Rezeptoren

Qualitätssicherung von Dr. med. Nonnenmacher am 10. November 2016
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Rezeptoren empfangen Reize und Signale aus der Umwelt und leiten sie zur Verarbeitung weiter. In der Biochemie fungieren bestimmte Biomoleküle und in der Physiologie die Sinneszellen als Rezeptoren.

Inhaltsverzeichnis

Was sind Rezeptoren?

Als Rezeptor gilt im weitesten Sinne eine Signaleinrichtung, die auf spezifische Einflüsse reagiert. So wird sowohl in der Biochemie als auch in der Physiologie von Rezeptoren gesprochen. In der Biochemie handelt es sich um Proteine oder Proteinkomplexe, die Signalmoleküle binden können.

Dabei kann jeder biochemische Rezeptor nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip nur ein Molekül binden. Er besitzt genau die funktionelle Gruppe, welche zum empfangenden Molekül die richtige Passform besitzt. Für sehr viele mögliche Signale existieren die Rezeptoren also bereits. Ob sie reagieren, hängt nun vom Vorhandensein des passenden Signalmoleküls ab. In der Physiologie gelten die Sinneszellen als Rezeptoren.

Mittlerweile befindet sich der Rezeptorbegriff jedoch im Wandel. Heute werden Sinnesrezeptoren auch als Sensoren bezeichnet. Diese werden wiederum in primäre und sekundäre Sinneszellen aufgeteilt. Während primäre Sinneszellen Aktionspotenziale ausbilden, empfangen sekundäre Sinneszellen nur die Signale. Auch bei den Sensoren wird der Signalempfang über biochemische Rezeptoren ausgelöst.

Anatomie & Aufbau

Die biochemischen Rezeptoren befinden sich entweder auf der Oberfläche von Biomembranen oder im Zytoplasma beziehungsweise im Zellkern. Die Membranrezeptoren sind Proteine, die chemisch modifiziert sind und Signalmoleküle binden können. Dabei kann jeder Rezeptor nur ein spezielles Signalmolekül binden. Wenn diese Bindung stattfindet, werden elektrische oder chemische Prozesse ausgelöst, die eine Reaktion der Zelle, des Gewebes oder des gesamten Körpers hervorruft.

Membranrezeptoren werden nach ihrer Wirkungsweise in ionotrope und metabotrope Rezeptoren unterteilt. Ionotrope Rezeptoren stellen Ionenkanäle dar, die sich bei der Bindung an die Liganden öffnen und dabei zur Änderung der elektrischen Leitfähigkeit von Membranen führen. Metabotrope Rezeptoren bewirken Konzentrationsänderungen von sekundären Botenstoffen. Intrazelluläre Kernrezeptoren binden im Zytoplasma oder im Kern als Signalmoleküle beispielsweise Steroidhormone und steuern auf diese Weise die Expression von Genen im Zellkern. Damit vermitteln sie bestimmte Hormonreaktionen.

In der Physiologie werden, wie bereits erwähnt, die Sinneszellen als Rezeptoren bezeichnet. Dabei gibt es verschiedene Typen von Rezeptoren wie Barorezeptoren (für Druckreiz), Chemorezeptoren, Fotorezeptoren, Thermorezeptoren, Schmerzrezeptoren oder Propriozeptoren.

Funktion & Aufgaben

Generell haben Rezeptoren die Funktion, Signale oder Reize zu empfangen und weiterzuleiten. Rezeptormoleküle arbeiten nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip, wobei für jedes Signalmolekül ein eigener Rezeptor existiert. Bei der Ligandenbindung werden entweder elektrische Signale erzeugt und weitergeleitet oder innerzelluläre Signalkaskaden durch Konzentrationsänderungen von Botenmolekülen hervorgerufen.

