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Dopamin: ein zentraler Neurotransmitter, und die Darm-Hirn-Achse

Dopamin spielt eine wichtige Rolle als Neurotransmitter sowie als Hormon. Es wurde ausführlich auf seine neuronale und synaptischen Wirkung und in Bezug auf die Parkinson-Krankheit untersucht. Zudem spielt ein gestörter Dopaminhaushalt eine zentrale Rolle bei Suchterkrankungen. Dopaminrezeptoren werden nicht nur in Neuronen, sondern auch in vielen Arten von Säugetierzellen innerhalb und außerhalb des Zentralnervensystems exprimiert. Neuere Studien zeigen eine Dopamin-Achse zwischen Darm und ZNS. Diese wahrscheinlich Immunzellen-vermittelte Verknüpfung eröffnet eine neue Perspektive für die Verwendung von Dopamin-ähnlichen Arzneimitteln bei einer Vielzahl von Krankheiten.

Einleitung

Monoamine sind vielseitige Verbindungen mit unterschiedlichen Wirkorten und Mechanismen. Der bekannteste Wirkort ist das Gehirn, wo sie als Neurotransmitter auftreten. Sie können auch die Funktion regulatorischer Moleküle haben, die an der Aufrechterhaltung der Homöostase beteiligt sind, aber auch bei einigen Krankheiten Teil des Problems sein können. Ein Beispiel ist Adrenalin/Noradrenalin, die sowohl Neurotransmitter sympathischer Neuronen sind, als auch von der Nebenniere sezerniert werden, um die Homöostase aufrechtzuerhalten. Bei Tumoren der Nebenniere führt die Überproduktion dieser Monoamine jedoch zu schwerwiegenden Symptomen. Dopamin ist traditionell eher als Neurotransmitter bekannt, obwohl es ebenfalls an der Aufrechterhaltung der Homöostase beteiligt ist. Dopamin scheint im Unterschied zu Adrenalin/Noradrenalin eher im parakrinen als im endokrinen Modus zu wirken.

Monoamine (Adrenalin, Noradrenalin, Dopamin usw.) wurden erstmals im Gehirn nachgewiesen. Der erste Nachweis einer Verbindung, bei der es sich wahrscheinlich um Dopamin handelte, erfolgte 1951 im Gehirn verschiedener Tiere und auch beim Menschen.[1] Ähnliche Studien, die sich mit der regionalen Verteilung befassten, konnten Dopamin in Gebieten mit niedrigem Noradrenalin-Gehalt (z. B. dem Caudate putamen) nicht nachweisen.[2] Einige Jahre später wurde eine Verbindung, die weder Noradrenalin noch Adrenalin war, isoliert und durch Papierchromatographie als Dopamin identifiziert.[3,4] Die Hauptfrage zielte aufgrund der Lokalisierung im Gehirn somit auf die physiologische Rolle von Dopamin. Eine sehr wichtige Information ergab sich aus der Entdeckung, dass L-DOPA, eine biosynthetische Vorstufe von Dopamin, das Aufwachen nach einer Hexobarbitalanästhesie erleichterte. In den späten 1950er Jahren wurde nachgewiesen, dass Dopamin spezifische Funktionen im und außerhalb des Gehirns hatte und dass L-DOPA ein Vorläufer war, der bei Verabreichung im Tiermodell in Dopamin umgewandelt werden konnte.[6,7]

