#acl 3154D,3144D,3153D:read,write Default '''~+Kainatrezeptoren +~''' Allgemeine Worterklärung: Kainatrezeptoren (Kainat = [[http://de.wikipedia.org/wiki/Kainsäure|Kainsäure]] ist der spezifische [[http://de.wikipedia.org/wiki/Agonist_(Anatomie)|Agonist]] dieser [[http://de.wikipedia.org/wiki/Rezeptor|Rezeptoren]]) gehören zu den [[http://de.wikipedia.org/wiki/Glutamatrezeptor|Glutamatrezeptoren]], sie werden häufig im Zusammenhang mit [[http://de.wikipedia.org/wiki/AMPA-Rezeptor|AMPA- Rezeptoren]] erwähnt und stellen trotz ihrer ähnlichen Eigenschaften eine eigene Gruppe von Rezeptoren dar. Kainatrezeptoren können, aufgrund ihres Ionenstroms, in drei Untergruppen eingeteilt werden. Diese Untergruppen sind: schnell [[http://de.wiktionary.org/wiki/desensibilisieren|desensibilisierender]], langsam desensibilisierender und gar nicht desensibilisierender Ionenstrom. (Fahlke et al., 2008)[[#A1|1]] <> == Glutamatrezeptoren allgemein == ---- Die Non- [[http://de.wikipedia.org/wiki/NMDA|NMDA]] [[http://de.wikipedia.org/wiki/Ionotropie|inotrophen Rezeptoren]] reagieren auf den [[http://de.wikipedia.org/wiki/Neurotransmitter|Neurotransmitter]] [[http://de.wikipedia.org/wiki/Glutamat|Glutamat]] (eine [[http://de.wikipedia.org/wiki/Aminosäure|Aminosäure]]) und werden durch ihn aktiviert. Die Rezeptoren lösen postsynaptisch eine [[http://de.wikipedia.org/wiki/Exzitatorisches_postsynaptisches_Potential|exzitatorische]] Neurotransmission und präsynaptisch eine [[http://de.wikipedia.org/wiki/Inhibition_(Neuron)|inhibierende]] Neurotransmission aus. Allgemein betrachtet, bezeichnet man Glutamat deshalb als exzitatorischen Transmitter. (Horn et al., 2009) [[#A2|2]] Ein Überschuss an Glutamat kann [[http://de.wikipedia.org/wiki/Toxisch|toxisch]] wirken (Glutamatexzitatoxizität). Dem wird durch die Wiederaufnahme des Glutamates in [[http://de.wikipedia.org/wiki/Neuronen|Neuronen]] und [[http://de.wikipedia.org/wiki/Gliazellen|Gliazellen]] (Astrozyten) mit Hilfe von Natrium-abhängigem Aminosäuretransport entgegengewirkt. Generell wirkt das Glutamat auf [[http://de.wikipedia.org/wiki/Ionenkanal|Ionenkanäle]] und metabotroph gekoppelte Rezeptoren. Es spielt eine zentrale Rolle bei Regulation synaptischer Prozesse im [[http://de.wikipedia.org/wiki/Zentralnervensystem|zentralen Nervensystem]]. Unter anderem beteiligt sich das Glutamat an Mechanismen lang anhaltender synaptischer Prozesse (long term potention) im [[http://de.wikipedia.org/wiki/Gehirn|Gehirn]] und [[http://de.wikipedia.org/wiki/Rückenmark|Rückenmark]]. === Das Exzitatorische Neurotransmittersystem === Spezifische [[http://de.wikipedia.org/wiki/Botenstoff|Mediatoren]] des exzitatorischen Neurotransmittersystems spielen eine wichtige Rolle bei [[http://de.wikipedia.org/wiki/Neurodegenerative_Erkrankung|Neurodegenerativen Erkrankungen]]. Veränderungen an den Kainatrezeptoren, z. B. durch [[http://de.wikipedia.org/wiki/Punktmutation|Punktmutationen]] können folgenschwere Defekte verursachen, welche unter anderem zu folgenden Krankheitsbildern führen: [[#A13|13]] * [[http://de.wikipedia.org/wiki/Ischämie|Ischämie]] * [[http://de.wikipedia.org/wiki/Rasmussen-Enzephalitis|Rasmussens Enzephalitis]] * [[http://de.wikipedia.org/wiki/Chinarestaurant-Syndrom|Chinarestaurantsyndrom]] * [[http://de.wikipedia.org/wiki/Alzheimer-Krankheit|Morbus Alzheimer]] * [[http://de.wikipedia.org/wiki/Autismus|Autismus]] * [[http://de.wikipedia.org/wiki/Epilepsie|Epilepsie]] * [[http://de.wikipedia.org/wiki/Parkinson-Krankheit|Parkinson]] * [[http://de.wikipedia.org/wiki/Morbus_Cushing|Morbus Cushing]] * [[http://de.wikipedia.org/wiki/Chorea_Huntington|Chorea Huntington]] * [[http://de.wikipedia.org/wiki/Amyotrophe_Lateralsklerose|Amytrophe Lateralsklerose]] === Long Term Potention === Das [[http://de.wikipedia.org/wiki/Langzeit-Potenzierung|LTP]] (long term potention) ist der