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Glutamat

Inhaltsverzeichnis

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 werden2
      • Grin1
      • Grin2a
      • Grin2b
      • Grin2c
      • Grin2d
    • Antagonisten
      • Amantadin3
      • Ketamin3
    • Agonisten
      • Glycin
  • AMPA-Rezeptoren (ionotrop)
    • Agonisten
      • sollen antidepressiv wirken3
    • Schnelle glutamaterge Übertragung wird hauptsächlich durch AMPA-Rezeptoren vermittelt4
  • 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 GABA4

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-Antagonisten5

2. Wirkung auf Glutamat

Die Wirkung von Glutamat an NMDA-Rezeptoren wird durch

  • Noradrenalin und
  • Vasopressin

erhöht. Noradrenalin und Vasopressin wirken synergistisch auf Glutamat.67 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-Wert9

Ein zu hoher Glutamatspiegel wirkt neurotoxisch, indem die Glutamatrezeptoren und Nervenzellen zerstört werden. Auf diesem Weg hat Glutamat Anteil an neurodegenerativen Krankheiten wie1

  • Epilepsie
  • Lähmungen nach Schlaganfall
  • Parkinson
  • Alzheimer

5. Glutamat bei verschiedenen Störungsbildern

5.1. Depression und Glutamat

Glutamatantagonisten wirken antidepressiv

  • Amantadin10
  • Lamotrigin10
  • Ketamin10
  • Riluzol10 (Rilutek)
  • Memantin

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 ADHS-I) typischerweise durch eine überhöhte Cortisolantwort auf akuten Stress gekennzeichnet ist, während atypische Depression (wie ADHS-HI) häufig eine abgeflachte Cortisolstressantwort zeigt, könnten nach unserer Hypothese zugleich entsprechend typspezifische GABA-/Glutamatungleichgewichte bestehen. Melancholische Depression und ADHS-I könnten nach unserer Hypothese mit einem GABA-Mangel und Glutamat-Überschuss korrelieren, während atypische Depression und ADHS-HI 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 ADHS

5.3.1. Glutamat-Glutamin zu Kreatinin – Verhältnis

5.3.1.1. Verringertes Glutamat-Glutamin zu Kreatinin – Verhältnis bei ADHS im Cingulum

Eine Studie fand ein verringertes Glutamat-Glutamin zu Kreatinin-Verhältnis bei ADHS im Cingulum.11

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

Zwei Studien fanden bei ADHS-HI ein höheres Glutamat/Glutamin zu Kreatinin – Verhältnis als bei ADHS-I.1213
Mäuse mit deaktiviertem Kreatinin-Transporter in dopaminergen Nervenzellen zeigten Hyperaktivität.14

5.3.2. Glutamat-Glutamin zu myo-Inositol – Verhältnis

Kinder mit ADHS-HI 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 ADHS hin.16
Bei Kindern mit ADHS 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 ADHS-I und ADHS-HI-Subtypen erfassen.

5.3.4. Erhöhte Anandamid-Werte verändern Glutamattransmission im Striatum

Bei ADHS-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 ADHS 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.1819

5.3.5. Glutamat- und Glutaminwerte in Basalganglien bei ADHS

Bei noch nie medikamentierten wie bei medikamentierten erwachsenen ADHS-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 ADHS-Symptomschwere. Keine Änderungen von Glutamat oder Glutamin fanden sich im parietalen Cortex. 20

Bei Kindern mit ADHS fand eine Studie keine Veränderung von Glutamat im linken Striatum bei ADHS21, eine andere Studie fand erhöhte Glutamat-Werte frontalstriatal.22

5.3.6. Glutamatwerte im rechten PFC bei ADHS

Eine Studie berichtet von verringerten Glutamatwerten im rechten PFC bei einer Subgruppe von Kindern mit ADHS.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 ADHS 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 ADHS.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 ADHS im dorsolateralen PFC.22

5.3.8. Verringerte Cyclin-abhängige Kinase 5 (CDK5)-Blutspiegel

Bei Kindern mit ADHS fanden sich statistisch signifikant niedrigere CDK5-Blutspiegel.23

5.3.9. Erhöhte MAP2-, GKAP- und PSD95-Blutspiegel

Eine Studie fand siginfikant erhöhte MAP2-, GKAP- und PSD95-Blutspiegel bei Kindern mit ADHS.23


  1. Bieger (2011): Neurostressguide, Seite 18

  2. Graw (2015): Genetik, Seite 689

  3. Müller, Strobach (2005): Depressionen: Krankheitsbild und Therapie; Seite 53

  4. De Blasi, Conn, Pin, Nicoletti (2001): Molecular determinants of metabotropic glutamate receptor signaling, Trends in Pharmacological Sciences, Volume 22, Issue 3, 2001, Pages 114-120, ISSN 0165-6147, https://doi.org/10.1016/S0165-6147(00)01635-7.

  5. Kimonides, Khatibi, Svendsen, Sofroniew, Herbert (1998): Dehydroepiandrosterone (DHEA) and DHEA-sulfate (DHEAS) protect hippocampal neurons against excitatory amino acid-induced neurotoxicity. Proc Natl Acad Sci U S A. 1998 Feb 17; 95(4): 1852–1857. doi: 10.1073/pnas.95.4.1852. PMCID: PMC19202. PMID: 9465106. Neurobiology

  6. Teicher, Andersen, Polcari, Anderson, Navalta (2002): Developmental neurobiology of childhood stress and trauma. Psychiatr Clin North Am. 2002 Jun;25(2):397-426, vii-viii. doi: 10.1016/s0193-953x(01)00003-x. PMID: 12136507. REVIEW

  7. Joëls, Urban (1984): Arginine-vasopressin enhances the responses of lateral septal neurons in the rat to excitatory amino acids and fimbria-fornix stimuli. Brain Res. 1984 Oct 8;311(2):201-9. doi: 10.1016/0006-8993(84)90084-2. PMID: 6149788.

  8. Goldstein, Rasmusson, Bunney, Roth (1994): The NMDA glycine site antagonist (+)-HA-966 selectively regulates conditioned stress-induced metabolic activation of the mesoprefrontal cortical dopamine but not serotonin systems: a behavioral, neuroendocrine, and neurochemical study in the rat. Journal of Neuroscience 1 August 1994, 14 (8) 4937-4950; DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.14-08-04937.1994

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  10. Sanacora, Rothman, Mason, Krystal (2003): Clinical studies implementing glutamate neurotransmission in mood disorders. Ann N Y Acad Sci. 2003 Nov;1003:292-308. REVIEW

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  17. Bollmann, Ghisleni, Poil, Martin, Ball, Eich-Höchli, Edden, Klaver, Michels, Brandeis, O’Gorman (2015): Developmental changes in gamma-aminobutyric acid levels in attention-deficit/hyperactivity disorder. Transl Psychiatry. 2015 Jun 23;5:e589. doi: 10.1038/tp.2015.79.

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Diese Seite wurde am 03.02.2024 zuletzt aktualisiert.