BM – Grundlagen der Neurowissenschaften
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aon gmbh – academy of neuroscience
3.3.3
Die Aktivierung von Rezeptoren
Nach ihrer Freisetzung diffundieren die Neurotransmitter durch den flüssigkeitsgefüllten synaptischen
Spalt und binden an der gegenüberliegenden Membran, der postsynaptischen Membran, an bestimmte
Rezeptoren. Bei diesen Rezeptoren handelt es sich um Membranproteine mit charakteristischen
Bindestellen, an die nur ganz bestimmte Neurotransmitter andocken können. Wie man inzwischen weiß,
können die meisten Transmittermoleküle an mehrere Rezeptoren binden; man nennt die verschiedenen
Rezeptoren, an die ein und derselbe Transmitter binden kann, Rezeptor-Subtypen dieses Transmitters. In
der Regel finden sich die Subtypen für einen Transmitter in verschiedenen Hirnarealen, und
normalerweise reagieren die Subtypen auf den Neurotransmitter auch auf unterschiedliche Weise. So
kann ein Neurotransmitter unterschiedliche Wirkungen hervorbringen, je nach dem, in welchem Bereich
des Gehirns er auf welchen Rezeptor trifft.
Auf Grund ihrer Struktur und Funktionsweise unterscheidet man zwei sehr unterschiedliche Klassen von
Rezeptoren: die ionotropen und die metabotropen Rezeptoren. Ionotrope Rezeptoren sind an
Ionenkanäle gekoppelt, die sich sofort öffnen, sobald ein Neurotransmitter an den benachbarten
Rezeptor angedockt hat.
Durch manche Rezeptoren werden Natriumkanäle in der postsynaptischen Membran geöffnet, durch die
dann Natrium-Ionen in die postsynaptische Nervenzelle einströmen und eine Depolarisation der Membran
auslösen. Ein solches aktivierendes Signal nennt man exzitatorisches postsynaptisches Potenzial (EPSP).
Andere ionotrope Rezeptoren öffnen Kaliumkanäle, durch die dann Kalium-Ionen ausströmen, oder sie
öffnen Chloridkanäle, durch die dann Chlorid-Ionen einströmen. In beiden Fällen findet eine
Hyperpolarisation statt und es wird ein inhibitorisches postsynaptisches Potenzial (IPSP), ausgelöst. In
einer hyperpolarisierten Membran kann kein Aktionspotenzial gebildet werden. Rezeptoren, die
Natriumkanäle öffnen, fungieren daher als „An-Schalter“ für das postsynaptische Neuron, wohingegen
Rezeptoren, die Kalium- oder Chloridkanäle öffnen, wie „Aus-Schalter“ wirken.
Die Menge der ausgeschütteten Transmitter ist proportional zur Intensität der die Exocytose auslösenden
Signale. Und je nach Menge der ausgeschütteten Neurotransmitter werden in der postsynaptischen
Membran unterschiedlich viele Kanäle geöffnet und unterschiedliche starke Ionenströme erzeugt.
Postsynaptische Potenziale sind daher – im Gegensatz zu Aktionspotenzialen – graduelle, abgestufte
Reaktionen.
Die zweite Rezeptor-Klasse sind die variantenreichen und zahlenmäßig häufigeren metabotropen
Rezeptoren. Hierbei sind Rezeptor und Kanal räumlich getrennt., Auf der Membran-Innenseite ist ein G-
Protein an den Rezeptor gekoppelt. Dockt ein Transmitter an die Kontaktstelle des metabotropen
Rezeptors, wird eine Untereinheit des G-Proteins abgespalten. Diese Untereinheit fungiert nun als
Signalvermittler. Sie kann an der Membran-Innenseite entlang wandern, an benachbarte Ionenkanäle
binden und diese sozusagen von unten her durch Anlagerung einer Phosphatgruppe öffnen. Je nach
Ionenkanal kann ein metabotroper Rezeptor ein EPSP oder ein ISPS auslösen. Die G-Protein-Untereinheit