Hauptmechanismus für die Speicherung von erlernten [[http://de.wikipedia.org/wiki/Fähigkeiten|Fähigkeiten]] im [[http://de.wikipedia.org/wiki/Gehirn|Gehirn]]. Hauptwirkungsort dieses Prozesses sind die [[http://de.wikipedia.org/wiki/Pyramidenzelle|Pyramidalzellen]] des [[http://de.wikipedia.org/wiki/Hippocampus|Hypokampus]]. Das LTP steht durch wiederholte Aktivierung der glutamatergen zentralen Synapsen mit der Amplitudenzunahme des [[http://de.wikipedia.org/wiki/EPSP|EPSP]]´s (Exzitatiorisches Postsynaptisches Potential) in Verbindung. Dieser, als einfachste Form der Gedächtnisbildung, bekannte Mechanismus wird als Engrammbildung (Eingravieren von Lerninhalten) bezeichnet. <
> Durch Wiederholen des gelernten Musters kommt es zur Konsolidierung des Gedächtnisinhaltes. So entstehen zum Beispiel auch chronische Schmerzzustände, diese werden durch anhaltende Übererregung der [[http://de.wikipedia.org/wiki/Nozizeption|nocizeptiven]] Neuronen ausgelöst. <
>Damit ist die Beteiligung der Kainatrezeptoren an kognitiven Funktionen im Gehirn, wie [[http://de.wikipedia.org/wiki/Gedächtnis|Gedächtnis]] und [[http://de.wikipedia.org/wiki/Lernen|Lernen]], bewiesen. (Leuschner W. D, 1998) [[#A5|5]] == Einteilung == ---- Glutamatrezeptoren werden in [[http://de.wikipedia.org/wiki/Inotropie|inotrophe]] und [[http://de.wikipedia.org/wiki/Metabotropie|metabotrophe]] Rezeptoren eingeteilt. Unterschieden werden diese aufgrund ihrer Agonisten. <
>Inotrophe Glutamatrezeptoren werden in [[http://de.wikipedia.org/wiki/NMDA|NMDA]]-, Nicht- NMDA-, Waisen-Rezeptoren und Kainatbindende Proteine unterteilt. <
>Metabotrophe Glutamatrezeptoren werden in PI/Ca- und cAMP- gekoppelte Rezeptoren unterteilt.[[#A10|10]] <
>Kainatrezeptoren sind in allen prä- und postsynaptischen Membranen des zentralen Nervensystems zu finden. <
>AMPA- Rezeptoren und Kainatrezeptoren sind in der gleichen Region, jedoch nie in derselben [[http://de.wikipedia.org/wiki/Synapse|Synapse]] zu finden.(Leuschner W. D, 1998) [[#A5|5]] (Abbildung 1 zeigt die NMDA- Rezeptoren in aktivierter Form und in verschiedenen Formen der Hemmung) [[#A19|19]] === Inotrophe Glutamatrezeptoren === {{attachment:NMDA_receptor_activation_and_antagonists.PNG|Abbildung 1, NMDA- Rezeptoren in aktivierter Form und in verschiedenen Formen der Hemmung|align="right",height="587",width="412"}} ==== Nicht NMDA – Rezeptoren ==== * AMPA – Rezeptoren: GluR 1-4 * Kainat – Rezeptoren * Niederaffine: GluR 5-7 * Hochaffine: KA 1-2 ==== NMDA – Rezeptoren ==== * NR1 * NR2 A- D * NR3 A und B ==== Waisen – Rezeptoren ==== ==== kainatbinde Proteine ==== * KBP – frog, - chick, - fish-a, -fish-b, - toad === Metabotrophe Glutamatrezeptoren === ==== PI/Ca – gekoppelt ==== * mGluR 1 und mGluR 5 ==== cAMP – gekoppelt ==== * tACPD- Rezeptoren * mGluR 2 und 3 * AP4- Rezeptor * mGluR 4, 6, 7, 8 == Kainatrezeptoren == ---- {{attachment:Plödes Pildi.png|Abbildung 2, Synapse mit ihrer chemischen Funktion|align="left",height="394",width="555"}} Während der [[http://de.wikipedia.org/wiki/Ontogenese|Ontogenese]] des Gehirns entwickeln sich Kainatrezeptoren durch neuronale Aktivität. Sie sind Kationenkanäle mit einer langsamer [[http://de.wikipedia.org/wiki/Kinetik_(Chemie)|Kinetik]], welche für Natrium-, Kalium- Ionen und Wasser [[http://de.wikipedia.org/wiki/Permeabilität_(Festkörper)|permeabel]], für Calciumionen jedoch impermeabel sind. Im Ruhezustand sind die Kainatrezeptoren durch Magnesium- Ionen blockiert. Durch Freisetzung der, an den Rezeptor gebundenen Magnesiumionen infolge einer [[http://de.wikipedia.org/wiki/Depolarisation_(Physiologie)|Depolarisation]] wird diese Blockade aufgehoben. (Abbildung 3 zeigt den Verlauf eines Aktionspotentials)[[#A17|17]] <
