Neurotransmission über den Synaptischen Spalt: Mechanismus, Modulation und Medikamentenziele

Ja. Die chemische synaptische Übertragung beinhaltet die Freisetzung von Neurotransmitter in den synaptischen Spalt und die Diffusion darüber hinaus (20–40 nm).

Schritt-für-Schritt-Prozess

1. Aktionspotenzial trifft am präsynaptischen Endknöpfchen ein.
2. Spannungsgesteuerte Ca²⁺-Kanäle öffnen sich → Ca²⁺-Instrom.
3. Ca²⁺ löst SNARE-vermittelte Vesikelfusion mit der Aktiv-Zonen-Membran aus.
4. Exozytose setzt Neurotransmitter (NT) in den Spalt frei.
5. NT diffundiert über den Spalt (zufällige Brownsche Bewegung; <1 ms).
6. NT bindet an postsynaptische Rezeptoren (ionotrop = ligandengesteuerte Ionenkanäle; metabotrop = G-Protein-gekoppelt).
7. Ionotrop: Schnell (sub-ms) Ionenfluss → EPSP (erregend, z. B. AMPA-Glutamat → Na⁺-Instrom) oder IPSP (hemmend, z. B. GABA_A → Cl⁻-Instrom).
8. Metabotrop: Langsam (ms–s), modulatorisch (cAMP, IP₃/DAG, Ionenkanalmodulation).
9. Beendigung: Wiederaufnahme (Transporter: SERT, DAT, NET, GAT), enzymatischer Abbau (AChE für Acetylcholin), Diffusion.

Wichtige Konzepte

• Quantale Freisetzung: Vesikel setzen feste Pakete frei; Summation bestimmt die postsynaptische Antwort.
• Plastizität: LTP/LTD modifizieren Rezeptoranzahl/-empfindlichkeit, Vesikelwahrscheinlichkeit.
• Neuromodulatoren: Dopamin, Serotonin, Noradrenalin, Acetylcholin (metabotrop) verändern den Schaltkreisgewinn.

Pharmakologische Ziele

Die meisten psychoaktiven Medikamente wirken an Synapsen: SSRIs (Wiederaufnahmehemmung), Benzodiazepine (GABA_A positiv-allosterische Modulatoren), Antipsychotika (D₂-Antagonismus), Botulinumtoxin (blockiert Vesikelfusion).

Der synaptische Spalt ist der kritische Rechenraum des Nervensystems.