Kernrezeptoren vermitteln durch Genaktivierung beispielsweise hormonelle Reaktionen. Auch die Sinneszellen empfangen die physikalischen oder chemischen Signale über biochemische Rezeptoren. Trotzdem werden sie parallel dazu auch als Rezeptoren oder Sensoren bezeichnet. Dabei übernehmen die verschiedenen Typen von Sinneszellen unterschiedliche Aufgaben. So sind die Chemorezeptoren für die Wahrnehmung von Geschmacks- und Geruchseindrücken verantwortlich. Des Weiteren regulieren sie die Atmung durch Messung der Konzentrationen von Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasserstoff-Ionen. Barorezeptoren registrieren ständig den arteriellen und venösen Blutdruck und leiten die Werte ans Gehirn weiter.

Damit sind sie für das reibungslose Funktionieren des Herz-Kreislauf-Systems verantwortlich. Die Fotorezeptoren empfangen die Lichtreize und spielen eine maßgebliche Rolle beim Sehvorgang. Thermorezeptoren dienen zur Wahrnehmung der Temperatur und Temperaturänderung. So gibt es spezielle Rezeptoren für Wärme oder für Kälte. Einige Thermorezeptoren regulieren auch die Homöostase der Körpertemperatur. Spezielle Rezeptoren, wie die Propriozeptoren (Muskelspindeln), erfassen beispielsweise die Länge von Skelettmuskeln.

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Krankheiten

Verschiedene Erkrankungen werden direkt durch Fehlleistungen von Rezeptoren verursacht. Wenn es beispielsweise bei den Mechanorezeptoren der Halswirbelsäule zu Störungen kommt, resultieren daraus Schwindel und Übelkeit. Erkrankungen der Halswirbelsäule sind gar nicht so selten. Dabei treten neben dem Schwindel auch solche Symptome wie Hörsturz, Tinnitus, Sehstörungen, Konzentrationsstörungen und sonstige Sinnesstörungen auf.

Auch andere Erkrankungen wie Herzrhythmusstörungen, Angina pectoris, Magen-Darm-Störungen, Blasenstörungen oder Asthma bronchiale können auf der Basis von Rezeptorstörungen entstehen. Diabetes vom Typ II entwickelt sich im Rahmen des metabolischen Syndroms. Durch bestimmte Stoffwechselvorgänge kann sich eine Insulinresistenz herausbilden. Bei einer Insulinresistenz wird zwar noch genügend Insulin produziert, aber der Insulinrezeptor reagiert nicht mehr ordnungsgemäß. Die Wirksamkeit des Insulins sinkt. Daher wird die Bauchspeicheldrüse animiert, noch mehr Insulin zu erzeugen. Das kann bis zu ihrer vollständigen Erschöpfung führen.

Der Diabetes wird manifest. Viele psychische Erkrankungen werden durch Störungen bei der Reizweiterleitung verursacht. Hier fungieren sogenannte Neurotransmitter als biochemische Botenstoffe. Diese Neurotransmitter geben ihre Information durch Bindung an Rezeptoren weiter. Werden die Rezeptoren durch andere Substanzen blockiert oder funktionieren sie aus anderen Gründen nicht ordnungsgemäß, kann es zu erheblichen psychischen Störungen kommen. Manche Psychopharmaka setzen in ihrer Wirkungsweise direkt an den Rezeptoren an. Einige ahmen die Funktion des Neurotransmitters nach und binden sich an den entsprechenden Rezeptor. Andere Psychopharmaka werden eingesetzt, um bei einer erhöhten psychischen Reizbarkeit Rezeptoren für physiologische Neurotransmitter zu blockieren.

Daher kommt es bei der Einnahme dieser Medikamente immer zu Nebenwirkungen, welche zur Einschränkung der Leistungsfähigkeit führen. Des Weiteren gibt es auch einige genetisch bedingte Erkrankungen im Zusammenhang mit Rezeptoren. So werden immer mehr Rezeptor-Mutationen entdeckt, die zu ihrer Wirkungslosigkeit führen können. Andererseits sind auch Autoimmunerkrankungen bekannt, die sich gegen Rezeptoren richten. Ein bekanntes Beispiel ist die Autoimmunstörung Myasthenia gravis, wo die Signalübertragung zwischen Nerv und Muskel gestört ist.

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