Muskarinrezeptor

Muskarinrezeptoren bilden im Gegensatz zu den Nikotinrezeptoren keine Ionenkanäle, d.h. die Bindungsstelle für den Neurotransmitter und der ggf. aktivierte Ionenkanal befinden sich nicht im selben Membranprotein. Sie entfalten ihre Wirkung indirekt über G-Protein-vermittelte Second-Messenger-Systemen. Man bezeichnet sie deshalb auch als metabotrope Rezeptoren. Die Subtypen M1, M3 und M5 koppeln vorwiegend an Gq-Proteine und aktivieren die Phospholipase C mit Bildung von Inositoltrisphosphat (IP3) und Diacylglycerin (DAG). M2- und M4-Rezeptoren koppeln vorwiegend an Gi-Proteine und hemmen die Adenylatzyklase.

Dieser Rezeptortypus findet sich unter anderem:

• an parasympathisch innervierten Erfolgsorganen
• im Zentralnervensystem
• an sympathisch cholinerg innervierten Schweißdrüsen
• am Endothel
• prä- und postsynaptisch an neuronalen Synapsen.

Die durch Muskarinrezeptoren vermittelten Wirkungen sind davon abhängig, ob Agonisten oder Antagonisten am Rezeptor binden:

• Agonist = Erregung der Muskarinrezeptoren: parasympathomimetische Wirkung
• Antagonist = Hemmung der Muskarinrezeptoren: parasympatholytische Wirkung

Die Wirkung von Acetylcholin wird im synaptischen Spalt durch die Acetylcholinesterase beendet. Dabei wird Acetylcholin zu Cholin und Acetat hydrolysiert. Das Cholin wird anschließend wieder in die Präsynapse aufgenommen und zur erneuten Acetylcholin-Synthese verwendet. Im Gegensatz zu Acetylcholin wird Muskarin nicht abgebaut und führt deshalb zu einer Dauerregung der Rezeptoren. Atropin wirkt an allen mACh-Rezeptoren antagonistisch.

Man kann 5 Subtypen von Muskarinrezeptoren unterscheiden (M₁-M₅). Sie haben zwar alle eine Bindungspezifität für Acetylcholin und werden durch Antagonisten wie Atropin gehemmt - die von ihnen getriggerten Effekte beschreiten jedoch zwei unterschiedliche Second-Messenger-Pfade. M₁-, M₃- und M₅-Rezeptoren stimulieren den intrazellulären IP3-Signaltransduktions-Metabolismus (Gq-gekoppelt), M₂- und M₄-Rezeptoren hemmen die Adenylatzyklase (Gi-gekoppelt).

Die verschiedenen Rezeptortypen findet man in unterschiedlichen Zielgeweben:

• M₁-Rezeptoren: Vorkommen in vegetativen Ganglien, im ZNS (vor allem Hippocampus und Cortex) und in exokrinen Drüsenzellen. Über ein Gq-Protein wird die Phospholipase C_β aktiviert > Inositoltrisphosphat (IP3) und Diacylglycerin (DAG) als second messenger bewirken einen Anstieg der intrazellulären Calciumkonzentration und somit ein spätes EPSP.
• M₂-Rezeptoren: Vorkommen im Herz, v.a. im Sinus- und AV-Knoten und im Hirnstamm. Über die beta-gamma-Untereinheit des Gi-Proteins werden bestimmte Kaliumkanäle (GIRKs) geöffnet und eine negativ chrono- und dromotrope Wirkung erzeugt. Außerdem wird über eine Hemmung der Adenylatzyklase durch die alpha-Untereinheit des Gi-Proteins der Calciumeinstrom ins Zytosol verringert.
• M₃-Rezeptoren: Vorkommen in glatter Muskulatur und exokrinen Drüsen, sowie in den Belegzellen des Magens. Ähnlich wie bei M1-Rezeptoren führt die Aktivierung über einen Anstieg der intrazellulären Calciumkonzentration zur Kontraktion der glatten Muskulatur. In Endothelzellen kann die M3-Aktivierung dagegen die NO-Synthase aktivieren und dadurch eine Relaxation der Gefäßmuskulatur vermitteln.
• M4-Rezeptoren: Vorkommen vor allem im Neostriatum und anderen Regionen des Zentralnervensystems. Sie sind an der Modulation cholinerger und dopaminerger Signalwege beteiligt.
• M5-Rezeptoren: Vorkommen unter anderem in der Substantia nigra, im ventralen Tegmentum und in zerebralen Gefäßen. Ihre Funktionen sind bislang weniger umfassend untersucht, umfassen jedoch unter anderem vaskuläre und dopaminerge Regulationsmechanismen.

Muskarinrezeptoren sind wichtige pharmakologische Angriffspunkte. Muskarinerge Agonisten wie Pilocarpin werden unter anderem in der Ophthalmologie eingesetzt. Muskarinrezeptor-Antagonisten wie Atropin, Scopolamin, Ipratropium, Tiotropium, Oxybutynin oder Solifenacin werden unter anderem bei Bradykardie, obstruktiven Atemwegserkrankungen, Reisekrankheit, gastrointestinalen Spasmen oder überaktiver Blase verwendet.

Typische unerwünschte Wirkungen antimuskarinerger Substanzen sind Mundtrockenheit, Obstipation, Harnverhalt, Tachykardie, Akkommodationsstörungen, Mydriasis sowie insbesondere bei älteren Patienten Verwirrtheit, Delir und eine Verschlechterung kognitiver Funktionen.

• IUPHAR/BPS Guide to Pharmacology: Acetylcholine receptors (muscarinic), abgerufen am 18.05.2026
• StatPearls/NCBI Bookshelf: Physiology, Muscarinic Receptor, abgerufen am 18.05.2026
• StatPearls/NCBI Bookshelf: Anticholinergic Medications, abgerufen am 18.05.2026
• StatPearls/NCBI Bookshelf: Cholinergic Medications, abgerufen am 18.05.2026
• Thal et al., A golden age of muscarinic acetylcholine receptor modulation in neurological disease, Nature Reviews Drug Discovery, 2024