Transmitterausschüttung

Transmitterausschüttung bezeichnet den Prozess, bei dem Transmitter aus der präsynaptischen Endigung in den synaptischen Spalt freigesetzt werden. Sie ist der zentrale Schritt der neuronalen Signalübertragung und erfolgt typischerweise als Reaktion auf ein Aktionspotential. Die Freisetzung ist calciumabhängig: Die Depolarisation öffnet spannungsgesteuerte Calciumkanäle, wodurch Calcium in das Terminal eindringt und lokale Calcium-Mikrodomänen bildet, die die vesikuläre Fusion auslösen.

Wesentliche Mechanismen umfassen den SNARE-Komplex (Syntaxin-1, SNAP-25, Synaptobrevin/VAMP) und den Calcium-Sensor Synaptotagmin-1, die die vesikuläre Membran mit der präsynaptischen Membran fusionieren. Durch diese Fusion werden Transmitter in der Regel als Quanten freigesetzt, wobei der Quantalinhalt typischerweise konstant ist, sich aber unter bestimmten Bedingungen ändert.

Die Freisetzung erfolgt meist synchron aus der readily releasable pool kleiner, mit Transmittern gefüllter Vesikel, kann aber auch asynchron oder über größere Dense-Core-Vesikel erfolgen, die Neuropeptide freisetzen. Die Effizienz der Freisetzung hängt von der Freisetzungswahrscheinlichkeit, dem Calciumprofil und der Verfügbarkeit vesikulärer Vorräte ab.

Transmitterausschüttung unterliegt kurzerzeitlicher Plastizität: Wiederholte Aktivität kann zu Facilitation oder Depression führen, abhängig von Vesikelvorräten und Calciumdynamik. Regulatorische Einflüsse umfassen Autorezeptoren, Neuromodulatoren und Calcium-Buffering im Terminal. Verschiedene Transmittersysteme (Glutamat, GABA, Glycin, Acetylcholin) zeigen unterschiedliche Freisetzungsprofile und postsynaptische Antworten.

Störungen der Transmitterausschüttung sind mit verschiedenen neurologischen Erkrankungen assoziiert. Experimentell wird die Ausschüttung durch Patch-Clamp-Elektrophysiologie, Amperometrie, optogenetische Ansätze und bildgebende Methoden untersucht.