Eine wichtige Entdeckung war der Zusammenhang zwischen Dopaminmangel und Parkinson-Krankheit. In mehreren Laboratorien wurde festgestellt, dass die Ursache der Parkinson-Krankheit in den mit dem Striatum verbundenen Gehirnstrukturen lag, und andere zeigten, dass es sich um einen Mangel an Dopamin in der Substantia nigra handelte, der wiederum zu einem Dopamin-Schwund im Striatum führte. Bald nach diesen frühen Entdeckungen wurde L-DOPA als Medikament zur Bekämpfung der Symptome der Parkinson-Krankheit vorgeschlagen.[8,9,10] Studien an Parkinson-Tiermodellen haben gezeigt, dass die motorischen Störungen auf ein Ungleichgewicht in den direkten und indirekten Striatalwegen zurückzuführen sind, in denen Neuronen, die auf den Globus pallidus und die Substantia nigra pars reticulata projizieren, zwei verschiedene Arten von Dopamin-Rezeptoren aufweisen (D1 bzw. D2).[11,12] Insgesamt wurde seitdem fünf Dopamin-Rezeptor-Subtypen entdeckt, siehe unten.

Dopamin gilt heute als einer der wichtigsten Neurotransmitter, der anscheinend direkt oder indirekt an fast jeder physiologischen Funktion im Zentralnervensystem (ZNS) beteiligt ist. Dieser Beitrag sammelt die Informationen über Dopamin, die in Studien gewonnen wurden, den Zusammenhang mit der Parkinson-Krankheit sowie der Wirkungen, die Dopamin in der Peripherie ausübt. Zudem wird die zellbasierte Kommunikation betrachtet, die den Darm und das ZNS verbindet.

Dopamin als Neurotransmitter

Dopamin ist einer der wichtigsten Neurotransmitter im Nervensystem von Säugetieren. Im ZNS wird es von den sogenannten dopaminergen Neuronen produziert und freigesetzt, die in verschiedenen Hirnarealen, aber besonders häufig in der Substantia nigra vorkommen. Dopaminerge Neuronen der Substantia nigra pars compacta projizieren auf das Striatum, wo spezifische Rezeptoren aktiviert werden und das Signal durch Projektionsneuronen und weitere Schaltkreise an den Pallidus, den Thalamus und die Substantia nigra pars reticulata weitergeleitet wird. Dopamin nimmt an fast jedem zentral gesteuerten Ereignis teil, von der motorischen Kontrolle bis zur Kognition.

Dopamin wirkt über zwei gut beschriebene Mechanismen. Einmal wird es in den synaptischen Spalt abgegeben, wo es auf postsynaptische Dopamin-Rezeptoren wirkt. Andererseits kann extrazelluläres Dopamin aus anderen postsynaptischen Quellen bei den Neuronen ankommen, d. h. durch Diffusion erreicht Dopamin Rezeptoren anderer Neuronen (oder Gliazellen), die nicht in direktem Kontakt mit der Zelle stehen, die den Neurotransmitter ursprünglich freigesetzt hat [13,14,15,16]. Dadurch herrscht im Gehirn ein dopaminerger Grund-Tonus, der von dem Dopamin aufrecht erhalten wird, das an das extrazelluläre Medium abgegeben wurde und extrasynaptische Rezeptoren in verschiedenen Zellen im ganzen Gehirn aktiviert.

Dopaminrezeptoren

Bisher wurden fünf Dopamin-Rezeptoren beschrieben (D1, D2, D3, D4 und D5), die zur Superfamilie der G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCRs) gehören. Lange wurde angenommen, dass die Rolle von Dopamin im Gehirn darin besteht, Variationen der intraneuronalen cAMP-Spiegel zu erzeugen und in der Aktivierung/Inaktivierung der Proteinkinase, die wiederum die Aktivität eines Proteins reguliert, das als Schlüsselprotein für die dopaminerge Neurotransmission gilt, und cAMP-reguliertes Phosphoprotein mit einem Molekulargewicht von 32 kDa (DARPP32). Das gemeinsame Protein der D1- und D5-Rezeptoren ist Gs, welches die Adenylatzyklase aktiviert und so zu einem Anstieg des zytosolischen cAMP-Spiegels führt. Gi ist das gemeinsame Protein der D2-, D3- und D4-Rezeptoren, dessen Beteiligung die Adenylatcyclase inaktiviert, was zu einer Abnahme der zytosolischen cAMP-Spiegel führt [17]. Gs- oder Gi-Kopplung kann auch in anderen Zellen als Neuronen auftreten, da Dopamin-Rezeptoren in vielen Zelltypen (auch in der Peripherie) gefunden werden, was die Hypothese untermauert, dass Dopamin mehr als ein reiner Neurotransmitter ist. Wie unten gezeigt, gibt es Spleißvarianten von Dopaminrezeptoren: einige von ihnen sind „natürlich“, d. h. sie kommen bei allen Personen vor, andere variieren von Person zu Person und können möglicherweise mit impulsivem Verhalten oder Suchtgefahr in Verbindung gebracht werden. Spleißvarianten wurden bisher hauptsächlich für die D2- und D4-Rezeptoren beschrieben. Im hiesigen Kontext ist wichtig, dass Genpolymorphismen sowie Einzelnukleotidpolymorphismen (SNPs) für alle fünf Rezeptoren beschrieben wurden, die mit einer Vielzahl von Abhängigkeiten (Drogen, Alkohol usw.) und Fettleibigkeit in Verbindung gebracht werden können.[18,19,20,21,22,23,24,25]

