Autorezeptoren

Autorezeptoren (gelegentlich auch Autozeptoren[1]) sind Rezeptoren einer Nervenzelle für ihren eigenen Neurotransmitter. Sie dienen als Teil einer negativen Rückkopplungsschleife innerhalb der Signaltransduktion. Diese Rezeptoren kommen am Zellkörper (Soma oder Perikaryon), an den Dendriten und dem terminalen Axon (den präsynaptischen Endigungen) vor. Die Autorezeptoren an Zellkörper und Dendriten werden soma-dendritische Autorezeptoren genannt, die an den Axonenden heißen präsynaptische Autorezeptoren.[2]

Entdeckungsgeschichte

Die ersten Hinweise auf Autorezeptoren waren pharmakologischer Natur. Man beobachtete, dass Antagonisten an Neurotransmitter-Rezeptoren nicht nur die postsynaptischen Nervenwirkungen auf die innervierten Zellen abschwächten, sondern auch die präsynaptische Freisetzung von Neurotransmittern aus den Axonenden steigerten. Ein wichtiges Beispiel dafür ist der Sympathikus mit seinem Neurotransmitter Noradrenalin. Noradrenalin bringt die glatte Muskulatur von Blutgefäßen zur Kontraktion. Es wirkt dabei auf α-Adrenozeptoren. Man beobachtete nun, dass α-Adrenozeptor-Antagonisten wie Phenoxybenzamin nicht nur die Blutgefäßkontraktion bei Sympathikusaktivität abschwächten, sondern auch die Freisetzung von Noradrenalin steigerten.

Vielen Fehldeutungen folgte 1971 die heute gesicherte Erkenntnis, dass diese Steigerung auf der Blockade präsynaptischer α-Autozeptoren beruht, über welche Noradrenalin normalerweise seine eigene Freisetzung hemmt.[3] Sie wurden zu den Prototypen der α₂-Adrenozeptoren.[4] 1975 prägte Arvid Carlsson den Begriff „Autorezeptor“. Es scheint, dass die überwältigende Mehrheit der Nervenzellen solche Autorezeptoren besitzen. Es sind überwiegend G-Protein-gekoppelte Rezeptoren, die in der Regel eine Hemmung der Nervenzelle vermitteln.

Präsynaptischer α_2A-, α_2B- oder α_2C-Autorezeptor an einer Axonendigung mit Noradrenalin[5]

Arten

Soma-dendritische Autorezeptoren

Soma-dendritische Autorezeptoren tragen zur Regelung der Entstehung von Aktionspotentialen im Perikaryon bei. Ein Beispiel sind Nervenzellen mit dem Neurotransmitter Noradrenalin. Sie besitzen soma-dendritische α₂-Autorezeptoren.[6] Über sie hyperpolarisiert Noradrenalin die Zellmembran und hemmt dadurch die Entstehung von Aktionspotentialen. Ein anderes Beispiel sind Nervenzellen mit dem Neurotransmitter Serotonin, die vor allem im Gehirn vorkommen. Sie besitzen soma-dendritische 5-HT_1A-Autorezeptoren, über die Serotonin die Entstehung von Aktionspotentialen hemmt.

Präsynaptische Autorezeptoren

Sie gehören zu den zahlreichen präsynaptischen Rezeptoren. Das Bild zeigt die präsynaptischen α₂-Autorezeptoren. Man kennt heute beim Menschen drei α₂-Adrenozeptoren, α_2A, α_2B und α_2C. Alle drei können als Autorezeptoren in die Zellmembran von Axonenden mit dem Transmitter Noradrenalin eingebaut sein, wobei α_2A und α_2C die wichtigeren sind.[7] Alle drei koppeln an heterotrimere G-Proteine der G_i/o-Familie. Deren βγ-Untereinheit hemmt präsynaptische Calciumkanäle. Wenn dann ein Aktionspotential eintrifft, strömt weniger Calcium in die Axonendigung, und die Freisetzung von Noradrenalin sinkt.[5] Es resultiert eine negative Rückkopplung.