> {{attachment:Aktionspotential.svg.png|Abbildung 3, Verlauf eines Aktionspotentials|align="right",height="421",width="343"}} Allgemein bewirken Kainatrezeptoren eine schnelle Depolarisation an glutamatergen Synapsen. (Abbildung 2 zeigt eine Synapse mit ihrer chemischen Funktion)[[#A20|20]] Die Depolarisation der Synapsen ist eine Folge der gesteigerten Permeabilität von Calcium- und Natriumionen. <
> Die Kainatrezeptoren lassen sich entsprechend ihrer Untereinheiten in niederaffine und hochaffine Gruppen einteilen. So wie die Glutamatrezeptoren, kommen auch Kainatrezeptoren überall im zentralen Nervensystem vor. (Horn et al., 2009) [[#A2|2]] Durch Öffnen des Ionenkanals der Kainatrezeptoren entsteht ein exzitatiorisches postsynaptisches Potential (EPSP), zusätzlich modulieren sie die Neurotransmitterfreisetzung durch präsynaptische Mechanismen. Diese Rezeptoren sind mittels Glutamat, Kainat, Domoat sowie Quisqualat aktivierbar und binden diese. Ihre Aufgabe ist unter anderem die Übertragung von Hitzeempfindung und [[http://de.wikipedia.org/wiki/Schmerz|Schmerz]] von der Peripherie zum Gehirn sowie die Vermittlung der synaptischen Transmission zwischen den [[http://de.wikipedia.org/wiki/Photorezeptoren|Photorezeptoren]] und den "off-Bipolarzellen" der [[http://de.wikipedia.org/wiki/Retina|Retina]]. Eine Besonderheit der Kainatrezeptoren ist, dass sie nicht nur durch ihre Agonisten, sondern auch durch andere erregende Synapsen oder ein rückläufiges [[http://de.wikipedia.org/wiki/Aktionspotential|Aktionspotential]] aktiviert werden können. === Postsynaptische Kainatrezeptoren === Postsynaptische Kainatrezeptoren sind im [[http://de.wikipedia.org/wiki/Hippokampus|Hypokampus]], im Rückenmark, im [[http://de.wikipedia.org/wiki/Somatosensorischer_Cortex|somatosensorischen Cortex]], im [[http://de.wikipedia.org/wiki/Cerebellum|Cerebellum]] und dem medialen [[http://de.wikipedia.org/wiki/Hirnrinde|Cortex]] zu finden. Die Moosfasern CA 3 im Hypokampus (nicht zu verwechseln mit den [[http://de.wikipedia.org/wiki/Kleinhirn|Moosfasern des Kleinhirns]]) sind die am meisten untersuchten neuronalen Fasern im Zusammenhang mit der Funktion der Kainatrezeptoren. [[#A12|12]] Bei Stimulation lösen die postsynaptischen Kainatrezeptoren ein langsames EPSP aus. === Präsynaptische Kainatrezeptoren === Präsynaptische Kainatrezeptoren kommen vermehrt im Hypokampus vor. Ihre Hauptfunktion ist die Beeinflussung der [[http://de.wikipedia.org/wiki/Präsynaptische_Endigung|Präsynaptischen- Terminale]]. Sie vereinfachen die AMPA- und NMDA- Rezeptoren abhängige Transmission an den Moosfasern CA 3. Eine geringe Kainatkonzentration ermöglicht, genauso wie eine "Frequenz- Erleichterung" (ausgelöst durch kleine elektronische Schocks) eine vereinfachte Transmission. Die präsynaptischen Kainatrezeptoren sind mit verantwortlich für das Entstehen von Langzeit- Potenzierung der Moosfasern des Hypokampus. Typisch für den präsynaptischen Kainatrezeptor ist die positive "[[http://de.wikipedia.org/wiki/Feedback|Feedback-]]Schleife". Die Aktivität der Rezeptoren wird durch die Freisetzung von Glutamat gesteigert, dadurch wiederum steigert sich die synaptische Transmission, was eine Stimulation der Aktivität der Rezeptoren zur Folge hat. [[#A12|12]] === Struktur / Untereinheiten === {{attachment:GluR-Schema.jpg|Abbildung 4,Struktur der GluR-Untereinheit eines AMPA-Rezeptors|align="right"}} Der Kainatrezeptor besteht aus fünf Untereinheiten. Diese sind GluR 5, 6 und 7, sowie KA 1 und 2. [[#A16|16]] Die Untereinheiten GluR 5, 6 und 7 kommen in [[http://de.wikipedia.org/wiki/Oligomer|heteromerer]] und [[http://de.wikipedia.org/wiki/Oligomer|homomerer]] Anordnung vor. Wohingegen KA 1 und 2 nur in Kombination mit GluR 5 und 6 einen funktionellen Heterokomplex bilden können. Außerhalb dieses Komplexes haben sie keine Ionenkanalfunktion. Die Untereinheiten können in verschiedenen Variationen angeordnet werden, jede Variation stellt einen neuen und spezifischen Charakter der Kainatrezeptoren