
16 II. Literaturübersicht
4. Der NMDA-Rezeptor und die NMDA-Antagonisten
Die Glutamat-vermittelte Exzitotoxizität spielt in der Frühphase der postischämischen
Kaskade eine zentrale Rolle und kann als Ansatzpunkt für neuroprotektive
Therapiestrategien dienen. Der Neurotransmitter Glutamat bindet hauptsächlich an
vier Rezeptortypen: NMDA (N-Methyl-D-Aspartat)-, AMPA (α-Amino-3-Hydroxy-5-
Methylisoxazol-4-Propionat)-, Kainat- und verschiedene metabotrope Glutamat-
Rezeptoren. Dabei zählen die drei erst genannten Rezeptoren zu den ionotropen
Glutamatrezeptoren. Der NMDA-Rezeptor verfügt über eine komplexe Struktur mit
Bindungsstellen für bivalente Kationen, Polyamine und Glycin, aber auch über
Ligandenbindungsstellen. Glutamat fungiert als Haupt-Agonist, Glycin und
Polyamide als Co-Agonisten des NMDA-Rezeptor-Komplexes. Antagonisten-
Bindungen können an allen Bindungsstellen eingegangen werden.
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Die Funktionsweise des NMDA-Rezeptor-Komplexes ist gut untersucht. Sein
Ionenkanal ist unter den Bedingungen des Ruhepotentials bei etwa -70 mV durch
Mg
2+
-Ionen blockiert. Erst wenn zwei Bedingungen erfüllt sind (=Koinzidenz-
Detektor), wird dieser Magnesiumblock aufgehoben: Der Rezeptor muss durch
Liganden aktiviert werden und das Neuron muss depolarisiert sein. Von Bedeutung
ist, dass auch schon bei einer leichten Depolarisation der Zellmembran auf etwa -50
mV die Magnesiumblockade des Ionenkanals gelöst wird.
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Die Glutamatkonzentration beträgt im synaptischen Spalt etwa 0,6 µm/l. Bei
synaptischer Aktivität steigt die Konzentration für 1-2 ms auf etwa 1mM/l an.
Gleichzeitig kommt es zu einer Depolarisation der Zellmembran. Magnesium verlässt
aufgrund seiner Bindungseigenschaften und Spannungsabhängigkeit den NMDA-
Rezeptor. Neben Kalzium-Ionen strömen auch Natrium-Ionen in die Zelle ein.
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Unter pathologischen Bedingungen, wie z.B. bei der Demenz vom Alzheimer-Typ, wo
Glutamatrezeptoren zugrunde gehen, oder der Exzitotoxizität bei zerebralen
Ischämien, erfolgt die Glutamatfreisetzung und -aufnahme weniger kontrolliert. Die
Glutamatkonzentration steigt zwar nur geringfügig (bis 100 SI-Einheiten), aber über
einen lang anhaltenden Zeitraum (bis zu mehreren Stunden) an. Diese
pathologische, unterschwellig erhöhte Glutamatkonzentration reicht aus, um den
Magnesiumblock im NMDA-Rezeptor aufzuheben. Kalzium-Ionen strömen dadurch
kontinuierlich in die Zelle ein, was zu einer ständigen Reizbildung und zu einer
Vergrößerung des Kalzium-Pools führt. Auf neuronaler Ebene wirkt der übermäßige
Kalzium-Einstrom zellzerstörend.
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