Analog besitzen Nervenzellen mit dem Transmitter Serotonin präsynaptische Autorezeptoren vom Typ der 5-HT_1B-Rezeptoren, Nervenzellen mit dem Transmitter Dopamin präsynaptische Autorezeptoren vom Typ der Dopamin-D₂-Rezeptoren und Nervenzellen mit Acetylcholin präsynaptische Autorezeptoren von Typ der M₂- und M₄-Muskarinrezeptoren. Alle diese Rezeptoren hemmen die Transmitterfreisetzung. Nervenzellen mit dem Transmitter Glutaminsäure dagegen besitzen sowohl freisetzungshemmende als auch freisetzungssteigernde präsynaptische Autorezeptoren.[8]

Medizinische Bedeutung

Die Modulation der Tätigkeit von Nervenzellen durch Autorezeptoren gehört zu ihrer normalen Physiologie. Dass eine Fehlfunktion von Autorezeptoren zu Krankheit führen kann, ist am besten für die α₂-Autorezeptoren belegt. Versuchstiere, denen diese Autorezeptoren fehlen, setzen zu viel Noradrenalin frei und neigen zu Bluthochdruck und Herzerkrankungen.[9][10]

Eine Verminderung der Freisetzung von Noradrenalin aus dem Sympathikus trägt dagegen zur Wirkung des Antihypertensivums Clonidin und verwandter Substanzen bei.[10][11] Veränderungen an Autorezeptoren gehören auch zum Wirkmechanismus von Psychopharmaka.[12]

Einzelnachweise

Stefan Silbernagl, Agamemnon Despopoulos: Taschenatlas Physiologie, 8. A, Thieme Verlag, 2012, ISBN 978-3-13-567708-8, z. B. S.58; Registereintrag: „Auto(re)zeptor“.
K. Starke: Presynaptic autoreceptors in the third decade: focus on α₂-autoreceptors. In: Journal of Neurochemistry 2001; 78:685–693
M. R. Bennett: One hundred years of adrenaline: the discovery of autoreceptors. In: Clinical Autonomic Research. 9, 1999, S. 145–159. doi:10.1007/BF02281628.
Salomon Z. Langer: Presynaptic regulation of catecholamine release. In: Biochemical Pharmacology 1974; 23:1793–1800
Ralf Gilsbach und Lutz Hein: Presynaptic metabotropic receptors for acetylcholine and adrenaline/noradrenaline. In: Thomas C. Südhof und Klaus Starke: Pharmacology of Neurotransmitter Release. Handbook of Experimental Pharmacology 184, S. 261–288, Springer, Berlin 2008. ISBN 978-3-540-74804-5
Wolfgang Nörenberg, Ernst Schöffel, Bela Szabo und Klaus Starke: Subtype determination of soma-dendritic α₂-autoreceptors in slices of rat locus coeruleus. In: Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology 1997; 356: 159–165
Lutz Hein, John D. Altman und Brian K. Kobilka: Two functionally distinct α₂-adrenergic receptors regulate sympathetic neurotransmission. In: Nature (London) 1999; 402:181–184
M. Raiteri: Presynaptic metabotropic glutamate and GABA_B receptors. In: Thomas C. Südhof und Klaus Starke: Pharmacology of Neurotransmitter Release. Handbook of Experimental Pharmacology 184, S. 373–407, Springer, Berlin 2008. ISBN 978-3-540-74804-5
Marc Brede, Frank Wiesmann, Roland Jahns, Kerstin Hadamek, Carsten Arnolt, Stefan Neubauer, Martin J. Lohse und Lutz Hein: Feedback inhibition of catecholamine release by two different α₂-adrenoceptor subtypes prevents progression of heart failure. In: Circulation 2002; 106: 2491–2496
Ralf Gilsbach, Johanna Schneider, Achim Lother, Stefanie Schickinger, Jost Leemhuis und Lutz Hein: Sympathetic α₂-adrenoceptors prevent cardiac hypertrophy and fibrosis in mice at baseline but not after chronic pressure overload. In: Cardiovascular Research 2010; 86: 432–442
K. Starke: Pharmakologie noradrenerger und adrenerger Systeme – Pharmakotherapie des Asthma bronchiale - Doping. In: K. Aktories, U. Förstermann, F. Hofmann und K. Starke (Hrsg.): Allgemeine und spezielle Pharmakologie und Toxikologie, 10. Auflage, S. 161–199, Urban & Fischer, München 2009, ISBN 978-3-437-42522-6
H. Bönisch, E. Schlicker, M. Göthert und W. Maier: Psychopharmaka – Pharmakotherapie psychischer Erkrankungen. In: K. Aktories, U. Förstermann, F. Hofmann und K. Starke (Hrsg.): Allgemeine und spezielle Pharmakologie und Toxikologie, 10. Auflage, S. 307–341, Urban & Fischer, München 2009, ISBN 978-3-437-42522-6

