Glutamatas (neuromediatorius): apibrėžimas ir funkcijos

glutamatas tarpininkauja daugumoje jaudinančių sinapsių centrinėje nervų sistemoje (CNS). Tai yra pagrindinis jutiminės, motorinės, kognityvinės ir emocinės informacijos tarpininkas ir dalyvauja formuojant prisiminimus bei juos atstatant, esant 80–90% smegenų sinapsių.

Tarsi visa tai būtų mažai nuopelnų, ji taip pat įsikiša į neuroplastiką, mokymosi procesus ir yra pirmtakas GABA –Pagrindinis CNS slopinamasis neuromediatorius. Ko daugiau galite paklausti iš molekulės?

Kas yra glutamatas?

Gali būti buvo vienas iš labiausiai ištirtų nervų sistemos neuromediatorių. Pastaraisiais metais jo tyrimas vis didėjo dėl ryšio su įvairiomis neurodegeneracinėmis patologijomis (tokiomis kaip Alzheimerio liga), todėl jis tapo galingu narkotikų taikiniu sergant įvairiomis ligomis.

Taip pat verta paminėti, kad atsižvelgiant į receptorių sudėtingumą, tai yra vienas iš sudėtingiausių tiriamų neuromediatorių.

Sintezės procesas

Glutamato sintezės procesas prasideda Krebso cikle arba trikarboksirūgšties cikle. Krebso ciklas yra metabolizmo kelias arba, mums suprantant,

cheminių reakcijų seka, kad mitochondrijose atsirastų ląstelių kvėpavimas. Medžiagų apykaitos ciklą galima suprasti kaip laikrodžio mechanizmą, kurio metu kiekviena pavara atitinka a funkcija ir paprasčiausias detalės gedimas gali sugadinti laikrodį valandą. Biochemijos ciklai yra vienodi. Molekula, vykdydama nuolatines fermentines reakcijas - laikrodžio pavaras, keičia savo formą ir sudėtį, kad sukeltų ląstelių funkciją. Pagrindinis glutamato pirmtakas bus alfa-ketoglutaratas, kuris gauna amino grupę transaminacijos būdu, kad taptų glutamatu.

Verta paminėti ir kitą gana reikšmingą pirmtaką: glutaminą. Kai ląstelė išskiria glutamatą į tarpląstelinę erdvę, astrocitai - tam tikros rūšies ląstelės glial - susigrąžinkite šį glutamatą, kuris per fermentą, vadinamą glutamino sintetaze, taps glutaminas. Vėliau astrocitai išskiria glutaminą, kurį neuronai atgauna, kad vėl transformuotųsi į glutamatą. Ir galbūt ne vienas paklaus šių dalykų: Ir jei jie turi grąžinti glutaminą į glutamatą neurone, kodėl astrocitas paverčia prastą glutamatą į glutaminą? Na, aš irgi nežinau. Galbūt tai, kad astrocitai ir neuronai nesutaria, arba galbūt tai, kad Neuromokslas Tai taip sudėtinga Bet kuriuo atveju norėjau apžvelgti astrocitus, nes jų bendradarbiavimas sudaro 40 proc apyvarta glutamatas, o tai reiškia didžiąją dalį glutamato atgauna šios glijos ląstelės.

Yra ir kitų pirmtakų bei kitų būdų, kuriais regeneruojamas į tarpląstelinę erdvę patekęs glutamatas. Pavyzdžiui, yra neuronų, kuriuose yra specifinis glutamato transporteris –EAAT1 / 2–, kurie tiesiogiai atgauna glutamatą į neuroną ir leidžia nutraukti sužadinimo signalą. Tolesniam glutamato sintezės ir metabolizmo tyrimui rekomenduoju perskaityti bibliografiją.

Glutamato receptoriai

Kaip jie mus paprastai moko, kiekvieno neuromediatoriaus receptoriai yra postsinapsinėje ląstelėje. Receptoriai, esantys ant ląstelės membranos, yra baltymai, kuriems neurotransmiteris, hormonas, neuropeptidas ir kt., kad sukeltų ląstelės, kurioje jis yra, ląstelių metabolizmo pokyčius. receptorius. Neuronuose receptorius paprastai dedame ant postsinapsinių ląstelių, nors iš tikrųjų taip ir neturi būti.

