Synapsen

Medizinische Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher (Facharzt für Innere Medizin) am 8. März 2016
Gesundpedia.deAnatomie Synapsen

Synapsen sind die Verbindungsstellen zwischen Nervenzellen, über die verschiedene Zellen Signale zu anderen Zellen weiterleiten können. Dadurch regulieren die Signale die Aktivität anderer Zellen, wie Muskelzellen, Sinneszellen oder auch andere Nervenzellen.

Inhaltsverzeichnis

Definition

Synapsen sind neuronale Verbindungsstellen, die die Signale zwischen Nervenzellen und weiteren Nervenzellen oder anderen Zelltypen weiterleiten. Dabei können diese Signale durch die jeweilige Zelle verändert werden.

Im menschlichen Gehirn befinden sich etwa 100 Billionen Synapsen. Es wird zwischen der chemischen und der elektrischen Synapse unterschieden. Die chemische Synapse gibt ankommende Signale, die durch ein Aktionspotential erzeugt wurden, in Form von Ausschüttung eines Neurotransmitters weiter.

Die elektrischen Synapsen dagegen werden auch als gap junctions bezeichnet und ermöglichen durch den direkten Kontakt zweier Zellen, den direkten Austausch von Ionen. Der folgende Text beschäftigt sich vornehmlich mit der chemischen Synapse.

Anatomie

Die chemische Synapse besteht aus der prä- und postsynaptischen Endigung. Die präsynaptische Endigung wird von dem Axon der Nervenzelle gebildet, während die postsynaptische Endigung von den Dendriten der folgenden Nervenzelle her stammen. Der Bereich zwischen diesen beiden Endigungen wird als synaptischer Spalt bezeichnet.

In der präsynaptischen Endigung befinden sich spannungs-abhängige Ionenkanäle, die Calciumkanäle, die je nach Zustand des Membranpotentials geöfffnet oder geschlossen sind. Des weiteren befinden sich innerhalb der präsynaptischen Endigung Vesikel, das sind kleine Bläschen, welche von einer Membran umschlossen sind und zum Transport von Material innerhalb der Zelle dienen, die mit Neurotransmittern gefüllt sind. Am postsynaptischen Ende befinden sich Rezeptor-aktivierte Ionenkanäle.

Das Öffnen oder Schließen dieser Kanäle wird durch die Bindung eines Substrates and den Rezeptor reguliert. Der Rezeptor ist dabei Teil des Ionenkanals und reguliert dessen Funktion. Es gibt verschiedene Typen von Synapsen, die aufgrund der Art des Neurotransmitters, den sie ausschütten, unterschieden werden.

Dabei handelt es sich um adrenerge Synapsen, serotogene Synapsen, cholinerge Synapsen und dopaminerge Synapsen. Weitere Typen sind Synapsen, welche Glycin, GABA oder auch Glutamat ausschütten. Bei den Glutamat ausschüttenden Synapsen handelt es sich um inhibierende Synapsen.

Funktion

Synapsen dienen dazu Signale von einer Nervenzelle zur anderen weiterzuleiten. Durch ein ankommendes Aktionspotential wird das Membranpotential der Zelle verändert. Dadurch kommt es zur Öffnung der Natrium- und Kaliumkanäle. Dies hat zur Folge, dass spannungs-abhängige Calciumkanäle an der präsynaptischen Endigung geöffnet werden.

Es kommt zum Einströmen von Calcium Ionen in die präsynaptische Endigung. Durch die erhöhte Menge an Calcium in dieser Endigung erfolgt die Ausschüttung eines Neurotransmitters in den synaptischen Spalt. Dies erfolgt indem die Vesikel, die mit dem Neurotransmitter gefüllt sind, mit der Membran des präsynaptischen Endigung verschmelzen und der Transmitter aus der Zelle heraustransportiert wird. Dieser Prozess wird auch als Exocytose bezeichnet und benötigt einige Proteine für diesen Vorgang wie die SNARE Proteine.

An der postsynaptischen Endigung befinden sich Rezeptoren. Diese sind mit ligandengesteuerten Ionenkanälen verbunden. Sobald sich der Neurotransmitter an den Rezeptor der postsynaptischen Endigung bindet, werden diese Ionenkanäle geöffnet und erzeugen dadurch eine Veränderung des Membranpotential der Zelle. Je nach Anheben oder Absenken des Membranpotetials kommt es dabei zur Bildung eines erregenden postsynaptischen Potentials (EPSP) oder eines inhibitorischen postsynaptischen Potentials.

Zusätzlich kann je nach Typ des Rezeptors auch eine Signalkaskade ausgelöst werden, sobald der Neurotransmitter an den Rezeptor bindet. Dies geschieht dann nach Aktivierung des Rezeptors über second messenger Proteine. Diese können dann ebenfalls das Membranpotential der Zelle verändern. Es kommt also auch zu einer Modulation des Signals.

Die Neurotransmitter haben eine begrenzte Haltbarkeit. Um kein dauerhaftes Signal auszulösen, werden diese nach einer bestimmten Zeit im synaptischen Spalt durch spezifische Enzyme abgebaut. Ein solches Enzym ist die Acetylcholinesterase. Es gibt aber auch solche Neurotransmitter, wie im Falle des Serotonin, die wieder durch die präsynaptische Endigung aufgenommen werden, um dann bei einem erneuten Signal wieder ausgeschüttet werden zu können.

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Erkrankungen der Synapsen

Bei Fehlfunktionen der Synapsen kommt es zu verschiedenen Funktionsstörungen im menschlichen Körper. Dies hängt von der Art der Synapse und der Art der Zelle ab. Kommt es beispielsweise zu einer synaptischen Störung in den Nervenzellen des Gehirns, so kann es über Lernstörungen bis zu Störungen des gesamten menschlichen Körpers kommen, da über das Gehirn die verschiedensten Prozesse im Körper reguliert werden.

Es kann zu Lernstörungen kommen aber auch zu Sehproblemen, die nicht direkt auf eine Störung des Auges, sondern auf die Reizweiterleitung zurückzuführen sind. Störungen der Synapsen im Gehirn wurden bereits mit Epilepsie in Verbindung gebracht.

Eine weitere Erkrankung beinhaltet eine Störung der Synapsen an den neuromuskulären Endplatten. Es kommt also zu einer erschwerten Regulation der Muskulatur.

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