dar. [[#A10|10]] Jede Untereinheit besteht aus verschieden Domains, welche sich wiederum aus mehreren Polypeptidketten zusammensetzen. Sie beginnen mit 400 [[http://de.wikipedia.org/wiki/N-Terminus|N- terminalen]] Aminosäuren außerhalb der Zellmembran und bilden damit das Segment Eins (S1), welches die Ligandenbindungsstelle formt. S1 bildet dann das Transmembranstück (M1). M1 tritt durch die [[http://de.wikipedia.org/wiki/Zellmembran|Zellmembran]] auf die intrazelluläre Seite und wird zu M2. M2 drückt sich durch die Zellmembran halb durch und kehrt dann wieder zurück ins Zytoplasma, so entsteht der sogenannte "P-loop". Diese Schleife, ähnlich der des AMPA-Rezeptors (Abbildung 4 zeigt ein Schema der Untereinheiten des AMPA-Rezeptors) [[#A18|18]] ist bestimmend für die Kalziumpermeabilität des Rezeptors. Auf der intrazellulären Seite wird M2 zu M3 und M3 tritt auf die extrazelluläre Seite. M3 bildet dort S2. Dies ist die zweite Ligandenbindungsstelle der Untereinheit. Aus S2 wird M4, welche wieder die Membran zur intrazellulären Seite durchzieht. M4 kann auch als [[http://de.wikipedia.org/wiki/Carboxy-Terminus|C- terminales]] Ende des Proteins angesehen werden. Durch die Unterschiede an der dritten Membran differenzieren sich die Untereinheiten GluR 6 und 7. (Abbildung 5 Struktur eines Kainatrezeptors) [[#A21|21]] [[#A12|12]] || {{attachment:Kainat.jpg.png|Abbildung 5, Struktur eines Kainatrezeptors|align="leftt",height="312",width="388"}} || GluR 5,6 und 7 sind niederaffine Untereinheiten. Ihr KD- Wert für Kainat liegt bei: * GluR 5 = 70nM * GluR 6 = 95nM * GluR 7 = 77nM KA1 und KA2 sind hochaffine Untereinheiten. Ihr KD- Wert für Kainat liegt bei: * KA1 = 4,7nM * KA2 = 15 nM Die Untereinheiten GluR 7 weisen in [[http://de.wikipedia.org/wiki/HEK-Zellen|HEK- 293- Zellen]] (HEK = Human Embrionic Kidneycells) eine Ionenkanalfunktionen auf. Es können [[http://de.wikipedia.org/wiki/Punktmutation|Punktmutationen]] in der dritten Membran auftreten, welche die Funktion der Kainatrezeptoren erheblich beeinflussen. GluR 7 stellt keinen wirklich funktionellen Rezeptor dar, lediglich einen Kanal mit geringer Porenöffnung. GluR 6 und 7 werden im Gehirn an ähnlicher Stelle [[http://de.wikipedia.org/wiki/Exprimiert|exprimiert]]. Wenn GluR 6 mit GluR 7 in heteromerer Form exprimiert wird, hat GluR 7 eine negativ modulierende Wirkung auf den ganzen Kainatrezeptor. === Funktion/ Funktionsweise === Für kognitive Vorgänge relevante Kainatrezeptoren sind in jenen Gehirnarealen vermehrt vorhanden, deren Funktion der Lern- und Gedächtnisverarbeitung zugeschrieben wird (z.B. Hypokampus). (Horn et al., 2009) [[#A2|2]] Diejenigen, die für [[http://de.wikipedia.org/wiki/Motorik|Motorik]] und Bewegungsmotivation zuständig sind, kommen dagegen vermehrt in [[http://de.wikipedia.org/wiki/Basalganglien|Basalganglien]] und dem [[http://de.wikipedia.org/wiki/Kleinhirn|Kleinhirn]] vor. <
>Die Kainatrezeptoren spielen eine wichtige Rolle bei der synaptischen Übertragung und haben eine langsamere Kinetik als [[http://de.wikipedia.org/wiki/AMPA-Rezeptor|AMPA- Rezeptoren]]. [[#A12|12]] <
>Im Ruhezustand bzw. ohne Reizung ist die Kalziumionen permeabilität sehr gering, sie kann sich jedoch durch die Zusammensetzung der Untereinheiten oder [[http://de.wikipedia.org/wiki/RNA-Editing|RNA Editing]] erhöhen. Durch Kalziumionen- Einstrom kommt es zu einer Depolarisation der Zellmembran und in Folge dessen zu einem Aktionspotential. Eine zu hohe oder zu lange andauernde Kalziumkonzentration kann zum [[http://de.wikipedia.org/wiki/Zelltod|Tod der Zelle]] führen. <
