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Effekte ausgewählter Neurotoxine auf Funktion und Struktur des Gehirns als „Generator und Rezeptor“ im (Leistungs-)SportErgänzungen zum 7. und letzten Teil der Beitragsserie „Zur Bedeutung der Ernährung für das Gehirn“ Stoffe gelangen leicht mittels passiver Diffusi- on durch den Lipidanteil von Zellmembranen Toxische Wirkungen sind abhängig von der Do- ins Blut und werden so schnell im Organismus Zum Verständnis neurotoxischer Effekte auf die sis, der Dauer der Einwirkung und dem Einwir- verteilt. Lipide und lipidhaltige Organe (z.B.
Funktion und Struktur des ZNS müssen mor- kort (lokal an der Haut, den Atemwegen oder zentrales und peripheres Nervensystem) sind phologische und funktionelle Voraussetzungen systemisch im Organismus). Nach Einwirken die primären Speicherorte organischer Chemi- sowie Kenntnisse über die Entwicklung und Re- einer gegebenen Dosis – d.h. bei chronischer generation des Nervengewebes berücksichtigt Einwirkung einer (auch geringen) Konzentrati- Im Fremdstoffmetabolismus werden toxische werden. Wichtige allgemein gültige Besonder- on multipliziert mit der Einwirkungszeit abzüg- Substanzen entgiftet und zu polaren Metaboli- heiten des Nervensystems sind die Blut-Hirn- lich der Ausscheidungsmenge – treten Krank- ten umgewandelt (Biotransformation), damit Schranke, der Energiebedarf, die neuronale heitszeichen auf, die zwar charakteristisch sie ausgeschieden werden können. In manchen Vernetzung, die Rolle der Lipide und die synap- sind, jedoch von der Vorschädigung und der in- Fällen führt der Metabolismus aber zur Bildung tische Transmission sowie die eingeschränkte dividuellen Giftverarbeitung abhängen (u.a.
Regenerationsfähigkeit von Neuronen. Alle Tei- schädlichen Wirkungen erzeugen (so genannte le des zentralen und peripheren Nervensy- Summationsgifte führen im Unterschied zu Bioaktivierung). Im Metabolismus von Schad- stems sind potenzielle Ziel- und Wirkorte von Konzentrationsgiften (hier steigt die Stärke der stoffen ist die Bildung freier Radikale mit hoher Schadstoffen. Die Membranoberfläche des ge- chemischer Reaktivität ein bedeutender toxi- samten Neurons dient der Transduktion und In- Rezeptoren) zu einer irreversiblen Verände- tegration der an den Synapsen aufgenomme- rung, die ihrerseits auf nicht umkehrbaren Pro- Prozess ist eine unerwünschte Folge der Biot- nen Signale und ist daher von entscheidender zessen am Rezeptor beruht (Fent, 2003). Wird ransformation. Freie Sauerstoff-Radikale kön- funktioneller Bedeutung (Anthony et al., 2001; in den Organismus gleichzeitig mehr als ein nen aber ebenfalls zur Bioaktivierung beitra- Fent, 2003; Andreas & Ray, 2004).
Fremdstoff (mit neurotoxischen Eigenschaf- Die Schädigungen der Nervenzellen werden ten) aufgenommen, kann bei geeigneter Kom- Bei der Elimination von Fremdstoffen ist die nach betroffenen Zellanteilen klassifiziert und bination eine Wechselwirkung auftreten. Diese passive Diffusion wichtigster Transportprozess.
