Wie wirken Synpasengifte?

Gifte können synaptische Vorgänge auf unterschiedliche Weise beeinflussen, sodass es zu einer Veränderung bei der Erregungsweiterleitung kommt. Gifte können an der präsynaptischen Endigung wirken, im synaptischen Spalt oder an der postsynaptischen Membran.

Im Folgenden werde ich dir anhand einiger Beispiele die Wirkung von verschiedenen Giften an Synapsen näher bringen.

Curare:
Hast du dich schon mal gefragt, wie sich Pfeilgift auf den Körper eines Tieres auswirkt, wenn es damit getroffen wird?
Für Amazonas-Indianer ist das Jagen mit Pfeilgiften etwas ganz natürliches. Hierfür benutzen sie ein aus der Rinde von Lianen gewonnenen Gift. Es heißt Curare.
Im Folgenden werde ich dir erklären wie Curare sich auf die Erregungsweiterleitung auswirkt.

Curare wirkt an den Natrium – Ionen – Kanälen der postsynaptischen Zelle. Es bindet an die Rezeptoren, blockiert sie und verhindert so, dass Na+ nur noch in geringem Maße in die Postsynapse diffundiert.

Transmitter diffundieren also bei einer Erregung in den synaptischen Spalt. Diese binden im Normalfall an die Rezeptoren der Natrium – Kanäle, um diese zu öffnen.

An einigen Rezeptoren hat allerdings schon Curare gebunden und verhindert so, dass die Transmitter die Na+ - Kanäle öffnen. Es können jetzt nur noch wenige Na+ - Ionen in die Postsynapse diffundieren. Das verhindert die Ausbildung eines PSP (Postsynaptisches Potential). Die Weiterleitung eines Aktionspotentials auf die nachfolgenden Nervenzellen ist jetzt nicht mehr möglich. Die Signalübertragung wurde unterbrochen.

Wird ein Lebewesen von einem in Curare getränkten Pfeil getroffen, erleidet dieses Muskellähmung. Unter anderem hat das zur Folge, dass die Lunge kollabiert.

Abb. 1: Synapsengift Curare
Abb. 1: Synapsengift Curare

Alpha – Latrotoxin:
Hast du dich schonmal gefragt, wie eine kleine Spinne wie die Schwarze Witwe (etwa 1cm groß) es schafft, ein viel größeres Tier wie zum Beispiel ein Meerschweinchen zu töten?
Einen Biss der Spinne hat die folgenden Auswirkungen:

Alpha- Latrotoxin wirkt an der präsynaptischen Membran. Ohne dass ein Aktionspotential ins Endknöpfchen einläuft, öffnen sich die Calcium – Ionen – Kanäle und sorgen damit für eine Dauererregung der nachfolgenden Neurone.
Während unter normalen Umständen die Calcium – Kanäle nach einiger Zeit wieder schließen würden, bleiben sie, unter Einfluss von Alpha – Latrotoxin, dauerhaft geöffnet. Es diffundieren viele Transmitter in den synaptischen Spalt und sorgen für einen dauerhaften Einstrom von Na+ in die Postsynapse.
Es werden also dauerhaft Aktionspotentiale in den folgenden Neuronen ausgelöst (Dauerreizung), ohne dass es einen Reiz gab.
Die Spinne hat es mit ihrem Gift geschafft, die Muskulatur des Tieres zu lähmen und kann sich nicht mehr bewegen. Das Tier stirbt letztlich an Atemstillstand.

Selbst für einen Menschen kann das Gift der Schwarzen Witwe gefährlich sein. Nach einem Biss treten Symptome allerdings erst nach 1 bis 3 Stunden auf. Zu den Symptomen gehören Muskelschmerzen und starke Schmerzen im Bauch. Es können sogar Herzinfarkte oder Schlaganfälle auftreten. Unwillkürliche Muskelkontraktionen sind ein weiteres Symptom.
Bei medizinischer Behandlung kann die tödliche Auswirkung des Giftes jedoch verhindert werden.

Abb. 2: Synapsengift Alpha-Latroxin
Abb. 2: Synapsengift Alpha-Latroxin

Botulinum-Toxin:
Wieso kann verdorbenes Essen eigentlich gefährlich sein? Das liegt an dem Bakterium Clostridium Botolinum,dass oft in verdorbenem Essen vorkommt. Dies sorgt für folgende Auswirkungen auf den Organismus:

Botulinu-Toxin verhindert die Ausschüttung von Acetylcholin in den synaptischen Spalt. Es bindet an die Vesikel in der Präsynapse sodass die Vesikel nicht mit der Membran verschmelzen können. Die Transmitter werden nicht in den synaptischen Spalt ausgeschüttet.
Die Erregung kann nicht weitergeleitet werden.

Dies führt zu einer Lebensmittelvergiftung. Die Auswirkung ist die Lähmung der Muskulatur.
Bei geringer Giftmege sorgt Botulinustoxin für keine bleibenden Schäden. Ist die Menge jedoch zu hoch, kann dies zum Tod führen.

Abb. 3: Synapsengift Botulinus-Toxin
Abb. 3: Synapsengift Botulinus-Toxin

Atropin:

Atropin ist das Gift, welches in Pflanzen, wie zum Beispiel der Tollkirsche, vorkommt.
Es hat folgende Auswirkungen hat es auf die Synapsen:
Atropin bindet an die ACh-Rezeptoren, die in der postsynaptischen Membran liegen. Es kommt zu einer molekularen Strukturänderung. Diese verhindert, dass in die postsynaptische Zelle Natrium-Ionen einströmen können. Die Erregung hört nach der Freilassung der Neurotransmitter in den synaptischen Spalt auf. Die Erregungsweiterleitung wird gestoppt. Erregungen werden nicht weitergeleitet.
Auch dieses Gift führt zur Lähmung der Muskeln und schließlich dem Tod durch Atemstillstand.

Abb. 4: Synapsengift Atropin
Abb. 4: Synapsengift Atropin

E605/ Parathion

E605 oder auch Parathion ist das letze Gift das ich dir vorstellen werde. Es wird als Pflanzenschutzmittel verwendet. Folgende Auswirkungen hat E605:
E605 hemmt das Enzym Cholinersterase, welches im synaptischen Spalt das Acetylcholin abbaut. Daraufhin kommt es zu einer dauerhaft hohen Konzentration an ACh im synaptischen Spalt. Ein übermäßigen Na+-Ionen Einstrom in die Postsynapse ist die Folge, welches zu sehr hohen PSP führt. Das führt zu einer Dauererregung in den nachfolgenden Nervenzellen.
Die Folge ist ebenfalls der Tod durch Atemstillstand, da eine Lähmung herbeigeführt wird.

Abb. 5: Synapsengift E605
Abb. 5: Synapsengift E605

 

© Ina Gast