Glutamaatti (välittäjäaine): määritelmä ja toiminnot

glutamaatti välittää suurimman osan virikkeellisistä synapseista keskushermostossa (CNS). Se on aistien, motoristen, kognitiivisten ja emotionaalisten tietojen tärkein välittäjä ja osallistuu muistojen muodostumiseen ja niiden palautumiseen, ja sitä esiintyy 80-90%: ssa aivojen synapseista.

Ikään kuin kaikki tämä olisi vain vähän ansioita, se puuttuu myös neuroplastisuuteen, oppimisprosesseihin ja on edeltäjä GABA –Keskushermoston pääasiallinen estävä välittäjäaine. Mitä muuta voit kysyä molekyylistä?

Mikä on glutamaatti?

Mahdollisesti on ollut yksi laajimmin tutkituista hermoston välittäjäaineista. Viime vuosina sen tutkimus on kasvanut johtuen sen suhteesta erilaisiin neurodegeneratiivisiin patologioihin (kuten Alzheimerin tauti), mikä on tehnyt siitä voimakkaan lääkekohteen erilaisissa sairauksissa.

On myös syytä mainita, että reseptorien monimutkaisuuden vuoksi tämä on yksi monimutkaisimmista tutkittavista välittäjäaineista.

Synteesiprosessi

Glutamaattisynteesiprosessi alkaa Krebs-syklissä tai trikarboksyylihapposyklissä. Krebsin sykli on aineenvaihduntareitti tai, ymmärrämme,

kemiallisten reaktioiden peräkkäin soluhengityksen tuottamiseksi mitokondrioissa. Aineenvaihduntasykli voidaan ymmärtää kellomekanismina, jossa kukin vaihde täyttää a toiminto ja osan yksinkertainen vika voivat aiheuttaa kellon vaurioitumisen tai ei tunnin. Biokemian syklit ovat samat. Molekyyli muuttaa jatkuvia entsymaattisia reaktioita - kellon vaihdetta - muuttamalla sen muotoa ja koostumusta solutoiminnon aikaansaamiseksi. Tärkein glutamaatin esiaste on alfa-ketoglutaraatti, joka saa aminoryhmän transaminaation avulla glutamaatiksi.

On myös syytä mainita toinen melko merkittävä esiaste: glutamiini. Kun solu vapauttaa glutamaattia solunulkoiseen avaruuteen, astrosyytit - solutyyppi glial - kerää tämä glutamaatti, josta tulee glutamiinisyntetaasiksi kutsutun entsyymin välityksellä glutamiini. Myöhemmin, astrosyytit vapauttavat glutamiinin, jonka talteenotettavat neuronit muuntavat takaisin glutamaatiksi. Ja mahdollisesti useampi kuin yksi kysyy seuraavaa: Ja jos heidän on palautettava glutamiini glutamaatiksi hermosoluissa, miksi astrosyytti muuntaa huonon glutamaatin glutamiiniksi? No, en myöskään tiedä. Ehkä se on, että astrosyytit ja neuronit eivät ole yhtä mieltä tai ehkä se, että Neurotiede Se on niin monimutkaista Joka tapauksessa halusin tarkistaa astrosyytit, koska niiden yhteistyö muodostaa 40% liikevaihto glutamaatti, mikä tarkoittaa sitä suurin osa glutamaatista otetaan talteen näistä gliasoluista.

On muitakin esiasteita ja muita reittejä, joilla solunulkoiseen tilaan vapautunut glutamaatti otetaan talteen. Esimerkiksi on hermosoluja, jotka sisältävät tietyn glutamaattikuljettimen –EAAT1 / 2–, jotka palauttavat glutamaatin suoraan hermosoluun ja mahdollistavat virityssignaalin lopettamisen. Glutamaatin synteesin ja metabolian jatkotutkimusta varten suosittelen lukemaan bibliografia.

Glutamaattireseptorit

Kuten he yleensä opettavat meille, jokaisella välittäjäaineella on reseptorit postsynaptisessa solussa. Solukalvolla sijaitsevat reseptorit ovat proteiineja, joihin hermovälittäjäaine, hormoni, sitoutuu neuropeptidi, jne., aiheuttamaan muutoksia muutoksista solun metaboliassa solussa, jossa se sijaitsee reseptori. Neuroneissa sijoitamme reseptorit yleensä postsynaptisiin soluihin, vaikka sen ei todellakaan tarvitse olla niin.

