გლუტამატი (ნეიროტრანსმიტერი): განმარტება და ფუნქციები

გლუტამატი შუამავლებს ცენტრალურ ნერვულ სისტემაში აღგზნებული სინაფსების უმეტესობას. ეს არის სენსორული, მამოძრავებელი, შემეცნებითი და ემოციური ინფორმაციის მთავარი შუამავალი და მონაწილეობს მეხსიერების ფორმირებასა და მათ გამოჯანსაღებაში, ტვინის სინაფსების 80-90% -ში.

თითქოს ეს ყველაფერი მცირედი დამსახურებაა, ის ასევე ერევა ნეიროპლასტიურობაში, სასწავლო პროცესებში და წინამორბედია GABA –სნს-ის მთავარი ინჰიბიტორული ნეიროტრანსმიტერი–. მეტი რა შეგიძლიათ სთხოვოთ მოლეკულას?

რა არის გლუტამატი?

შესაძლოა ნერვულ სისტემაში ერთ-ერთი ყველაზე ფართოდ შესწავლილი ნეიროტრანსმიტორია. ბოლო წლების განმავლობაში მისი კვლევა იზრდებოდა სხვადასხვა ნეიროდეგენერაციულ პათოლოგიასთან ურთიერთობის გამო (მაგალითად, ალცჰეიმერის დაავადება), რამაც ის ძლიერი წამლის სამიზნე გახადა სხვადასხვა დაავადებების დროს.

აღსანიშნავია ისიც, რომ მისი რეცეპტორების სირთულის გათვალისწინებით, ეს ერთ-ერთი ყველაზე რთული ნეიროტრანსმიტერია შესასწავლად.

სინთეზის პროცესი

გლუტამატის სინთეზის პროცესი იწყება კრებსის ციკლში, ან ტრიკარბოქსილის მჟავას ციკლში. კრებსის ციკლი მეტაბოლური გზაა, ან, ჩვენთვის გასაგებია,

ქიმიური რეაქციების თანმიმდევრობა მიტოქონდრიებში უჯრედული სუნთქვის წარმოქმნის მიზნით. მეტაბოლური ციკლი შეიძლება გავიგოთ, როგორც საათის მექანიზმი, რომელშიც თითოეული სიჩქარე ასრულებს ა ფუნქციონირებამ და ნაწილის მარტივმა უკმარისობამ შეიძლება გამოიწვიოს საათის დაზიანება საათი ციკლები ბიოქიმიაში იგივეა. მოლეკულა უწყვეტი ფერმენტული რეაქციების - საათის სიჩქარის - საშუალებით ცვლის მის ფორმასა და შემადგენლობას უჯრედული ფუნქციის წარმოქმნის მიზნით. გლუტამატის მთავარი წინამორბედი იქნება ალფა-კეტოგლუტარატი, რომელიც მიიღებს ამინო ჯგუფს ტრანსამინირებით, რომ გახდეს გლუტამატი.

აღსანიშნავია კიდევ ერთი საკმაოდ მნიშვნელოვანი წინამორბედი: გლუტამინი. როდესაც უჯრედი გლუტამატს გამოყოფს უჯრედუჯრედულ სივრცეში, ასტროციტები - უჯრედების ტიპი გლიალური - აღადგინეთ ეს გლუტამატი, რომელიც გახდება გლუტამინის სინთეტაზის ფერმენტის საშუალებით გლუტამინი. მოგვიანებით, გლუტამინი გამოიყოფა ასტროციტების მიერ, რომლებიც აღდგება ნეირონების მიერ და გარდაიქმნება გლუტამატად. და შესაძლოა, ერთზე მეტი იკითხოს შემდეგს: და თუ მათ უნდა დაუბრუნონ გლუტამინი გლუტამატს ნეირონში, რატომ გარდაქმნის ასტროციტი ცუდი გლუტამატი გლუტამინს? ისე, არც მე ვიცი. ალბათ ეს არის ის, რომ ასტროციტები და ნეირონები არ ეთანხმებიან ან შესაძლოა ეს არის ის ნეირომეცნიერება ეს იმდენად რთულია ნებისმიერ შემთხვევაში, მსურდა ასტროციტების მიმოხილვა, რადგან მათი თანამშრომლობა 40% -ს შეადგენს ბრუნვა გლუტამატი, რაც ნიშნავს იმას გლუტამატის უმეტესი ნაწილი აღდგება ამ გლიალური უჯრედების მიერ.

არსებობს სხვა წინამორბედები და სხვა გზები, რომლითაც ხდება გარეუჯრედულ სივრცეში გამოყოფილი გლუტამატის აღდგენა. მაგალითად, არსებობს ნეირონები, რომლებიც შეიცავს სპეციფიკურ გლუტამატის ტრანსპორტიორს - EAAT1 / 2–, რომლებიც უშუალოდ აღადგენს გლუტამატს ნეირონში და იძლევა აღგზნების სიგნალის შეწყვეტას. გლუტამატის სინთეზისა და მეტაბოლიზმის შემდგომი შესწავლისთვის გირჩევთ წაიკითხოთ ბიბლიოგრაფია.

