Menschen kommunizieren mit ihresgleichen; so kommuniziert auch jede Zelle unseres Körpers mit einer anderen. Die Kommunikation von Zellen untereinander stellt sicher, dass beispielsweise die Verdauung funktioniert, dass der Herzmuskel weiß, wann er schneller oder langsamer schlagen muss, und dass die Eierstöcke wissen, wann es an der Zeit ist für eine neue Eizelle. Alle Funktionen des Körpers, die fürs Überleben wichtig sind, basieren auf dieser Kommunikation von einer Zelle zur anderen. Im Großen und Ganzen gibt es zwei Arten der Zellkommunikation: mechanisch/elektrisch und chemisch.

Chemische Zellkommunikation

Die chemische Art der Zellkommunikation beruht auf Botenstoffen. Diese werden von einer Zelle produziert, um von einer anderen empfangen zu werden. In dieser Empfänger-Zelle lösen sie eine bestimmte chemische Reaktion aus, verändern beispielsweise die Zellwand oder lösen ein anderes Verhalten der Zelle als bisher aus. Diese minimale Veränderung kann beispielsweise dafür sorgen, dass eine Eizelle ihre äußere Zellmembran so verändert, dass keine Spermazelle mehr zum Zellkern durchdringen kann. Rezeptor-Zellen verändern ihre Oberfläche, sodass keine weiteren Befehle mehr empfangen werden können – oder eben doch. Um die chemische Kommunikation im Körper in Gang zu setzen, braucht es einen Anreiz, der für die Produktion und Ausschüttung eines chemischen Botenstoffs sorgt. Dieser kann von außen kommen, beispielsweise durch einen Schmerzreiz, von innen durch einen elektrischen Impuls, oder durch ein im Körper produziertes Hormon. Viele Medikamente greifen in diesen chemischen Kommunikationszyklus ein und nehmen so Einfluss auf die Funktionen des Körpers.

Mechanisch/elektrische Zellkommunikation

„Elektrische“ Zellkommunikation gibt Anlass zur Vermutung, dass es im menschlichen Körper Strom gibt – und den gibt es tatsächlich. Strom besteht aus so genannten Elektronen, das sind geladene Teilchen. Sie sitzen außen an der Zelle und können von einer Zelle zur anderen weitergegeben werden. Im Normalzustand sitzen diese Elektronen fest an der Zellmembran und bewegen sich ohne einen Grund nicht. Tritt aber beispielsweise Licht ins Auge ein, verändert das das Gleichgewicht der Elektronen und es wird ein Impuls über den Sehnerv ans Gehirn gesendet, der dort das Bild entstehen lässt. Ein schmerzhafter Einfluss löst ebenfalls einen Reiz aus, der mittels elektronisch geladener Teilchen ans Gehirn übermittelt wird. Dieses reagiert mit der Ausschüttung chemischer Botenstoffe, die Schmerz entstehen lassen.

Wie entstehen Kommunikations-Signale des Körpers?

Ohne einen Reiz von außen bleiben Elektronen wo sie sind. Somit produziert das Gehirn auch keine chemischen Botenstoffe. Es braucht also entweder einen Reiz von außen oder einen „Befehl“ vom Gehirn. Ein innerer Auslöser kann beispielsweise die Ausschüttung eines Hormons oder Botenstoffs im Gehirn sein, sehr viele steuernde Hormone entstammen der Hypophyseeinem Teil des Gehirns, der für die Hormonproduktion entscheidend ist. Äußere Reize sind etwa Verletzungen, Veränderungen des Wetters, aber auch psychische Komponenten wie Freude, Erregung oder tiefe Trauer. All das sind Reize, die zusammen die Zellkommunikation in Gang setzen und verändern können.

Nerven und Rezeptoren: Kommunikations-Schnittstellen des Körpers

Von Zelle zu Zelle fällt Kommunikation leicht. Wie aber schafft es eine einzelne Körperzelle, dem verhältnismäßig riesigen Gehirn ein Signal zu senden, um damit eine Reaktion auszulösen? Handelt es sich um einen mechanischen Reiz, sind dafür die Nerven verantwortlich. Reize setzen Elektronen in Bewegung, Nerven transportieren diese  direkt zum Gehirn – dort werden sie verarbeitet. Es folgt die angemessene Reaktion des Körpers. All das klingt kompliziert, läuft aber in wenigen Millisekunden ab. Die Gehirnmasse selbst ist ein einziges großes „Nerven-Bündel„, das dazu gemacht ist, solche Signale zügig zu empfangen, zu verarbeiten und zu versenden. Gleichzeitig sind im Gehirn – und nicht nur dort – Rezeptor-Zellen vorhanden, die für einen chemischen Botenstoff empfänglich sind. Kommt ein Botenstoff aus dem Körper dort an, dockt er am Rezeptor an und übermittelt dem zuständigen Gehirnabschnitt, was er tun soll. Genauso gelangt die Antwort an die Zelle, die für die Reaktion zuständig ist. Ihre Rezeptoren empfangen das Signal und reagieren angemessen. Medikamente müssen genau wie körpereigene Stoffe eine Reaktion des Körpers, eine Kommunikation zwischen Zellen auslösen – sie greifen deswegen meist an den Rezeptoren an, blockieren oder befreien sie, wie es ein körpereigener Stoff tun würde.

Beispiel: Zellkommunikation in der Protein-Produktion

Proteine sind der Stoff, aus dem Muskulatur, neue Zellbausteine und viele weitere wichtige Bestandteile des Körpers hergestellt werden. Zellen erhalten Aminosäuren aus der Nahrung, die dort als kleinste, einzelne Bausteine ankommen. Um ein Protein herzustellen, müssen sie diese Bausteine nun miteinander verketten. Doch woher sollen sie wissen, was sie produzieren müssen, in welcher Reihenfolge die Aminosäuren aneinander gereiht werden müssen, wie viel neues Protein notwendig ist? Bei einer Verletzung der Haut beispielsweise beginnt dieser Prozess, sobald die Wunde nicht mehr blutet. Umliegende Zellen haben in ihrer DNA den „Code“ für neue Haut – so wissen sie, was sie „bauen“ müssen. Chemische Botenstoffe, die durch die Verletzung freigesetzt wurden, geben den Befehl zur schnellen Produktion neuer Hautzellen. Die gesunden Zellen nutzen ihre DNA, um genau diese Proteine herzustellen, die sie dafür brauchen. Sie tun das so lange, bis die verletzten Hautschichten wieder hergestellt sind. Danach bekommen sie durch chemische Botenstoffe wieder den Befehl, langsamer zu produzieren und lediglich sich selbst zu erneuern, denn auch Zellen werden alt. Schmerzen gibt es zu diesem Zeitpunkt meist schon nicht mehr. Zum Zeitpunkt, als die Wunde entstanden ist, hat der Körper mit elektrischen Signalen ans Gehirn gemeldet, dass es eine Verletzung gibt, und das Gehirn hat mit dem bekannten Schmerz reagiert. Da er ein Warnsignal ist, hat er aber wieder aufgehört, sobald die Wunde nicht mehr geblutet hat, denn ab dann war er unnötig und die verletzten Zellen an der Wunde haben keine elektrischen Schmerz-Signale mehr ausgesendet.