Heteromere Dopamin-Rezeptor-Komplexe

Die Vielfalt der Wirkungen im gesunden Gehirn und das therapeutische Potenzial des Targetings von Dopamin-Rezeptoren bei Erkrankungen des Nervensystems wird durch unzählige Möglichkeiten gestützt, die sich aus dem Auftreten von heteromeren Komplexen ergeben, die von Dopamin-Rezeptoren untereinander oder von Dopamin-Rezeptoren und anderen Zelloberflächenrezeptoren gebildet werden.

Hinsichtlich der Dimerisierung der gegensätzlichen physiologischen Wirkung der Rezeptorsubtypen D1 und D2 gab es früher eine Kontroverse, ob diese D1-D2-Rezeptor-Interaktionen bei Primaten auftreten. Dies wurde durch den Nachweis gelöst, dass im Affenmodell ein signifikanter Prozentsatz von Neuronen vorhanden ist, die einen D1-D2-Rezeptor-Komplexe exprimieren.[11] Eine physiologische Rolle dieser D1-D2-Rezeptor-Heteromere wurde im gesunden Gehirn und eine pathophysiologische in Suchtmodellen nachgewiesen.[11,28,29,30] Darüber hinaus wurde festgestellt, dass geschlechtsspezifische Expressionsunterschiede neuropsychiatrische Krankheiten (Angst und Depression) beeinflussen.[31]

Die Wirkung von Dopamin in einer bestimmten Zelle hängt von den Dopamin-Rezeptoren ab, die auf der Plasmamembran exprimiert werden, und von der Expression von Komplexen, an denen diese Rezeptoren beteiligt sind. Tatsächlich vermittelt jedes Rezeptor-Heteromer eine andere Signalgebung, wenn es durch Dopamin aktiviert wird, d. h. jedes Rezeptor-Heteromer hat seine eigene physiologische Rolle und seine eigenen pharmakologischen Eigenschaften [32,33,34]. Ein für die Parkinson-Krankheit relevantes Beispiel ist das Auftreten von Striatum-Neuronen, die D1- und Adenosin-A1-Rezeptoren [35] oder D2- und Adenosin-A2A-Rezeptoren [36] exprimieren. Der Antagonismus zwischen der dopaminergen Übertragung und der purinergen Regulation der Neurotransmitterfreisetzung ist teilweise auf das Auftreten dieser Heteromere zurückzuführen.[37,38,39,40]

Andere bisher beschriebene homotrope (rein aus Dopamin-Rezeptor-Einheiten bestehende) Heteromere sind D1–D3 [41,42], D2–D3 [43], D2–D5 [28] und D2–D4 [44]. Abgesehen von A1–D1 und A2A–D2 sind weitere heterotrope Rezeptorheteromere das D1-Histamin H3 [45], das D2-Histamin H3 [46], das D4-adrenerge [47] usw. Eine vollständige Liste der Dopamin-Rezeptor-enthaltenden Komplexe lässt sich unter http://www.gpcr-hetnet.com/ abfragen.[48] Ein gutes Beispiel für eine wichtige physiologische Rolle sind Dopamin-Rezeptor- und adrenerge Rezeptor-haltige Heteromere, die an der zirkadianen Regulation der Melatoninproduktion durch die Zirbeldrüse beteiligt sind.[48]