He myös opettavat meille yleensä ensimmäisenä vuonna, että reseptoreita on kahta päätyyppiä: ionotrooppinen ja metabotrooppinen. Ionotrooppiset aineet ovat niitä, joissa kun niiden ligandi - reseptorin "avain" - sitoutuu, ne avaavat kanavia, jotka sallivat ionien kulkeutumisen soluun. Metabotropics, toisaalta, kun ligandi sitoutuu, aiheuttaa muutoksia solussa toisten lähettiläiden kautta. Tässä katsauksessa puhun ionotrooppisten glutamaattireseptorien päätyypeistä, vaikka suosittelen kirjallisuuden tutkimista metabotrooppisten reseptorien ymmärtämiseksi. Tässä ovat tärkeimmät ionotrooppiset reseptorit:

• NMDA-vastaanotin.
• AMPA-vastaanotin.
• Kainado sieppari.

NMDA- ja AMPA-reseptorit ja niiden läheinen suhde

Molempien reseptorityyppien uskotaan olevan makromolekyylejä, jotka koostuvat neljästä kalvon läpäisevästä domeenista - toisin sanoen ne koostuvat neljästä alayksiköstä, jotka ne ylittävät solukalvon lipidikaksoiskerroksen - ja molemmat ovat glutamaattireseptoreita, jotka avaavat kationikanavia - positiivisesti varautuneita ioneja. Mutta silti ne ovat huomattavasti erilaisia.

Yksi niiden eroista on kynnys, jolla ne aktivoidaan. Ensinnäkin AMPA-reseptorit aktivoituvat paljon nopeammin; kun taas NMDA-reseptoreita ei voida aktivoida ennen kuin hermosolun membraanipotentiaali on noin -50 mV - hermosolu, kun se inaktivoidaan, on yleensä noin -70 mV-. Toiseksi kationivaihe on erilainen kussakin tapauksessa. AMPA-reseptorit saavuttavat paljon suuremmat membraanipotentiaalit kuin NMDA-reseptorit, jotka tekevät yhteistyötä paljon vaatimattomammin. Vastineeksi NMDA-reseptorit aktivoivat ajan myötä paljon pidempään kuin AMPA-reseptorit. Siksi, AMPA: n aktivoituvat nopeasti ja tuottavat vahvempia virityspotentiaalia, mutta deaktivoituvat nopeasti. Ja NMDA: n aktivoituminen vie aikaa, mutta he onnistuvat ylläpitämään tuottamansa virityspotentiaalit paljon kauemmin.

Kuvitellaksemme sen paremmin ymmärrämme, että olemme sotilaita ja että aseemme edustavat eri reseptoreita. Kuvitellaan, että solunulkoinen tila on kaivanto. Meillä on kahdenlaisia ​​aseita: revolveri ja kranaatit. Kranaatit ovat yksinkertaisia ​​ja nopeita käyttää: poistat renkaan, heität sen pois ja odotat, että se räjähtää. Heillä on paljon tuhoisia mahdollisuuksia, mutta kun olemme heittäneet ne kaikki pois, se on ohi. Revolveri on ase, jonka lataaminen vie aikaa, koska sinun on poistettava rumpu ja laitettava luodit yksitellen. Mutta kun olemme ladanneet sen, meillä on kuusi laukausta, joilla voimme selviytyä jonkin aikaa, vaikkakin paljon pienemmällä potentiaalilla kuin kranaatti. Aivorevolverimme ovat NMDA-reseptoreita ja kranaatit ovat AMPA-reseptoreita.

Glutamaattiylimäärät ja niiden vaarat

He sanovat, että liikaa mikään ei ole hyvää ja glutamaatin tapauksessa se täyttyy. Sitten mainitsemme joitain patologioita ja neurologisia ongelmia, joihin liittyy ylimääräinen glutamaatti.

1. Glutamaattianalogit voivat aiheuttaa eksotoksisuutta

Glutamaatin kaltaiset lääkkeet - toisin sanoen, niillä on sama tehtävä kuin glutamaatilla - kuten NMDA -, jolle NMDA-reseptori on nimensä mukainen - voi aiheuttaa neurodegeneratiivisia vaikutuksia suurilla annoksilla haavoittuvimmilla aivojen alueilla kuten hypotalamuksen kaareva ydin. Tähän neurodegeneraatioon liittyvät mekanismit ovat moninaiset ja sisältävät erityyppisiä glutamaattireseptoreita.

2. Jotkut neurotoksiinit, joita voimme syödä ruokavaliossa, aiheuttavat hermosolukuoleman ylimääräisen glutamaatin kautta

Joidenkin eläinten ja kasvien erilaiset myrkyt vaikuttavat glutamaattihermoreittien kautta. Esimerkki on myrkyllisen kasvin, Cycas Circinalis, siemenistä peräisin oleva myrkky, jonka voimme löytää Tyynenmeren Guamin saarelta. Tämä myrkky aiheutti runsaasti Amyotrofinen lateraaliskleroosi tällä saarella, jossa sen asukkaat nauttivat sitä päivittäin, uskoen sen olevan hyvänlaatuinen.

