GABA-Rezeptoren
GABA-Rezeptor

GABA-Rezeptoren

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So beeinflussen GABA-Rezeptoren den menschlichen Organismus

Fakten

  • GABA-Rezeptoren lassen sich in GABAA-, GABAB– und GABAC-Rezeptoren unterscheiden.
  • Gamma-Aminobuttersäuren haben viele positive Effekte, darunter schlaffördernde, angstlösende und entspannende
  • Während das exzitatorische Glutamat Neurotransmitter stimuliert, hemmen Gamma-Aminobuttersäuren diese

Die Abkürzung GABA, welche von ihrem Wortklang stark an ein kakaohaltiges Milchgetränk erinnert, ist in der Pharmakologie die Kurzform für Gamma-Aminobuttersäure. Dabei handelt es sich um eine körpereigene Substanz, welche neben Glycin zu den hemmenden Neurotransmittern (Botenstoffe) im zentralen Nervensystem (ZNS) gezählt wird.

Die GABA-Rezeptoren befinden sich an den Nervenzellen und gehen mit GABA eine Bindung ein. Die Rezeptoren sind sogenannte Transmembranproteine, welche die Gamma-Aminobuttersäuren binden. Dabei können sie entweder ionotrop oder metabotrop sein. Zu den inotropen zählen GABAA– und GABAC-Rezeptoren. Sie bestehen aus membranständigen Proteinuntereinheiten und bilden einen Ionenkanal. Dabei besitzen sie eine ligandengesteuerte Bindungsdomäne für den Liganden GABA.

Metabotrope Rezeptoren sind GABAB-Rezeptoren. Sie sind deutlich langsamer als die ionotropen. Der Hauptunterschied besteht darin, dass sich auf der intrazellulären Seite des Rezeptors ein weiteres biologisches Signal anschließt, deren Teilung zu einer erheblich längeren Reaktionszeit führt.

Unterschiedliche Rezeptorsubtypen

Als Transmembranproteine weisen GABA-Rezeptoren eine besondere Molekülstruktur auf, welche die gesamte Membran der Nervenzelle durchdringt. Die Subtypen werden dabei nach ihrer Art der Übertragung unterschieden. Bei der ionotropen Erregungsübertragung sind Ionen beteiligt, während bei der metabotropen Übertragung ein sogenannter Second-Messenger ins Spiel kommt.

Es lassen sich drei Subtypen unterscheiden, die alle hemmend wirken:

  • GABAA
  • GABAB
  • GABAC

GABAA-Rezeptoren

Bei ihnen handelt es sich um aus fünf verschiedenen Untereinheiten aufgebaute Ionenkanäle, die durchlässig für Chlorid- und Bikarbonationen sind. Neben der Bindestelle für die γ-Aminobuttersäure besitzt der Rezeptor weitere Bindestellen für Benzodiazepine sowie für Barbiturate und Neurosteroide. Sie sind sehr weit im Gehirn und Rückenmark verbreitet und die wichtigsten inhibitorischen Rezeptoren im ZNS. So sind sie maßgeblich an der motorischen Kontrolle in Kleinhirn und den Basalganglien beteiligt. Zu GABAergen Zellen gehört unter anderem die Purkinje-Zelle im Kleinhirn. Im Rückenmark sind GABA-Rezeptoren außerdem an der Reflex-Verschaltung sowie der Koordination von Bewegungsabläufen beteiligt. Der Rezeptor erhält seine Wirkung durch die Erhöhung der Permeabilität für Chlor-Ionen. Dies löst ein sogenanntes IPSP (inhibitorisches postsynaptisches Potential) aus. Es sorgt dafür, dass eine lokale Änderung des Potentials an der Postsynaptischen Membran entsteht und dadurch die Erregung der Zelle gehemmt wird.

Diese Wirkstoffe binden sich unter anderem mit GABAA-Rezeptoren und verbreiten verschiedene Wirkungen:

  • Benzodiazepine sind Tranquilizer, welche die sedative und anxiolytische Wirkung von GABA verstärken.
  • Barbiturate können auch ohne GABA den GABAA-Rezeptor aktivieren und finden unter anderem in der Anästhesie bei der Einleitung der Narkose Verwendung.
  • Muscimol ist ein Agonist des GABAA-Rezeptors und für dessen halluzinogene Wirkung verantwortlich.
  • Valproat zählt zu den Antiepileptika und hemmt unter anderem den Abbau von GABA. Es verhindert das Auftreten von epileptischen Anfällen.
  • Tiagabin soll die Konzentration von GABA im synaptischen Spalt erhöhen, um das Epilepsie-Auftreten zu verhindern.
  • Neurosteroide kommen im Körper vor und üben eine modulierende Wirkung auf GABAA-Rezeptoren aus.

GABAB-Rezeptoren

Diese Rezeptoren bestehen aus zwei GABA-B1- und GABA-B2-Untereinheiten, die zusammen ein Makromolekül, ein sogenanntes Tetramer, bilden. Der Rezeptor ist dabei an G-Proteine gekoppelt. Wird GABA an den Rezeptor gekoppelt, aktiviert dies einige Untereinheiten der G-Proteine. Zum einen wird dadurch die Fusion von Vesikeln vermindert, zum anderen werden Kaliumkanäle geöffnet, wodurch die Kaliumkonzentration verändert wird. Dadurch kommt es zu einer langsamen Hyperpolarisation der Zelle, die stärker als bei GABAA-Rezeptoren ist. Sie befinden sich beispielsweise im Rückenmark. Als GABA-Derivat wirkt beispielsweise der Arzneistoff Baclofen als Agonist der Rezeptoren im Rückenmarkt und wirkt als zentrales Muskelrelaxans. Dadurch bewirkt es eine Abnahme des spastischen Muskeltonus sowie der pathologischen Massenreflexe.

