Glutamāts (neirotransmiteris): definīcija un funkcijas

The glutamāts mediē lielāko daļu ierosmes sinapses centrālajā nervu sistēmā (CNS). Tas ir galvenais maņu, kustību, kognitīvās un emocionālās informācijas starpnieks un ir iesaistīts atmiņu veidošanā un to atjaunošanā, atrodoties 80-90% smadzeņu sinapsēs.

It kā tas viss ir maz nopelns, tas arī iejaucas neiroplastikā, mācību procesos un ir priekštecis GABA –Galvenais CNS inhibējošais neirotransmiteris. Ko vēl jūs varat lūgt no molekulas?

Kas ir glutamāts?

Iespējams ir bijis viens no visplašāk pētītajiem nervu sistēmas neirotransmiteriem. Pēdējos gados tā pētījums ir palielinājies, pateicoties saistībai ar dažādām neirodeģeneratīvām patoloģijām (piemēram, Alcheimera slimība), kas padarījis to par spēcīgu narkotiku mērķi dažādu slimību gadījumā.

Ir arī vērts pieminēt, ka, ņemot vērā tā receptoru sarežģītību, tas ir viens no sarežģītākajiem pētāmajiem neirotransmiteriem.

Sintēzes process

Glutamāta sintēzes process sākas Krebsa ciklā jeb trikarboksilskābes ciklā. Krebsa cikls ir vielmaiņas ceļš vai, lai mēs saprastu,

ķīmisko reakciju secība, lai radītu šūnu elpošanu mitohondrijos. Metabolisma ciklu var saprast kā pulksteņa mehānismu, kurā katrs pārnesums izpilda a funkcija un vienkārša detaļas atteice var izraisīt pulksteņa sabojāšanu vai nē stunda. Bioķīmijas cikli ir vienādi. Molekula ar nepārtrauktām fermentatīvām reakcijām - pulksteņa pārnesumiem - maina savu formu un sastāvu, lai radītu šūnu funkciju. Galvenais glutamāta prekursors būs alfa-ketoglutarāts, kas transaminācijas rezultātā saņems aminogrupu, lai kļūtu par glutamātu.

Ir vērts pieminēt arī citu diezgan nozīmīgu prekursoru: glutamīnu. Kad šūna atbrīvo glutamātu ārpusšūnu telpā, astrocīti - šūnas tips glija - atgūstiet šo glutamātu, kas, pateicoties fermentam, ko sauc par glutamīna sintetāzi, kļūs glutamīns. Vēlāk glutamīnu atbrīvo astrocīti, ko atgūst neironi, lai tos atkal pārveidotu par glutamātu. Un, iespējams, vairāk nekā viens jautās: Un ja viņiem neironā ir jāatgriež glutamīns glutamātam, kāpēc astrocīts pārvērš sliktu glutamātu glutamīnā? Nu, es arī nezinu. Varbūt tas ir tas, ka astrocīti un neironi nepiekrīt, vai varbūt tas, ka Neirozinātne Tas ir tik sarežģīti Jebkurā gadījumā es vēlējos veikt astrocītu pārskatu, jo viņu sadarbība veido 40% no apgrozījums glutamāts, kas to nozīmē lielāko daļu glutamāta iegūst šīs glijas šūnas.

Ir arī citi prekursori un citi ceļi, pa kuriem atgūst ārpusšūnu telpā izdalīto glutamātu. Piemēram, ir neironi, kas satur noteiktu glutamāta transportētāju –EAAT1 / 2–, kas glutamātu tieši atgūst neironā un ļauj izbeigt ierosmes signālu. Lai turpinātu pētīt glutamāta sintēzi un metabolismu, iesaku izlasīt bibliogrāfiju.

Glutamāta receptori

Kā viņi mūs parasti māca, katram neirotransmitera receptoriem ir postsinaptiskā šūna. Receptori, kas atrodas uz šūnu membrānas, ir olbaltumvielas, pie kurām saistās neirotransmiters - hormons neiropeptīds utt., lai izraisītu virkni izmaiņu šūnu metabolismā šūnā, kurā tas atrodas receptoru. Neironos mēs parasti ievietojam receptorus postsinaptiskajās šūnās, lai gan tam patiesībā nav jābūt tādam.

