Chemische Synapsen und Neurotoxine

Übersicht

Die Vorlesung behandelt die molekularen Abläufe an chemischen Synapsen sowie die Wirkmechanismen verschiedener Neurotoxine, die die neuronale Signalübertragung an unterschiedlichen Orten stören können.

Aufbau und Funktion chemischer Synapsen

• Synapsen sind Kontaktstellen zur Kommunikation zwischen Nervenzellen.
• Meist handelt es sich um chemische Synapsen, bei denen Neurotransmitter als Botenstoffe dienen.
• Der synaptische Spalt ist der Raum zwischen prä- und postsynaptischer Membran.
• Neurotransmitter werden in Vesikeln in die Präsynapse transportiert und bei Erregung ausgeschüttet.

Wirkmechanismen von Neurotoxinen an der Präsynapse

• Alpha-Latrotoxin (Schwarze Witwe) öffnet dauerhaft Calcium-Kanäle durch Bindung an Neurexin.
• Ständiger Calcium-Einstrom bewirkt permanente Vesikelfusion und NT-Freisetzung.
• Folge ist Dauererregung der Postsynapse und Muskelverkrampfung.
• Botulinumtoxin (Botox) hemmt die Exozytose durch Spaltung des Proteins SNAP25.
• Keine Neurotransmitterfreisetzung, was zu Muskellähmung führt.

Störungen im synaptischen Spalt

• Acetylcholinesterase baut Acetylcholin nach NT-Ausschüttung ab und beendet Erregung.
• Sarin hemmt Acetylcholinesterase, was zu erhöhtem Acetylcholinspiegel und Dauererregung führt.
• Symptome: Krämpfe, Muskelzucken, Atemlähmung, Tod.

Neurotoxine an der Postsynapse

• Curare blockiert kompetitiv (konkurrierend) die Acetylcholin-Rezeptoren, ohne sie zu aktivieren.
• Kein Natriumeinstrom möglich, postsynaptisches Potential bleibt aus, Folge: schlaffe Lähmung.
• Curare ist ein kompetitiver Antagonist, Wirkung vom Verhältnis Curare zu Acetylcholin abhängig.

Schlüsselbegriffe & Definitionen

• Neurotransmitter — Chemischer Botenstoff an Synapsen.
• Vesikel — Bläschen zur Speicherung/Transport von Neurotransmittern.
• Exozytose — Ausschleusen von Stoffen (z. B. NT) aus der Zelle.
• Calcium-Ionen-Kanal — Kanal, der Calcium-Ionen in die Präsynapse lässt.
• Acetylcholinesterase — Enzym zum Abbau von Acetylcholin im synaptischen Spalt.
• Kompetitiver Antagonist — Stoff, der die Bindungsstelle eines Rezeptors besetzt und so einen anderen verdrängt.

Aufgaben / Weiteres Vorgehen

• Schaut das nächste Video zur Bearbeitung von Abitur-Klausur-Aufgaben zu Synapsengiften (u.a. Tetrodotoxin).
• Wiederholt die Funktionsweise chemischer Synapsen und die Wirkmechanismen der genannten Toxine.