Trotz der Tatsache, dass es nur wenige Beispiele für Isoformen in G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (GPCR) gibt, können die mRNAs für die D2- und D4-Rezeptoren differentiell gespleißt werden, wodurch eine Vielzahl an Isoformen entsteht. Am besten untersucht sind D2-short und D2, die sich in der Größe des dritten intrazellulären Loops unterscheiden.[49] Interessanterweise kann D2-short präsynaptisch exprimiert werden, um die Freisetzung von Neurotransmittern zu regulieren, und wirkt somit als Autorezeptor.[50,51] Die etwa 20 Varianten des D4-Rezeptors sind auf eine hypervariable Region des D4-Gens zurückzuführen; sie stammen von 27 Haplotypen.[52,53] Einer von ihnen (D4.7) ist mit Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) assoziiert.[54] Die strukturellen Besonderheiten dieser verschiedenen Heteromere, zum Beispiel an interagierenden Bindungsstellen, liegen der differentiellen Signalisierung zugrunde.[55,56,57] Die D2-short-Isoform kann zwar mit D4-Rezeptorvarianten interagieren, nicht jedoch mit der D4.7-Isoform.[58] Ob dieser Mangel an homotroper Dopamin-Rezeptor-Rezeptor-Interaktion einen Einfluss auf die Pathophysiologie von ADHS hat, ist derzeit nicht bekannt.

Energetik der Biosynthese von Dopamin

Sowohl Ungleichgewichte bei der Dopamin-Neurotransmission als auch Veränderungen von Gehirnschaltkreisen, bei denen Dopamin ein Schlüsselfaktor ist, sind an einer Vielzahl von neurologischen und neuropsychiatrischen Erkrankungen beteiligt, von Alkohol-/Drogensucht bis hin zu Schizophrenie.[18,19,20,21,22,23,24,25 ,59,60,61,62] Tatsächlich wirken typische Antipsychotika „fast ausschließlich“ auf das Dopaminsystem.[63]

Beim Menschen erfolgt die Dopamin-Synthese beginnend bei der essentiellen Aminosäure Phenylalanin als Vorstufe von Tyrosin, welches wiederum die Vorstufe einer Vielzahl bioaktiver Moleküle ist (z.B. DOPA, Dopamin, Katecholaminen, Melanin etc.). Für die Dopamin-Synthese werden zwei Enzyme benötigt: L-Tyrosin-Hydroxylase, die als Marker für Dopamin-produzierende Zellen/Neuronen verwendet wird, und L-3,4-Dihydroxyphenylalanin-(L-DOPA)-Decarboxylase. In „dopaminergen“ Zellen ist Dopamin das Endprodukt, das wiederverwendet oder abgebaut werden kann; in Zellen, die Dopamin-β-hydroxylase enthalten, z. B. Zellen in der Nebenniere, wird es weiter in Noradrenalin umgewandelt. Es wird angenommen, dass Phenylalanin deshalb essentiell ist, weil es energetisch ziemlich aufwändig wäre, es in Neuronen zu synthetisieren. Die Evolution hat es Säugetieren somit ermöglicht, Phenylalanin stattdessen aus Nährstoffen zu gewinnen, um Tyrosin und seine Derivate (Dopamin, L-DOPA, Noradrenalin, Adrenalin, Thyroxin, Tyramin usw.) leicht zu synthetisieren. Dieser selektive Vorteil ermöglicht die Einsparung von Energie und synthetisierender Enzyme. Die Hydroxylierung von Tyrosin zu L-DOPA erfordert jedoch ein Reduktionspotential, was bedeutet, dass eine anhaltende Dopamin-Produktion zu oxidativem Stress führen kann. Um die Neusynthese von Dopamin zu minimieren, verfügen Neuronen über spezifische (Wieder-)Aufnahmemechanismen (re-uptake), um überschüssiges bzw. nach Beendigung der Reizleitung unbenötigtes interstitielles Dopamin wieder in die ursprüngliche (präsynaptische) Zelle aufzunehmen und wiederzuverwenden.

