Medizin VL Transmission PDF

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Medizin für Psychologen, KPP/SS...

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Medizin VL Transmission -Vielzahl physiologischer Prozesse wie Erregungsbildung und Erregungsfortleitung in Nerven, Herz- oder Skelettmuskeln basieren auf elektrischen Prozessen an der Zellmembran. Grundlage dieser elektrischen Prozesse ist ein Fluss (zwischen außen und innen der Zelle, sie müssen Zellmembran passieren) kleiner anorganischer Ionen durch besondere Membranproteine, den Ionenkanälen (in Zellmembran integriert, diese ermöglichen es, dass sich Ionen durch Zellmembran bewegen können) - Ionenkanäle: (ein großes Protein, was in der Zellmembran sitzt, sind eine Voraussetzung, dass sich Ionen durch Zelle bewegen können) 3 Integrale Membranproteine: Wassergefüllter Diffusionsweg durch die Zellmembran (z.B. Natrium Ionen), Selektivität (jeder Kanal ist nur für ein bestimmtes Ion durchlässig + nur für bestimmte Zeiten dürfen sie durch: Kationen-, Anionenkanäle) Ionenbewegung durch den Kanal: (wie kommt es überhaupt zur Bewegung, wir brauchen Kräfte dafür) - Konzentrationsgradient (chemische Triebkraft = reine Konzentrationsdifferenz zwischen innen und außen für ein bestimmtes Ion, führt dazu, dass sich Ionen angleichen wollen, unabhängig von der Ladung  Natriumionen wollen von innen nach außen gelangen) - Potentialdifferenz (elektrische Triebkraft = eine Ladung z.B. positive, wird sich nur durch einen Kanal durchbewegen, wenn auf der anderen Seite mehr negative Ladung ist) -Ruhemembranpotential (eine bestimmte Ladung in jeder Zelle im Körper, mehr von einer bestimmten Ladung innen als außen, es gibt also eine Differenz) - Selektive Permeabilität der Zellmembran für Kalium (selektive Durchlässigkeit für Kalium, es kann also durch die Zelle durch) - Konzentrationsgradient nach außen (chemische Triebkraft) bewirkt Kalium-Strom aus der Zelle (viel Ka+ in der Zelle, daher will es sich nach außen hin ausgleichen, es gelangt kontinuierlich von innen nach außen  außen sind die Zellen stärker positiv geladen als innen, weil außen mehr positive Ladung ist als innen, entsteht die elektrische Triebkraft nach innen) - es entsteht ein elektrischer Gradient/Potentialdifferenz in die entgegengesetzte Richtung, also nach innen, Kalium wird wieder nach innen geleitet durch die Kanäle = elektro-chemisches Gleichgewicht - Es bleiben Anionen (neg. geladene Teilchen, wie organische Anionen bleiben in der Zelle, da sie zu groß sind, um nach außen zu strömen) - Zellinnere ist gegenüber Extrazellulärraum negativ geladen (außen mehr positive Ladung als innen) - Chemische Triebkraft nach außen, elektrische Triebkraft nach innen - Es entsteht eine elektrische Spannung über der Zellmembran, die Ka+ Ionen nach intrazellulär treibt (weil Ka+ mehr außen vorhanden ist, entsteht elektrische Triebkraft, die Ka+ wieder nach innen bringt) - Es entsteht ein elektrochemisches Gleichgewicht (Ionenkonzentrationen sind konstant bei einem Ruhemembranpotential von -70 mV) Aktionspotential: (Informationsvermittlung unserer Zellen) - Depolarisation: durch Stimulus wird Natrium-Leitfähigkeit erhöht: Na+-Kanal öffnet sich plötzlich, ganz viel positiv geladenes Na strömt in die Zelle ein, da außen viel mehr Na+ vorhanden ist als innen  Zelle wird positiv, Umkehr des RMP) - Repolarisation: Natrium-Kanal wird wieder geschlossen, dann beginnt der KaliumKanal sich weiter zu öffnen und Ka+ strömt wieder nach außen

- Kalium-Natriumpumpe stellt K+-, Na+-Gleichgewicht wieder her (Ausgangszustand)