გლუტამატის რეცეპტორები

როგორც ისინი ჩვეულებრივ გვასწავლიან, თითოეულ ნეიროტრანსმიტერს აქვს რეცეპტორები პოსტსინაფსურ უჯრედზე. რეცეპტორები, რომლებიც განლაგებულია უჯრედის მემბრანაზე, არის ცილები, რომლებთანაც უერთდება ნეირომედიატორი, ჰორმონი ნეიროპეპტიდი და ა.შ., რათა წარმოიშვას მთელი რიგი ცვლილებები იმ უჯრედის უჯრედულ მეტაბოლიზმში, რომელშიც ის მდებარეობს რეცეპტორი. ნეირონებში, ჩვენ რეცეპტორებს ზოგადად ვათავსებთ პოსტსინაფსურ უჯრედებზე, თუმცა ასე ნამდვილად არ უნდა იყოს.

როგორც წესი, ისინი პირველ წელს ასევე გვასწავლიან, რომ არსებობს რეცეპტორების ორი ძირითადი ტიპი: იონოტროპული და მეტაბოტროპული. იონოტროპია არის ის, რომელშიც მათი ლიგანდი - რეცეპტორის „გასაღები“ იკვრება, ისინი ხსნიან არხებს, რომლებიც იონების უჯრედში გადასვლის საშუალებას იძლევა. მეტაბოტროპიები, ლიგანდის შეკავშირებისას, უჯრედში ცვლილებებს იწვევს მეორე მაცნეების საშუალებით. ამ მიმოხილვაში ვისაუბრებ იონოტროპული გლუტამატის რეცეპტორების ძირითად ტიპებზე, თუმცა მე გირჩევთ შეისწავლოთ ლიტერატურა მეტაბოტროპული რეცეპტორების გასაგებად. აქ მოცემულია ძირითადი იონოტროპული რეცეპტორები:

• NMDA მიმღები.
• AMPA მიმღები.
• კაინადოს დამჭერი.

NMDA და AMPA რეცეპტორები და მათი ახლო ურთიერთობა

ითვლება, რომ ორივე ტიპის რეცეპტორები არიან მაკრომოლეკულები, რომლებიც შედგება ოთხი ტრანსმემბრანული დომენისგან - ესენია, რომ ისინი შედგება ოთხი ქვეერთეული ისინი გადაკვეთენ უჯრედის მემბრანის ლიპიდურ შრეებს - და ორივე გლუტამატის რეცეპტორებია, რომლებიც კატიონის არხებს გახსნიან - დადებითად დამუხტული იონები. ასეც რომ იყოს, ისინი მნიშვნელოვნად განსხვავდებიან.

მათი ერთ-ერთი განსხვავება არის ბარიერი, რომელზეც ისინი აქტივირდებიან. პირველი, AMPA რეცეპტორების გააქტიურება უფრო სწრაფად ხდება; ხოლო NMDA რეცეპტორების გააქტიურება შეუძლებელია მანამ, სანამ ნეირონს მემბრანული პოტენციალი დაახლოებით -50mV აქვს - ნეირონი, როდესაც ის ინაქტივირდება, ჩვეულებრივ, დაახლოებით -70mV- შეადგენს. მეორე, კათიონების საფეხური განსხვავებული იქნება თითოეულ შემთხვევაში. AMPA რეცეპტორები მიაღწევენ ბევრად უფრო მაღალ მემბრანულ პოტენციალს, ვიდრე NMDA რეცეპტორები, რომლებიც გაცილებით მოკრძალებულად ითანამშრომლებენ. სამაგიეროდ, NMDA რეცეპტორები დროთა განმავლობაში გაცილებით მდგრად აქტივაციებს მიაღწევენ, ვიდრე AMPA რეცეპტორები. ამიტომ, AMPA– ს მოქმედება ხდება სწრაფად და აძლიერებს უფრო ძლიერ აღგზნებულ პოტენციალებს, მაგრამ სწრაფად ითიშება. NMDA– ს აქტივიზაციას დრო სჭირდება, მაგრამ ისინი ახერხებენ მათ აღმგზნებელი პოტენციალის შენარჩუნებას ბევრად უფრო დიდხანს.

