARE-Mechanismus (soluble N-ethylmaleimide- sensitive- factor attachment receptor). Transmitter diffundieren über den synaptischen Spaltraum (~20 nm) und binden an postsynaptische Rezeptoren. Dies löst rezeptortypische Folgereaktionen (z.B. Natriumeinstrom und Depolarisation) aus, welche postsynaptische Auswirkungen haben. Je nach Transmitter erfolgt rasche (Millisekundenbereich: Glutamat, GABA, Glycin, Acetylcholin nikotinerg..) oder langsame Übertragung (Sekundenbereich: Katecholamine, Acetylcholin muskarinerg). Kotransmitter bewirken zusätzlich Fazilitation oder Depression (Sekunden- bis Minutenbereich oder länger) sowie Modulation des synaptischen Effekts (Sekunden bis Tage: Neuropeptide). |
Vergleich elektrische - chemische Synapsen Nach Kandel / Koester / Mack / Siegelbaum (eds), Principles of Neural Sciences, 6th ed. 2021 (McGraw Hill) |
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Typ Synapse |
Abstand prä- post- synaptisch |
Zytoplas- matische Kontinuität? |
Ultra- struktur |
Trans- mission durch |
Synaptische Verzögerung |
Richtung der Übertragung |
Elektrisch |
4 nm |
ja |
Gap junction- Kanäle |
Ionenstrom |
nein |
meist bidirektional |
Chemisch |
20-40 nm |
nein |
Vesikel (präsyn.) Rezeptoren (postsyn.) |
chemische Transmitter |
≥0,3 ms (meist 1-5 ms) |
unidirektional ("Einbahn") |
Häufig vorkommende Neurotransmitter![]() Nach Liqun Luo, Principles of Neurobiology, 2nd ed. CRC Press 2021 (erweitert) |
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Neurotransmitter |
Vorkommen |
Cotransmission |
Acetylcholin |
Motorische Neurone zu Muskeln; Neurone im autonomen Nervensystem; exzitatorische / modulatorische Neurone im ZNS |
VIP Substanz P |
Glutamat |
Mehrzahl der exzitatorischen Neurone im ZNS; meiste sensorische Neurone |
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GABA |
Meiste inhibitorische Neurone im ZNS | Somatostatin Cholecystokinin Neuropeptid Y |
Glycin |
Einige inhibitorische Neurone (hauptsächlich in Hirnstamm und Rückenmark) |
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Serotonin (5-HT) |
Modulatorische Neurone im ZNS; Neurone im Gastrointestinaltrakt |
Substanz P TRH Enkephaline |
Dopamin |
Modulatorische Neurone im ZNS | Cholecystokinin Neurotensin GLP-1 |
Noradrenalin |
Modulatorische Neurone im ZNS; autonom-nervöse Neurone |
Galanin Enkephaline Neuropeptid Y |
Histamin |
Modulatorische Neurone im ZNS | |
ATP, Adenosin |
Einige sensorische und ZNS-Neurone |
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Neuropeptide |
Exzitatorische, inhibitorische, modulatorische Neurone (Cotransmission); neurosekretorische Zellen |
Mit Katecholaminen, Acetylcholin, GABA, Serotonin, Oxytocin, Vasopressin |
An der Fusion transmitterspeichernder Vesikel mit der präsynaptischen Membran sind SNARE-Komplexe beteiligt |
Die präsynaptische Freisetzung von Acetylcholin wird durch Botulinumtoxin spezifisch gehemmt |
Tetanustoxin spaltet Synaptobrevin und verhindert die Glycin-Freisetzung an Renshaw-Zellen |
Ein zweites kurz nach einem vorangehenden EPSP ist größer als das erste, weil die präsynaptisch- zytoplasmatische Ca++-Konzentration noch erhöht ist |
NMDA-Kanäle sind ionotrope Glutamatrezeptoren |
GABAA-Rezeptoren öffnen Chloridkanäle und reduzieren die postsynaptische Erregbarkeit |
Glycinrezeptoren öffnen Chloridkanäle und reduzieren die postsynaptische Erregbarkeit |
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