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Glutamat

Glutamat ist ein exzitatorischer Neurotransmitter.
Glutamatneurone sind hauptsächlich als Interneurone im zerebralen Cortex angesiedelt. Glutamat gibt 70 % der exzitatorischen Impulse des Gehirns und regelt mit dem hemmenden Gegenspieler GABA die Aktivität fast aller Gehirnregionen.(1)

Glutamin ist ein Metabolit (Abbaustoff) von Glutamat.

1. Glutamatrezeptoren

  • NMDA(N-Methyl-D-Aspartat)-Rezeptoren (ionotrop)
    • besteht aus vier bis fünf Untereinheiten, die zu unterschiedlichen Zeiten exprimiert werden(2)
      • Grin1
      • Grin2a
      • Grin2b
      • Grin2c
      • Grin2d
    • Antagonisten
    • Agonisten
      • Glycin
  • AMPA-Rezeptoren (ionotrop)
    • Agonisten
      • sollen antidepressiv wirken(3)
    • Schnelle glutamaterge Übertragung wird hauptsächlich durch AMPA-Rezeptoren vermittelt(4)
  • Kainat-Rezeptoren (ionenselektiv), weniger relevant
  • Quisqualat-Rezeptoren (mGluR1-8) (metabotrop), weniger relevant
    • mGluRs modulieren die Reaktion auf ionotrope Glutamatrezeptoren und die anderer Transmitter, einschließlich Dopamin, Serotonin und GABA(4)

NMDA- und AMPA-Rezeptoren sind unter Ruhebedingungen durch Mg++ blockiert.(1)

Agonisten:

  • Glycin
    Glycin
  • D-Serin
  • Pregnenolon-Sulfat
  • DHEA-Sulfat
    • anders: DHEA und DHEAS seien Glutamat-NMDA und Glutamat-AMPA-Antagonisten(5)

2. Wirkung auf Glutamat

Die Wirkung von Glutamat an NMDA-Rezeptoren wird durch

  • Noradrenalin und
  • Vasopressin

erhöht. Noradrenalin und Vasopressin wirken synergistisch auf Glutamat.(6)(7) Da Noradrenalin und Vasopressin und beide durch Stress erhöht werden, wirkt Stress Glutamat erhöhend.

3. Wirkung von Glutamat (auf die HPA-Achse)

Glutamat beeinflusst die Sekretion der Hormone HGH und ACTH aus der Hypophyse.(1)

Stress erhöht die Ausschüttung von Dopamin im mPFC, lateralen PFC (lPFC) und Nucleus accumbens (nicht aber im perirhinalen oder cingulären Kortex, in der lateral-basolateralen Amygdala, im anterioren ventromedialen Striatum oder im posterioren dorsolateralen Striatum) sowie von Serotonin im mPFC. Ein Glutamat-NMDA-Glycin-Rezeptor-Antagonist verringert die Ausschüttung von Dopamin bei Stress im mPFC und lPFC, während die stressbedingten Anstiege von Dopamin im Nucleus accumbens, Serotonin im mPFC und Cortisol unvermindert blieben. Demnach vermittelt Glutamat die stressbedingte Erhöhung von Dopamin im PFC.(8)

4. Regelungsbereich von Glutamat

Glutamat ist erforderlich für

  • Verarbeitung von Sinneswahrnehmungen
  • Bewegungsausführung
  • höhere Gehirnfunktionen
    • Lernen
    • Gedächtnis
  • Appetitregulation
    • appetitsteigernd
    • sättigungshemmend
  • Gegenteil von Angst
    • niedrige Glutamat-Spiegel und hohe GABA-Spiegel im ACC korrelieren mit einem hohen harm-avoidance-Wert(9)

Ein zu hoher Glutamatspiegel wirkt neurotoxisch, indem die Glutamatrezeptoren und Nervenzellen zerstört werden. Auf diesem Weg hat Glutamat Anteil an neurodegenerativen Krankheiten wie(1)

  • Epilepsie
  • Lähmungen nach Schlaganfall
  • Parkinson
  • Alzheimer

5. Glutamat bei verschiedenen Störungsbildern

5.1. Depression und Glutamat

Glutamatantagonisten wirken antidepressiv

ebenso der partielle Glutamatantagonist

  • D-Cycloserin (Antibiotikum, 500 mg/Tag)(10)

Nach unserem Verständnis ist zwischen melancholischer (endogener) Depression und atypischer Depression zu unterscheiden. Da melancholische Depression (wie ADS) typischerweise durch eine überhöhte Cortisolantwort auf akuten Stress gekennzeichnet ist, während atypische Depression (wie ADHS) häufig eine abgeflachte Cortisolstressantwort zeigt, könnten nach unserer Hypothese zugleich entsprechend typspezifische GABA-/Glutamatungleichgewichte bestehen. Melancholische Depression und ADS könnten nach unserer Hypothese mit einem GABA-Mangel und Glutamat-Überschuss korrelieren, während atypische Depression und ADHS von einem GABA-Überschuss und Glutamat-Mangel gekennzeichnet sein könnten.