ამის უკეთ გასაგებად, წარმოვიდგინოთ, რომ ჩვენ ჯარისკაცები ვართ და რომ ჩვენი იარაღი წარმოადგენს სხვადასხვა რეცეპტორებს. წარმოვიდგინოთ, რომ უჯრედუჯრედოვანი სივრცე თხრილია. ჩვენ გვაქვს ორი ტიპის იარაღი: რევოლვერი და ხელყუმბარები. ხელყუმბარები მარტივი და სწრაფი გამოსაყენებელია: თქვენ ამოიღებთ ბეჭედს, გადააგდებთ და დაელოდებათ მისი აფეთქება. მათ უამრავი დესტრუქციული პოტენციალი აქვთ, მაგრამ მას შემდეგ რაც ყველა გადავაგდეთ, დასრულდა. რევოლვერი არის იარაღი, რომლის დატვირთვას დრო სჭირდება, რადგან ბარაბანი უნდა ამოიღოთ და ტყვიები სათითაოდ მოათავსოთ. მას შემდეგ რაც დატვირთავთ, ექვსი გასროლა გვაქვს, რომლითაც შეგვიძლია ცოტა ხნით გადარჩენა, თუმცა ყუმბარაზე ბევრად ნაკლები პოტენციალით. ჩვენი ტვინის რევოლვერები არის NMDA რეცეპტორები და ჩვენი ხელყუმბარები AMPA რეცეპტორები.

გლუტამატის ექსცესები და მათი საფრთხეები

ისინი ამბობენ, რომ ჭარბი არაფერია კარგი და გლუტამატის შემთხვევაში ის სრულდება. შემდეგ ჩვენ მოვიყვანთ ზოგიერთ პათოლოგიასა და ნევროლოგიურ პრობლემას, რომელშიც გლუტამატის ჭარბი რაოდენობაა დაკავშირებული.

1. გლუტამატის ანალოგებმა შეიძლება გამოიწვიოს ეგზოტოქსიკურობა

გლუტამატის ანალოგიური წამლები - ანუ ისინი ასრულებენ იმავე ფუნქციას, როგორც გლუტამატი - მაგალითად NMDA - რომელსაც NMDA რეცეპტორი ეკუთვნის თავის სახელს - შეიძლება გამოიწვიოს ნეიროდეგენერაციული მოქმედება ტვინის ყველაზე დაუცველ რეგიონებში მაღალ დოზებში როგორიცაა ჰიპოთალამუსის რკალისებრი ბირთვი. ამ ნეიროდეგენერაციაში ჩართული მექანიზმები მრავალფეროვანია და მოიცავს სხვადასხვა ტიპის გლუტამატის რეცეპტორებს.

2. ზოგიერთი ნეიროტოქსინი, რომლის მიღებაც შეგვიძლია დიეტაში, ახდენს ნეირონების სიკვდილს ჭარბი გლუტამატის საშუალებით

ზოგიერთი ცხოველისა და მცენარის სხვადასხვა შხამი ახდენს გავლენას გლუტამატის ნერვის ბილიკებით. მაგალითად, შხამია Cycas Circinalis, შხამიანი მცენარის თესლიდან, რომელიც გვხვდება წყნარი ოკეანის კუნძულ გუამზე. ამ შხამმა გამოიწვია მაღალი პრევალენტობა ამიოტროფიული გვერდითი სკლეროზი ამ კუნძულზე, სადაც მისი მოსახლეობა ყოველდღიურად იღებდა მას და თვლიდა, რომ იგი კეთილთვისებიანი იყო.

3. გლუტამატი ხელს უწყობს იშემიური ნეირონების სიკვდილს

გლუტამატი არის მთავარი ნეიროტრანსმიტერი ტვინის მწვავე დარღვევების დროს, როგორიცაა გულის შეტევა, გულის გაჩერება, პრე / პერინატალური ჰიპოქსია. ამ მოვლენებში, როდესაც ტვინის ქსოვილში ჟანგბადის უკმარისობაა, ნეირონები რჩება მუდმივი დეპოლარიზაციის მდგომარეობაში; სხვადასხვა ბიოქიმიური პროცესების გამო. ეს იწვევს გლუტამატის მუდმივ გამოყოფას უჯრედებიდან, გლუტამატის რეცეპტორების შემდგომი მდგრადი გააქტიურებით. NMDA რეცეპტორი განსაკუთრებით იტანს კალციუმს სხვა იონოტროპულ რეცეპტორებთან შედარებით და ჭარბი კალციუმი იწვევს ნეირონების სიკვდილს. ამიტომ, გლუტამატერული რეცეპტორების ჰიპერაქტიურობა იწვევს ნეირონების სიკვდილს ინტრაევრონალური კალციუმის მომატებით.

4. ეპილეფსია

გლუტამატსა და ეპილეფსიას შორის ურთიერთობა კარგად არის დადასტურებული. ეპილეფსიური აქტივობა განსაკუთრებით AMPA– ს რეცეპტორებთან არის დაკავშირებული, თუმცა ეპილეფსიის პროგრესირებასთან ერთად NMDA– ს რეცეპტორები მნიშვნელოვანი ხდება.