Jie taip pat paprastai pirmaisiais lenktynių metais mus moko, kad yra du pagrindiniai receptorių tipai: jonotropiniai ir metabotropiniai. Jonotropiniai vaistai yra tie, kuriuose susijungęs jų ligandas - receptoriaus „raktas“, jie atveria kanalus, leidžiančius jonams prasiskverbti į ląstelę. Kita vertus, metabotropiniai vaistai, prisijungus ligandui, sukelia ląstelės pokyčius per antrus pasiuntinius. Šioje apžvalgoje kalbėsiu apie pagrindinius jonotropinių glutamato receptorių tipus, nors rekomenduoju studijuoti literatūrą, kad suprastume metabotropinius receptorius. Čia yra pagrindiniai jonotropiniai receptoriai:

• NMDA imtuvas.
• AMPA imtuvas.
• Kainado gaudytojas.

NMDA ir AMPA receptoriai ir jų glaudus ryšys

Manoma, kad abu receptorių tipai yra makromolekulės, sudarytos iš keturių transmembraninių domenų - tai yra, juos sudaro keturi subvienetai, kurie jie kerta dvigubą ląstelės membranos lipidų sluoksnį - ir abu yra glutamato receptoriai, kurie atvers katijonų kanalus - teigiamai įkrautus jonus. Bet net ir tokiu atveju jie gerokai skiriasi.

Vienas iš jų skirtumų yra slenkstis, prie kurio jie aktyvuojami. Pirma, AMPA receptoriai yra daug greičiau suaktyvinami; NMDA receptoriai negali būti suaktyvinti tol, kol neurono membranos potencialas yra apie -50mV - neuronas, kai jis yra inaktyvuotas, paprastai yra apie -70mV-. Antra, katijonų žingsnis kiekvienu atveju bus kitoks. AMPA receptoriai pasieks daug didesnį membranos potencialą nei NMDA receptoriai, kurie bendradarbiaus kur kas kukliau. Savo ruožtu NMDA receptoriai laikui bėgant pasieks daug ilgalaikę aktyvaciją nei AMPA receptoriai. Todėl, AMPA aktyvuoja greitai ir sukuria stipresnį sužadinimo potencialą, tačiau greitai deaktyvuojasi. NMDA aktyvuoti reikia laiko, tačiau jiems pavyksta išlaikyti kuriamą sužadinimo potencialą daug ilgiau.

Kad geriau suprastume, įsivaizduokime, kad esame kareiviai ir kad mūsų ginklai atspindi skirtingus receptorius. Įsivaizduokime, kad tarpląstelinė erdvė yra tranšėja. Turime dviejų tipų ginklus: revolverį ir granatas. Granatos yra paprastos ir greitai naudojamos: nuimate žiedą, išmetate ir laukiate, kol jis sprogs. Jie turi daug destruktyvaus potencialo, bet kai mes juos visus išmesime, viskas baigsis. Revolveris yra ginklas, kuriam pakrauti reikia laiko, nes jūs turite nuimti būgną ir įdėti kulkas po vieną. Bet kai mes jį įkelsime, turėsime šešis kadrus, kuriais galime kurį laiką išgyventi, nors ir turėdami daug mažiau galimybių nei granata. Mūsų smegenų revolveriai yra NMDA receptoriai, o granatos - AMPA receptoriai.

Glutamato perteklius ir jų pavojai

Jie sako, kad per daug nieko nėra gerai, o glutamato atveju tai įvykdoma. Tada pacituosime kai kurias patologijas ir neurologines problemas, kuriose yra susijes su glutamato pertekliumi.

1. Glutamato analogai gali sukelti egzotoksiškumą

Narkotikai, analogiški glutamatui, t. Y., Jie atlieka tą pačią funkciją kaip ir glutamatas, pvz., NMDA, kuriam NMDA receptorius priklauso dėl savo pavadinimo. didelėmis dozėmis labiausiai pažeidžiamuose smegenų regionuose gali sukelti neurodegeneracinį poveikį pavyzdžiui, hipotalamo lankinis branduolys. Mechanizmai, susiję su šia neurodegeneracija, yra įvairūs ir apima skirtingus glutamato receptorių tipus.

2. Kai kurie neurotoksinai, kuriuos galime suvartoti dietos metu, sukelia neuronų mirtį dėl per didelio glutamato kiekio

Skirtingi kai kurių gyvūnų ir augalų nuodai veikia glutamato nervų kelius. Pavyzdys yra nuodai iš Cycas Circinalis sėklų - nuodingo augalo, kurį galime rasti Ramiojo vandenyno Guamo saloje. Šis nuodas sukėlė didelį paplitimą Amiotrofinė šoninė sklerozė šioje saloje, kur jos gyventojai kasdien prarydavo, manydami, kad ji yra gerybinė.

