GABA

GABA, die gamma-Aminobuttersäure (gamma-Aminobutyric acid), ein Amin der Buttersäure, ist eine nicht-proteinogene Aminosäure (die Stellung der Aminogruppe am gamma-Kohlenstoffatom bezüglich der Carboxygruppe unterscheidet sie von den proteinogenen alpha-Aminosäuren), mit der Summenformel C4H9NO2.  GABA kommt in nahezu allen prokaryotischen und eukaryotischen Organismen vor. GABA ist der wichtigste inhibitorische Neurotransmitter im ZNS. Etwa 17-20 % aller Neuronen im Gehirn sind GABAerg. GABA aktiviert ionotrope und metabotrope Rezeptoren; weiterhin passiert GABA Membranen über plasmalemmale Trasnporter (GAT) und vesikuläre Transporter (VGAT)  und ist Substrat der Transaminase.

Rolle von GABA in der Bauchspeicheldrüse: GABA wirkt als inhibitorischer Transmitter in der Bauchspeicheldrüse, indem es in den Langerhans-Inseln die Glucagonsekretion der Alphazellen hemmt.

Bildung von GABA: GABA wird katalytisch gebildet aus Glutamat über das zytosolische Enzym Glutaminsäure-Decarboxylase (GAD). Dieses Enzym wird im ZNS nur in GABAergen-Neuronen exprimiert. Glutamat entsteht aus Glutamin, das nach Aufnahme in GABAerge Neuronen in Glutamat umgewandelt wird. Glutamat kann aber auch aus alpha-Ketoglutarat in den Mitochondrien GABAerger Neuronen gebildet werden. GABA wird in vesikulären Speichervesikeln gespeichert. Dies erfolgt durch einen vesikulären GABA-Transporter. Die Freisetzung von GABA in den synaptischen Spalt erfolgt durch Exozytose.

Inaktivierung von GABA: Die Inaktivierung von GABA aus dem synaptischen Spalt erfolgt durch GBA-Transporter. So vermittelt der neuronale GABA-Transporter (GAT-1) die Rückaufnahme in das Neuron.  Das aufgenommene GABA wird entweder wieder in Vesikeln gespeichert oder in 2 Schritten enzymatisch abgebaut.

Der Abbau erfolgt durch das Enzym GABA-Transaminase. Dieses Enzym katalysiert die Umwandlung von 4-Aminobuttersäure und 2-Oxoglutarat zu Succinatsemialdeyd und Glutamat. Succinatsemialdehyd wird anschließend durch die Succinatsemialdehyd-Dehydrogenase zu Bernsteinsäure oxidiert, die als Mitglied des Citratcyclus in diesen eintritt und über einen Zwischenschritt wieder in Glutamat umgewandelt wird.  Aus Glutamat kann anschließend wieder durch Decarboxylierung GABA synthetisiert werden, das wiederum aus dem Axoplasma (als Axoplasma bezeichnet man den Anteil des Zytoplasmas, der innerhalb des Axons einer Nervenzelle lokalisiert ist) in die Speichervesikel aufgenommen wird. (Aktories et al. 2009).

Postsynaptisch sind andere GABA-Transporter für die zelluläre Aufnahme von GABA verantwortlich. Hingegen erfolgt der intrazelluläre Metabolismus in der postsynaptischen Zelle analog zur präsynaptischen Seite.

Mit der Synthese von GABA wird in einem Schritt aus einem exzitatorischen Neurotransmitter (Glutamat) ein inhibitorischer Neurotransmitter (GABA) gebildet.

GABA-Modulatoren: Für die Grundlagenforschung werden als GABA-Antagonisten neben dem synthetischen Wirkstoff Gabazin die Pflanzengifte Picrotoxin der Scheinmyrte und Bicucullin der Herzblumen verwendet. Als GABA-Agonist ist Muscimol, eines der Gifte des Fliegenpilzes relevant.

Als Agonist in der medizinischen Anwendung dient der Wirkstoff Baclofen.

1. Graefe KH et al. (2016) Physiologische Grundlagen. In: Graefe KH et al. (Eds) Pharmakologie und Toxikologie. Georg Thieme Verlag Stuttgart  S 273-275
2. Jorgensen EM (2005) GABA. Worm Book 31:1-13.
3. Roth FC et al. (2012) GABA metabolism and transport: effects on synaptic efficacy. Neural Plast 2012:805830.