Depolarisation

Repolarisation

Erregungsleitung in Nerven: - Saltatorische (sprunghafte) und schnelle Ausbreitung in myelinisierten Nerven (Myelinscheiden = Schicht zur Isolierung aus Fett)  elektrische Erregung springt vom Anfang der Isolierung bis zum Ende / hohe Ausbreitungsgeschwindigkeit der Erregung - Kontinuierliche und langsame Ausbreitung in unmyelinisierten Nerven Erregungsübertragung -Synapsen: -Synapse = Verbindung von Nervenzellen mit einer anderen Zelle -Endköpfchen der 1. Nervenzelle legen sich an der Membran (Dendrit) des 2. Neurons an -Synapsenspalt so breit, dass Erregung nicht überspringen kann -Übertragung erfolgt mit Neurotransmittern (Botenstoffen), die sind in der Nervenendigung in Bläschen gespeichert, wenn elektrischer Impuls ankommt verschmelzen sie mit der Zellmembran und werden in den synaptischen Spalt gegeben -TM wurde freigesetzt  Freigesetzte Transmitter besetzen Rezeptoren an der postsynaptischen Membran -Rezeptoren kontrollieren Ionenkanäle (nachdem TM an R gebunden hat, öffnet sich Ionenkanal , Aktionspotenzial in 2. NZ wird initiiert) -Transmitter erhöhen Ionenleitfähigkeit (Ionenkanäle werden geöffnet) und verändern damit die Leitfähigkeit für unterschiedliche Ionen (elektrische und chemische Triebkräfte werden mobilisiert, wenn sich irgendwo ein Kanal öffnet) -Dadurch unterschiedliche Wirkungen (jeder TM wirkt auf andere Kanäle / die TM, die an Rezeptoren binden, wirken immer auf andere Ionen-Kanäle): dadurch entstehen entweder hemmende oder erregende Wirkungen der Synapsen -Es gibt erregende und hemmende Synapsen (abhängig davon auf welche Ionenkanäle der TM wirkt): -Wirkung der TM auf Rezeptoren, die auf Na+ -, Ca2+ -Kanäle wirken: Exzitatorisches postsynaptisches Potential (EPSP), Depolarisation  erregende Synapsen (Erregung wird weitergeleitet) -Wirkung auf K+ -Kanäle: Hyperpolarisation (noch negativer als vorher), inhibitorisches postsynaptisches Potential (IPSP)  hemmende Synapsen (Erregung wird gehemmt)

-Es gibt aber keine hemmenden oder erregenden Transmitter! (Transmitter können an unterschiedliche Rezeptoren binden / auf welche Kanäle sie Einfluss haben, hängt davon ab, ob sie hemmend oder erregend wirken) können auch verschiedene Wirkungen haben -Ausnahmen: Glutamat kontrolliert nur Ca2+ Kanäle  exzitatorisch; GABA kontrolliert nur Cl-Kanäle  inhibitorisch -Direkt Ligandengekoppelte Rezeptoren: (Ligand ist der TM) Rezeptoren können den Ionenkanal direkt öffnen (z.B. Acetylcholin an der motorischen Endplatte, GABA, Glutamat) (jeder TM passt immer nur auf einen R, Schlüsselloch-Schloss-Prinzip) -Indirekt ligandengekoppelte Rezeptoren: (Zwischenschritt) Bindung des Transmitters am Rezeptor aktiviert ein G-Protein (dieses aktiviert Enzym), dieses spaltet ATP öffnet direkt oder über einen second messenger (z.B. cAMP, das aus ATP durch die Phosphodiesterase gebildet wird) den Ionenkanal (z.B. ß-adrenerge synaptische Übertragung von Noradrenalin am Herzen) Klinisches Beispiel: Enoximon: Inaktivierung von cAMP durch Hemmung des Enzyms Phosphodiesterase (stärkt Herzkraft) Erregungsübertragung – Transmitter (TM): Synapsen: sind Kontaktstellen zwischen 2 Zellen und dienen der Informationsübertragung 1.Elektrische Synapsen: Depolarisation durch direkte Übertragung des Stroms von einer Zelle zur anderen 2.Chemische Synapsen: Nach Depolarisation einer Nervenendigung werden Überträgerstoffe (Transmitter) freigesetzt, die mit Rezeptoren der postsynaptischen Membran reagieren und über eine Änderung von Ionenströmen eine Depolarisation (oder Hyperpolarisation) der nächsten Nervenzelle auslösen Einteilung: kleinmolekulare Neurotransmitter (ein einziges kleines Molekül) -Aminosäuretransmitter (Glutamat, GABA, Glycin) -Monoamintransmitter (Serotonin, Dopamin, Noradrenalin, Adrenalin) -Acetylcholin -lösliche Gase Hochmolekulare Neurotransmitter (große Moleküle, meist Eiweißstruktur) -Peptidtransmitter (Enkephaline, Opioide, Substanz P, Angiotensin II, Somatostatin, Cholecystokinin) Merke: Neurone/Nervenzellen produzieren jeweils nur einen Neurotransmitter Subtypen von Rezeptoren: -Rezeptoren sprechen idRnur auf einen Neurotransmitter an (TM passt in der Regel nur in einen Rezeptor) -es gibt für gleichen Transmitter unterschiedliche Rezeptor-Subtypen -Acetylcholin: 2 versch R Subtypen -muskarinerge Acetylcholin-Rezeptoren (durch Muskarin aktiviert) (ParasympathikusEndorgan: zwischen Nerv, Parasymp und Herz oder Darm…) -nikotinergeAcetylcholin-Rezeptoren (durch Nikotin aktiviert) (zwischen Nerven und danach erst auf das Endorgan, beide autonomen Nervensysteme werden durch Nikotin aktiviert) •Adrenalin/Noradrenalin:-α1-, α2-β1-, β2-Rezeptoren •Dopaminrezeptoren: 5 Subtypen -Unterschiedliche Effekte durch unterschiedliche Übertragungsmechanismen (Ionenkanäle, secondmessenger)