გლუტამატი კარგია? გლუტამატი ცუდია?

ჩვეულებრივ, როდესაც ამ ტიპის ტექსტს კითხულობს, ის ამთავრებს მოლეკულების ჰუმანიზაციას და ათავსებს მათ ეტიკეტებს, როგორც "კარგს" ან "ცუდს" - ამას სახელი აქვს და ე.წ. ანთროპომორფიზმი, ძალიან მოდურია შუა საუკუნეების დროინდელ დროში. რეალობა საკმაოდ შორსაა ამ გამარტივებული განსჯისგან.

საზოგადოებაში, რომელშიც ჩვენ შევქმენით "ჯანმრთელობის" კონცეფცია, ბუნების ზოგიერთი მექანიზმისთვის ადვილია გვაწუხებდეს. პრობლემა ისაა, რომ ბუნებას არ ესმის "ჯანმრთელობა". ეს შევქმენით მედიცინის, ფარმაცევტული ინდუსტრიისა და ფსიქოლოგიის საშუალებით. ეს არის სოციალური კონცეფცია და ისევე როგორც ყველა სოციალური ცნება ექვემდებარება საზოგადოების წინსვლას, იქნება ეს ადამიანური თუ სამეცნიერო. მიღწევები აჩვენებს, რომ გლუტამატი ასოცირდება რიგ პათოლოგიებთან როგორც ალცჰეიმერი ან შიზოფრენია. ეს არ არის ევოლუციის ბოროტი თვალი ადამიანისთვის, არამედ ეს არის ბიოქიმიური შეუსაბამობა იმ კონცეფციისა, რომელიც ბუნებას დღემდე არ ესმის: ადამიანის საზოგადოება XXI საუკუნეში.

და როგორც ყოველთვის, რატომ უნდა შეისწავლოთ ეს? ამ შემთხვევაში, ვფიქრობ, პასუხი ძალიან ნათელია. გლუტამატის როლის გამო, სხვადასხვა ნეიროდეგენერაციულ პათოლოგიებში, ეს იწვევს მნიშვნელოვან - თუმცა რთულ - ფარმაკოლოგიურ მიზანს.. ამ დაავადებების რამდენიმე მაგალითი, თუმცა ამ მიმოხილვაში მათ შესახებ არ გვისაუბრია, რადგან ვთვლი რომ ჩანაწერი დაიწერა მხოლოდ ამაზე, ესენია ალცჰეიმერის დაავადება და შიზოფრენია. სუბიექტურად ვხედავ ახალი წამლების ძებნას შიზოფრენია ორი ძირითადი მიზეზის გამო: ამ დაავადების გავრცელება და ჯანდაცვის ღირებულება ატარებს; და ამჟამინდელი ანტიფსიქოტიკების უარყოფითი მოქმედება, რაც ხშირ შემთხვევაში აფერხებს თერაპიის დაცვას.

ტექსტი შესწორებულია და რედაქტირებულია ფრედერიკ მუნიენტე პიქსის მიერ

ბიბლიოგრაფიული ცნობარი:

წიგნები:

• სიგელი, გ. (2006). ძირითადი ნეიროქიმია. ამსტერდამი: ელზევიერი.

სტატიები:

• ციტრი, ა. & მალენკა, რ. (2007). სინაფსური პლასტიურობა: მრავალი ფორმა, ფუნქცია და მექანიზმი. ნეიროფსიქოფარმაკოლოგია, 33 (1), 18-41. http://dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• ჰარდინგემი, გ. & ბადინგი, ჰ. (2010). სინაფსური და ექსტრასინაპტიკური NMDA რეცეპტორების სიგნალიზაცია: შედეგები ნეიროდეგენერაციული დარღვევებისთვის. ბუნების მიმოხილვა ნეირომეცნიერება, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• ჰარდინგემი, გ. & ბადინგი, ჰ. (2010). სინაფსური და ექსტრასინაპტიკური NMDA რეცეპტორების სიგნალიზაცია: შედეგები ნეიროდეგენერაციული დარღვევებისთვის. ბუნების მიმოხილვა ნეირომეცნიერება, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• ქერჩნერი, გ. & ნიკოლი, რ. (2008). მდუმარე სინაფსები და LTP- ის პოსტსინაპტიკური მექანიზმის გაჩენა. ბუნების მიმოხილვა ნეირომეცნიერება, 9 (11), 813-825. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• პაპუინი, თ. & ოლიეტი, ს. (2014). ექსტრასინაპტიკური NMDA რეცეპტორების ორგანიზება, კონტროლი და ფუნქციონირება. სამეფო საზოგადოების ფილოსოფიური გარიგებები B: ბიოლოგიის მეცნიერებები, 369 (1654), 20130601-20130601. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601