Γλουταμινικό (νευροδιαβιβαστής): ορισμός και λειτουργίες

ο γλουταμινικό μεσολαβεί στις περισσότερες διεγερτικές συνάψεις στο Κεντρικό Νευρικό Σύστημα (CNS). Είναι ο κύριος διαμεσολαβητής των αισθητηριακών, κινητικών, γνωστικών και συναισθηματικών πληροφοριών και εμπλέκεται στο σχηματισμό αναμνήσεων και στην ανάκαμψή τους, παρών στο 80-90% των συνάψεων του εγκεφάλου.

Σαν όλα αυτά να έχουν ελάχιστη αξία, παρεμβαίνει επίσης στη νευροπλαστικότητα, στις μαθησιακές διαδικασίες και είναι ο πρόδρομος Γκάμπα - Ο κύριος ανασταλτικός νευροδιαβιβαστής του ΚΝΣ. Τι περισσότερο μπορείτε να ζητήσετε από ένα μόριο;

Τι είναι το γλουταμινικό;

Πιθανώς ήταν ένας από τους πιο διεξοδικά μελετημένους νευροδιαβιβαστές στο νευρικό σύστημα. Τα τελευταία χρόνια η μελέτη της αυξάνεται λόγω της σχέσης της με διάφορες νευροεκφυλιστικές παθολογίες (όπως Νόσος του Αλτσχάιμερ, που το έχει καταστήσει ισχυρό στόχο ναρκωτικών σε διάφορες ασθένειες.

Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι δεδομένης της πολυπλοκότητας των υποδοχέων του, αυτός είναι ένας από τους πιο περίπλοκους νευροδιαβιβαστές που μελετούν.

Η διαδικασία σύνθεσης

Η διαδικασία σύνθεσης γλουταμινικού ξεκινά στον κύκλο Krebs ή στον κύκλο τρικαρβοξυλικού οξέος. Ο κύκλος Krebs είναι μια μεταβολική οδός ή, για να καταλάβουμε, μια διαδοχή χημικών αντιδράσεων για την παραγωγή κυτταρικής αναπνοής στα μιτοχόνδρια. Ένας μεταβολικός κύκλος μπορεί να γίνει κατανοητός ως ο μηχανισμός ενός ρολογιού, στον οποίο κάθε εργαλείο πληροί ένα η λειτουργία και η απλή βλάβη ενός εξαρτήματος μπορεί να προκαλέσει βλάβη στο ρολόι ή όχι ώρα. Οι κύκλοι στη βιοχημεία είναι οι ίδιοι. Ένα μόριο, μέσω συνεχών ενζυματικών αντιδράσεων - τα γρανάζια του ρολογιού -, αλλάζει το σχήμα και τη σύνθεσή του, προκειμένου να προκαλέσει κυτταρική λειτουργία. Ο κύριος πρόδρομος γλουταμινικού θα είναι ο άλφα-κετογλουταρικός εστέρας, ο οποίος θα λάβει μια αμινομάδα με διαμεταμόλυνση για να γίνει γλουταμινικό.

Ένας άλλος αρκετά σημαντικός πρόδρομος αξίζει επίσης να αναφερθεί: η γλουταμίνη. Όταν το κύτταρο απελευθερώνει γλουταμινικό στον εξωκυτταρικό χώρο, τα αστροκύτταρα - ένας τύπος κυττάρου glial - ανακτήστε αυτό το γλουταμικό που, μέσω ενός ενζύμου που ονομάζεται συνθετάση γλουταμίνης, θα γίνει γλουταμίνη. Αργότερα, Η γλουταμίνη απελευθερώνεται από αστροκύτταρα, τα οποία ανακτώνται από νευρώνες για να μετατραπούν ξανά σε γλουταμινικό. Και πιθανώς περισσότεροι από ένας θα ρωτήσουν τα εξής: Και αν πρέπει να επιστρέψουν τη γλουταμίνη στο γλουταμινικό στον νευρώνα, γιατί ο αστροκύτταρος μετατρέπει το φτωχό γλουταμινικό σε γλουταμίνη; Λοιπόν, δεν ξέρω ούτε. Ίσως είναι ότι τα αστροκύτταρα και οι νευρώνες δεν συμφωνούν ή ίσως είναι ότι το Νευροεπιστήμη Είναι τόσο περίπλοκο Σε οποιαδήποτε από τις περιπτώσεις, ήθελα να κάνω μια ανασκόπηση των αστροκυττάρων, επειδή η συνεργασία τους αντιπροσωπεύει το 40% του τζίρος γλουταμινικό, που σημαίνει ότι το μεγαλύτερο μέρος του γλουταμινικού ανακτάται από αυτά τα γλοιακά κύτταρα.

