Education, study and knowledge

Glutamaat (neurotransmitter): definitie en functies

click fraud protection

De glutamaat bemiddelt de meeste prikkelende synapsen in het centrale zenuwstelsel (CZS). Het is de belangrijkste bemiddelaar van sensorische, motorische, cognitieve en emotionele informatie en is betrokken bij de vorming van herinneringen en hun herstel, en is aanwezig in 80-90% van de hersensynapsen.

Alsof dit allemaal weinig verdienste is, grijpt het ook in in neuroplasticiteit, leerprocessen en is het de voorloper van GABA -De belangrijkste remmende neurotransmitter van het CZS. Wat kun je nog meer van een molecuul vragen?

Wat is glutamaat?

Mogelijk is een van de meest uitgebreid bestudeerde neurotransmitters in het zenuwstelsel. In de afgelopen jaren is de studie ervan toegenomen vanwege de relatie met verschillende neurodegeneratieve pathologieën (zoals: Ziekte van Alzheimer), waardoor het een krachtig medicijndoelwit is geworden bij verschillende ziekten.

Het is ook vermeldenswaard dat, gezien de complexiteit van de receptoren, dit een van de meest gecompliceerde neurotransmitters is om te bestuderen.

instagram story viewer

Het syntheseproces

Het glutamaatsyntheseproces begint in de Krebs-cyclus of de tricarbonzuurcyclus. De Krebs-cyclus is een metabolische route of, voor ons om te begrijpen, een opeenvolging van chemische reacties om cellulaire ademhaling in de mitochondriën te produceren. Een metabolische cyclus kan worden opgevat als het mechanisme van een klok, waarbij elke versnelling een functie en het eenvoudig falen van een onderdeel kan ervoor zorgen dat het horloge beschadigd raakt of niet damaged uur. De cycli in de biochemie zijn hetzelfde. Een molecuul verandert door continue enzymatische reacties – de tandwielen van de klok – van vorm en samenstelling om een ​​cellulaire functie te creëren. De belangrijkste glutamaatvoorloper zal alfa-ketoglutaraat zijn, dat door transaminering een aminogroep zal ontvangen om glutamaat te worden.

Het is ook de moeite waard om nog een andere vrij belangrijke voorloper te noemen: glutamine. Wanneer de cel glutamaat afgeeft in de extracellulaire ruimte, astrocyten - een type cel gliaal - herstel dit glutamaat dat, via een enzym genaamd glutaminesynthetase, zal worden glutamine. Later, glutamine wordt vrijgegeven door astrocyten, dat wordt teruggewonnen door neuronen om terug te worden omgezet in glutamaat. En mogelijk zullen meer dan één persoon het volgende vragen: En als ze glutamine moeten teruggeven aan glutamaat in het neuron, waarom zet de astrocyt arm glutamaat dan om in glutamine? Nou, ik weet het ook niet. Misschien is het dat de astrocyten en neuronen het niet met elkaar eens zijn of misschien is het dat de Neurowetenschap Het is zo ingewikkeld Ik wilde in ieder geval een overzicht maken van astrocyten omdat hun samenwerking goed is voor 40% van de omzet glutamaat, wat betekent dat het grootste deel van het glutamaat wordt teruggewonnen door deze gliacellen.

Er zijn andere voorlopers en andere routes waardoor glutamaat dat vrijkomt in de extracellulaire ruimte wordt teruggewonnen. Er zijn bijvoorbeeld neuronen die een specifieke glutamaattransporter bevatten – EAAT1 / 2 – die glutamaat direct terugwint naar het neuron en ervoor zorgt dat het exciterende signaal wordt beëindigd. Voor verdere studie van de synthese en het metabolisme van glutamaat raad ik aan de bibliografie te lezen.

Glutamaatreceptoren

Zoals ze ons gewoonlijk leren, elke neurotransmitter heeft zijn receptoren op de postsynaptische cel. De receptoren, die zich op het celmembraan bevinden, zijn eiwitten waaraan een neurotransmitter, hormoon, bindt neuropeptide, enz., om aanleiding te geven tot een reeks veranderingen in het cellulaire metabolisme van de cel waarin het zich bevindt in de receptor. In neuronen plaatsen we de receptoren over het algemeen op postsynaptische cellen, hoewel het niet echt zo hoeft te zijn.