Viņi arī pirmajā gadā mums māca, ka pastāv divi galvenie receptoru veidi: jonotropie un metabotropie. Jonotropie līdzekļi ir tie, kuros, saistoties viņu ligandam - receptora "atslēgai", tie atver kanālus, kas ļauj joniem iekļūt šūnā. Savukārt metabotropie līdzekļi, kad ligands saistās, ar otro kurjeru starpniecību izraisa izmaiņas šūnā. Šajā pārskatā es runāšu par galvenajiem jonotropo glutamāta receptoru veidiem, lai gan iesaku izpētīt literatūru, lai izprastu metabotropos receptorus. Šeit ir galvenie jonotropie receptori:

• NMDA uztvērējs.
• AMPA uztvērējs.
• Kainado ķērājs.

NMDA un AMPA receptori un to ciešā saikne

Tiek uzskatīts, ka abi receptoru veidi ir makromolekulas, kas sastāv no četriem transmembrānas domēniem - tas ir, tos veido četras apakšvienības, kas tie šķērso šūnas membrānas lipīdu divslāni - un abi ir glutamāta receptori, kas atvērs katjonu kanālus - pozitīvi lādēti joni. Bet pat tad tie ir ievērojami atšķirīgi.

Viena no viņu atšķirībām ir slieksnis, pie kura viņi tiek aktivizēti. Pirmkārt, AMPA receptori ir daudz ātrāk aktivizējami; kamēr NMDA receptorus nevar aktivizēt, kamēr neirona membrānas potenciāls ir aptuveni -50mV - neirons, kad tas ir inaktivēts, parasti ir aptuveni -70mV-. Otrkārt, katjonu solis katrā gadījumā būs atšķirīgs. AMPA receptori sasniegs daudz lielāku membrānas potenciālu nekā NMDA receptori, kas sadarbosies daudz pieticīgāk. Savukārt NMDA receptori laika gaitā sasniegs daudz noturīgākas aktivācijas nekā AMPA receptori. Tāpēc AMPA pārstāvji ātri aktivizējas un rada spēcīgāku ierosmes potenciālu, bet ātri deaktivizējas. NMDA aktivizēšanai nepieciešams laiks, taču viņiem izdodas saglabāt daudz ilgāk radītos ierosmes potenciālus.

Lai to labāk saprastu, iedomāsimies, ka mēs esam karavīri un ka mūsu ieroči pārstāv dažādos receptorus. Iedomāsimies, ka ārpusšūnu telpa ir tranšeja. Mums ir divu veidu ieroči: revolveris un granātas. Granātas ir vienkāršas un ātri lietojamas: noņemat gredzenu, izmetat to un gaidāt, kamēr tas eksplodēs. Viņiem ir daudz postoša potenciāla, bet, kad mēs tos visus esam izmetuši, tas ir beidzies. Revolveris ir ierocis, kura ielāde prasa laiku, jo jums ir jānoņem cilindrs un jāievieto lodes pa vienam. Bet, kad mēs to esam ielādējuši, mums ir seši šāvieni, ar kuriem mēs kādu laiku varam izdzīvot, kaut arī ar daudz mazāku potenciālu nekā granāta. Mūsu smadzeņu revolveri ir NMDA receptori, un mūsu granātas ir AMPA receptori.

Glutamāta pārmērības un to bīstamība

Viņi saka, ka pārmērīgi nekas nav labs un glutamāta gadījumā tas tiek izpildīts. Tad mēs minēsim dažas patoloģijas un neiroloģiskas problēmas, kurās ir saistīts glutamāta pārpalikums.

1. Glutamāta analogi var izraisīt eksotoksicitāti

Narkotikas, kas ir analogas glutamātam, tas ir, tām ir tāda pati funkcija kā glutamātam, piemēram, NMDA, kam NMDA receptori ir parādā var izraisīt neirodeģeneratīvas sekas lielās devās visneaizsargātākajos smadzeņu reģionos piemēram, hipotalāma lokveida kodols. Šajā neirodeģenerācijā iesaistītie mehānismi ir dažādi, un tajos iesaistīti dažāda veida glutamāta receptori.

2. Daži neirotoksīni, kurus mēs varam uzņemt uzturā, izraisa neironu nāvi, izmantojot lieko glutamātu

Dažas dzīvnieku un augu dažādas indes iedarbojas caur glutamāta nervu ceļiem. Piemērs ir inde no Cycas Circinalis sēklām, indīga auga, kuru varam atrast Klusā okeāna Guamas salā. Šī inde izraisīja augstu Amiotrofiskā laterālā skleroze uz šīs salas, kur tās iedzīvotāji to katru dienu norija, uzskatot, ka tā ir labdabīga.