Inaktivierung von Transmittern: -Wiederaufnahme des Transmitters aus dem synaptischen Spalt (nachdem TM am R wirkte wird er aufgenommen) -Spaltung des Transmitters durch Enzyme (z.B. Acetylcholin) -komplexe Mechanismen z.B. bei Monoaminen: 1. Wiederaufnahme in präsynaptische Vesikel, 2. enzymatischer Abbau durch Monoaminoxidase -Medikamentöser Eingriff in die Übertragung durch unterschiedliche Mechanismen -Wiederaufnahmehemmung (es verbleibt eine höhere Konzentration des TM im Spalt und es gibt eine stärkere Wirkung des TM am R  Wirkungsverstärkung) -Hemmung des Abbaus (MAO-Hemmer) (mehr Transmitter vorhanden und er kann länger wirken) Aminosäuretransmitter: (klein molekulare TM) -Allgemein: Aminosäuren bestehen aus Carboxylgruppe (-COOH) und Aminogruppe (NH2) jeweils an 2 benachbarten C-Atomen (kann positiv geladen sein, nicht geladene Moleküle können nicht durch Bluthirnschranke durch, geladene schon) -Ausnahme: Gamma-Aminobuttersäure (GABA) hat –NH2-Gruppe an übernächstem CAtom –also in γ-Stellung -GABA wird nicht mit der Nahrung aufgenommen, sondern im Körper synthetisiert -liegen als Dipol vor: ein H+ hat sich von –COOH-Gruppe an –NH2-Gruppe angelagert (COO-, -NH3+) -daher können Aminosäuren gut die Bluthirnschranke passieren Aminosäuretransmitter -Glycin: hemmender Transmitter, an motorischen Neuronen, keine Zusammenhänge mit psychischen Störungen bekannt -Glutamat: ausschließlich erregender Transmitter in der chinesischen Küche verwendet, kann Kopfschmerzen verursachen -wichtigster Rezeptortyp: NMDA-Rezeptorwichtige (an den bindet Glutamat) Rolle bei Speicherung von Gedächtnisinhalten -Alkohol hemmt NMDA-Rezeptor (Gedächtnislücken), epileptische Anfälle bei Alkoholentzug durch Stimulation der (nicht mehr blockierten) NMDA-Rezeptoren (stimulierende Wirkung des Glutamats überschießend  epileptischer Anfall) -GABA: wichtigster hemmender Transmitter im ZNS -3 Typen -wichtig: GABA-Rezeptorenbesetzung an 4 Untereinheiten (damit er Wirkung entfalten kann), 2 durch GABA, an den 2 anderen Untereinheiten können Benzodiazepine binden, - Benzodiazepine (kann 2 dieser Rezeptoren besetzen, binden am gleichen Rezeptor) wirken also durch Verstärkung der GABA-Wirkung, haben keine eigene Wirkung (daher wenig toxisch), weitere Bindungsstelle für Barbiturate Monoamine: Dopamin -aus L-Tyrosin L-DopaDopamin -Inaktivierung durch Reuptake (Blockade durch Cocain, Wiederaufnahme von D aus Synapsenspalt wird durch Cocain gehemmt) -5 Subtypen, D2-und D4-für Shizophreniewichtig, Halluzinationen. Wahnvorstellungen sollen vermehrte Aktivität des dopaminergen Systems aufweisen -extrapyramidal-motorische Störungen bei Mangel -4 Nervenbahnen (viele haben als Überträger Dopamin), wo Dopamin ein TM ist: 1 nigrostriale Bahn (Ort der Schädigung, der zum Morbus Parkinson führt) 2 mesolimbische Bahn 3 mesocorticale Bahn 4 tuberoinfundibuläre Bahn