müssen von Schäden an der Myelinscheide un- führt zu einer qualitativen und quantitativen Die Eliminationsrate organischer Chemikalien terschieden werden. Die Verwundbarkeit kann Änderung der ursprünglichen Wirkung einer sinkt mit zunehmender Lipophilität. Stoffe, die mit der Zeit, dem funktionellen Status und mit Fremdsubstanz (Freundt, 1998). Biologische nur langsam eliminiert werden, können hohe dem Zelltyp variieren. Das kann zu unerwarte- Faktoren wie die genetische Prädisposition, Körperkonzentrationen mit entsprechend lan- ten Interaktionen führen, wie an Ratten nach- Diät oder jahreszeitlich bedingte physiologi- ger Wirkzeit haben. Bei andauernder Belastung gewiesen wurde, die einer ansteigenden Be- sche Änderungen wirken sich auch auf die stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Resorp- schallung nur eines Ohres während der Intoxi- Empfindlichkeit gegenüber Umweltchemikalien tions- und Eliminationsprozess ein. Bei langsa- kation mit Metronidazol oder Dinitrobenzol mer oder fehlender Elimination kommt es zur ausgesetzt waren. Sie wiesen danach Läsionen Organismen können eine gewisse Schadstoff- Bioakkumulation (= Anreicherung von Fremd- der Hörbahn der stimulierten Seite in korre- Toleranz erwerben. Die Adaptation geht u.a. auf stoffen im Organismus). Die Bioakkumulation spondierender Schwere auf. In ähnlicher Weise die Bildung des schwermetallbindenden Pro- nimmt zu mit der Lipophilität des Fremdstoffes wurden größere Schäden im motorischen Areal und dem Lipidgehalt des Organismus1 (Fent, des Hirnstamms bei Dinitrobenzolvergiftung zurück. Auch eine gegenteilige Reaktion, d.h.
und gleichzeitig gesteigerter motorischer Akti- eine reduzierte Toleranz, kann auftreten (Fent, Folgende Entgiftungs-, Reparatur- und Schutz- vität beobachtet. Solche Läsionen werden als prozesse sind für den Schutz der Zelle u.a. von gebrauchsabhängig bezeichnet. Es konnte fest- Vier Phasen kennzeichnen die Toxikokinetik von gestellt werden, dass Blei- oder Thalliumneuro- Fremdstoffen im Organismus: Aufnahme, Ver- Schutz der genetischen Information, Entgif- pathien sich häufiger im dominanten Arm ma- teilung, Metabolismus und Ausscheidung. Sie nifestieren und durch Toluol oder Schwefelkoh- alle sind für die Bioakkumulation und Toxizität (Cytochrom P450-abhängige Monooxygenasen) lenstoff hervorgerufene Ohrtoxizität sich in lau- und Phase-II-Enzymen, Schutzreaktionen der ten Arbeitsbereichen stärker ausbildet.
brangängigkeit ist eines der wichtigsten Krite- Zelle gegenüber oxidativem Stress, Induktion Die Blut-Hirn-Schranke schließt diejenigen rien für die Aufnahmefähigkeit und Verteilung von Metallothionein und Stressproteinen (Fent, wasserlöslichen Moleküle, die nicht über ein ei- genes spezifisches Transportsystem verfügen, Risikoabschätzungen an menschlichen Popula- vom Transport in das ZNS aus, gestattet aber li- tionen sind wegen bedeutender genetischer pophilen Molekülen einzudringen. Zusätzlich Unterschiede (z.B. individuelle Ausstattung mit werden Fremdstoffe in Endothelien und Astro- zyten metabolisiert. Die Blut-Hirn-Schranke hat Fische mit hohem Fettgehalt wie z.B. Aal, Lachs und mit Glutathion-S-Transferasen) problematisch Lücken an den Grenzen des ZNS, in den Dorsal- Hering weisen höhere Gehalte an persistenten Fremd-stoffen auf als andere Fische (Fent, 2003, S. 189).
(Mayer & Stevens, 1998; Kuklinski, 1999).
wurzelganglien und autonomen Ganglien, und auch in jenen Hirngebieten, die in direktem Bornhäuser, A. (2002). Gesundheit fördern – Tabakkonsum pocampus following trimethyltin administration. Neurotoxi- verringern: Handlungsempfehlungen für eine wirksame Kontakt mit dem Blut stehen bzw. deren Kapil- Tabakkontrollpolitik in Deutschland. Deutsches Krebs- Dieterich, M. (1998). Vestibuläres System und Neurotoxiz- largefäße ohne Gliabedeckung sind. Fremd- ität. In Triebig, G., Lehnert, G. (Hrsg.), Neurotoxikologie in stoffe können die Blut-Hirn-Schranke direkt Bouldin, T. W., Goines, N. D., Bagnell, C. R., Krigman, M. R.
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