beta-Endorphin

β-Endorphin ist ein Agonist der Opioidrezeptoren; es bindet bevorzugt an den μ-Opioidrezeptor. Es gibt Hinweise darauf, dass es als primärer endogener Ligand für den μ-Opioidrezeptor dient, denselben Rezeptor, dem die aus Opium extrahierten Chemikalien wie Morphin ihre analgetischen Eigenschaften verdanken. β-Endorphin hat von allen endogenen Opioiden die höchste Bindungsaffinität für den μ-Opioidrezeptor. Opioidrezeptoren sind eine Klasse von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren, so dass bei Bindung von β-Endorphin oder einem anderen Opioid eine Signalkaskade in der Zelle ausgelöst wird. Durch die Acytierung des N-Terminus von β-Endorphin wird das Neuropeptid jedoch inaktiviert, so dass es sich nicht mehr an seinen Rezeptor binden kann. Die Opioidrezeptoren sind im gesamten zentralen Nervensystem und im peripheren Gewebe neuralen und nicht-neuralen Ursprungs verteilt. Sie befinden sich auch in hohen Konzentrationen im Periaqueduktalen Grau, im Locus coeruleus und in der Rostralen ventromedialen Medulla.

β-Endorphinfunktion wird in zwei Hauptkategorien unterteilt: lokale Funktion und globale Funktion. Die globale Funktion von β-Endorphin bezieht sich auf die Verringerung von körperlichem Stress und die Aufrechterhaltung der Homöostase, was zu Schmerzmanagement, Belohnungseffekten und Verhaltensstabilität führt. β-Endorphin diffundiert in globalen Bahnen durch die Gehirn-Rückenmark-Flüssigkeit in verschiedene Teile des Körpers, wodurch die β-Endorphin-Freisetzung das periphere Nervensystem beeinflussen kann. Die lokalisierte Funktion von β-Endorphin führt zur Freisetzung von β-Endorphin in verschiedenen Hirnregionen wie der Amygdala oder dem Hypothalamus. Die beiden wichtigsten Methoden, durch die β-Endorphin im Körper genutzt wird, sind die periphere hormonelle Wirkung und die Neuroregulation. β-Endorphin und andere Enkephaline werden häufig zusammen mit ACTH freigesetzt, um die Funktion des Hormonsystems zu modulieren. Die Neuroregulation durch β-Endorphin erfolgt durch Interferenz mit der Funktion eines anderen Neuropeptids, entweder durch direkte Hemmung der Neuropeptidfreisetzung oder durch Induktion einer Signalkaskade, die die Wirkung eines Neuropeptids reduziert.

Spannungsabhängige Kalziumkanäle (VDCCs) sind wichtige Membranproteine, die die Depolarisierung von Neuronen vermitteln und eine wichtige Rolle bei der Förderung der Freisetzung von Neurotransmittern spielen. Wenn Endorphinmoleküle an Opioidrezeptoren binden, werden G-Proteine aktiviert und spalten sich in ihre Untereinheiten Gα und Gβγ auf. Die Gβγ-Untereinheit bindet an die intrazelluläre Schleife zwischen den beiden transmembranen Helices des VDCC. Wenn die Untereinheit an den spannungsabhängigen Kalziumkanal bindet, erzeugt sie eine spannungsabhängige Blockade, die den Kanal hemmt und den Fluss von Kalziumionen in das Neuron verhindert. Eingebettet in die Zellmembran ist auch der G-Protein-gekoppelte einwärtsgerichtete Kaliumkanal. Wenn ein Gβγ- oder Gα(GTP)-Molekül an den C-Terminus des Kaliumkanals bindet, wird dieser aktiv, und Kaliumionen werden aus dem Neuron herausgepumpt. Die Aktivierung des Kaliumkanals und die anschließende Deaktivierung des Kalziumkanals führt zu einer Hyperpolarisation der Membran. Dies ist eine Veränderung des Membranpotenzials, so dass es negativer wird. Die Verringerung der Kalziumionen führt zu einer verringerten Freisetzung von Neurotransmittern, da Kalzium für diesen Vorgang unerlässlich ist. Dies bedeutet, dass Neurotransmitter wie Glutamat und Substanz P nicht aus dem präsynaptischen Terminal der Neuronen freigesetzt werden können. Diese Neurotransmitter sind bei der Schmerzübertragung von entscheidender Bedeutung, und da β-Endorphin die Freisetzung dieser Substanzen reduziert, kommt es zu einer starken analgetischen Wirkung.

SchmerzbehandlungBearbeiten

β-Endorphin wurde in erster Linie wegen seines Einflusses auf die Nozizeption (d.h. die Schmerzwahrnehmung) untersucht. β-Endorphin moduliert die Schmerzwahrnehmung sowohl im zentralen Nervensystem als auch im peripheren Nervensystem. Wenn Schmerz wahrgenommen wird, senden Schmerzrezeptoren (Nozizeptoren) Signale an das Dorsalhorn des Rückenmarks und dann durch die Freisetzung eines Neuropeptids namens Substanz P an den Hypothalamus. Im peripheren Nervensystem bewirkt dieses Signal die Rekrutierung von T-Lymphozyten, weißen Blutkörperchen des Immunsystems, an die Stelle, wo der Schmerz wahrgenommen wurde. Die T-Lymphozyten setzen in dieser lokalisierten Region β-Endorphin frei, das an Opioidrezeptoren binden kann, was eine direkte Hemmung der Substanz P bewirkt. Im zentralen Nervensystem bindet β-Endorphin an Opioidrezeptoren in der Spinalwurzel und hemmt die Freisetzung von Substanz P im Rückenmark, wodurch die Zahl der an das Gehirn gesendeten erregenden Schmerzsignale verringert wird. Der Hypothalamus reagiert auf das Schmerzsignal mit der Freisetzung von β-Endorphin über das periaquäduktale graue Netzwerk, das hauptsächlich die Freisetzung von GABA hemmt, einem Neurotransmitter, der die Freisetzung von Dopamin verhindert. Die Hemmung der GABA-Freisetzung durch β-Endorphin ermöglicht also eine stärkere Freisetzung von Dopamin, was zum Teil zur analgetischen Wirkung von β-Endorphin beiträgt. Die Kombination dieser Wege reduziert die Schmerzempfindung und ermöglicht es dem Körper, einen Schmerzimpuls zu stoppen, sobald er gesendet wurde.

β-Endorphin hat eine etwa 18- bis 33-fache analgetische Potenz von Morphin, obwohl seine hormonelle Wirkung speziesabhängig ist.

BewegungBearbeiten

β-Endorphinausschüttung als Reaktion auf körperliche Betätigung ist seit mindestens den 1980er Jahren bekannt und untersucht worden. Studien haben gezeigt, dass die Serumkonzentrationen endogener Opioide, insbesondere von β-Endorphin und β-Lipotropin, sowohl als Reaktion auf akute Belastung als auch auf Training ansteigen. Die Freisetzung von β-Endorphin während des Trainings wird mit einem Phänomen in Verbindung gebracht, das umgangssprachlich in der Populärkultur als „Runner’s High“ bekannt ist.