Parkinson-Krankheit & L-DOPA

Die Parkinson-Krankheit (auch Morbus Parkinson), die aus dem Absterben von dopaminergen Neuronen der Substantia nigra resultiert, ist gekennzeichnet durch motorische Symptome, einschließlich Zittern (Tremor) in Ruhe und Schwierigkeiten bei der Ausführung von Bewegungen. In Übereinstimmung mit der Schlüsselrolle von Dopamin in Belohnungsschaltkreisen assoziiert Parkinson-Krankheit mit impulsiven Kontrollstörungen. Bis zu 40% der Parkinson-Patienten haben impulsive Tendenzen, wobei Hypersexualität am häufigsten und Männer am stärksten gefährdet sind (siehe [64] für eine Übersicht).

Ein wirksames Medikament, das auch heute noch verwendet wird, wurde vor Jahrzehnten durch die bahnbrechende Arbeit von Hornykiewicz und Kollegen vorgeschlagen. Nachdem sie entdeckt hatten, dass die Ursache der motorischen Symptome ein Mangel an Dopamin in bestimmten Bereichen des Gehirns war und dass Dopamin die Blut-Hirn-Schranke nicht überwinden kann, dachten sie daran, L-DOPA, d. h. seinen Vorläufer, zu verwenden. L-DOPA passiert leicht die Blut-Hirn-Schranke und wird im Gehirn in Dopamin umgewandelt. Schwankungen des Blut-/Hirnspiegels des Arzneimittels und die Notwendigkeit einer chronischen Behandlung führen sowohl bei Unter- wie Überversorgung mit L-DOPA zu Nebenwirkungen, hauptsächlich Dyskinesien [65,66].

Dopamin im Magen-Darm-Trakt

Die Vorstellung einer verbindenden Darm-Gehirn-Achse gewinnt zunehmend an Bedeutung, da zahlreiche Belege für die Relevanz der Zusammensetzung des Darmmikrobioms für die Gesunderhaltung und die Beeinflussung eines Krankheitsverlaufs vorliegen. Die Kommunikation beginnt mit der Regulierung der Mikrobiom-Zusammensetzung und der Darmfunktion durch Moleküle, die entweder von Mikrobiota oder Darmzellen produziert werden. Die Fernregulierungen werden vermutlich durch Zellen des Immunsystems vermittelt [76,77,78]. Obwohl es nicht vollständig vergleichbar ist, weil das endokrine System Blut als Vermittler der hormonellen Wirkung einbezieht, wurde das vergleichbare Konzept der „mikrobiellen Endokrinologie“ erstellt, um die symbiotischen Mechanismen zu untersuchen, die zwischen unseren Zellen und den Mikroben, die uns begleiten, etabliert sind [79].

Als Beispiel für die Darm-Gehirn-Achse gibt es kumulative Hinweise auf die Rolle des Darmmikrobioms bei der Entwicklung der Parkinson-Krankheit. Obwohl die grundlegenden Mechanismen nicht bekannt sind [80], ist anzunehmen, dass Dopamin im Darm der Schlüssel zu einer Vielzahl physiologischer Prozesse ist, die sich direkt oder indirekt auf die Neurotransmission und das neuronale Schicksal im ZNS auswirken können.

