GABA oder Gamma-Aminobuttersäure ist der wichtigste hemmende Neurotransmitter im Gehirn von Säugetieren. GABA-Rezeptoren sind die am häufigsten vorkommenden Einzelrezeptoren in den Synapsen, in denen Neuronen miteinander kommunizieren. Es gibt zwei bekannte Typen von GABA-Rezeptoren: GABA-A, die die primären Stellen der sedierenden Arzneimittelwirkung umfassen, und GABA-B, die eine Rolle bei der Muskeltonusregulation spielen. Die Wirkung gängiger Substanzen wie Alkohol und Anästhetika wird durch den GABA-Rezeptor vom A-Typ moduliert.
GABA-A-Rezeptoren sind ionotrop, das heißt, sie fungieren als Ionenkanäle. Sie befinden sich in der Zellmembran in neuronalen Axonen, wo sie mit anderen Neuronen synapsen. Wenn GABA von einem Neuron in die Synapse freigesetzt wird, bindet es an den Rezeptor auf dem benachbarten Dendriten, wodurch Ionen in die Zelle gelangen und das Neuron weniger elektrisch erregbar ist. Dies verhindert, dass das Neuron feuert. Obwohl es viele exzitatorische Rezeptoren gibt, ist GABA der primäre hemmende Neurotransmitter.
Die Typen von GABA-Rezeptoren können danach sortiert werden, wie Moleküle an sie binden und ob diese den Rezeptor aktivieren oder deaktivieren. Aktivierende Verbindungen ahmen die Wirkung von GABA nach und werden als Agonisten bezeichnet, während diejenigen, die den Rezeptor binden, aber nichts tun, als Antagonisten bekannt sind. Mit GABA-A gibt es eine dritte Klasse von aktivierenden Verbindungen, die allosterischen Modulatoren genannt werden, zu denen Barbiturate und viele Anästhetika gehören. GABA-A-Agonisten reichen vom Halluzinogen Muscimol, das in bestimmten Wildpilzen vorkommt, bis hin zu Zolpidem, dem Wirkstoff vieler Medikamente gegen Schlaflosigkeit.
Medikamente wie Benzodiazepine und Barbiturate interagieren mit dem Gehirn am GABA-A-Rezeptor. Während alle diese Medikamente das neuronale Feuern hemmen, variiert ihre spezifische Wirkung mit der Dosierung. Geringe Dosen reduzieren Angstzustände und beruhigen die neuromuskuläre Aktivität, und große Dosen induzieren Schlaf oder Anästhesie, aber eine Überdosierung kann tödlich sein. Die Wirkung von Alkohol auf das Zentralnervensystem beruht auf der Bindung des Ethanolmoleküls an den GABA-Rezeptor, was eine weit verbreitete Sedierung und Entspannung auslöst. Es gibt einen Subtyp der GABA-A-Rezeptoren namens GABA-a-rho, der auf viele dieser Medikamente nicht anspricht.
Der GABA-B-Rezeptor ist nicht so vollständig verstanden wie der A-GABA-Rezeptor. Es ist metabotrop, was bedeutet, dass es durch eine Reihe chemischer Botenstoffe funktioniert, die bei Aktivierung seine Struktur ändern. GABA-B verhindert die Öffnung von Natriumkanälen und hemmt das neuronale Feuern. Der GABA-B-Rezeptor findet sich im Rückenmark und in Nerven des peripheren Nervensystems, wo seine Aktivierung die Muskelaktivität durch inhibitorische Kontrolle reguliert. Es ist ein mögliches Ziel einiger Muskelrelaxantien und vieler Verbindungen, die verwendet werden, um die Wirkung von GABA bei Labortieren zu testen.