GABAC-Rezeptoren

Im Gegensatz zu GABAA-Rezeptoren aktivieren und inaktivieren sie langsamer. Des Weiteren sind sie weniger Wirksam bei der Hemmung der Überstimulation einer Zelle, als es bei GABAA-Rezeptoren der Fall ist. Auch GABAC-Rezeptoren sind aus fünf strukturell unterschiedlichen Einheiten aufgebaut. Sie kommen hauptsächlich in der Netzhaut sowie in geringerer Konzentration im Hippokampus, der Colliculi superiores sowie im Rückenmark vor. GABAC wird aktuell kontrovers diskutiert, da er dieselben Strukturen wie GABAA-Rezeptoren aufweist und deswegen nicht immer als eigenständiger Subtyp betrachtet wird.

Beim sogenannten Second-Messenger handelt es sich um eine intrazelluläre chemische Substanz, deren Konzentration sich als Antwort auf ein Primärsignal verändert. Er dient damit der intrazellulären Weiterleitung eines von außen kommenden Signals, welches die Zellmembran nicht passieren kann.

Das bewirken Gamma-Aminobuttersäuren

Bei GABA handelt es sich um den wichtigsten inhibitorischen Neurotransmitter des Zentralnervensystems. Nach dem wichtigsten exzitatorischen Neurotransmitter Glutamat ist die GABA-Konzentration am höchsten. Bereits 1960 wurde die einmalige Wirkung von GABA als Neurotransmitter erkannt. Sie wirken bei zahlreichen Vorgängen der Neuronen und Interneuronen im zentralen Nervensystem mit und dabei zumeist entgegengerichtet des exzitatorischen Glutamats. Unter anderem hat der Botenstoff folgende Auswirkungen auf den Körper:

  • Bewirkt einen schlaffördernden und sedierenden Effekt im Zusammenspiel mit dem Neurotransmitter Serotonin, der die GABA-Synthese stimuliert
  • Wirkt angstlösend, schmerzlindern und entspannend
  • Ist wirksam gegen Krämpfe
  • Stabilisiert den Blutdruck

Inhibitorische und exzitatorische Synapsen sind Gegenspieler. Während inhibitorische Synapsen die Wahrscheinlichkeit des Zündaktionspotential einer Zelle verringern, erhöhen exzitatorische diese Wahrscheinlichkeit. Außerdem stimulieren exzitatorische Synapsen Neurotransmitter, während inhibitorische sie hemmen.

Vorgehen gegen GABA-Mangel

Bei gravierenden Störungen des Neurotransmitter-Netzwerks sowie bei chronischen Schmerzen, Depressionen, Epilepsie, Schizophrenie und in weiteren Fällen werden sehr niedrige GABA-Konzentrationen gefunden. Komplikationen des GABA-Mangels sind unter anderem Heißhunger auf zuckerhaltige Lebensmittel, Muskelverspannungen, Parästhesien, Tinnitus, veränderte Geruchsempfindungen, nächtliches Schwitzen, Hyperventilation, Gedächtniseinbußen, Impulsivität, Ungeduld, Ängste und vieles mehr.

Sollte ein GABA-Defizit festgestellt werden können, gibt es mehrere Möglichkeiten diesem entgegenzuwirken:

  • Behandlung der Glutamat- & GABA-Vorstufe Glutamin, welches für die Entgiftung des ZNS immens wichtig ist. Dieses wird in Kombination mit den GABA-Modulatoren Taurin und Theanin sowie dem GABA-Induktor 5HTP/Serotonin verabreicht.
  • Behandlung mit Glutamin in Verbindung mit Glycin. Glycin ist die kleinste Aminosäure, die in einigen Hirnregionen als Neurotransmitter fungiert und überwiegend GABAartig wirkt.
  • Zugabe von GABA selbst in Dosierungen von 500 bis 2000 Milligramm täglich. Zwar hat es nur marginale zentrale Effekte, seine periphere Wirkung auf endokrine Organe wie die Schilddrüse und das Immunsystem ist jedoch nicht beeinträchtigt.
  • Für die Sofortbehandlung von Angstzuständen eignet sich ein Präparat namens GABAcalm, welches über die Mundschleimhaut aufgenommen wird. Die Wirkung setzt innerhalb weniger Minuten ein.
  • Eine stark wirksame GABA-Variante ist beispielsweise das Präparat Kavinace, welches GABA gekoppelt mit Niacin enthält. Es darf jedoch maximal zehn bis 14 Tage eingesetzt werden, anschließend muss eine Behandlungspause mehrerer Tage eingehalten werden.

GABA-Rezeptoren unterliegen der sogenannten pharmakologischen Toleranz. Dies bedeutet, dass bei der Gabe von Medikamenten, welche den Rezeptor beeinflussen, mit der Zeit eine immer größere Dosis notwendig wird, um den gleichen Effekt zu erzielen.

Zusammenfassung

Gamma-Aminobuttersäuren, kurz GABA, sind körpereigene Substanzen, die zu den hemmenden Neurotransmittern im zentralen Nervensystem gezählt werden. Sie gehen eine Bindung mit an den Nervenzellen befindlichen GABA-Rezeptoren ein. Diese lassen sich in GABAA-, GABAB– und GABAC-Rezeptoren unterscheiden.

Quellen und weiterführende Links

Artikelbild: Liliya4 / Bigstock.com

Florian Aprilia

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