Gamma-Aminobuttersäure – GABA

Gamma-Aminobuttersäure (meist abgekürzt als GABAGamma-aminobutyric acid) ist ein Neurotransmitter, der als inhibitorische Neurotransmitter beruhigend auf den Körper wirkt und damit im Gehirn eine Art Gegenspieler des Glutamats bildet. Wenn Gamma-Aminobuttersäure fehlt, treten etwa epileptische Anfälle auf, wobei Medikamente wie Valium eine Verstärkung der GABA-Wirkung herbeiführen. Chemisch betrachtet ist es das biogene Amin der Glutaminsäure, ein Amin der Buttersäure und der wichtigste inhibitorische  Neurotransmitter im Zentralnervensystem. Vor allem in verschiedenen endokrinen Zellen hemmt GABA die Hormonsekretion, indem es die Zellmembran hyperpolarisiert.

Neuere Untersuchungen (Delto, et al., 2015) zeigen, dass das Protein Muskelin im Gehirn an der Entsorgung von GABA-Rezeptoren beteiligt ist, indem diese Rezeptoren zu ihrem Abbauort in der Nervenzelle geleitet werden. Seine Wirkung entfaltet Muskelin an den Synapsen, wo es es an der Entsorgung der GABA(A)-Neurotransmitter-Rezeptoren beteiligt ist. Dabei schließen sich immer vier Muskelin-Proteine zu einem Komplex zusammen.  Muskelin ist ein Protein, das in vielen Zellen des Körpers gebildet wird, wobei es erstmals in Muskelzellen gefunden wurde. Muskelin findet sich aber auch in den Nervenzellen des Gehirns, wobei seine Funktion bisher nicht vollständig bekannt war.

Gamma-Aminobuttersäure und Lernprozesse

Allgemein spielen bei Lernprozessen chemische Botenstoffe eine wichtige Rolle, denn Neurotransmitter übermitteln Informationen zwischen Nervenzellen, wobei generell zwischen erregenden und hemmenden Transmittern zu unterscheiden ist. Ein erregender Botenstoff wie Acetylcholin aktiviert die nächste Nervenzelle, während ein hemmender Transmitter wie Gamma-Aminobuttersäure die Signalübermittlung herunterregelt. Kommen nun zwei Reize wenige Millisekunden hintereinander an einer Nervenzelle an, verrechnet die Zelle diese Botenstoffe miteinander. Durch diese Verrechnung kann das Signal entweder verstärkt oder abgemildert werden, je nachdem, welche Transmitter an diesem Prozess beteiligt sind. Kommt es bei der Reizweiterleitung zu Änderungen, sind Nervenzellen in der Lage, darauf zu reagieren, eine Eigenschaft, die als neuronale Plastizität bezeichnet wird und maßgebend für das Lernen und die Gedächtnisbildung ist. Beim Lernen spielt daher auch die zeitliche Abfolge der Informationen eine entscheidende Rolle. Bei bisherigen Untersuchungen von Lernprozessen stand vor allem die zeitliche Verrechnung von erregenden Neurotransmittern im Fokus, obwohl bekannt war, dass der hemmende Neurotransmitter Gamma-Aminobuttersäure beim Lernen ebenfalls eine wichtige Rolle spielt. Um diesen Prozess genauer zu untersuchen, haben Raccuglia & Müller (2014) die für das Lernen bei Insekten (Bienen) verantwortlichen Nervenzellen, die Kenyonzellen, isoliert und die zeitliche Verrechnung bei erregenden und hemmenden Botenstoffen untersucht. Dazu hat man die Zellen von Honigbienen und Fruchtfliegen zuerst mit dem erregenden Transmitter Acetylcholin und Sekunden später mit dem hemmenden Botenstoff Gamma-Aminobuttersäure bzw. auch in umgekehrter Reihenfolge stimuliert. Zur Kontrolle wurden die Versuche jeweils auch allein mit dem hemmenden oder erregenden Botenstoffen durchgeführt. Bei der Überprüfung zeigte sich, dass es bei der Stimulation mit beiden Transmittern, im Gegensatz zu den Kontrollversuchen, noch Minuten später zu Änderungen in der Signalverarbeitung der Kenyonzellen kommt. Durch diese zeitliche Verrechnung haben die Zellen eine Art molekulares Gedächtnis gebildet. Dabei hing das Ausmaß dieser Änderungen davon ab, welcher Transmitter zuerst stimuliert und wie viele Rezeptoren die Zellen für den Neurotransmitter Gamma-Aminobuttersäure besitzen.

Literatur

Delto, C.F., Heisler, F. F., Kuper, J., Sander, B., Kneussel, M. & Schindelin, H. (2015). The LisH Motif of Muskelin Is Crucial for Oligomerization and Governs Intracellular Localization. Structure. doi: 10.1016/j.str.2014.11.016.
Raccuglia, D. & Mueller, U. (2014). Temporal Integration of Cholinergic and GABAergic Inputs in Isolated Insect Mushroom Body Neurons Exposes Pairing-Specific Signal Processing. The Journal of Neuroscience, 34, 16086-16092.




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