Υπάρχουν άλλοι πρόδρομοι και άλλοι τρόποι με τους οποίους ανακτάται το γλουταμινικό που απελευθερώνεται στον εξωκυτταρικό χώρο. Για παράδειγμα, υπάρχουν νευρώνες που περιέχουν έναν ειδικό μεταφορέα γλουταμινικού –EAAT1 / 2– που ανακτά άμεσα το γλουταμικό στον νευρώνα και επιτρέπουν τον τερματισμό του διεγερτικού σήματος. Για περαιτέρω μελέτη της σύνθεσης και του μεταβολισμού του γλουταμικού, προτείνω να διαβάσετε τη βιβλιογραφία.

Υποδοχείς γλουταμικού

Όπως μας διδάσκουν συνήθως, κάθε νευροδιαβιβαστής έχει τους υποδοχείς του στο μετασυναπτικό κύτταρο. Οι υποδοχείς, που βρίσκονται στην κυτταρική μεμβράνη, είναι πρωτεΐνες στις οποίες ένας νευροδιαβιβαστής, ορμόνη, νευροπεπτίδιο, κ.λπ., για να προκαλέσει μια σειρά αλλαγών στον κυτταρικό μεταβολισμό του κυττάρου στο οποίο βρίσκεται ο υποδοχέας. Στους νευρώνες γενικά τοποθετούμε τους υποδοχείς σε μετασυναπτικά κύτταρα, αν και δεν χρειάζεται να είναι έτσι.

Συνήθως μας διδάσκουν κατά τον πρώτο χρόνο του αγώνα ότι υπάρχουν δύο κύριοι τύποι υποδοχέων: ιονοτροπικοί και μεταβοτροπικοί. Τα ιονοτροπικά είναι εκείνα στα οποία όταν συνδέεται ο συνδέτης τους - το "κλειδί" του υποδοχέα, ανοίγουν κανάλια που επιτρέπουν τη διέλευση των ιόντων στο κύτταρο. Τα Metabotropics, από την άλλη πλευρά, όταν ο συνδέτης δεσμεύεται, προκαλούν αλλαγές στο κελί μέσω δεύτερων αγγελιοφόρων Σε αυτήν την ανασκόπηση θα μιλήσω για τους κύριους τύπους ιονοτροπικών υποδοχέων γλουταμικού, αν και προτείνω να μελετήσω τη βιβλιογραφία για να κατανοήσουμε τους μεταβοτροπικούς υποδοχείς. Εδώ είναι οι κύριοι ιονοτροπικοί υποδοχείς:

• Δέκτης NMDA.
• Δέκτης AMPA.
• Καινάντο.

Οι υποδοχείς NMDA και AMPA και η στενή τους σχέση

Και οι δύο τύποι υποδοχέων πιστεύεται ότι είναι μακρομόρια που αποτελούνται από τέσσερις διαμεμβρανικές περιοχές - δηλαδή, αποτελούνται από τέσσερις υπομονάδες που διασχίζουν τη διπλή στιβάδα των λιπιδίων της κυτταρικής μεμβράνης - και οι δύο είναι υποδοχείς γλουταμινικού που θα ανοίξουν κανάλια κατιόντων - θετικά φορτισμένα ιόντα. Ακόμα κι έτσι, είναι σημαντικά διαφορετικές.

Μία από τις διαφορές τους είναι το κατώφλι στο οποίο ενεργοποιούνται. Πρώτον, οι υποδοχείς AMPA είναι πολύ πιο γρήγοροι για ενεργοποίηση. ενώ οι υποδοχείς NMDA δεν μπορούν να ενεργοποιηθούν έως ότου ο νευρώνας έχει δυναμικό μεμβράνης περίπου -50mV - ένας νευρώνας όταν είναι απενεργοποιημένος είναι συνήθως περίπου -70mV-. Δεύτερον, το βήμα των κατιόντων θα είναι διαφορετικό σε κάθε περίπτωση. Οι υποδοχείς AMPA θα επιτύχουν πολύ υψηλότερα δυναμικά μεμβράνης από τους υποδοχείς NMDA, οι οποίοι θα συνεργαστούν πολύ πιο μετριοπαθώς. Σε αντάλλαγμα, οι υποδοχείς NMDA θα επιτύχουν πολύ πιο σταθερές ενεργοποιήσεις με την πάροδο του χρόνου από τους υποδοχείς AMPA. Ως εκ τούτου, αυτά του AMPA ενεργοποιούνται γρήγορα και παράγουν ισχυρότερα διεγερτικά δυναμικά, αλλά απενεργοποιούνται γρήγορα. Και εκείνοι του NMDA χρειάζονται χρόνο για να ενεργοποιηθούν, αλλά καταφέρνουν να διατηρήσουν τις διεγερτικές δυνατότητες που παράγουν πολύ περισσότερο.

