Ionkanalrezeptoren

Ionkanalrezeptoren, auch als ionotrope Rezeptoren bezeichnet, sind eine Klasse membranständiger Rezeptoren, die nach Bindung eines spezifischen Liganden direkt als Ionenkanäle geöffnet werden. Sie vermitteln schnelle, direkte synaptische Signale, indem sie den Fluss von Na+, K+, Ca2+ oder Cl- durch die postsynaptische Membran ermöglichen. Im Gegensatz zu metabotropen Rezeptoren, die Signale über sekundäre Botenstoffe weiterleiten, wirken ionkanalrezeptoren unmittelbar beim Neurotransmitteraustausch.

Struktur und Funktionsweise: Die meisten Typen bestehen aus mehreren Untereinheiten, die zusammen einen Porenkanal bilden. Viele Vertreter, insbesondere die Cys-loop-Rezeptoren wie nAChR, GABA_A-Rezeptor, GlyR und 5-HT3-Rezeptor, sind pentamer aufgebaut. Die extrazelluläre Domäne bindet den Liganden, während Transmembrandomänen die Pore formen. Die Subunitenzusammensetzung bestimmt Kennwerte wie Ionenselektivität, Gating-Mechanismen und Pharmakologie. Glutamaterge ionotrope Rezeptoren (NMDA, AMPA, kainat) sind meist tetramere oder heteromer zusammengesetzt und weisen zusätzliche Regulierungen wie Mg2+-Block bei NMDA-Rezeptoren auf.

Beispiele und Signale: Der nAChR öffnet überwiegend Na+ und K+, was depolarisierende Signale erzeugt. GABA_A- und GlyR-Rezeptoren vermitteln inhibitorische Cl- Ströme. NMDA-Rezeptoren sind Ca2+-durchlässig und erst durch Glutamatbindung plus ausreichende Depolarisierung aktiv, AMPA- und kainat-Rezeptoren liefern schnelle exzitatorische Ströme. Die Subtypen unterscheiden sich in ihrer Verteilung im ZNS und in ihrer Pharmakologie.

Bedeutung: Ionkanalrezeptoren sind zentral für schnelle synaptische Transmission, synaptische Plastizität und neuronale Entwicklung. Dysfunktionen sind mit Epilepsie, Schmerz, neurodegenerativen Erkrankungen und einigen psychiatrischen Störungen assoziiert. Aufgrund ihres direkten Einflusses auf den Ionenfluss sind sie wichtige Ziele klinischer Therapien und pharmakologischer Modulatoren.