Ze leren ons in het eerste jaar meestal ook dat er twee hoofdtypen receptoren zijn: ionotroop en metabotroop. Ionotropen zijn die waarin wanneer hun ligand - de "sleutel" van de receptor - bindt, ze kanalen openen die de doorgang van ionen in de cel mogelijk maken. Metabotropen, aan de andere kant, wanneer het ligand bindt, veroorzaken veranderingen in de cel via tweede boodschappers. In deze review zal ik het hebben over de belangrijkste soorten ionotrope glutamaatreceptoren, hoewel ik aanbeveel om de literatuur te bestuderen om metabotrope receptoren te begrijpen. Dit zijn de belangrijkste ionotrope receptoren:

  • NMDA-ontvanger.
  • AMPA-ontvanger.
  • Kainado-vanger.

NMDA- en AMPA-receptoren en hun nauwe relatie

Van beide typen receptoren wordt aangenomen dat ze macromoleculen zijn die uit vier transmembraandomeinen bestaan ​​- dat wil zeggen, ze zijn opgebouwd uit vier subeenheden die ze passeren de lipide dubbellaag van het celmembraan - en beide zijn glutamaatreceptoren die kationkanalen openen - positief geladen ionen. Maar toch zijn ze significant verschillend.

Een van hun verschillen is de drempel waarop ze worden geactiveerd. Ten eerste zijn AMPA-receptoren veel sneller te activeren; terwijl NMDA-receptoren niet kunnen worden geactiveerd totdat het neuron een membraanpotentiaal heeft van ongeveer -50mV - een neuron wanneer het is geïnactiveerd is meestal rond -70mV-. Ten tweede zal de kationenstap in elk geval anders zijn. AMPA-receptoren zullen veel hogere membraanpotentialen bereiken dan NMDA-receptoren, die veel bescheidener zullen samenwerken. In ruil daarvoor zullen NMDA-receptoren in de loop van de tijd veel meer aanhoudende activeringen bereiken dan AMPA-receptoren. daarom, die van AMPA worden snel geactiveerd en produceren sterkere prikkelende potentialen, maar deactiveren snel. En die van NMDA hebben tijd nodig om te activeren, maar ze slagen erin om de exciterende potentialen die ze genereren veel langer te behouden.

Laten we ons, om het beter te begrijpen, voorstellen dat we soldaten zijn en dat onze wapens de verschillende receptoren vertegenwoordigen. Laten we ons voorstellen dat de extracellulaire ruimte een greppel is. We hebben twee soorten wapens: revolver en granaten. Granaten zijn eenvoudig en snel te gebruiken: je verwijdert de ring, gooit hem weg en wacht tot hij ontploft. Ze hebben veel destructief potentieel, maar als we ze allemaal hebben weggegooid, is het voorbij. De revolver is een wapen dat tijd nodig heeft om te laden omdat je de trommel moet verwijderen en de kogels één voor één moet plaatsen. Maar als we het eenmaal hebben geladen, hebben we zes schoten waarmee we een tijdje kunnen overleven, zij het met veel minder potentieel dan een granaat. Onze hersenrevolvers zijn NMDA-receptoren en onze granaten zijn AMPA-receptoren.

Overmaat aan glutamaat en hun gevaren

Ze zeggen dat bij overmaat niets goed is en in het geval van glutamaat wordt het vervuld. Dan we zullen enkele pathologieën en neurologische problemen aanhalen waarbij een teveel aan glutamaat gerelateerd is.

1. Glutamaatanalogen kunnen exotoxiciteit veroorzaken

Geneesmiddelen die analoog zijn aan glutamaat - dat wil zeggen, ze vervullen dezelfde functie als glutamaat - zoals NMDA - waaraan de NMDA-receptor zijn naam dankt - kan bij hoge doses neurodegeneratieve effecten veroorzaken in de meest kwetsbare hersengebieden zoals de boogvormige kern van de hypothalamus. De mechanismen die betrokken zijn bij deze neurodegeneratie zijn divers en omvatten verschillende soorten glutamaatreceptoren.

2. Sommige neurotoxinen die we via onze voeding kunnen binnenkrijgen, veroorzaken neuronale dood door een teveel aan glutamaat

Verschillende vergiften van sommige dieren en planten oefenen hun effecten uit via de glutamaat zenuwbanen. Een voorbeeld is het gif uit de zaden van Cycas Circinalis, een giftige plant die we kunnen vinden op het Pacifische eiland Guam. Dit gif veroorzaakte een hoge prevalentie van Amyotrofische laterale sclerose op dit eiland waar de bewoners het dagelijks innamen, in de overtuiging dat het goedaardig was.