Για να το καταλάβουμε καλύτερα, ας φανταστούμε ότι είμαστε στρατιώτες και ότι τα όπλα μας αντιπροσωπεύουν τους διαφορετικούς υποδοχείς. Ας φανταστούμε ότι ο εξωκυτταρικός χώρος είναι μια τάφρος. Έχουμε δύο τύπους όπλων: περίστροφο και χειροβομβίδες. Οι χειροβομβίδες είναι απλές και γρήγορες στη χρήση: αφαιρείτε το δαχτυλίδι, το πετάτε και περιμένετε να εκραγεί. Έχουν πολλές καταστροφικές δυνατότητες, αλλά μόλις τα πετάξουμε όλα, τελείωσε. Το περίστροφο είναι ένα όπλο που χρειάζεται χρόνο για να φορτωθεί επειδή πρέπει να αφαιρέσετε το τύμπανο και να βάλετε τις σφαίρες μία προς μία. Αλλά μόλις το φορτώσουμε, έχουμε έξι βολές με τις οποίες μπορούμε να επιβιώσουμε για λίγο, αν και με πολύ λιγότερες δυνατότητες από μια χειροβομβίδα. Τα περίστροφα εγκεφάλου μας είναι υποδοχείς NMDA και οι χειροβομβίδες μας είναι υποδοχείς AMPA.

Οι υπερβολές του γλουταμινικού και οι κίνδυνοι τους

Λένε ότι στην περίσσεια τίποτα δεν είναι καλό και στην περίπτωση του γλουταμινικού πληρούται. Επειτα θα αναφέρουμε ορισμένες παθολογίες και νευρολογικά προβλήματα στα οποία σχετίζεται μια περίσσεια γλουταμινικού.

1. Τα ανάλογα του γλουταμικού μπορεί να προκαλέσουν εξωτοξικότητα

Φάρμακα ανάλογα με το γλουταμινικό - δηλαδή, πληρούν την ίδια λειτουργία με το γλουταμινικό - όπως το NMDA - στο οποίο οφείλει το όνομά του ο υποδοχέας NMDA - μπορεί να προκαλέσει νευροεκφυλιστικά αποτελέσματα σε υψηλές δόσεις στις πιο ευάλωτες περιοχές του εγκεφάλου όπως ο τοξοειδής πυρήνας του υποθάλαμου. Οι μηχανισμοί που εμπλέκονται σε αυτόν τον νευροεκφυλισμό είναι διαφορετικοί και περιλαμβάνουν διαφορετικούς τύπους υποδοχέων γλουταμικού.

2. Μερικές νευροτοξίνες που μπορούμε να καταναλώσουμε στη διατροφή μας ασκούν νευρωνικό θάνατο μέσω περίσσειας γλουταμινικού

Διαφορετικά δηλητήρια ορισμένων ζώων και φυτών ασκούν τα αποτελέσματά τους μέσω των οδών των νευρικών γλουταμινικών. Ένα παράδειγμα είναι το δηλητήριο από τους σπόρους του Cycas Circinalis, ένα δηλητηριώδες φυτό που μπορούμε να βρούμε στο νησί Γκουάμ του Ειρηνικού. Αυτό το δηλητήριο προκάλεσε υψηλή επικράτηση Αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση σε αυτό το νησί όπου οι κάτοικοί του το έπιναν καθημερινά, πιστεύοντας ότι είναι καλοήθη.

3. Το γλουταμικό συμβάλλει στον ισχαιμικό νευρωνικό θάνατο

Το γλουταμικό είναι ο κύριος νευροδιαβιβαστής σε οξείες εγκεφαλικές διαταραχές, όπως καρδιακή προσβολή, καρδιακή ανακοπή, προ-περιγεννητική υποξία. Σε αυτά τα γεγονότα στα οποία υπάρχει έλλειψη οξυγόνου στον εγκεφαλικό ιστό, οι νευρώνες παραμένουν σε κατάσταση μόνιμης αποπόλωσης. λόγω διαφορετικών βιοχημικών διεργασιών. Αυτό οδηγεί στη μόνιμη απελευθέρωση γλουταμικού από τα κύτταρα, με επακόλουθη παρατεταμένη ενεργοποίηση υποδοχέων γλουταμικού. Ο υποδοχέας NMDA είναι ιδιαίτερα διαπερατός από ασβέστιο σε σύγκριση με άλλους ιονοτροπικούς υποδοχείς και η περίσσεια ασβεστίου οδηγεί σε νευρωνικό θάνατο. Επομένως, η υπερδραστικότητα των γλουταμινεργικών υποδοχέων οδηγεί σε νευρωνικό θάνατο λόγω της αύξησης του ενδοευρωνικού ασβεστίου.

