Was würde passieren, wenn Gehirnneuronen ihre Empfindlichkeit gegenüber Neurotransmittern nach längerer Exposition nicht verringern würden?

Kurze Antwort
Soweit mir bekannt ist, werden neurotoxische Wirkungen einer chronischen exzitatorischen Stimulation nicht durch Rezeptortransport verhindert.

Hintergrund
Ich denke, die Frage geht davon aus, dass 1) neurale Schäden im Zusammenhang mit kontinuierlicher Aktivierung ( Exzitotoxizität ) durch 2) die dynamische Regulierung der Rezeptorzahlen auf der neuronalen Membran vermeidbar sind. Soweit ich sehen kann, sind diese beiden Prozesse nicht miteinander verbunden.

1. Exzitotoxizität ist

   ...die Fähigkeit von Glutamat oder verwandten exzitatorischen Aminosäuren, den Tod zentraler Neuronen [...] beispielsweise nach intensiver Exposition zu vermitteln. [...] Die Exzitotoxizität hat eine erhebliche zelluläre Spezifität und wird in den meisten Fällen durch Glutamatrezeptoren vermittelt. Im Durchschnitt kann die Aktivierung von NMDA-Rezeptoren in der Lage sein, tödliche Verletzungen schneller auszulösen als die Aktivierung von AMPA- oder Kainat-Rezeptoren, was möglicherweise eine größere Fähigkeit widerspiegelt, einen Calciumeinstrom und eine nachfolgende zelluläre Calciumüberlastung zu induzieren (Choi, 1992) .
   

Daher ist es der Einstrom toxischer Mengen von Ca ²⁺ , der den Zelltod induziert. Dazu wird nicht viel Ca ²⁺ benötigt. Beispielsweise kann ein Status epilepticus (ein anhaltender epileptischer Anfall) aufgrund anhaltender Erregung und Glutamatfreisetzung zu einer Schädigung des Hippocampus führen (Meldrum, 1991) . Epileptische Anfälle, die länger als 5 Minuten andauern, gelten in diesem Sinne als gefährlich und nach 30 Minuten sind sie potenziell tödlich (häufig jedoch nicht direkt mit Exzitotoxizität verbunden) (Cherian & Thomas, 2009) . In dieser kurzen Zeitspanne spielt die Regulation der Zelloberflächenrezeptordichte wahrscheinlich keine wesentliche Rolle. Beispielsweise benötigen Serotonin-spezifische Wiederaufnahmehemmer 2 Wochen, um die Menge an 5HT1A-Rezeptoren zu senken (Tylee & Wolters, 2009) .

2. Dynamische Regulation von Rezeptoren . Die Regulation der Anzahl der Rezeptoren ist über Rückkopplungsschleifen verknüpft. Ein gutes Beispiel ist die Art und Weise, wie glutamaterge AMPA-Rezeptoren durch Endozytose reguliert werden (Abb. 1).

^{Abb. 1. Trafficking von AMPA-Rezeptoren. Quelle: Anggono Lab .}

AMPA-Rezeptoren sind die Hauptrezeptoren, die den Großteil der schnellen exzitatorischen synaptischen Übertragung im Gehirn von Säugetieren vermitteln (Purves et al ., 2001) . Der dynamische Verkehr und die richtige synaptische Ausrichtung von AMPA - Rezeptoren sind entscheidend für die Bestimmung der Stärke und Plastizität der exzitatorischen synaptischen Übertragung . Diese dynamische Regulation kann sich auch auf Lern- und Gedächtnisprozesse auswirken. Der Prozess des Rezeptorhandels ist, soweit ich weiß, typischerweise nicht mit Notfallrettungsaktionen verbunden, um eine Exzitotoxizität zu verhindern. Nichtsdestotrotz sind diese Mechanismen unerlässlich, um ein anpassungsfähiges Gehirn zu erhalten, das lernen, vergessen und sich selbst umstrukturieren kann .

<sub>Referenzen
- Cherian & Thomas, Ann Indian Acad Neurol (2009); 12 (3): 140–53
– Choi, J. Neurobiol (1992); 23 (9):1261-76
- Meldrum, Epilepsy Res (1991); 10 (1): 55–61
– Purves et al ., Neuroscience. 2. ^Aufl . Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2001
- Tyllee & Wolters, BMJ (2007); 334 (7600): 911–2</sub>

Im Prinzip arbeiten viele Neurotransmitter-Rezeptoren als Ionenkanäle, und der eigentliche Mechanismus der Signalübertragung besteht darin, den Ein-/Ausstrom von Kalzium, Kalium, Magnesium usw. zuzulassen. Ein gutes Beispiel dafür ist der Acetylcholin-Rezeptor. Vermutlich würde die Zelle mit Ionen überschwemmt werden, wenn die Zelle die gleiche Anzahl von Rezeptoren sogar in Gegenwart von reichlich vorhandenen Liganden behalten würde. Dies würde nicht nur den Signalweg unempfindlich machen, sondern kann auch zu Überlebensproblemen für die Zelle/unangemessenem Übersprechen mit anderen Signalwegen führen.

So sollte es zumindest in den Modellen der Neurotransmitter-Signalgebung funktionieren, mit denen ich vertraut bin. Es scheint ziemlich wahrscheinlich, dass ein Neurolabor irgendwo eine Zelle oder ein Tiermodell hat, das eine Antwort aus der realen Welt geben kann.