Bildquelle: gezeichnet mit ChemBase (MDL) - Alfred Rhomberg

Der „Adrenalin-Kick“, „mein Adrenalinspiegel“, ja es gibt sogar Reiseangebote „Adventure & Adrenalin“ – Adrenalin ist ein geflügeltes Wort, aber was steckt dahinter?

Adrenalin ist ein wichtiger Botenstoff (Neurotransmitter) der bestimmte Areale des Gehirns in Stressituationen stimmuliert – inzwischen kennt man jedoch ca. hundert chemischer Stoffe, die Einfluss auf unser Nervensystem haben.

Neurotransmitter sind Botenstoffe des Nervensystems, die Nervenzellen erregen oder hemmen.

Im Gegensatz zu vielen biochemischen Substanzen, die für den menschlichen Organismus wichtig sind, handelt es sich bei diesen Botenstoffen zumeist um eher einfache chemische Moleküle – im Vergleich etwa zu Enzymen oder Eiweißmolekülen (unter denen es allerdings auch einige Neurotransmitter gibt, z.B. die Endorphine, siehe später).

Das Thema ist so komplex und umfangreich, dass in diesem Beitrag die Wirkung von Neurotransmittern nur an wenigen Beispielen (u.a. Adrenalin) beschrieben werden kann.

(Wie bei den vorangegangenen Beiträgen Teil I und II gilt, dass allzu wissenschaftliche Erklärungen als Anmerkung auch „überlesen werden können).

Wie funktioniert unser Nervensystem?

Über die Funktionen des autonomen, peripheren und des Zentralnervensystems wurde bereits in einem früheren Beitrag berichtet (Teil I – Zentrales und autonomes Nervensystem…)

Jede einzelne der Milliarden Nervenzellen ist mit unzähligen anderen Nervenzellen verbunden – und zwar durch verschiedene Zellfortsätze, den Axonen und Dendriten. Über die Nervenzellen werden elektrische Impulse weitergeleitet. Zwischen den Nervenzellen findet die Kommunikation und Weiterleitung der eintreffenden Impulse über die so genannten Synapsen (Verbindungsstellen) statt. Es gibt chemische Synapsen und solche, in denen die Signalübertragung elektrisch stattfindet. In den Nervensträngen findet die Signalweiterleitung dann weitgehend elektrisch statt. Dieses System von abwechselnd chemischer und elektrischer Nervenleitung hat sich offenbar so gut bewährt, dass es sich in der Evolutionsgeschichte bei allen höheren Tieren nachweisen lässt.

Signalübertragung

Die elektrischen Impulse werden mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 Metern pro Sekunde weitergeleitet. Dabei sind sie – ähnlich wie elektrische Kabel – von einer Isolierschicht umgeben, der Mark- oder Myelinscheide. Erst durch diese Myelinschicht werden die hohen Leitungsgeschwindigkeiten der Nerven möglich.

An chemischen Synapsen wird ein elektrisches Signal zunächst in ein chemisches Signal umgewandelt: Eine in der signalgebenden Nervenzelle erzeugte elektrische Entladung, das Aktionspotential, führt dazu, dass an der vorderen Membran (präsynaptische Membran) Botenstoffe ausgeschüttet werden. Diese chemischen Botenstoffe wirken dann wiederum auf eine signalempfangende Zelle ein (auf die hintere Membran – postsynaptische M.).

Anm.: Die Neurotransmitter werden in den Nervenzellen produziert und wandern in kleinen Bläschen, den Vesikeln, zum Synapsenknöpfchen des Axons. Die Freisetzung von Neurotransmittern wird dort durch einen Anstieg der intrazellulären Calcium – Konzentration innerhalb weniger Millisekunden durch das Aktionspotential der Nervenzelle ausgelöst. An der postsynaptischen Membran, die auf der anderen Seite des synaptischen Spaltes liegt, binden die Neurotransmitter an „Rezeptoren“. Zwischen Nervenzellen gibt es erregende und hemmende Synapsen. Durch die Wirkung von abbauenden Enzymen verschwinden die Transmitter an der Synapse schnell wieder, so dass eine Repolarisation der Membran erfolgen kann.

Man schätzt, dass in jeder Minute bis zu einer Millionen verschiedene chemische Reaktionen im Gehirn stattfinden. Daher ist es nicht verwunderlich, dass schon kleine Störungen in diesem fein abgestimmten Prozess gravierende Folgen nach sich ziehen können.

Bei einer Vielzahl von psychiatrischen und neurologischen Erkrankungen liegen Störungen der Neurotransmitter-Freisetzung vor. Zum Beispiel kann es zu Depression führen, wenn nicht genügend Serotonin gebildet oder ausgeschüttet wird. Ferner wird durch Dopaminmangel die Parkinsonsche Erkrankung hervorgerufen.

Eine Vielzahl von Medikamenten oder Giftstoffen entfalten ihre Wirkung ebenfalls an den Synapsen (Betablocker, Nikotin, Alkohol, Kokain etc.)

Es gibt sehr viele unterschiedliche Synapsen u.a. solche, die aktivierende oder hemmende Wirkung haben (exzitatorische bzw. inhibitorische Synapsen).

Anm.: Je nach Neurotransmitter kann man folgende Synapsen unterscheiden:

· cholinerge Synapsen (durch Acetycholin angesteuert – wichtig für die Gedächtnisleistung des Gehirns).

· adrenerge Synapsen (durch Adrenalin angesteuert)

· dopaminerge Synapsen (Dopamin)

· serotonerge Synapsen (Serotonin)

· glutaminerge Synapsen (Glutaminsäure)

· peptiderge Synapsen (Eiweißartige Neurotransmitter)

Wie Adrenalin sind auch die anderen Neurotransmitter, mit Ausnahme der Eiweiße, meist einfache Aminosäuren oder einfache chemische Substanzen.

Das Adrenalin wird im Nebennierenmark gebildet und ist ein Hormon, dass in Stresssituationen ins Blut ausgeschüttet wird. Dabei kommt es zu einem Anstieg des Blutdruckes, zur Steigerung der Herzfrequenz (Puls) und zu einer Erweiterung der Bronchien. Daneben spielt Adrenalin eine wichtige Rolle zur Bereitstellung von Energiereserven durch Fettabbau (Lipolyse) sowie die Freisetzung und Biosynthese von Glucose.

Von den Eiweiß-Neurotransmittern sollen hier nur die Endorphine angeführt werden, die Empfindungen wie Schmerz und Hunger regeln. Sie stehen auch in Verbindung mit der Produktion von Sexualhormon und werden mitverantwortlich für die Entstehung von Euphorie gemacht (“Glückshormon”). Außerdem werden Endorphine in Notfallsituationen ausgeschüttet.

Aus dem Vorangegangenen ist leicht vorstellbar, dass die genaue Kenntnis der chemischen Botenstoffe und deren Wirkweise ganz besonders wichtig für die Entwicklung neuer Arzneimittel ist.

(Alfred Rhomberg)