Glutamát (neurotranszmitter): definíció és funkciók

A glutamát a legtöbb izgató szinapszist közvetíti a központi idegrendszerben (CNS). A szenzoros, motoros, kognitív és érzelmi információk fő közvetítője, részt vesz az emlékek kialakulásában és helyreállításában, az agyi szinapszisok 80-90% -ában van jelen.

Mintha mindez kevés érdem lenne, beavatkozik a neuroplaszticitásba, a tanulási folyamatokba is, és a GABA –A központi idegrendszer fő gátló neurotranszmittere. Mit kérhet még egy molekulától?

Mi a glutamát?

Esetleg az egyik legszélesebb körben vizsgált neurotranszmitter az idegrendszerben. Az utóbbi években tanulmánya egyre növekszik a különböző neurodegeneratív patológiákkal (mint pl Alzheimer-kór), amely hatásos gyógyszer célpontjává tette különféle betegségek esetén.

Érdemes megemlíteni azt is, hogy receptorainak összetettsége miatt ez az egyik legbonyolultabb neurotranszmitter, amelyet tanulmányozni kell.

A szintézis folyamata

A glutamát szintézis folyamata a Krebs-ciklusban vagy a trikarbonsav-ciklusban kezdődik. A Krebs-ciklus egy anyagcsere út, vagy, hogy megértsük,

kémiai reakciók sorozata a sejtlégzés előidézése érdekében a mitokondriumokban. Az anyagcsere ciklus egy óra mechanizmusaként értelmezhető, amelyben minden sebességfokozat teljesíti a funkció és az alkatrész egyszerű meghibásodása az órát megsértheti vagy sem óra. A biokémiai ciklusok megegyeznek. Egy molekula folyamatos enzimatikus reakciók révén - az óra fogaskerekei - megváltoztatja alakját és összetételét annak érdekében, hogy sejtfunkciókat hozzon létre. A fő glutamát-prekurzor az alfa-ketoglutarát lesz, amely transzaminációval egy aminocsoportot kap glutamáttá.

Egy másik meglehetősen jelentős prekurzort is érdemes megemlíteni: a glutamint. Amikor a sejt glutamátot bocsát ki az extracelluláris térbe, az asztrociták - egyfajta sejt glial - nyerje vissza ezt a glutamátot, amely a glutamin szintetáz nevű enzim révén válik glutamin. Később, a glutamint az asztrociták szabadítják fel, amelyet az idegsejtek nyernek vissza, hogy aztán újra glutamáttá alakuljanak át. És valószínűleg többen a következőket fogják kérdezni: És ha vissza kell juttatniuk a glutamint a neuron glutamátjává, miért alakítja az asztrocita a szegény glutamátot glutaminná? Nos, én sem tudom. Talán az, hogy az asztrociták és az idegsejtek nem értenek egyet, vagy talán az, hogy Idegtudomány Ennyire bonyolult Bármelyik esetben szerettem volna áttekinteni az asztrocitákat, mert együttműködésük az forgalom glutamát, ami azt jelenti A glutamát nagy részét ezek a gliasejtek nyerik ki.

Vannak más prekurzorok és más utak, amelyek révén az extracelluláris térbe felszabaduló glutamát kinyerhető. Például vannak olyan neuronok, amelyek tartalmaznak egy specifikus glutamát-transzportert –EAAT1 / 2–, amelyek közvetlenül visszanyerik a glutamátot az idegsejtbe, és lehetővé teszik az gerjesztő jel megszűnését. A glutamát szintézisének és anyagcseréjének további tanulmányozásához javaslom az irodalomjegyzék elolvasását.

Glutamát receptorok

Ahogy általában tanítanak minket, minden neurotranszmitter receptorai a posztszinaptikus sejtben vannak. A sejtmembránon található receptorok olyan fehérjék, amelyekhez neurotranszmitter, hormon, neuropeptid stb., hogy változásokat idézzen elő annak a sejtnek az anyagcseréjében, amelyben található a receptor. Az idegsejtekben a receptorokat általában a posztszinaptikus sejtekre helyezzük, bár valójában nem így kell lennie.

