Exozytose: Der schrittweise Mechanismus der Neurotransmitterfreisetzung

Exozytose ist der grundlegende Prozess, bei dem neurotransmittergefüllte synaptische Vesikel mit der präsynaptischen Membran verschmelzen und ihren Inhalt in den synaptischen Spalt zur Signalübertragung auf den postsynaptischen Neuron freisetzen.

Schritt-für-Schritt-Mechanismus

1. Ankunft des Aktionspotentials: Depolarisierung erreicht das synaptische Endknöpfchen.
2. Spannungsgesteuerte Ca²⁺-Kanäle öffnen sich: Ca²⁺-Zustrom in das präsynaptische Endknöpfchen (kritischer Auslöser).
3. Ca²⁺ bindet an Synaptotagmin: Kalziumsensor auf den Vesikeln löst SNARE-Komplexbildung aus (Synaptobrevin/VAMP + Syntaxin + SNAP-25).
4. Vesikelmembranfusion: Vesikel verschmilzt mit der präsynaptischen Membran, bildet einen Fusionsporus.
5. Neurotransmitterfreisetzung: Inhalt (z. B. Acetylcholin, Glutamat, GABA, Dopamin) wird in den synaptischen Spalt freigesetzt.
6. Diffusion und Bindung: Neurotransmitter diffundiert über den Spalt, bindet an postsynaptische Rezeptoren → Ionenkanalöffnung → postsynaptisches Potenzial.

Bedeutung

Diese Ca²⁺-abhängige, quantale Freisetzung liegt allen schnellen synaptischen Kommunikationen im Nervensystem zugrunde. Modulation der Freisetzungswahrscheinlichkeit, Vesikelpoolsgröße und Ca²⁺-Dynamik sind Schlüsselmechanismen der synaptischen Plastizität (Lernen, Gedächtnis) und Ziel vieler neurologischer/psychiatrischer Medikamente.