Zelluläre WirkungenBearbeiten
Octopamin übt seine Wirkung aus, indem es an Rezeptoren auf der Oberfläche von Zellen bindet und diese aktiviert. Diese Rezeptoren wurden hauptsächlich bei Insekten untersucht, wo sie in drei Typen unterteilt werden können: alpha-adrenerge-ähnliche (OctαR), die strukturell und funktionell den noradrenergen Alpha-1-Rezeptoren bei Säugetieren ähneln; beta-adrenerge-ähnliche (OctβR), die strukturell und funktionell den noradrenergen Beta-Rezeptoren bei Säugetieren ähneln; und gemischte Octopamin/Tyramin-Rezeptoren (TyrR), die strukturell und funktionell den noradrenergen Alpha-2-Rezeptoren bei Säugetieren ähneln. Die Rezeptoren der TyrR-Klasse werden jedoch im Allgemeinen stärker durch Tyramin als durch Octopamin aktiviert.
Bei Wirbeltieren wurden keine octopaminspezifischen Rezeptoren identifiziert. Octopamin bindet schwach an Rezeptoren für Norepinephrin und Epinephrin, aber es ist nicht klar, ob dies eine funktionelle Bedeutung hat. Es bindet stärker an TAAR-Rezeptoren (trace amine-associated receptors), insbesondere an TAAR1.
Wirbellose TiereEdit
Octopamin wurde erstmals 1948 von dem italienischen Wissenschaftler Vittorio Erspamer in den Speicheldrüsen des Oktopus entdeckt und wirkt seitdem als Neurotransmitter, Neurohormon und Neuromodulator bei Wirbellosen. Obwohl Erspamer sein natürliches Vorkommen entdeckte und ihm einen Namen gab, gibt es Octopamin eigentlich schon seit vielen Jahren als pharmazeutisches Produkt. Es wird von allen Insekten, Krebstieren (Krabben, Hummer, Krebse) und Spinnen für energieaufwendige Verhaltensweisen genutzt. Zu diesen Verhaltensweisen gehören das Fliegen, die Eiablage und das Springen.
Octopamin wirkt als das Insekten-Äquivalent von Noradrenalin und wird mit unterschiedlichen Auswirkungen auf verschiedene Arten bei der Regulierung der Aggression bei Wirbellosen in Verbindung gebracht. Studien haben gezeigt, dass die Verringerung des Neurotransmitters Octopamin und die Verhinderung der Codierung von Tyramin-Beta-Hydroxylase (ein Enzym, das Tyramin in Octopamin umwandelt) die Aggression bei Drosophila verringert, ohne andere Verhaltensweisen zu beeinflussen.
Bei Insekten wird Octopamin von einer ausgewählten Anzahl von Neuronen freigesetzt, wirkt aber im gesamten Zentralhirn, auf alle Sinnesorgane und auf mehrere nicht-neuronale Gewebe. In den Thoraxganglien wird Octopamin hauptsächlich von DUM- (dorsal unpaired median) und VUM-Neuronen (ventral unpaired median) freigesetzt, die Octopamin an neurale, muskuläre und periphere Ziele abgeben. Diese Neuronen sind wichtig für die Vermittlung von energieaufwändigen motorischen Verhaltensweisen, wie z. B. Springen und Flucht. Das DUMeti-Neuron der Heuschrecke setzt beispielsweise Octopamin auf den Tibia-Streckmuskel frei, um die Muskelspannung zu erhöhen und die Entspannungsrate zu steigern. Diese Aktionen fördern eine effiziente Kontraktion der Beinmuskeln beim Springen. Während des Fluges sind die DUM-Neuronen ebenfalls aktiv und setzen im gesamten Körper Octopamin frei, um den Energiestoffwechsel, die Atmung, die Muskelaktivität und die Aktivität der Fluginterneuronen zu synchronisieren. Octopamin ist bei Heuschrecken viermal stärker im Axon als im Soma konzentriert und verringert den myogenen Rhythmus der Heuschrecke.
Bei der Honigbiene und der Fruchtfliege spielt Octopamin eine wichtige Rolle beim Lernen und Gedächtnis. Beim Glühwürmchen führt die Freisetzung von Octopamin zur Lichterzeugung in der Laterne.
Bei Hummern scheint Octopamin in gewissem Maße Neurohormone im Zentralnervensystem zu steuern und zu koordinieren, und es wurde beobachtet, dass die Injektion von Octopamin bei Hummern und Krebsen zu einer Verlängerung der Gliedmaßen und des Bauches führte.
Heberlein et al. haben Studien zur Alkoholtoleranz bei Fruchtfliegen durchgeführt; sie fanden heraus, dass eine Mutation, die zu einem Mangel an Octopamin führte, auch eine geringere Alkoholtoleranz zur Folge hatte.
Die Smaragdschabenwespe sticht den Wirt für ihre Larven (eine Schabe) im Kopfganglion (Gehirn). Das Gift blockiert die Octopaminrezeptoren, und die Schabe zeigt keine normalen Fluchtreaktionen, sondern putzt sich übermäßig. Sie wird gefügig, und die Wespe führt sie zum Wespennest, indem sie an ihrer Antenne wie an einer Leine zieht.
Beim Fadenwurm wird Octopamin in hohen Konzentrationen bei Erwachsenen gefunden und vermindert die Eiablage und das Pumpverhalten des Rachens mit einer antagonistischen Wirkung auf Serotonin.
Octopaminerge Nerven in der Molluske können im Herzen vorhanden sein, mit hohen Konzentrationen im Nervensystem.
Bei Larven des orientalischen Heerwurms ist Octopamin immunologisch vorteilhaft und erhöht die Überlebensrate in Populationen mit hoher Dichte.
WirbeltiereBearbeiten
Bei Wirbeltieren ersetzt Octopamin Noradrenalin in sympathischen Neuronen bei chronischer Anwendung von Monoaminoxidase-Hemmern. Es könnte für die häufige Nebenwirkung der orthostatischen Hypotonie bei diesen Wirkstoffen verantwortlich sein, obwohl es auch Hinweise darauf gibt, dass sie tatsächlich durch erhöhte N-Acetylserotonin-Spiegel vermittelt wird.
In einer Studie wurde festgestellt, dass Octopamin ein wichtiges Amin sein könnte, das die therapeutischen Wirkungen von Hemmstoffen wie Monoaminoxidase-Hemmern beeinflusst, vor allem weil ein starker Anstieg der Octopamin-Spiegel beobachtet wurde, wenn Tiere mit diesem Hemmstoff behandelt wurden. Octopamin wurde in den Urinproben von Säugetieren wie Menschen, Ratten und Kaninchen, die mit Monoaminoxidase-Hemmern behandelt wurden, positiv nachgewiesen. Sehr geringe Mengen von Octopamin wurden auch in bestimmten tierischen Geweben gefunden. Es wurde festgestellt, dass im Körper eines Kaninchens das Herz und die Niere die höchsten Octopaminkonzentrationen aufwiesen. Es wurde festgestellt, dass Octopamin innerhalb von 24 Stunden, nachdem es im Körper von Kaninchen als Nebenprodukt von Iproniazid entstanden war, zu 93 % mit dem Urin ausgeschieden wurde.