>Durch die Erhöhung des Kalziumionen- Spiegels im Inneren der [[http://de.wikipedia.org/wiki/Zelle_(Biologie)|Zelle]] werden die [[http://de.wikipedia.org/wiki/Mitochondrien|Mitochondrien]] in ein höheres Aktivitätslevel gebracht. Allerdings kann es durch eine länger anhaltende Konzentrationserhöhung von Kalziumionen zu einer Gewöhnung [[http://de.wikipedia.org/wiki/Habituation|(Habituation)]] der Mitochondrienmembran kommen. Es bildet sich aufgrund dessen, im Falle einer [[http://de.wikipedia.org/wiki/Reizung|Reizung]], keine signifikante Differenz zum Ruhezustand aus. == Aufgabe der Kainatrezeptoren == ---- Kainatrezeptoren befinden sich in prä- und postsynaptischen Neuronen. Ihre genaue Funktion im Zusammenhang mit AMPA- und NMDA- Rezeptoren ist bisher nicht geklärt. (Fahlke et al., 2008) [[#A1|1]] Ihre sensorische Transduktion steht in engem Zusammenhang mit der [[http://de.wikipedia.org/wiki/Epilepsie|Epilepsie]]. Die Kainatrezeptoren in den präsynaptischen Zellen beeinflussen die Menge der freigesetzten Neurotransmitter. Man unterscheidet zwischen schneller, langsamer und additiver Wirkung. Photorezeptoren nutzen den Neurotransmitter Glutamat um mit anderen Zellen zu kommunizieren. So wird zum Beispiel im Dunkeln Glutamat an den postsynaptischen Kainatrezeptoren ausgeschüttet, wodurch sich die präsynaptische Spannung innerhalb von 500 ms ändert. Bei Blitzlicht kommt es an Stelle einer Depolarisation direkt zu einer [[http://de.wikipedia.org/wiki/Hyperpolarisation_(Biologie)|Hypopolarisation]]. Eine Begrenzung des postsynaptischen Stroms schützt die Rezeptoren vor einer [[http://de.wikipedia.org/wiki/Desensibilisierung_(allgemeiner_Begriff)|Desensibilisierung]]. == Regulation == ---- === Allgemeine Regulation === Die Transmitterfreisetzung wird unter Einfluss von Magnesiumionen, die die Rezeptoren blockieren, abgeschwächt. Auf die postsynaptische Rezeptormembran wirken unter anderem Kainat, Glutamat, Domoat, AMP, so wie AP 5 und CNQX durch eine [[http://de.wikipedia.org/wiki/Kompetitive_Hemmung|kompetitive Hemmung]]. Eine [[http://de.wikipedia.org/wiki/Nicht-kompetitive_Hemmung#Nichtkompetitive_Hemmung_.28allosterische_Hemmung.29|Nicht- kompetitive Hemmung]] wird unter anderem durch Magnesiumionen, Kynureninsäure und Katamin induziert. <
>Die [[http://de.wikipedia.org/wiki/Antagonist_(Pharmakologie)|Antagonisten]] des Kainatrezeptors sind: * CNQX * DMQX * NS 102 * Kynureninsäure (endogener Ligand) * Tezampanel * Ly 382884 * UBP 296 Der ständige Reiz der Rezeptormembran (300 Mikromol Kainat) wird durch CNQX gehemmt. Diese Inhibition ist dissoziationsabhängig. Die Antwort auf die Reizung durch Kainat kann [[http://de.wikipedia.org/wiki/Physikalische_Konstanten|konstant]] oder [[http://de.wikipedia.org/wiki/Transient|transient]] sein. NS 102 setzt die [[http://de.wikipedia.org/wiki/Selektivität|Selektivität]] der Ligandenbindungsstelle herab. NS244 wirkt stark hemmend auf die kainatinduzierten Ionenströme und verhindert so "Peakantworten". Ly 382884 ist ein Antagonist für GluR 5 beinhaltende Rezeptoren. Dieser beeinflusst, genauso wie UBP 296, die Induktion von NMDA- Rezeptor abhängigem LTP in den CA 3 hypokampalen Moosfasern. Die durch Kainatrezeptoren ermöglichte synaptische Übertragung kann durch Freisetzung eines Moosfaser- LTPs absolut gehemmt werden. Cyclotiazid beeinflusst den Kainatrezeptor indirekt durch die Aktivierung von AMPA- Rezeptoren. Die [[http://de.wikipedia.org/wiki/Agonist_(Anatomie)|Agonisten]] der Kainatrezeptoren sind: * Kainsäure * ATPA * Domoat * AMP * AP5 * Glutamat Die Kainsäure ist der natürliche Agonist, nach dem die Rezeptoren benannt sind. <
>Das ATPA ist ein spezialisierter Agonist für GluR 5- beinhaltende Rezeptorkomplexe, der an den Untereinheiten GluR 6 und 7 relativ ineffektiv ist. <