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[1] Stefan Silbernagl, Agamemnon Despopoulos: Taschenatlas Physiologie, 8. A, Thieme Verlag, 2012, ISBN 978-3-13-567708-8, z. B. S.58; Registereintrag: „Auto(re)zeptor“.

[2] K. Starke: Presynaptic autoreceptors in the third decade: focus on α₂-autoreceptors. In: Journal of Neurochemistry 2001; 78:685–693

[3] M. R. Bennett: One hundred years of adrenaline: the discovery of autoreceptors. In: Clinical Autonomic Research. 9, 1999, S. 145–159. doi:10.1007/BF02281628.

[4] Salomon Z. Langer: Presynaptic regulation of catecholamine release. In: Biochemical Pharmacology 1974; 23:1793–1800

[Hein-5] Ralf Gilsbach und Lutz Hein: Presynaptic metabotropic receptors for acetylcholine and adrenaline/noradrenaline. In: Thomas C. Südhof und Klaus Starke: Pharmacology of Neurotransmitter Release. Handbook of Experimental Pharmacology 184, S. 261–288, Springer, Berlin 2008. ISBN 978-3-540-74804-5

[6] Wolfgang Nörenberg, Ernst Schöffel, Bela Szabo und Klaus Starke: Subtype determination of soma-dendritic α₂-autoreceptors in slices of rat locus coeruleus. In: Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology 1997; 356: 159–165

[7] Lutz Hein, John D. Altman und Brian K. Kobilka: Two functionally distinct α₂-adrenergic receptors regulate sympathetic neurotransmission. In: Nature (London) 1999; 402:181–184

[8] M. Raiteri: Presynaptic metabotropic glutamate and GABA_B receptors. In: Thomas C. Südhof und Klaus Starke: Pharmacology of Neurotransmitter Release. Handbook of Experimental Pharmacology 184, S. 373–407, Springer, Berlin 2008. ISBN 978-3-540-74804-5

[9] Marc Brede, Frank Wiesmann, Roland Jahns, Kerstin Hadamek, Carsten Arnolt, Stefan Neubauer, Martin J. Lohse und Lutz Hein: Feedback inhibition of catecholamine release by two different α₂-adrenoceptor subtypes prevents progression of heart failure. In: Circulation 2002; 106: 2491–2496

[Gilsbach-10] Ralf Gilsbach, Johanna Schneider, Achim Lother, Stefanie Schickinger, Jost Leemhuis und Lutz Hein: Sympathetic α₂-adrenoceptors prevent cardiac hypertrophy and fibrosis in mice at baseline but not after chronic pressure overload. In: Cardiovascular Research 2010; 86: 432–442

[11] K. Starke: Pharmakologie noradrenerger und adrenerger Systeme – Pharmakotherapie des Asthma bronchiale - Doping. In: K. Aktories, U. Förstermann, F. Hofmann und K. Starke (Hrsg.): Allgemeine und spezielle Pharmakologie und Toxikologie, 10. Auflage, S. 161–199, Urban & Fischer, München 2009, ISBN 978-3-437-42522-6

[12] H. Bönisch, E. Schlicker, M. Göthert und W. Maier: Psychopharmaka – Pharmakotherapie psychischer Erkrankungen. In: K. Aktories, U. Förstermann, F. Hofmann und K. Starke (Hrsg.): Allgemeine und spezielle Pharmakologie und Toxikologie, 10. Auflage, S. 307–341, Urban & Fischer, München 2009, ISBN 978-3-437-42522-6