3. Glutamatas prisideda prie išeminės neuronų mirties

Glutamatas yra pagrindinis neurotransmiteris esant ūmiems smegenų sutrikimams, pavyzdžiui, širdies priepuoliui, širdies sustojimas, prieš / perinatalinė hipoksija. Šių įvykių metu, kai smegenų audinyje trūksta deguonies, neuronai išlieka nuolatinės depoliarizacijos būsenoje; dėl skirtingų biocheminių procesų. Tai veda prie nuolatinio glutamato išsiskyrimo iš ląstelių ir tolesnio ilgalaikio glutamato receptorių aktyvavimo. NMDA receptorius yra ypač laidus kalciui, palyginti su kitais jonotropiniais receptoriais, o kalcio perteklius lemia neuronų mirtį. Todėl hiperaktyvumas dėl glutamaterginių receptorių lemia neuronų mirtį dėl padidėjusio intraneuroninio kalcio.

4. Epilepsija

Glutamato ir epilepsijos santykis yra gerai dokumentuotas. Manoma, kad epilepsijos aktyvumas yra ypač susijęs su AMPA receptoriais, nors progresuojant epilepsijai, NMDA receptoriai tampa svarbūs.

Ar glutamatas yra geras? Ar blogas glutamatas?

Paprastai, kai skaito tokio tipo tekstą, jis baigia humanizuoti molekules, ant jų užklijuodamas etiketes „gera“ arba „bloga“ - kurios turi pavadinimą ir yra vadinamos antropomorfizmas, labai madinga dar viduramžių laikais. Realybė yra gana toli nuo šių supaprastintų sprendimų.

Visuomenėje, kurioje mes sukūrėme „sveikatos“ sampratą, kai kurie gamtos mechanizmai mus gali lengvai varginti. Problema ta, kad gamta nesupranta „sveikatos“. Tai sukūrėme pasitelkę mediciną, farmacijos pramonę ir psichologiją. Tai yra socialinė sąvoka, ir, kaip ir visos socialinės sąvokos, ji turi būti pažengta į visuomenės pažangą, nesvarbu, ar ji būtų žmogaus, ar mokslinė. Pažanga rodo, kad glutamatas yra susijęs su daugybe patologijų kaip Alzheimerio liga ar Šizofrenija. Tai nėra bloga žmogaus evoliucijos akis, veikiau biocheminis sąvokos neatitikimas, kurio gamta vis dar nesupranta: žmonių visuomenė XXI amžiuje.

Ir kaip visada, kam tai studijuoti? Šiuo atveju manau, kad atsakymas yra labai aiškus. Dėl glutamato vaidmens įvairiose neurodegeneracinėse patologijose jis sukelia svarbų - nors ir sudėtingą - farmakologinį tikslą. Keletas šių ligų pavyzdžių, nors šioje apžvalgoje apie juos nekalbėjome, nes manau kad įrašas galėtų būti parašytas tik apie tai, yra Alzheimerio liga ir Šizofrenija. Subjektyviai manau, kad ieškoma naujų vaistų šizofrenija dėl dviejų pagrindinių priežasčių: šios ligos paplitimas ir sveikatos priežiūros išlaidos neša; ir neigiamą dabartinių antipsichotikų poveikį, kuris daugeliu atvejų trukdo laikytis terapijos.

Tekstą taisė ir redagavo Frederic Muniente Peix

Bibliografinės nuorodos:

Knygos:

• Siegel, G. (2006). Pagrindinė neurochemija. Amsterdamas: Elsevier.

Straipsniai:

• Citri, A. & Malenka, R. (2007). Sinapsinis plastiškumas: kelios formos, funkcijos ir mechanizmai. Neuropsichofarmakologija, 33 (1), 18–41. http://dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardinghamas, G. & Bading, H. (2010). Sinapsinis ir ekstrasinapsinis NMDA receptorių signalizavimas: pasekmės neurodegeneraciniams sutrikimams. Gamtos apžvalgos neurologija, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardinghamas, G. & Bading, H. (2010). Sinapsinis ir ekstrasinapsinis NMDA receptorių signalizavimas: pasekmės neurodegeneraciniams sutrikimams. Gamtos apžvalgos neurologija, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerchner, G. & Nicoll, R. (2008). Tylios sinapsės ir LTS postsinapsinio mechanizmo atsiradimas. „Nature Reviews Neuroscience“, 9 (11), 813-825. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papuinas, T. & Oliet, S. (2014). Ekstrasinapsinių NMDA receptorių organizavimas, kontrolė ir funkcijos. Filosofiniai karališkosios draugijos sandoriai B: biologijos mokslai, 369 (1654), 20130601-20130601. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601