Lexikon der Neurowissenschaft

Sensitivierung

Sensitivierung bei Aplysia:

Serotonin und andere von erregenden Neuronen abgegebene Neurotransmitter aktivieren Rezeptoren, die über das G-Protein Gs das Enzym Adenylatcyclase aktivieren. Sie wandelt Adenosintriphosphat in cAMP um und erhöht dadurch die Konzentration dieses sekundären Botens in den sensorischen Neuronen. cAMP aktiviert die Proteinkinase A (PKA), wobei diese in ihre beiden katalytischen und regulatorischen Untereinheiten dissoziiert. Die katalytischen PKA-Untereinheiten können verschiedene Proteine phosphorylieren, d.h. deren Aktivität durch räumliche Konformationsänderungen modifizieren. Die Folgen sind 1) ein geringerer Einstrom von Kalium über Kaliumkanäle, was das Aktionspotential verlängert, den Calcium-Einstrom über die Calciumkanäle vom N-Typ steigert und damit die Transmitterfreisetzung erhöht, 2) eine erhöhte Mobilität der mit Transmitter gefüllten Vesikel und die Effizienz der Transmitterfreisetzung über einen calciumunabhängigen Mechanismus, 3) ein erhöhter Calcium-Einstrom durch Calciumkanäle vom L-Typ, was ebenfalls die Beweglichkeit der Vesikel erhöht. Eine Kooperation mit anderen biochemischen Reaktionsketten, z.B. über die MAP-Kinasen, steigert die Wirksamkeit des cAMP-Systems noch. Außerdem aktiviert Serotonin in der Präsynapse die Proteinkinase C über einen anderen Rezeptor, das G-Protein Go und die Aktivierung einer Diacylglycerol freisetzenden Phospholipase. Die Proteinkinase erhöht ebenfalls die Mobilität der Vesikel. Alle diese Prozesse wirken kurzfristig (Kurzzeitverstärkung), sind also Mechanismen des Kurzzeitgedächtnisses. Die Langzeitverstärkung (Langzeitgedächtnis) wirkt über mehrere Tage und länger. Sie beruht auf der Synthese neuer Proteine und der Ausbildung neuer Synapsen. Dies wird durch die PKA ausgelöst, die in den Zellkern gelangt und dort Transkriptionsaktivatoren (CREB-Proteine) phosphoryliert und Gene aktiviert. Die Folge ist eine Synthese von Proteinen, die die cytologischen Veränderungen bewirken und (über die Ubiquitin-Hydrolase) die PKA-Aktivität andauern lassen. Langzeithabituation führt dagegen zum Verlust (E pruning) von Synapsen, pro Neuron um bis zu einem Drittel.

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