Botenstoffe

Botenstoffe, fachlich Signalmoleküle, sind chemische Substanzen, die Informationen zwischen Zellen übertragen und so zelluläre Reaktionen auslösen. Sie steuern Prozesse in unmittelbarer Nachbarschaft oder im gesamten Organismus und ermöglichen Kommunikation innerhalb von Nervensystem, endokrinem System und dem Immunsystem. Zu den wichtigsten Kategorien gehören Neurotransmitter, Hormone, Zytokine, Wachstumsfaktoren und Gasotransmitter.

Die Verbreitung erfolgt über verschiedene Wege: Bei der synaptischen Übertragung gelangen Neurotransmitter in den synaptischen Spalt und binden an Rezeptoren der Nachbarzelle. Hormone verbreiten sich überwiegend über die Blutbahn; parakrine und autokrine Signalwege wirken in der Umgebung der Zelle. Rezeptoren, an die Botenstoffe binden, können ligandengesteuerte Ionenkanäle, G-Protein-gekoppelte Rezeptoren oder nukleare Rezeptoren umfassen; darüber werden Signalkaskaden mit second messengers wie cAMP, Ca2+, IP3 oder DAG ausgelöst.

Der Abbau oder die Entfernung der Signale erfolgt durch enzymatische Zerlegung, Wiederaufnahme des Botenstoffs oder Diffusion aus dem Wirkungsbereich. Die Intensität und Dauer der Signale hängen von der Menge des freigesetzten Botenstoffs, der Empfindlichkeit der Rezeptoren und den Abbauwegen ab.

Beispiele sind Acetylcholin, Dopamin, Noradrenalin, Serotonin als Neurotransmitter; Adrenalin und Insulin als Hormone; Interleukine und andere Zytokine als Immunbotenstoffe; Stickstoffmonoxid NO als Gasotransmitter.

Die korrekte Funktion der Botenstoffe ist essenziell für Bewegungen, Sinneswahrnehmung, Stimmung, Stoffwechsel und Immunreaktionen. Störungen in Signalketten können eine Vielzahl von Erkrankungen begünstigen, weshalb die Erforschung von Botenstoffen eine zentrale Rolle in Biologie und Medizin einnimmt.