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Norepinephrin – Synthese und Freisetzung

Norepinephrin (NE) ist der primäre Neurotransmitter für postganglionäre sympathische adrenerge Nerven. Es wird im Axon des Nervs synthetisiert, in Vesikeln gespeichert und dann vom Nerv freigesetzt, wenn sich ein Aktionspotential den Nerv hinunter bewegt. Nachfolgend die Einzelheiten zur Freisetzung und Synthese von NE:

1. Die Aminosäure Tyrosin wird in das Axon des sympathischen Nervs transportiert.
2. Tyrosin (Tyr) wird durch Tyrosinhydroxylase in DOPA umgewandelt (ratenlimitierender Schritt für die NE-Synthese).
3. DOPA wird durch DOPA-Decarboxylase in Dopamin (DA) umgewandelt.
4. Dopamin wird in Vesikel transportiert und dann durch Dopamin-β-Hydroxylase (DBH) in Noradrenalin (NE) umgewandelt; der Transport in das Vesikel kann durch das Medikament Reserpin blockiert werden.
5. Ein Aktionspotential, das sich das Axon hinunterbewegt, depolarisiert die Membran und bewirkt, dass Kalzium in das Axon eindringt.
6. Das erhöhte intrazelluläre Kalzium bewirkt, dass die Vesikel zur Axonmembran wandern und mit der Membran verschmelzen, was es dem NE ermöglicht, aus dem Vesikel in den extrazellulären (junktionalen) Raum zu diffundieren. DBH und, je nach Nerv, andere sekundäre Neurotransmitter (z. B., ATP), wird zusammen mit dem NE freigesetzt.
7. Der NE bindet an den postfunktionellen Rezeptor und stimuliert die Reaktion des Effektororgans.

Epinephrin-Synthese und -Freisetzung

Epinephrin wird aus Norepinephrin im Nebennierenmark synthetisiert, einer kleinen Drüse, die mit den Nieren verbunden ist. Präganglionäre Fasern des sympathischen Nervensystems bilden in den Nebennieren eine Synapse. Durch die Aktivierung dieser präganglionären Fasern wird Acetylcholin freigesetzt, das sich an postfunktionelle Nikotinrezeptoren im Gewebe bindet. Dies führt zu einer Stimulierung der NE-Synthese in den adenomedullären Zellen, aber im Gegensatz zu den sympathischen Neuronen gibt es ein zusätzliches Enzym (Phenylethanolamin-N-Methyltransferase), das dem NE-Molekül eine Methylgruppe hinzufügt, um Epinephrin zu bilden. Das Epinephrin wird in das Blut freigesetzt, das die Drüsen durchblutet, und durch den ganzen Körper transportiert.

Norepinephrin- und Epinephrinabbau und Metabolismus

Die Bindung von NE an seinen Rezeptor hängt von der Konzentration von NE in der Nähe des Rezeptors ab. Wenn der Nerv aufhört, NE freizusetzen, sinkt die NE-Konzentration im Junktionsspalt und NE verlässt den Rezeptor. Es gibt mehrere Mechanismen, durch die das Noradrenalin aus dem interzellulären (junktionalen) Raum und damit aus dem postfunktionalen Rezeptor entfernt wird:

1. Der größte Teil (~90%) des NE wird durch ein neuronales Wiederaufnahmetransportsystem zurück in die Nervenendigung transportiert. Dieser Transporter wird durch Kokain blockiert; daher erhöht Kokain die NE-Konzentrationen im Nervenstrang, indem es die Wiederaufnahme und den anschließenden Stoffwechsel blockiert. (Dies ist ein wichtiger Mechanismus, durch den Kokain die Herzfunktion stimuliert und den Blutdruck erhöht.)
2. Ein Teil des junktionalen NE diffundiert in die Kapillaren und wird mit dem Blutkreislauf aus dem Gewebe transportiert. Daher erhöhen hohe Sympathikusaktivierungen im Körper die Plasmakonzentration von NE und seinen Metaboliten.
3. Ein Teil des junktionalen NE wird im extrazellulären Raum metabolisiert, bevor er die Kapillaren erreicht.
4. Eine kleine Menge NE (~5%) wird vom postjunktionalen Gewebe aufgenommen (als „extraneuronale Aufnahme“ bezeichnet) und metabolisiert.

NE (und Epinephrin) wird durch Catechol-O-Methytransferase (COMT) und Monoaminoxidase (MAO) metabolisiert. Das Endprodukt dieser Stoffwechselwege ist Vanillylmandelsäure (VMA). Dieses Endprodukt wird zusammen mit seinen Vorläufern Normetanephrin und Metanephrin in Urin und Plasma bei der Diagnose von Phäochromozytomen gemessen, die zu schwerem Bluthochdruck und Herzrhythmusstörungen führen können.

Acetylcholin-Synthese und Metabolismus

Acetyl-CoA wird von Mitochondrien in cholinergen Nerven aus Pyruvat synthetisiert. Dieses Acetyl-CoA verbindet sich mit Cholin, das in das Nervenaxon transportiert wird, um Acetylcholin (ACh) zu bilden. Das dafür verantwortliche Enzym ist die Cholin-Acetyltransferase. Das neu gebildete ACh wird dann zur Speicherung und anschließenden Freisetzung in Vesikel transportiert, ähnlich wie dies bei NE der Fall ist. Nach der Freisetzung von ACh wird es in der Synapse durch Acetylcholinesterase rasch zu Acetat und Cholin abgebaut.

Überarbeitet am 12/6/12