> Für die Untereinheit GluR 6 werden bestimmte Modulatorproteine unterschieden: * NDRG1 * SGK 1 * NDRG2 (hemmt in Kombination mit SGK 1 die Funktion von GluR 6) * mTOR (hemmt ebenfalls die Aktivität von GluR 6) * RIL (hemmt GluR 6, kann aber auch GluR 1 regulieren) * Yotiao (Aktivierung von GluR 6) * Grb2 (Aktivierung von GluR 6) * Rab- Proteine (Regulatoren der GluR 6 Aktivität durch ihre Unterformen Rab 5 und 11) === Glukokortokoide === [[http://de.wikipedia.org/wiki/Glukokortikoide|Glukokortikoide]] haben regulierende Wirkungen auf nahezu alle [[http://de.wikipedia.org/wiki/Organ_(Biologie)|Organe]]. Sie wirken auf den [[http://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenhydratstoffwechsel|Kohlenhydrat-]] und [[http://de.wikipedia.org/wiki/Aminosäurenstoffwechsel|Aminosäurenstoffwechsel]], indem sie die Glukosekonzentration im Blut durch Proteinabbau erhöhen. Durch Stabilisierung der [[http://de.wikipedia.org/wiki/Lysosom|Lysosome]], Hemmung der Synthese von [[http://de.wikipedia.org/wiki/Lymphokine|Lymphokinen]] sowie Hemmung der [[http://de.wikipedia.org/wiki/Histamin|Histamin]]- Freisetzung wirken sie antiallergen. Des Weiteren haben sie Einfluss auf das Gehirn. Sie wirken auf die hypotalamischen Funktionen und beeinflussen dadurch die Hirnströme. Diese Veränderungen können mit Hilfe des [[http://de.wikipedia.org/wiki/Elektroenzephalografie|Elektroenzephalogramms]] dargestellt werden. Psychische Veränderungen können in diesem Zusammenhang ebenfalls beobachtet werden. Glukokortikoide werden bei physischem und psychischem [[http://de.wikipedia.org/wiki/Stress|Stress]] ausgeschüttet. In solchen Stresssituationen können sie durch Stimulation des neuronalen Lernens die Gedächtniskapazität erhöhen. Bei vermehrter Ausschüttung von Glukokortikoiden kommt es zu einer Steigerung der GluR 6- Expression im [[http://de.wikipedia.org/wiki/Gyrus_dentatus|Gyrus dentatus]] und im Hypokampus.[[#A10|10]] == Funktionsstörungen == ---- === Klinische Aspekte === Die AMPA- Rezeptoren setzen Neurotransmitter frei, die essentiell für Lern- und [[http://de.wikipedia.org/wiki/Erinnerungsvermögen|Erinnerungsprozesse]] sind. Eine zu hohe Aktivität von Neurotransmittern kann das Nervensystem und die Neuronen schädigen, in extremen Fällen sogar zum Absterben von Nervenzellen führen. Die Kainatrezeptoren sind für die Feinabstimmung bzw. die [[http://de.wikipedia.org/wiki/Balance|Balance]] zwischen neuronaler Inhibition und Exzitation verantwortlich. === Autismus === Die Ursache für [[http://de.wikipedia.org/wiki/Autismus|Autismus]] wird in einer Kontaktstörung der synaptischen Übertragung gesehen. Durch einen Austausch von [[http://de.wikipedia.org/wiki/Nukleotid|Nukleotiden]] ( “several nucleotid polymorphism“) im GluR 6 [[http://de.wikipedia.org/wiki/Transkription_(Biologie)|Transkript]] kommt es dabei zu Punktmutationen. Bis heute konnten sechs verschiedene [[http://de.wikipedia.org/wiki/Genlocus|Loci]] für derartige Punktmutationen identifiziert werden. Drei davon befinden sich in [[http://de.wikipedia.org/wiki/Exon|Exons]], drei sind in [[http://de.wikipedia.org/wiki/Introns|Introns]] lokalisiert. Diese Mutationen weisen einen konservativen Aminosäurenaustausch auf. Ein Beispiel für eine solche Mutation ist M8361, welche im Exon lokalisiert ist. Hierbei kommt es zum Austausch von zwei [[http://de.wikipedia.org/wiki/Aminosäuren|Aminosäuren]] ([[http://de.wikipedia.org/wiki/Methionin|Methionin]] gegen [[http://de.wikipedia.org/wiki/Isoleucin|Isoleucin]]) im C- terminalen Terminus. Da dieser Terminus verantwortlich für die Organisation und die elektrophysiologischen Eigenschaften der Untereinheit ist, sind Mutationen in diesem Bereich besonders folgenschwer. Durch die Veränderung im C- terminalen Ende des GluR 6 [[http://de.wikipedia.org/wiki/Protein|Proteins]] kann das spezifische SAP90/PSD95 nicht mehr gebunden werden. Dadurch verändert sich die Rezeptorfunktion. So wird z.B. die [[http://www.imedo.de/medizinlexikon/desensitisierung|Desensitisierung]] vermindert. M8361 kann somit eindeutig ein funktioneller Effekt zugewiesen werden. === Epilepsie === Wenn Glutamin in größeren Mengen in den medialen Kortex abgegeben wird, beschränkt sich das entstehende Potential auf diese Region. Es kann durch die Aktivität der AMPA- und Kainatrezeptoren leicht abgeschwächt werden. Außerdem wird die Aufnahme von Glutamin in die Neurone gehemmt. Im Laborversuch wurden Neurone gesunder Tiere über längere Zeit mit hohen Dosen von Kainat stimuliert. Anschließend zeigten diese auch bei geringer Reizung ein lang anhaltendes EPSP, welches zum Auftreten vieler Aktionspotentiale innerhalb kurzer Zeit führte. <