-Noradrenalin: Überträger im Sympathikus (peripheres vegetatives NS) -früher wurde Depression durch Katecholaminmangel erklärt, manische Störungen durch Überaktivität (Monoaminmangel-Hypothese, ist aber komplexer als das) (hat Verbindung ins Kleinhirn, auch bis zum Hypothalamus, Thalamus und Großhirn) -Serotonin: hat 7 Rezeptor-Subtypen -Regulation des Essverhaltens, Schlafes -Aktivierung führt zu aggressiven Verhalten -Serotoninmangel-Hypothese als Ursache der Depression (auch Hypothalamus hat S als TM, Brücke, Medulla Oblongata…) Weitere TM: Acetylcholin: -2 Typen (muskarinerg, nikotinerg), Überträger im Parasympathikus -beteiligt bei Schlaf (REM-Phasen), Konsolidierung von Gedächnisinhalten -bei Alzheimer Krankheit soll eine Störung im cholinergen System beteiligt sein, bei depressiver Stimmung cholinerges Übergewicht Endogene Opioide: (Peptidtransmitter) -Opioide sind Transmitter, einige wie ß-Endorphin werden in der Hypophyse gebildet und haben Hormoncharakter (werden von uns selbst produziert) -mehrere Rezeptorensubtypen, Wirkung beim Schmerz gut erforscht (Schmerzempfindung und -bekämpfung) -Wirkstelle: Rückenmark (ZNS, wirkt nicht im PNS), Husten-/Atemzentrum, euphorisierende Wirkung, Darmlähmung (exogene Zufuhr ersetzt die Wirkung der eigenen Opioide, z.B. bei Hustensaft oder bei Abhängigen) -Theorien über Störungen im Opiat-System bei frühkindlichem Autismus Lösliche Gase: NO Stickstoffmonoxid -zentraler und peripherer Transmitter -Wirkort: Gefäßmuskelzellen -Vasodilatation (Nitroglycerin-Spray bei Angina pectorissetzt NO frei) Sildenafil (Viagra) verlängert Wirkung von NO am Rezeptor

Pharmakologische Beeinflussung: Agonisten: -Verstärkung von Effekten der Transmitter durch: (4 Mechanismen) -Stimulation der Produktion (z.B. L-Dopa, passiert die Blut-Hirn-Schranke, bei Parkinson) -Förderung der Ausschüttung der TM in den Synapsenspalt, teilweise durch Blockade präsynaptischer Rezep-toren (z.B. Antidepressiva, Amphetamine setzen Dopamin und Noradrenalin frei)

-Hemmung der Transmitterinaktivierung/Wiederaufnahmehemmung (ReuptakeHemmung) oder Hemmung des abbauenden Enzyms (Cholinesterasehemmer, MAO-Hemmer) -direkte Stimulation postsynaptischer Rezeptoren (z.B. Nikotin stimuliert nikotinerge Acetylcholinrezeptoren) 2 Sonderfälle: Verstärkung von Effekten der Transmitter durch: -Sensitivierung postsynaptischer Rezeptoren (z.B. Benzodiazepine verstärken die Wirkung von GABA -Förderung der nachgeschalteten Signal-transduktion (Second Messanger) der Abbau des second messenger (z.B. G-Protein oder cAMP) wirdblockiert, dadruch wird die Wirkung verlängert (z.B. Phosphodiesterase-Hemmer hemmen den Abbau von cAMP) Antagonisten: -Schwächung von Effekten der Transmitter durch: (2 Mechanismen) -Blockade postsynaptischer Rezeptoren (Verdrängung der eigentlichen wirksamen Liganden, entfaltet aber keine eigene Wirkung) z.B. Neuroleptika (blockieren DopaminBindungsstellen kompetitiv) -Hemmung der nachgeschalteten Signaltransduktion durch Abschwächung der Wirkung am Rezeptor (z.B. Lithium, Antikonvulsiva)  Rezeptorwirkung wird abgeschwächt Pharmakologie -Substanzgruppen: -Neuroleptika: Name von neurologischen (motorischen) Nebenwirkungen mit dem Wirkmechanismus: Blockade der Dopaminrezeptoren -Antidepressiva: -stimmungsaufhellend, Wirkungen bei Ess-, Zwangs-, Angststörungen mit dem Wirkmechanismus: Reuptake-Hemmung von Monoaminen (z.B. Serotonin bei SSRIs) -Mittel zur Vorbeugung affektiver Episoden, Behandlung der Manie -Anxiolytika, Sedativa, Hypnotika -Nootropika (Antidementiva)...