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Biochemischer Hintergrund, Botenstoffe

Stand Dezember 2012

Systeme im Hirn

Damit unsere Bewegungen normal ablaufen können, müssen Signale im Gehirn verarbeitet und über den Hirnstamm und das Rückenmark bis zu den jeweiligen Muskeln weitergeleitet werden.

Dazu tauschen die Nervenzellen im Gehirn ständig Informationen in Form von elektrischen Impulsen aus. Die einzelnen Nervenzellen im Gehirn nehmen an den Kontaktstellen (Synapsen) Kontakt mit anderen Zellen auf. Die Zellen verwenden dafür chemische Botenstoffe (so genannte Neurotransmitter).
Diese Botenstoffe werden von einer Nervenzelle in den Zwischenraum zwischen den Nervenfasern (synaptischer Spalt) ausgeschüttet und tragen die Signale zu den Andockstellen (Rezeptoren) der nächsten Zelle, die diese Signale aufnehmen und wiederum in elektrische Impulse umwandeln und weiterleiten.

Für die Nachrichtenübermittlung verwenden die Nervenzellen unterschiedliche Botenstoffe. Wenn eine Aktivität im Körper angeregt werden soll, verwenden sie aktivierende Botenstoffe, wenn dagegen etwas gehemmt werden soll, werden hemmende Botenstoffe ausgeschüttet. Damit die Bewegungsabläufe korrekt ausgeführt werden können, müssen gleichzeitig aktivierende und hemmende Impulse ausgesendet werden, die in einem fein aufeinander abgestimmten Zusammenspiel die Bewegungen steuern. Gerät das Gleichgewicht zwischen den aktivierenden und hemmenden Botenstoffen durcheinander, ist auch der Bewegungsablauf gestört.

Die Rolle von Dopamin

Eine Schlüsselrolle in der Regulierung von Bewegungen spielt der Botenstoff Dopamin. Zur Produktion von Dopamin verwenden die Zellen die Aminosäure Phenylalanin, die mit der Nahrung aufgenommen wird. Sie wird in der Zelle zu Dopamin verstoffwechselt, das dann in kleinen Speicherbläschen der Zellen eingelagert und bei Bedarf freigesetzt wird. Das freigesetzte Dopamin erreicht im synaptischen Spalt die Dopamin-Rezeptoren des Streifenkörpers (Corpus striatum). Danach wird ein Teil von ihm in die Bläschen wieder aufgenommen, ein anderer Teil muss abgebaut werden. Der Rezeptor wird dann freigegeben. Den Abbau übernehmen zwei Enzyme: die Monoaminoxidase Typ B (MAO-B) und die Catechol-O-Methyltransferase (COMT). Für die Wiederaufnahme (Reuptake) sind die so genannten Autorezeptoren verantwortlich.

Bei der Parkinson-Krankheit ist die Produktion von Dopamin gestört, weil ein Enzym, die Tyrosinhydroxylase, fehlt und dadurch die Produktionskette Phenylalanin-Tyrosin-DOPA-Dopamin unterbrochen wird.

Dopamin kann hemmende und aktivierende Impulse weiterleiten. Bei der Nachrichtenübermittlung von der Schwarzen Substanz zum Streifenkörper wirkt Dopamin vorwiegend hemmend.

Der Botenstoff Acetylcholin

Für die Übertragung von Bewegungsimpulsen spielt der Botenstoff Dopamin eine entscheidende, aber nicht die alleinige Rolle. Ein weiterer wichtiger Botenstoff ist Acetylcholin.

Während Dopamin bei der Nachrichtenübertragung von der Schwarzen Substanz an den Streifenkörper eine Rolle spielt, dient Acetylcholin zur Kommunikation anderer Gehirnbereiche mit dem Streifenkörper. Dopamin wirkt im Streifenkörper vor allem hemmend, während Acetylcholin eine aktivierende Wirkung hat.

Wenn nun – wie bei der Parkinson-Krankheit – Zellen der Schwarzen Substanz absterben und dadurch weniger Dopamin produziert wird, entsteht im Streifenkörper ein Dopamin-Mangel. Das Gleichgewicht zwischen hemmendem Dopamin und aktivierendem Acetylcholin gerät im Streifenkörper durcheinander, der Einfluss des aktivierenden Acetylcholin überwiegt (Überschuss an Acetylcholin).

Komplizierter wird das Problem, wenn sich neben der Parkinson-Krankheit auch eine Demenz entwickelt. Aus der Alzheimer-Forschung wissen wir, dass die dementielle Entwicklung unter anderem auf den in bestimmten Hirnregionen bestehenden Mangel an Acetylcholin zurückzuführen ist. In solchen Fällen können anticholinerg wirkende Parkinson-Mittel (die sog. Anticholinergika) die Symptome der Demenz verstärken. Auch aus diesem Grund werden diese Medikamente heute nur sehr selten verwendet.

Glutamat

Vom Absterben der Zellen in der Schwarzen Substanz sind noch weitere Botenstoffe betroffen, die ebenfalls eine wichtige Rolle spielen. Dazu gehört der Botenstoff Glutamat, der immer aktivierend wirkt. Durch das Absterben Dopamin-produzierender Zellen und dem damit verbundenen Dopamin-Mangel kommt es zu einem relativen Überschuss an aktivierendem Glutamat. Dies ist wahrscheinlich für die Entstehung von Überbewegungen im fortgeschrittenen Zustand der Krankheit verantwortlich.

Weitere Botenstoffe

Weitere betroffene Botenstoffe sind die Gamma-Amino-Buttersäure (GABA), die eine hemmende Wirkung hat, und die Botenstoffe Noradrenalin und Serotonin. Noradrenalin spielt wahrscheinlich in der Entstehung der Freezing-Erscheinungen (Starthemmung) eine Rolle. Serotonin und Noradrenalin können für die Depression verantwortlich sein.

Insgesamt gerät durch den Dopamin-Mangel das feine Gleichgewicht zwischen hemmenden und aktivierenden Botenstoffen durcheinander. Dadurch werden vom Gehirn falsche Signale an die Muskulatur weitergeleitet.

Stand Dezember 2012