3. Glutamaat draagt ​​bij aan ischemische neuronale dood

Glutamaat is de belangrijkste neurotransmitter bij acute hersenaandoeningen zoals een hartaanval, hartstilstand, pre / perinatale hypoxie. In deze gevallen waarbij er een gebrek aan zuurstof in het hersenweefsel is, blijven de neuronen in een staat van permanente depolarisatie; door verschillende biochemische processen. Dit leidt tot de permanente afgifte van glutamaat uit de cellen, met daaropvolgende aanhoudende activering van glutamaatreceptoren. De NMDA-receptor is bijzonder permeabel voor calcium in vergelijking met andere ionotrope receptoren, en een teveel aan calcium leidt tot neuronale dood. Daarom leidt hyperactiviteit van glutamaterge receptoren tot neuronale dood als gevolg van verhoogd intraneuronaal calcium.

4. Epilepsie

De relatie tussen glutamaat en epilepsie is goed gedocumenteerd. Er wordt aangenomen dat epileptische activiteit in het bijzonder verband houdt met AMPA-receptoren, hoewel naarmate epilepsie vordert, NMDA-receptoren belangrijk worden.

Is glutamaat goed? Is glutamaat slecht?

Meestal, wanneer iemand dit soort tekst leest, vermenselijkt hij de moleculen door er labels op te plakken als "goed" of "slecht" - dat heeft een naam en heet antropomorfisme, zeer modieus terug in de middeleeuwen. De realiteit is verre van deze simplistische oordelen.

In een samenleving waarin we een concept van 'gezondheid' hebben ontwikkeld, is het gemakkelijk voor sommige mechanismen van de natuur om ons lastig te vallen. Het probleem is dat de natuur "gezondheid" niet begrijpt. We hebben dit gecreëerd via de geneeskunde, de farmaceutische industrie en de psychologie. Het is een sociaal concept en net als alle sociale concepten is het onderhevig aan de vooruitgang van samenlevingen, of het nu menselijk of wetenschappelijk is. Vooruitgang toont aan dat glutamaat wordt geassocieerd met een aantal pathologieën zoals de ziekte van Alzheimer of Schizofrenie. Dit is geen boze oog van evolutie voor de mens, het is eerder een biochemische mismatch van een concept dat de natuur nog steeds niet begrijpt: de menselijke samenleving in de 21e eeuw.

En zoals altijd, waarom dit bestuderen? In dit geval denk ik dat het antwoord heel duidelijk is. Vanwege de rol die glutamaat speelt bij verschillende neurodegeneratieve pathologieën, resulteert het in een belangrijk - hoewel ook complex - farmacologisch doelwit. Enkele voorbeelden van deze ziekten, hoewel we er in deze recensie niet over hebben gesproken omdat ik van mening ben: dat hier exclusief een bericht over zou kunnen worden geschreven, zijn de ziekte van Alzheimer en Schizofrenie. Subjectief vind ik de zoektocht naar nieuwe medicijnen voor: schizofrenie om twee hoofdredenen: de prevalentie van deze ziekte en de kosten van de gezondheidszorg draagt; en de nadelige effecten van de huidige antipsychotica, die in veel gevallen therapietrouw belemmeren.

Tekst gecorrigeerd en bewerkt door Frederic Muniente Peix

Bibliografische referenties:

Boeken:

  • Siegel, G. (2006). Basis neurochemie. Amsterdam: Elsevier.

Lidwoord:

  • Citri, A. & Malenka, R. (2007). Synaptische plasticiteit: meerdere vormen, functies en mechanismen. Neuropsychofarmacologie, 33 (1), 18-41. http://dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
  • Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Synaptische versus extrasynaptische NMDA-receptorsignalering: implicaties voor neurodegeneratieve aandoeningen. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
  • Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Synaptische versus extrasynaptische NMDA-receptorsignalering: implicaties voor neurodegeneratieve aandoeningen. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
  • Kerchner, G. & Nicoll, R. (2008). Stille synapsen en de opkomst van een postsynaptisch mechanisme voor LTP. Nature Reviews Neuroscience, 9 (11), 813-825. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2501
  • Papouin, T. & Oliet, S. (2014). Organisatie, controle en functie van extrasynaptische NMDA-receptoren. Filosofische transacties van de Royal Society B: Biologische wetenschappen, 369 (1654), 20130601-20130601. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601
Teachs.ru

Te weinig slaap zorgt ervoor dat de hersenen zichzelf vernietigen

Veel mensen denken dat weinig slaap geen grote gevolgen heeft, behalve dat het een gevoel van ver...

Lees verder

Epithalamus: onderdelen en functies van deze hersenstructuur

Het menselijk brein is geen homogene, amorfe massa., maar daarin is een groot aantal structuren e...

Lees verder

Overleg van de piramides: onderdelen en kenmerken

Ons zenuwstelsel bestaat uit een groot aantal vezels en bundels die door het hele lichaam lopen. ...

Lees verder

instagram viewer