Cholinerges System – Funktion, Aufbau und Erkrankungen
Das cholinerge System ist ein Teil des Nervensystems, das den Botenstoff Acetylcholin nutzt. Es steuert Muskelbewegungen, Gedächtnis, Verdauung und viele weitere Körperfunktionen.
Wissenswertes über "Cholinerges System"
Das cholinerge System ist ein Teil des Nervensystems, das den Botenstoff Acetylcholin nutzt. Es steuert Muskelbewegungen, Gedächtnis, Verdauung und viele weitere Körperfunktionen.
Was ist das cholinerge System?
Das cholinerge System umfasst alle Nervenzellen (Neurone) und Nervenbahnen im menschlichen Körper, die den Neurotransmitter Acetylcholin zur Signalübertragung verwenden. Acetylcholin war der erste entdeckte Neurotransmitter überhaupt und spielt eine zentrale Rolle sowohl im zentralen Nervensystem (ZNS) als auch im peripheren Nervensystem (PNS). Das cholinerge System beeinflusst eine Vielzahl lebenswichtiger Funktionen, darunter Muskelbewegungen, Gedächtnisbildung, Aufmerksamkeit, Schlaf-Wach-Rhythmus sowie die Regulation innerer Organe.
Bestandteile des cholinergen Systems
Acetylcholin als Botenstoff
Acetylcholin wird in cholinergen Nervenzellen aus den Vorstufen Cholin und Acetyl-CoA durch das Enzym Cholinacetyltransferase (ChAT) synthetisiert. Nach der Freisetzung in den synaptischen Spalt bindet Acetylcholin an spezifische Rezeptoren auf der Zielzelle und wird anschließend durch das Enzym Acetylcholinesterase (AChE) rasch abgebaut. Das dabei freigesetzte Cholin wird von der präsynaptischen Nervenzelle wieder aufgenommen und erneut zur Acetylcholin-Synthese genutzt.
Cholinerge Rezeptoren
Die Wirkung von Acetylcholin wird über zwei Haupttypen von Rezeptoren vermittelt:
- Muskarinische Rezeptoren (M1–M5): Diese G-Protein-gekoppelten Rezeptoren befinden sich vor allem in Drüsen, glatten Muskeln, dem Herz und im Gehirn. Sie regulieren u. a. Herzfrequenz, Drüsensekretion und glatte Muskulatur.
- Nikotinische Rezeptoren (nAChR): Diese ligandengesteuerten Ionenkanäle kommen an der neuromuskulären Endplatte (Übergang von Nerv zu Skelettmuskel), in autonomen Ganglien und im Gehirn vor. Sie vermitteln schnelle, erregende Signale.
Funktionen des cholinergen Systems
Im peripheren Nervensystem
Im peripheren Nervensystem ist das cholinerge System ein wesentlicher Bestandteil des parasympathischen Nervensystems (auch als Ruhenerv bezeichnet). Es verlangsamt die Herzfrequenz, fördert die Verdauung, regt Drüsensekretionen an und bewirkt Verengung der Pupillen (Miosis). Zudem überträgt es Signale an der neuromuskulären Endplatte und ermöglicht so die willkürliche Skelettmuskelbewegung.
Im zentralen Nervensystem
Im Gehirn spielt das cholinerge System eine bedeutende Rolle bei:
- Lernen und Gedächtnis: Cholinerge Neurone im basalen Vorderhirn (insbesondere im Nucleus basalis Meynert) projizieren in den Hippocampus und den Kortex und sind entscheidend für die Gedächtnisbildung und kognitive Funktionen.
- Aufmerksamkeit und Wachheit: Das cholinerge System moduliert den Schlaf-Wach-Zyklus und die kortikale Erregbarkeit.
- Motorische Kontrolle: Im Striatum beeinflusst Acetylcholin das Gleichgewicht zwischen cholinergen und dopaminergen Signalen, was für eine koordinierte Bewegung notwendig ist.
Erkrankungen mit Bezug zum cholinergen System
Eine Fehlfunktion des cholinergen Systems ist mit verschiedenen Erkrankungen verbunden:
- Alzheimer-Demenz: Bei dieser Erkrankung kommt es zu einem massiven Verlust cholinerger Neurone im basalen Vorderhirn. Dies führt zu typischen Symptomen wie Gedächtnisverlust und kognitiven Einschränkungen. Viele Alzheimer-Medikamente (z. B. Cholinesterasehemmer wie Donepezil) setzen an diesem System an.
- Morbus Parkinson: Ein Ungleichgewicht zwischen Acetylcholin und Dopamin im Striatum trägt zu den motorischen Symptomen bei.
- Myasthenia gravis: Eine Autoimmunerkrankung, bei der Antikörper gegen nikotinische Acetylcholinrezeptoren an der neuromuskulären Endplatte gebildet werden, was zu Muskelschwäche führt.
- Vergiftungen mit Organophosphaten: Pestizide und bestimmte Kampfstoffe hemmen die Acetylcholinesterase, wodurch Acetylcholin sich ansammelt und zu einer Überaktivierung des cholinergen Systems führt (cholinerge Krise).
Pharmakologische Eingriffsmöglichkeiten
Da das cholinerge System an vielen Krankheiten beteiligt ist, existieren zahlreiche Medikamente, die gezielt in dieses System eingreifen:
- Cholinesterasehemmer (z. B. Donepezil, Rivastigmin): Hemmen den Abbau von Acetylcholin und werden bei Alzheimer-Demenz eingesetzt.
- Anticholinergika (z. B. Atropin, Ipratropium): Blockieren muskarinische Rezeptoren und werden bei Bradykardie, COPD oder überaktiver Blase verwendet.
- Muskelrelaxanzien (z. B. Succinylcholin): Wirken an nikotinischen Rezeptoren und werden in der Anästhesie eingesetzt.
- Nikotinische Agonisten (z. B. Nikotin, Vareniclin): Werden in der Raucherentwöhnungstherapie genutzt.
Quellen
- Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM et al. - Principles of Neural Science, 5. Auflage. McGraw-Hill, 2013.
- Dale HH - The action of certain esters and ethers of choline, and their relation to muscarine. Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics, 6(2):147-190, 1914.
- World Health Organization (WHO) - Neurological Disorders: Public Health Challenges. WHO Press, Genf, 2006. Verfügbar unter: https://www.who.int
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