Neurotransmitterfreisetzung

Neurotransmitterfreisetzung bezeichnet den Prozess, bei dem Neurotransmitter aus der präsynaptischen Endigung in den synaptischen Spalt gelangen, um eine synaptische Übertragung zu ermöglichen. Sie erfolgt in vielen Synapsen in Antwort auf ein Aktionspotential und bestimmt wesentlich die Stärke und Art der neuronalen Kommunikation.

Der Mechanismus beginnt mit der Depolarisation der präsynaptischen Membran durch das Aktionspotential, wodurch spannungsabhängige Calciumkanäle geöffnet werden. Der einströmende Ca2+-Ionenfluss bewirkt, dass Vesikel, die Neurotransmitter enthalten, mit der präsynaptischen Membran verschmelzen. Diese Fusion wird durch SNARE-Proteine vermittelt (u. a. Syntaxin, SNAP-25 und VAMP/Synaptobrevin) und durch das Calcium-Sensorprotein Synaptotagmin ausgelöst. Die Freisetzung erfolgt meist als exozytotische Freigabe kleiner Vesikeln (Quanten) in den synaptischen Spalt.

Nach der Freisetzung diffundieren die Neurotransmitter und binden an Rezeptoren der postsynaptischen Membran, wodurch entweder Ionenkanäle geöffnet oder G-Protein-gekoppelte Signale aktiviert werden. Dadurch entstehen postsynaptische Potenziale, die je nach Transmitter und Rezeptoren erregend oder hemmend wirken. Das Konzept der quantalen Freisetzung beschreibt, dass die Freisetzung oft diskret an einzelnen Vesikeln erfolgt, gelegentlich auch spontane („minimale“) Freisetzungen.

Die Wiederaufnahme und das Recycling der Vesikel schließen den Zyklus ab. Vesikel werden endozytiert, recycelt oder neu synthetisiert und wieder mit Neurotransmittern gefüllt (über Vesicular Transporter wie VMAT, VGAT oder VGLUT). Die Freisetzung wird durch verschiedene Faktoren reguliert, darunter chemische Modulatoren, intrazelluläres Ca2+, Temperatur und der Zustand der präsynaptischen Zelle. Kurzzeitplastizität wie Facilitation oder Depression beeinflusst die Wahrschein-lichkeit zukünftiger Freisetzungen.