Die Menge an Dopamin in der Peripherie ist viel höher als im ZNS. Nicvht zuletzt deshalb wurde vor mehr als 50 Jahren die Freisetzung von Dopamin zuerst im Dünndarm von Kaninchen nachgewiesen, welches wahrscheinlich von sympathischen Nervenenden stammte [81]. Dopamin wird nicht nur von sympathischen Neuronen produziert, sondern kann in der Peripherie auch von einer Vielzahl anderer Zellen produziert werden. Vor mehr als 50 Jahren wurden die „Färbeeigenschaften“ sogenannter „Dopaminzellen“ der Zwölffingerdarmschleimhaut von Kuh oder Schwein beschrieben [82]. Zuvor wurde über eine Methode zur Identifizierung von Monoaminen in Zellen berichtet [83]. Dopamin im Magen-Darm-Trakt wird wahrscheinlich aus Phenylalanin synthetisiert, das aus der Nahrungsverdauung stammt. Die überschüssigen Aminosäuren, die nicht in den Darmzellen verarbeitet werden, werden hauptsächlich über das Blut auf alle Organe des Säugetierkörpers verteilt. Mit anderen Worten: nicht alles Phenylalanin, das aus der Nahrungsverdauung stammt, gelangt in den Blutkreislauf. Einerseits können Mikroorganismen im Darm sowohl Neurotransmitter synthetisieren (unter Verwendung von Phenylalanin) als auch abbauen, einschließlich Dopamin [84]. Andererseits können Zellen des Darms oder Nerven im Darm Dopamin sammeln und/oder freisetzen. Ein Beispiel wären Paneth-Zellen, deren Zytoplasma Aggregate von Dopamin und L-3,4-Dihydroxyphenylalanin (Levadopa, L-DOPA) enthalten [85]. Dies sind spezialisierte Zellen, bei denen es sich um monoaminsekretierende Epithelzellen des Darms handelt, die sich in den Lieberkühn-Krypten befinden. Paneth-Zellen sind an der Kontrolle der Zusammensetzung der Darmflora beteiligt [86,87], und bemerkenswerterweise befinden sich diese Zellen zusammen mit Enterozyten an vorderster Front der körperlichen Verteidigungslinie und haben somit eine enge Beziehung zu Zellen des Immunsystems [88,89].

Es ist anzunehmen, dass lokal produziertes Dopamin die Zellen des Magen-Darm-Trakts und Zellen in Peyer-Plaques und Mesenteriallymphknoten beeinflusst. Nicht-neuronale Zellen reagieren sicherlich auf Dopamin, aber es sind weitere Untersuchungen erforderlich, um zu wissen, wie Darm-Dopamin- und Dopamin-reiche Magen-Darm-Zellen an Parkinson und entzündlichen Darmerkrankungen beteiligt sind, und wie man hier zukünftige Therapieziele finden kann [90]. Eine wichtige Rolle spielen Immunzellen, die unterschiedliche Dopamin-Rezeptortypen exprimieren. Eine besondere Rolle spielen Polymorphismen des DRD2-Gens, das für den D2-Rezeptor kodiert, die mit dem Risiko und dem Verlauf entzündlicher Darmerkrankungen und der Wirksamkeit einer Behandlung in Verbindung gebracht wurden. Die Autoren einer Studie schlugen vor, dass der Rezeptor ein Ziel für Morbus Crohn-Patienten sein könnte, die auf Medikation nicht ansprechen [91].

Ausblick: Forschung zu Dopamin als Neurotransmitter

Dopamin ist mit mehr Krankheiten assoziiert als nur Parkinson und übt Wirkungen aus, die über die Substantia nigra und das Striatum hinausgehen. Dopaminrezeptoren befinden sich in den Belohnungskreisläufen des Gehirns und stehen beispielsweise im Zusammenhang mit plastischen Veränderungen, die bei einer Drogenabhängigkeit auftreten. Wie oben erwähnt, sind Dopamin-Rezeptoren extrasynaptisch lokalisiert und beteiligen sich unter anderem an der Umgestaltung (Plastizität) des Gehirns.