3. Glutamaatti vaikuttaa iskeemiseen hermosolujen kuolemaan

Glutamaatti on tärkein välittäjäaine akuutissa aivosairaudessa, kuten sydänkohtauksessasydämenpysähdys, pre- / perinataalinen hypoksia. Näissä tapahtumissa, joissa aivokudoksesta puuttuu happea, neuronit pysyvät pysyvän depolarisoitumisen tilassa; johtuu erilaisista biokemiallisista prosesseista. Tämä johtaa glutamaatin pysyvään vapautumiseen soluista ja sen jälkeen glutamaattireseptorien jatkuvaan aktivoitumiseen. NMDA-reseptori on erityisen läpäisevä kalsiumille verrattuna muihin ionotrooppisiin reseptoreihin, ja ylimääräinen kalsium johtaa hermosolujen kuolemaan. Siksi glutamatergisten reseptorien hyperaktiivisuus johtaa lisääntyneen intraneuronaalisen kalsiumin aiheuttamaan hermosolujen kuolemaan.

4. Epilepsia

Glutamaatin ja epilepsian suhde on hyvin dokumentoitu. Epileptisen aktiivisuuden katsotaan liittyvän erityisesti AMPA-reseptoreihin, vaikka epilepsian edetessä NMDA-reseptorit tulevat tärkeiksi.

Onko glutamaatti hyvä? Onko glutamaatti huono?

Yleensä kun lukee tämän tyyppistä tekstiä, hän lopulta humanisoi molekyylit asettamalla niihin merkinnät "hyviksi" tai "pahiksi" - joilla on nimi ja jota kutsutaan antropomorfismi, erittäin muodikas keskiajalla. Todellisuus on melko kaukana näistä yksinkertaistetuista tuomioista.

Yhteiskunnassa, jossa olemme luoneet "terveyden" käsitteen, joidenkin luonnon mekanismien on helppo häiritä meitä. Ongelmana on, että luonto ei ymmärrä "terveyttä". Olemme luoneet sen lääketieteen, lääketeollisuuden ja psykologian kautta. Se on sosiaalinen käsite, ja kaikkien yhteiskunnallisten käsitteiden tavoin se on yhteiskunnan, riippumatta siitä ihmisen tai tieteen, edistysaskel. Edistyminen osoittaa, että glutamaatti liittyy useisiin patologioihin kuten Alzheimerin tauti tai Skitsofrenia. Tämä ei ole ihmiskunnan evoluution paha silmä, vaan biokemiallinen epäsuhta käsitteeseen, jota luonto ei vieläkään ymmärrä: ihmisyhteiskunta 2000-luvulla.

Ja kuten aina, miksi tutkia tätä? Tässä tapauksessa mielestäni vastaus on hyvin selkeä. Glutamaatin roolista erilaisissa neurodegeneratiivisissa patologioissa johtuu tärkeä - vaikkakin myös monimutkainen - farmakologinen kohde. Joitakin esimerkkejä näistä sairauksista, vaikka emme ole puhuneet niistä tässä katsauksessa, koska pidän että merkintä voidaan kirjoittaa yksinomaan tästä, ovat Alzheimerin tauti ja Skitsofrenia. Subjektiivisesti löydän uusien lääkkeiden etsimisen skitsofrenia kahdesta pääasiallisesta syystä: tämän taudin esiintyvyydestä ja terveydenhuollon kustannuksista kuljettaa; ja nykyisten psykoosilääkkeiden haitalliset vaikutukset, jotka monissa tapauksissa estävät hoidon noudattamista.

Frederic Muniente Peix on korjannut ja muokannut tekstiä

Bibliografiset viitteet:

Kirjat:

• Siegel, G. (2006). Perushermokemia. Amsterdam: Elsevier.

Artikkelit:

• Citri, A. & Malenka, R. (2007). Synaptinen plastisuus: useita muotoja, toimintoja ja mekanismeja. Neuropsykofarmakologia, 33 (1), 18-41. http://dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Synaptinen vs. ekstrasynaptinen NMDA-reseptorin signalointi: vaikutukset neurodegeneratiivisiin häiriöihin. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Synaptinen vs. ekstrasynaptinen NMDA-reseptorin signalointi: vaikutukset neurodegeneratiivisiin häiriöihin. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerchner, G. & Nicoll, R. (2008). Hiljaiset synapsit ja postsynaptisen mekanismin syntyminen LTP: lle. Luontoarvostelut Neuroscience, 9 (11), 813-825. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papouin, T. & Oliet, S. (2014). Ekstrasynaptisten NMDA-reseptorien organisointi, hallinta ja toiminta. Royal Society B: n filosofiset tapahtumat: Biological Sciences, 369 (1654), 20130601-20130601. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601