5.2. Schizophrenie und Glutamat

Eine Studie erörtert die Behandlung von Schizophreniemit

  • D-Cycloserin (Antibiotikum, 500 mg/Tag)(10)
  • Glycin
  • D-Serin

5.3. Glutamat bei AD(H)S

5.3.1. Glutamat-Glutamin zu Kreatinin – Verhältnis

5.3.1.1. Verringertes Glutamat-Glutamin zu Kreatinin – Verhältnis bei AD(H)S im Cingulum

Eine Studie fand ein verringertes Glutamat-Glutamin zu Kreatinin-Verhältnis bei AD(H)S im Cingulum.(11)

5.3.1.2. Erhöhtes Glutamat-Glutamin zu Kreatinin – Verhältnis bei ADHS gegenüber ADS

Zwei Studien fanden bei ADHS ein höheres Glutamat/Glutamin zu Kreatinin – Verhältnis als bei ADS.(12)(13)
Mäuse mit deaktiviertem Kreatinin-Rezeptor in dopaminergen Nervenzellen zeigten Hyperaktivität.(14)

5.3.2. Glutamat-Glutamin zu myo-Inositol – Verhältnis

Kinder mit ADHS zeigten ein signifikant erhöhtes Verhältnis von Glutamat+Glutamin zu myo-Inositol-haltigen Verbindungen im anterioren cingularen Cortex.(15)

5.3.3. Ungleichgewicht des Glutamat/GABA-Haushalts

Weitere Berichte deuten auf ein Ungleichgewicht des Glutamat/GABA-Haushalts bei AD(H)S hin.(16)
Bei Kindern mit AD(H)S wurde ein erhöhter Glutamatspiegel und ein unveränderter GABA-Spiegel im Gehirn festgestellt. Erwachsene zeigten dagegen einen normalisierten Glutamat-Spiegel und einen verringerten GABA-Spiegel.(17)

Grundsätzlich leidet die Forschung daran, dass zu viele Untersuchungen keine getrennte Werte für ADS und ADHS-Subtypen erfassen.

5.3.4. Erhöhte Anandamid-Werte verändern Glutamattransmission im Striatum

Bei AD(H)S-Betroffenen wurden erhöhte AEA-Werte (= Anandamide = N-Arachidonoylethanolamin) aufgrund eines biochemischen Defekts des Abbaus von AEA gefunden. Dieser verändert selektiv die synaptische Glutamat-Übertragung im Striatum, nicht aber die GABA-Übertragung im Striatum.
Dies könnte ein Ungleichgewicht zwischen exitatorischer und inhibitorischer Neurotransmission im Striatum bewirken. Bei AD(H)S scheint die Erhöhung der AEA-Konzentrationen durch eine Hemmung von FAAH verursacht zu werden. FAAH ist ein Enzym, das für den Abbau von AEA maßgeblich ist. Interessanterweise wurde diese Veränderung im Mausstriatum nach der Stimulation der Dopamin-D2-Rezeptoren, nicht aber der D1-Rezeptoren repliziert.(18)(19)

5.3.5. Glutamat- und Glutaminwerte in Basalganglien bei AD(H)S

Bei noch nie medikamentierten wie bei medikamentierten erwachsenen AD(H)S-Betroffenen fand eine Studie verringerte Glutamat- und Glutamin-Werte in den Basalganglien. Bei unbehandelten Betroffenen korrelierte der Glutamat-/Glutamin-Mangel in den Basalganglien mit der AD(H)S-Symptomschwere. Keine Änderungen von Glutamat oder Glutamin fanden sich im parietalen Cortex.(20)

Bei Kindern mit AD(H)S fand eine Studie keine Veränderung von Glutamat im linken Striatum bei AD(H)S(21), eine andere Studie fand erhöhte Glutamat-Werte frontalstriatal.(22)

5.3.6. Glutamatwerte im rechten PFC bei AD(H)S

Eine Studie berichtet von verringerten Glutamatwerten im rechten PFC bei einer Subgruppe von Kindern mit AD(H)S.(21) Die Studie berichtet weiter von einer Entkoppelung der Exekutivfunktionen von Glutamatänderungen bei diesen Kindern im Vergleich zu Nichtbetroffenen. Eine andere Studie berichtete erhöhte Glutamat-Werte bei Kindern mit AD(H)S im dorsolateralen PFC.(22)

5.3.7. Erhöhte Glutamatwerte im anterioren cingularen Cortex

Eine Studie berichtet von verringerten Glutamatwerten im rechten PFC bei einer Subgruppe von Kindern mit AD(H)S.(21) Die Studie berichtet weiter von einer Entkoppelung der Exekutivfunktionen von Glutamatänderungen bei diesen Kindern im Vergleich zu Nichtbetroffenen. Eine andere Studie berichtete erhöhte Glutamat-Werte bei Kindern mit AD(H)S im dorsolateralen PFC.(22)

Zuletzt aktualisiert am 20.06.2021 um 22:57 Uhr


1.)
Bieger (2011): Neurostressguide, Seite 18 - (Position im Text: 1, 2, 3, 4)
2.)
Graw (2015): Genetik, Seite 689 - (Position im Text: 1)