Glutamat ist der hauptsächliche erregende (exzitatorische) Botenstoff (Neurotransmitter) ZNS. Während der normalen Signalübertragung zwischen Nervenzellen (Neuronen) wird Glutamat von bestimmten Nervenzellen freigesetzt. Glutamat bindet an Empfängerstrukturen (Glutamatrezeptoren) von benachbarten Neuronen und bewirkt damit eine Weiterleitung von Signalen im ZNS. Das Glutamatsignal wird genau gesteuert, indem Glutamat durch spezifische Transporteiweiße (Glutamattransporter) in Stütz- (Glia-) und Nervenzellen zurücktransportiert wird. Unter bestimmten Umständen, wie z.B. durch den Verlust von Glutamat-Aufnahmeproteinen oder durch unkontrollierte Glutamatfreisetzung, kann es jedoch zu hohen Glutamatkonzentrationen im synaptischen Spalt kommen, die einen neurotoxischen Prozess auslösen. Neben einer Störung des Glutamattransportes werden Veränderungen an den Rezeptoren für den Botenstoff Glutamat als möglicher Faktor der Nervenzellschädigung verantwortlich gemacht (Abb. 1).

Die Glutamatrezeptoren stellen zelluläre Kanäle dar, deren Aktivierung zum Einstrom von Natrium- und Kalzium-Ionen in die Nervenzelle führt. Eine Störung des Rezeptoraufbaus oder eine überhöhte Konzentration von Glutamat außerhalb der Neurone führen nun zu einem überschüssigen Einstrom von Kalzium in die Nervenzelle, der eine Schädigung des Neurons zur Folge hat. Dabei ist gut bekannt, dass hohe Kalziumkonzentrationen über Aktivierung anderer Schädigungswege die zelleigenen Strukturen angreifen und die Zelle zerstören können.