Általában a verseny első évében arra is tanítanak minket, hogy két fő típusú receptor létezik: ionotrop és metabotrop. Az ionotropikumok azok, amelyekben amikor a ligandjuk - a receptor "kulcsa" - megkötődnek, csatornákat nyitnak, amelyek lehetővé teszik az ionok sejtbe jutását. A metabotropikumok viszont, amikor a ligandum megkötődik, változásokat okoznak a sejtben a második hírvivők révén. Ebben az áttekintésben az ionotrop glutamát receptorok fő típusairól fogok beszélni, bár ajánlom az irodalom tanulmányozását a metabotrop receptorok megértése érdekében. Itt vannak a fő ionotrop receptorok:

• NMDA vevő.
• AMPA vevő.
• Kainado elkapó.

NMDA és AMPA receptorok és szoros kapcsolatuk

Úgy gondolják, hogy mindkét típusú receptor négy transzmembrán doménből álló makromolekulák - vagyis négy alegységből áll, amelyek keresztezik a sejtmembrán lipid kétrétegét - és mindkettő glutamátreceptor, amely megnyitja a kationcsatornákat - pozitív töltésű ionok. De még így is jelentősen különböznek egymástól.

Egyik különbségük az a küszöb, amelynél aktiválódnak. Először is, az AMPA receptorok sokkal gyorsabban aktiválódnak; míg az NMDA receptorok addig nem aktiválhatók, amíg az idegsejt membránpotenciálja kb. -50mV - inaktivált idegsejt általában -70mV körül van. Másodszor, a kationok lépése minden esetben más és más lesz. Az AMPA receptorok sokkal magasabb membránpotenciált fognak elérni, mint az NMDA receptorok, amelyek sokkal szerényebben fognak együttműködni. Cserébe az NMDA receptorok az idő múlásával sokkal tartósabb aktivációt érnek el, mint az AMPA receptorok. Ebből kifolyólag, az AMPA-k gyorsan aktiválódnak és erősebb gerjesztő potenciált hoznak létre, de gyorsan deaktiválódnak. Az NMDA-k aktiválásához pedig időre van szükség, de sokkal hosszabb ideig képesek fenntartani az általuk generált gerjesztő potenciált.

Hogy jobban megértsük, képzeljük el, hogy katonák vagyunk, és hogy fegyvereink képviselik a különböző receptorokat. Képzeljük el, hogy az extracelluláris tér árok. Kétféle fegyverünk van: revolver és gránátok. A gránátok egyszerűek és gyorsan használhatók: eltávolítja a gyűrűt, kidobja és megvárja, amíg felrobban. Nagyon sok romboló potenciáljuk van, de miután mindet eldobtuk, vége. A revolver olyan fegyver, amelynek betöltése időbe telik, mert el kell távolítania a dobot, és egyesével be kell raknia a golyókat. De miután betöltöttük, hat lövésünk van, amelyekkel egy ideig túlélhetjük, bár sokkal kisebb potenciállal, mint egy gránát. Az agyi revolvereink NMDA receptorok, a gránátjaink pedig AMPA receptorok.

A glutamát túlzások és veszélyeik

Azt mondják, hogy a felesleges semmi sem jó, és a glutamát esetében ez teljesül. Azután megemlítünk néhány olyan patológiát és neurológiai problémát, amelyekben a glutamátfelesleg összefügg.

1. A glutamát-analógok exotoxicitást okozhatnak

A glutamáthoz hasonló gyógyszerek - vagyis ugyanazt a funkciót töltik be, mint a glutamát - például az NMDA -, amelynek az NMDA receptor köszönheti nevét - nagy dózisban neurodegeneratív hatásokat okozhat a legkiszolgáltatottabb agyrégiókban mint például a hipotalamusz íves magja. Az ebben a neurodegenerációban részt vevő mechanizmusok sokfélék, és különböző típusú glutamát receptorokat tartalmaznak.

2. Néhány neurotoxin, amelyet étrendünkben elfogyaszthatunk, felesleges glutamáttal neuronális halált okoz

Egyes állatok és növények különböző mérgei a glutamát idegpályákon keresztül fejtik ki hatásukat. Példaként említhetjük a Cycas Circinalis magjának mérgét, egy mérgező növényt, amelyet a csendes-óceáni Guam-szigeten találhatunk. Ez a méreg a Amiotróf laterális szklerózis ezen a szigeten, ahol lakói naponta lenyelték, jóindulatúnak hitték.