3. Glutamāts veicina išēmisku neironu nāvi

Glutamāts ir galvenais neirotransmiteris akūtu smadzeņu traucējumu, piemēram, sirdslēkmes, gadījumā, sirdsdarbības apstāšanās, pirms / perinatālā hipoksija. Šajos gadījumos, kad smadzeņu audos trūkst skābekļa, neironi paliek pastāvīgas depolarizācijas stāvoklī; dažādu bioķīmisko procesu dēļ. Tas noved pie glutamāta pastāvīgas izdalīšanās no šūnām ar sekojošu ilgstošu glutamāta receptoru aktivāciju. NMDA receptors ir īpaši caurlaidīgs kalcijam, salīdzinot ar citiem jonotropajiem receptoriem, un kalcija pārpalikums izraisa neironu nāvi. Tāpēc glutamaterģisko receptoru hiperaktivitāte izraisa neironu nāvi paaugstināta intraneuronālā kalcija dēļ.

4. Epilepsija

Attiecības starp glutamātu un epilepsiju ir labi dokumentētas. Tiek uzskatīts, ka epilepsijas aktivitāte ir īpaši saistīta ar AMPA receptoriem, lai gan epilepsijas progresēšanas laikā NMDA receptori kļūst nozīmīgi.

Vai glutamāts ir labs? Vai glutamāts ir slikts?

Parasti, lasot šāda veida tekstu, galu galā humanizējas molekulas, uzliekot uz tām etiķetes kā “laba” vai “slikta” - kurai ir nosaukums un ko sauc antropomorfisms, viduslaikos ir ļoti modē. Realitāte ir diezgan tālu no šiem vienkāršotajiem spriedumiem.

Sabiedrībā, kurā mēs esam radījuši jēdzienu "veselība", dažiem dabas mehānismiem ir viegli mūs traucēt. Problēma ir tā, ka daba nesaprot "veselību". Mēs to esam izveidojuši ar medicīnas, farmācijas rūpniecības un psiholoģijas starpniecību. Tas ir sociālais jēdziens, un, tāpat kā visi sociālie jēdzieni, tas ir pakļauts sabiedrībai, neatkarīgi no tā, vai tā ir cilvēka vai zinātne. Sasniegumi liecina, ka glutamāts ir saistīts ar vairākām patoloģijām piemēram, Alcheimera vai Šizofrēnija. Šī nav cilvēka ļauna evolūcijas acs, drīzāk tā ir bioķīmiska jēdziena neatbilstība, ko daba joprojām nesaprot: cilvēku sabiedrība 21. gadsimtā.

Un kā vienmēr, kāpēc to pētīt? Šajā gadījumā es domāju, ka atbilde ir ļoti skaidra. Sakarā ar glutamāta lomu dažādās neirodeģeneratīvās patoloģijās, tā rezultātā tiek iegūts svarīgs - lai arī sarežģīts - farmakoloģiskais mērķis. Daži šo slimību piemēri, lai gan mēs šajā pārskatā par tiem neesam runājuši, jo es uzskatu ka ierakstu varētu rakstīt tikai par šo, ir Alcheimera slimība un Šizofrēnija. Subjektīvi es uzskatu jaunu narkotiku meklēšanu šizofrēnija divu galveno iemeslu dēļ: šīs slimības izplatība un veselības aprūpes izmaksas nes; un pašreizējo antipsihotisko līdzekļu nelabvēlīgā ietekme, kas daudzos gadījumos kavē terapijas ievērošanu.

Tekstu laboja un rediģēja Frederiks Muniente Peix

Bibliogrāfiskās atsauces:

Grāmatas:

• Siegel, G. (2006). Pamata neiroķīmija. Amsterdama: Elsevjē.

Raksti:

• Citri, A. & Malenka, R. (2007). Sinaptiskā plastika: vairākas formas, funkcijas un mehānismi. Neiropsihofarmakoloģija, 33 (1), 18-41. http://dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Sinaptiskā un ekstrasinaptiskā NMDA receptoru signalizācija: ietekme uz neirodeģeneratīviem traucējumiem. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Sinaptiskā un ekstrasinaptiskā NMDA receptoru signalizācija: ietekme uz neirodeģeneratīviem traucējumiem. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerčners, G. & Nikols, R. (2008). Klusās sinapses un LTP postsinaptiskā mehānisma rašanās. Nature Reviews Neuroscience, 9 (11), 813-825. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papuīns, T. & Oliets, S. (2014). Ekstrasinaptisko NMDA receptoru organizācija, kontrole un darbība. Karaliskās biedrības filozofiskie darījumi B: Bioloģijas zinātnes, 369 (1654), 20130601-20130601. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601