4. Επιληψία

Η σχέση μεταξύ γλουταμικού και επιληψίας είναι καλά τεκμηριωμένη. Η επιληπτική δραστηριότητα θεωρείται ότι σχετίζεται ιδιαίτερα με τους υποδοχείς ΑΜΡΑ, αν και καθώς εξελίσσεται η επιληψία, οι υποδοχείς NMDA καθίστανται σημαντικοί.

Είναι καλό το γλουταμινικό; Είναι το γλουταμινικό κακό;

Συνήθως, όταν κάποιος διαβάζει αυτόν τον τύπο κειμένου, καταλήγει να εξανθρωπίζει τα μόρια βάζοντας τις ετικέτες σε αυτά ως «καλά» ή «κακά» - που έχει ένα όνομα και ονομάζεται ανθρωπομορφισμός, πολύ μοντέρνα πίσω στα μεσαιωνικά χρόνια. Η πραγματικότητα απέχει πολύ από αυτές τις απλοϊκές κρίσεις.

Σε μια κοινωνία στην οποία έχουμε δημιουργήσει μια έννοια της «υγείας» είναι εύκολο για μερικούς από τους μηχανισμούς της φύσης να μας ενοχλούν. Το πρόβλημα είναι ότι η φύση δεν κατανοεί την «υγεία». Αυτό το δημιουργήσαμε μέσω της ιατρικής, των φαρμακευτικών βιομηχανιών και της ψυχολογίας. Είναι μια κοινωνική έννοια, και όπως όλες οι κοινωνικές έννοιες υπόκειται στην πρόοδο των κοινωνιών, είτε είναι ανθρώπινη είτε επιστημονική. Οι εξελίξεις δείχνουν ότι το γλουταμινικό συνδέεται με διάφορες παθολογίες όπως το Αλτσχάιμερ ή Σχιζοφρένεια. Αυτό δεν είναι ένα κακό μάτι της εξέλιξης στον άνθρωπο, αλλά είναι μια βιοχημική αναντιστοιχία μιας έννοιας που η φύση δεν καταλαβαίνει ακόμα: η ανθρώπινη κοινωνία τον 21ο αιώνα.

Και όπως πάντα, γιατί να το μελετήσετε; Σε αυτήν την περίπτωση νομίζω ότι η απάντηση είναι πολύ σαφής. Λόγω του ρόλου που έχει το γλουταμινικό σε διάφορες νευροεκφυλιστικές παθολογίες, οδηγεί σε έναν σημαντικό - αν και επίσης πολύπλοκο - φαρμακολογικό στόχο. Μερικά παραδείγματα αυτών των ασθενειών, αν και δεν έχουμε μιλήσει για αυτές σε αυτήν την κριτική, επειδή θεωρώ ότι μια καταχώρηση θα μπορούσε να γραφτεί αποκλειστικά για αυτό, είναι η νόσος του Αλτσχάιμερ και Σχιζοφρένεια. Υποκειμενικά, βρίσκω την αναζήτηση για νέα φάρμακα για σχιζοφρένεια για δύο βασικούς λόγους: τον επιπολασμό αυτής της νόσου και το κόστος της υγειονομικής περίθαλψης μεταφέρει? και τις δυσμενείς επιπτώσεις των σημερινών αντιψυχωσικών, τα οποία σε πολλές περιπτώσεις εμποδίζουν την προσχώρηση στη θεραπεία.

Το κείμενο διορθώθηκε και επεξεργάστηκε από τον Frederic Muniente Peix

Βιβλιογραφικές αναφορές:

Βιβλία:

• Siegel, G. (2006). Βασική νευροχημεία. Άμστερνταμ: Elsevier.

Άρθρα:

• Citri, A. & Malenka, R. (2007). Συπτική Πλαστικότητα: Πολλαπλές Μορφές, Λειτουργίες και Μηχανισμοί. Νευροψυχοφαρμακολογία, 33 (1), 18-41. http://dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G. & Bading, Η. (2010). Σηματοδότηση συναπτικού έναντι εξωσυναπτικού υποδοχέα NMDA: επιπτώσεις σε νευροεκφυλιστικές διαταραχές. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G. & Bading, Η. (2010). Σηματοδότηση συναπτικού έναντι εξωσυναπτικού υποδοχέα NMDA: επιπτώσεις σε νευροεκφυλιστικές διαταραχές. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerchner, G. & Nicoll, R. (2008). Αθόρυβες συνάψεις και η εμφάνιση ενός μετασυναπτικού μηχανισμού για LTP. Nature Reviews Neuroscience, 9 (11), 813-825. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papouin, Τ. & Oliet, Σ. (2014). Οργάνωση, έλεγχος και λειτουργία των εξωσυναπτικών υποδοχέων NMDA. Φιλοσοφικές Συναλλαγές της Βασιλικής Εταιρείας Β: Βιολογικές Επιστήμες, 369 (1654), 20130601-20130601. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601