Es fehlt die Kenntnis der Gründe, warum das Spielverhalten bei Parkinson-Männern weiter verbreitet ist als bei Parkinson-Frauen. Dies ist ein Beispiel dafür, was erforscht werden sollte, und kann unter Verwendung von Tiermodellen oder im menschlichen Gehirn (z. B. durch in-vivo-Positronenemissionstomographie oder durch immunochemische Methoden an Obduktionsproben) erfolgen. Die Behandlung dieses Themas kann nicht nur dazu beitragen, diese Krankheit selbst besser in den Griff zu bekommen, sondern auch Hinweise darauf geben, welche geschlechtsspezifischen Unterschiede vorliegen: sind es Sexualhormone, die dieses unterschiedliche Merkmal im Zusammenhang mit der Parkinson-Krankheit ausmachen? Dies ist eine der vielen interessanten Fragen, die sich stellen, wenn Dopamin als Neurotransmitter des ZNS im weiteren Sinne betrachtet wird, sowohl bei der Reizleitung als auch bei der Neurotransmission.

Dementsprechend böten sich für zukünftige Forschung an: (i) die Verteilung und Dichte von Dopamin-Rezeptoren (einschließlich Heteromeren) in verschiedenen Gehirnarealen in gesunden wie in krankhaften Zuständen; und (ii) die Kreisläufe, die mit Impulskontrolle verbunden sind, was Rückschlüsse nicht nur auf die Parkinson-Krankheit, sondern auch auf Suchterkrankungen ermöglichen könnte.

Ausblick: Forschung zu Dopamin als regulatorisches Molekül

Die kürzlich entdeckte Dopamin-vermittelte Verbindung zwischen Darm und ZNS ist sehr vielversprechend, um sowohl die Funktionsweise unseres Körpers als auch die pathophysiologischen Merkmale einiger Krankheiten zu verstehen. Tatsächlich besteht unser Körper nicht nur aus unseren eigenen Zellen, sondern auch aus exogenen Zellen: dem Mikrobiom. Was ist die Funktion der Dopamin-Produktion von Mikrobiota in einem gesunden Darm? Trägt dieses Dopamin dazu bei, dass Krankheitserreger unter Kontrolle gehalten werden, indem Immunzellen im Magen-Darm-Trakt über deren Dopamin-Rezeptoren stimuliert werden? Stört ein Überschuss oder Mangel an Dopamin im Darm eine solche homöostatische Kontrolle?

Wenn eine Parkinson-Krankheit auftritt und es Hinweise auf eine „Dopamin-Achse“ zwischen Darm und ZNS gibt, sind Ereignisse im Darm ein Schlüssel für die Entwicklung dieser Krankheit? Eine konservative Hypothese wäre, dass die Parkinson-Krankheit im Gehirn beginnt und dass die Darm-Hirn-Achse dazu beiträgt, die Denervierungsrate zu beeinflussen. Abhängig von der Zusammensetzung des Mikrobioms und dem Status des Immunsystems im Darm können vorbereitete Immunzellen über infiltrierende Lymphozyten das Gehirn erreichen, um die Neuroinflammation und den Tod dopaminerger Zellen in der Substantia nigra zu fördern. Die Hypothese mag falsch sein, aber wenn man sie mit kreativen Forschungsansätzen anspricht, kann sicherlich besser verstehanden werden, wie verschiedene Systeme sowohl in gesunden als auch in pathologischen Situationen interagieren. Es stellen sich also diverse Fragen hinsichtlich der Ferninteraktionen verschiedener Organe unter Beteiligung exogener Zellen und mit Dopamin als Mediator.

Über den Autor

Dr. Martin Weinand

Martin hat an der Universität zu Köln das Studium der Biologie aufgenommen, weil ihn seit seiner Kindheit die Prozesse des Lebens faszinieren. Nach seiner Promotion in Biochemie und Molekularbiologie ist er Forscher für Pharmakogenetik und personalisierte Medizin an der Lifespring Privatklinik.

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