>Bei an Epilepsie erkrankten Tieren zeigte sich nach Abbruch der Kainatstimulation hingegen ein [[http://de.wikipedia.org/wiki/IPSP|IPSP (inhibitorisches (hemmendes) postsynaptisches Potential)]]. <
>Während eines epileptischen Anfalls kommt es zu einer massiven [[http://de.wikipedia.org/wiki/Hyperaktivität|Hyperaktivität]] der kortikalen Neurone. Eine stark erhöhte Konzentration von extrazellulären Kaliumionen sorgt für eine Depolarisation der Neurone und eine Absenkung des [[http://de.wikipedia.org/wiki/Schwellenpotential|Schwellenpotentials]]. Der Grund hierfür liegt in der begrenzten Aufnahmefähigkeit der Gliazellen für Kaliumionen. Dadurch entstehen die, für Epilepsie typischen, generalisierten [[http://de.wikipedia.org/wiki/Krämpfe|Krämpfe]]. (Horn et al., 2009) [[#A2|2]] === Spreading Depression === Nach einer starken lokalen [[http://de.wikipedia.org/wiki/Reizung|Reizung]], z.B. einem [[http://de.wikipedia.org/wiki/Trauma_(Medizin)|Trauma]], kann es zu einer Ansammlung von Kaliumionen, zwischen den Astrozyten kommen. Da das Kalium von den Gliazellen in derart großen Mengen nicht abgefangen werden kann, können die depolarisierten Neuronen nicht mehr in den Ruhezustand zurückgeführt werden. Die Erregung breitet sich über immer mehr Neurone aus, wodurch eine Zone unerregbarer Nervenzellen entsteht. Nach einer solchen Reizung kann es unter Umständen mehrere Minuten dauern bis sich der normale Erregbarkeitszustand ([[http://de.wikipedia.org/wiki/Ruhepotential|Ruhepotential]]) der Nervenzellen wieder eingestellt hat. == Neurotoxizität == ---- === Allgemein === Eine Natrium- und Chloridionen- Aufnahme lässt die Zellen anschwellen. <
> Unter Einfluss von Stress kommt es z.B. zu einem vermehrten Einstrom von Kalziumionen. Dies hat einen „Overload“ zur Folge, welcher zu einer [[http://de.wikipedia.org/wiki/Excitotoxizität|Excitotoxizität]] führt. <
>Wie Glutamat wirken auch endogene exzitatorische Transmitter in hohen Dosen neurotoxisch. Sie haben einen Einfluss auf Mitochondrien, [[http://de.wikipedia.org/wiki/Enzyme|Enzyme]] und Ionenströme. <
>In den Mitochondrien kann es zu einer Akkumulierung (Ansammlung) von Kalziumionen kommen. Die treibende Kraft des Kalziumeinstroms ist der Ionenkonzentrationsgradient. <
> Die Kalziumkonzentration kann dabei derart hoch werden, dass die Mitochondrien nicht mehr in der Lage sind ausreichende Mengen an [[http://de.wikipedia.org/wiki/Adenosintriphosphat|ATP]] bereitzustellen um die Ausgangskonzentration von Kalziumionen wieder herzustellen (aktiver Transport unter ATP- Verbrauch). Das Mitochondrium wird dabei geschädigt, obwohl die Neuronen noch gesund zu sein scheinen. Auch Enzyme können eine negative bzw. schädigende Wirkung auf die Zellen ausüben. Das Enzym [[http://de.wikipedia.org/wiki/Phospholipase_A₂|Phospholipase A]] aktiviert [[http://de.wikipedia.org/wiki/Arachidonsäure|Arachnidonsäure]], diese verursacht eine [[http://de.wikipedia.org/wiki/Reaktive_Sauerstoffspezies|ROS-]] Produktion (Reaktive Oxigen Species). In deren Folge kommt es zum „Elektronenleaking“. Dies löst eine Schwellung der Zelle bis hin zur Apoptose aus. <
>Auch der erhöhte ATP- Verbrauch ist ein häufiger Grund für die [[http://de.wikipedia.org/wiki/Apoptose|Apoptose]]. === Verteidigungsmechanismen der Zelle === Die Zellen aktivieren [[http://de.wikipedia.org/wiki/Antioxidantien|Antioxidantien]]. Diese können Rezeptorantagonisten wie z.B. MK 801 sein. <
