Die Informationsübermittlung von Zelle zu Zelle folgt bestimmten Regeln: Spezifität (passende Rezeptoren), Verstärkung (Enzymwirkung, viele second-messenger-Moleküle) und Modifikation der Wirkung (über zusätzliche Signalmoleküle). Extrazelluläre Signalstoffe sind Hormone, Neurotransmitter (wie Acetylcholin und Katecholamine), Zytokine (im Immunsystem), Eikosanoide (Prostaglandine, Leukotriene), Purine (ATP, Adenosin) und Gase (wie Stickstoffmonoxid). Acetylcholin ist der Transmitter aller Neuriten, die das Zentralnervensystem verlassen (an motorischen Endplatten der Skelettmuskulatur, an der Endigung präganglionärer autonomer Fasern). Acetylcholin wirkt - je nach Schaltstelle - über nikotinische (ionotrope) oder muskarinische (G-Protein-gekoppelte) Rezeptoren. Katecholamine kommen im Gehirn (Dopamin, Noradrenalin), als postganglionär-sympathische Transmitter (hauptsächlich Noradrenalin) und als Nebennierenmarkhormon vor (hauptsächlich Adrenalin); sie wirken über D-Rezeptoren (Dopamin) bzw. α- und β-Rezeptoren (Noradrenalin, Adrenalin). Biogene Amine - Serotonin und Histamin - Peptide wie z.B. Endotheline, Neuropeptid Y (NPY), das vasoaktive intestinale Peptid (VIP), Eikosanoide und Gasotransmitter wirken überwiegend über G-Protein-Rezeptoren an zahlreichen Geweben in sehr unterschiedlicher Weise. |
Nikotinische Rezeptoren sind ligandengesteuerte Ionenkanäle |
Muskarinische Rezeptoren sind G-Protein-gekoppelt |
Signalwege cholinerger Übertragung Nach Boron / Boulpaep: Concise Medical Physiology, Elsevier 2021 |
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Rezeptor |
Agonisten |
Antagonisten |
G-Protein |
Enzym |
second messenger |
N1-nikotinisch |
Acetylcholin Nicotin |
Tubocuranin Bungarotoxin |
- |
- |
- |
N2-nikotinisch |
Acetylcholin Nicotin |
Hexamethonium |
- |
- |
- |
M1/3/5-muskarinisch |
Acetylcholin Muscarin |
Atropin |
Gαq |
PLC |
IP3 / DAG |
M2/4-muskarinisch | Acetylcholin Muscarin |
Atropin | Gαq, Gαo |
Adenylat- zyklase |
↓[cAMP] |
Katecholamine haben eine sehr kurze Halbwertszeit (Sekunden bis Minuten) |
Charakteristika von Katecholaminen |
Synthese durch enzymatische Aktivität aus Tyrosin |
Speicherung in Vesikeln |
Regulation über Sekretion (Exozytose) und Enzyme (gesteuerte Zwischenschritte) |
Transport im Blut frei und in locker eiweißgebundener Form |
Wirkung über adrenerge (membranständige) Rezeptoren |
Gabe als Aerosol möglich (broncholytische Wirkung), Analoga auch oral |
Dopaminerge Rezeptoren sind metabotrop und G-Protein-gekoppelt |
Alle Adrenozeptoren sind metabotrop, sie wirken über G-Proteine |
α1-Adrenozeptoren aktivieren Phospholipase C |
Sympathische Neurotransmission Nach Kandel / Koester / Mack / Siegelbaum (eds), Principles of Neural Sciences, 6th ed. 2021 (McGraw Hill) |
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α1-Rezeptoren | α2-Rezeptoren | ß1-Rezeptoren | ß2-Rezeptoren | ß3-Rezeptoren | |
wo? |
Blutgefäße Bronchien, Urethra, Darmwand, Iris (Dilatator), Uterus, Hepatozyten, Speicheldrüsen, Tränendrüsen |
Präsynaptische Neurone kutane Gefäße, Pankreas (ß-Zellen) |
Herz |
Bronchien Leber, Darmmuskulatur |
Adipozyten Blasenwand |
Wirkung (Beispiele) |
Kontraktion: Venen, Arteriolen im Splanchnikusgebiet, Urethra, Wehen, Ejakulation; Pupillenerweiterung, Salivation |
Präsynaptische Hemmung der Transmitterfreisetzung an sympathischen / parasympathischen Endigungen |
Herzqualitäten + (ino-, chrono-, lusi-, dromo-, bathmotrop) |
Bronchodilatation Glukoneogenese Relaxation Darm |
Lipolyse + in weißem / Thermogenese + in braunem Fettgewebe Hemmung Blasenkontraktion |
Mechanismus |
Phospholipase C, IP3, DAG | Hemmung Adenylylcyclase, K+-Kanäle | Aktivierung Adenylylcyclase | Aktivierung Adenylylcyclase | Aktivierung Adenylylcyclase |
ß-Adrenozeptoren aktivieren über Gs-Proteine die Adenylylcyclase, [cAMP] steigt an. Aktivierte ß1-Adrenozeptoren öffnen L-Typ-Ca++-Kanäle und wirken positiv inotrop |
Signalwege adrenerger und dopaminerger Übertragung Nach Boron / Boulpaep: Concise Medical Physiology, Elsevier 2021 |
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Rezeptor |
Agonisten |
Antagonisten |
G-Protein |
Enzym |
second messenger |
α1 | NA ≥ Adr Phenylephrin |
Phentolamin |
Gαq | PLC |
IP3 / DAG |
α2 | NA ≥ Adr Clonidin |
Yohimbin |
Gαi | Adenylat- zyklase |
↓[cAMP] |
β1 |
Adr > NA Dobutamin Isoproterenol |
Metoprolol |
Gαs | Adenylat- zyklase |
↑[cAMP] |
β2 |
Adr > NA Terbutalin Isoproterenol |
Gαs | Adenylat- zyklase |
↑[cAMP] | |
β3 |
Adr > NA Isoproterenol |
Gαs | Adenylat- zyklase |
↑[cAMP] | |
D1 |
Dopamin |
Gαs | Adenylat- zyklase |
↑[cAMP] | |
D2 |
Dopamin |
Gαi | Adenylat- zyklase |
↓[cAMP] |
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