3. A glutamát hozzájárul az ischaemiás neuronális halálhoz

A glutamát a fő neurotranszmitter akut agyi rendellenességekben, például szívrohamban, szívmegállás, pre / perinatalis hypoxia. Ezekben az esetekben, amikor oxigénhiány van az agyszövetben, az idegsejtek állandó depolarizáció állapotában maradnak; a különböző biokémiai folyamatok miatt. Ez a glutamát tartós felszabadulásához vezet a sejtekből, a glutamát receptorok későbbi tartós aktiválódásával. Az NMDA receptor a többi ionotrop receptorhoz képest különösen áteresztő a kalcium számára, és a felesleges kalcium idegsejtek halálához vezet. Ezért a glutamaterg receptorok hiperaktivitása neuronhalálhoz vezet a megnövekedett intraneuronális kalcium miatt.

4. Epilepszia

A glutamát és az epilepszia közötti kapcsolat jól dokumentált. Az epilepsziás aktivitás különösen az AMPA-receptorokkal függ össze, bár az epilepszia előrehaladtával az NMDA-receptorok fontossá válnak.

Jó a glutamát? Rossz a glutamát?

Általában, amikor az ember ilyen típusú szöveget olvas, humanizálja a molekulákat azzal, hogy "jó" vagy "rossz" címkékkel látja el őket - amelyeknek van neve és hívják antropomorfizmus, nagyon divatos még a középkorban. A valóság meglehetősen távol áll ettől az egyszerűsített ítélettől.

Egy olyan társadalomban, amelyben létrehoztuk az "egészség" fogalmát, a természet egyes mechanizmusai könnyen zavarhatnak minket. A probléma az, hogy a természet nem érti az "egészséget". Ezt az orvostudomány, a gyógyszeripar és a pszichológia révén hoztuk létre. Ez egy társadalmi fogalom, és mint minden társadalmi koncepció, a társadalom előrehaladásának van alávetve, legyen az emberi vagy tudományos. Az előrelépés azt mutatja, hogy a glutamát számos patológiával társul mint az Alzheimer-kór vagy Skizofrénia. Ez nem egy gonosz szeme az evolúciónak az emberi lény számára, inkább egy olyan koncepció biokémiai eltérése, amelyet a természet még mindig nem ért: az emberi társadalom a 21. században.

És mint mindig, miért érdemes ezt tanulmányozni? Ebben az esetben szerintem a válasz nagyon egyértelmű. A glutamát különféle neurodegeneratív patológiákban betöltött szerepe miatt fontos - bár egyben összetett - farmakológiai célpontot eredményez. Néhány példa ezekre a betegségekre, bár ebben az áttekintésben nem beszéltünk róluk, mert úgy gondolom hogy kizárólag erről lehetne bejegyzést írni, az Alzheimer-kór és Skizofrénia. Szubjektíven az új gyógyszerek keresését találom skizofrénia két fő okból: e betegség előfordulása és az egészségügyi költségek hordoz; valamint a jelenlegi antipszichotikumok káros hatásai, amelyek sok esetben gátolják a terápia betartását.

A szöveget javította és szerkesztette: Frederic Muniente Peix

Bibliográfiai hivatkozások:

Könyvek:

• Siegel, G. (2006). Alapvető neurokémia. Amszterdam: Elsevier.

Cikkek:

• Citri, A. & Malenka, R. (2007). Szinaptikus plaszticitás: Többféle forma, funkció és mechanizmus. Neuropsychopharmacology, 33 (1), 18-41. http://dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Szinaptikus versus extraszinaptikus NMDA receptor szignál: következményei neurodegeneratív rendellenességekre. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Szinaptikus versus extraszinaptikus NMDA receptor szignál: következményei neurodegeneratív rendellenességekre. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerchner, G. & Nicoll, R. (2008). Csendes szinapszisok és posztszinaptikus mechanizmus megjelenése az LTP számára. Nature Reviews Neuroscience, 9 (11), 813-825. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papouin, T. & Oliet, S. (2014). Az extraszinaptikus NMDA receptorok szervezete, irányítása és működése. A Royal Society B filozófiai tranzakciói: Biológiai tudományok, 369 (1654), 20130601-20130601. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601