>Antioxidantien fangen die ROS- Produktion mit verhältnismäßig großer Wirksamkeit ab. <
>EGTA (ethylene glycol tetraacetic acid) bindet Kalziumionen und verhindert somit das Anschwellen der Zelle. <
>Neben der Aktivierung der Antioxidantien kommt es ebenfalls zur Verminderung von freiem Glutamat. === Protektiver Effekt von Antioxidantien === Die protektive Wirkung der Antioxidantien schützt Neurone vor giftigen Effekten. Sie können ROS abfangen und somit das Elektronenleaking verhindern. Daraus lässt sich schließen, dass [[http://de.wikipedia.org/wiki/Oxidativer_Stress|oxidativer Stress]] eine Schlüsselkomponente für alle Formen der Glutamattoxizität darstellt. Die Mitochondrien sind die primären Quellen für den reaktiven Sauerstoff. <
>Des Weiteren werden durch EGTA Kalziumionen gebunden, wodurch ein Ionenüberschuss in der Zelle verhindert wird. <
>Forschungen zeigten, dass eine Behandlung von Neuronen mit SOD (74) oder SOD mimik die Wirkung von Kainatgiften drastisch reduzieren kann. Ebenso kann eine Behandlung mit [[http://de.wikipedia.org/wiki/Vitamin_E|Vitamin E]] und [[http://de.wikipedia.org/wiki/Trolox|Trolox]] die Neurone vor [[http://de.wikipedia.org/wiki/Neurotoxizität|Neurotoxizität]] schützen. == Literatur == ---- * <> (1) Fahlke C., Linke W., Raßler B., Wiesner R., (Elsevier, 2008), Taschenatlas Physiologie: (4) 52-53, 74-75 * <> (2) Horn F., Armbruster M., Berghold S., Blaeschke F., Grillhösl C., Helferich S., Moc I., Pritsch M., Schneider N., Ziegler P., (Thieme Verlag, 2009), Biochemie des Menschen: (3) 427-429 * <> (3) Huettner J. E., (Elsevier Verlag, 2003), Progress in Neurobiology: (21) 387-407 * <> (4) Laezza F., Wilding T. J., Sequeira S., Coussen F., Zhao Z., Hill-Robinson R., Mulle C., Huettner J. E., Craig A. M. (Elsevier Verlag, 2007), Molecular and Cellular Neuroscience: (12) 539-550 * <> (5) Leuschner W. D., (Dissertation 1998), Subunit-assembly of AMPA-type glutamate receptors: (6) 2-4. 8-10 * <> (6) Rassow J., Hauser K., Netzger R., Deutzmann R. (Thieme Verlag, 2008), Duale Reihe Biochemie: (4) 779-782 * <> (7) Schlumberger C., (Dissertation 2010), Die Rolle der metabotrophen Glutamatrezeptoren der Gruppe I und II in Tiermodellen der Schizophrenie: (13) 62-74 * <> (8) Silbernagel S., Despopoulos A., (Thieme Verlag, 2000), Taschenatlas der Physiologie: (1) 55 * <> (9) Silbernagel S., Klinke R., (Thieme Verlag, 2001), Lehrbuch der Physiologie: (1) 77 * <> (10) Wittmann M., (Dissertation 2001), Die Rolle metabotropher Glutamatrezeptoren bei der Modulation der erregenden und hemmenden synaptischen Übertragung in der Substantia nigra pars reticulata: (6) 1-5 == Weblinks == ---- * <> (11)http://www.en.wikipedia.org/wiki/Kainate_receptor <
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> * <> (14)http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=12743362 <
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> * <> (16)http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=9923677 <
> == Bildquellen == ---- * <> (17)http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Aktionspotential.svg&filetimestamp=20110801150931 <
> * <> (18)http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:GluR-Schema.jpg&filetimestamp=20040403232903 <
> * <> (19)http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:NMDA_receptor_activation_and_antagonists.PNG&filetimestamp=20081202173535 <
> * <> (20)http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Synapse_Illustration_unlabeled.svg&filetimestamp=20091231181331 <
> * <> (21) selbst angefertigt (nach Vorlage von http://www.bris.ac.uk/synaptic/receptors/kar/) ---- Verfasst von: Julia- Nadin Onigkeit, Denise Kern, Christine Reitmayer Besonderer Dank gilt Herrn Ingo Oeppert, der uns Nächte lang bei der Formatierung in das Wikipedia- Format unterstützt hat, sowie Frau Regine Reitmayer für die Korrekturlesungen.