Глутамат (нейромедиатор): определение и функции

В глутамат опосредует большинство возбуждающих синапсов в центральной нервной системе (ЦНС). Он является основным медиатором сенсорной, моторной, когнитивной и эмоциональной информации и участвует в формировании воспоминаний и их восстановлении, присутствуя в 80-90% синапсов мозга.

Как будто все это небольшая заслуга, это также влияет на нейропластичность, процессы обучения и является предшественником ГАМК –Основной тормозной нейромедиатор ЦНС. Что еще вы можете требовать от молекулы?

Что такое глутамат?

Возможно был одним из наиболее изученных нейромедиаторов нервной системы.. В последние годы его исследования расширяются из-за его связи с различными нейродегенеративными патологиями (такими как болезнь Альцгеймера), что сделало его мощной мишенью для лечения различных заболеваний.

Также стоит упомянуть, что, учитывая сложность рецепторов, это один из самых сложных нейромедиаторов для изучения.

Процесс синтеза

Процесс синтеза глутамата начинается в цикле Кребса или цикле трикарбоновых кислот. Цикл Кребса - это метаболический путь или, для нас, чтобы понять,

последовательность химических реакций, чтобы вызвать клеточное дыхание в митохондриях. Под метаболическим циклом можно понимать механизм часов, в которых каждая шестерня выполняет одну Функционирование и простой отказ какой-либо детали могут привести к повреждению часов или нет час. Циклы в биохимии такие же. Молекула в результате непрерывных ферментативных реакций - шестеренок часов - изменяет свою форму и состав, чтобы вызвать клеточную функцию. Основным предшественником глутамата будет альфа-кетоглутарат, который получит аминогруппу путем трансаминирования, чтобы стать глутаматом.

Также стоит упомянуть еще один весьма значительный прекурсор: глутамин. Когда клетка высвобождает глутамат во внеклеточное пространство, астроциты - это тип клетки. глиальный - восстановите этот глутамат, который с помощью фермента, называемого глутаминсинтетазой, станет глютамин. Позже, глутамин высвобождается астроцитами, который восстанавливается нейронами для преобразования обратно в глутамат.. И, возможно, многие спросят следующее: И если они должны вернуть глутамин в глутамат в нейроне, почему астроциты превращают бедный глутамат в глутамин? Ну, я тоже не знаю. Возможно, дело в том, что астроциты и нейроны не согласны, или, возможно, дело в том, что Неврология Это так сложно В любом случае я хотел сделать обзор астроцитов, потому что на их сотрудничество приходится 40% оборот глутамат, что означает, что большая часть глутамата восстанавливается этими глиальными клетками.

Существуют другие предшественники и другие пути восстановления глутамата, который выделяется во внеклеточное пространство. Например, есть нейроны, которые содержат специфический транспортер глутамата –EAAT1 / 2–, который напрямую восстанавливает глутамат в нейрон и позволяет прекратить возбуждающий сигнал. Для дальнейшего изучения синтеза и метаболизма глутамата рекомендую прочитать библиографию.

Рецепторы глутамата

Как нас обычно учат, каждый нейротрансмиттер имеет свои рецепторы на постсинаптической клетке. Рецепторы, расположенные на клеточной мембране, представляют собой белки, с которыми связывается нейромедиатор, гормон. нейропептид и т. д., чтобы вызвать ряд изменений клеточного метаболизма клетки, в которой он находится рецептор. В нейронах мы обычно размещаем рецепторы на постсинаптических клетках, хотя на самом деле это не обязательно.

Также в первый год обучения нас обычно учат, что существует два основных типа рецепторов: ионотропные и метаботропные. Ионотропы - это те вещества, в которых, когда их лиганд - «ключ» рецептора - связывается, они открывают каналы, которые позволяют ионам проникать в клетку. С другой стороны, метаботропы, когда лиганд связывается, вызывают изменения в клетке через вторичных мессенджеров. В этом обзоре я расскажу об основных типах ионотропных рецепторов глутамата, хотя рекомендую изучить литературу для понимания метаботропных рецепторов. Вот основные ионотропные рецепторы:

• Приемник NMDA.
• Приемник AMPA.
• Кайнадо ловец.

Рецепторы NMDA и AMPA и их тесная связь

Считается, что оба типа рецепторов представляют собой макромолекулы, состоящие из четырех трансмембранных доменов, то есть они состоят из четырех субъединиц, которые они пересекают липидный бислой клеточной мембраны - и оба являются рецепторами глутамата, которые открывают катионные каналы - положительно заряженные ионы. Но даже в этом случае они существенно отличаются.

Одно из их отличий - это порог, при котором они активируются. Во-первых, рецепторы AMPA активируются намного быстрее; в то время как рецепторы NMDA не могут быть активированы, пока нейрон не будет иметь мембранный потенциал около -50 мВ - нейрон, когда он инактивирован, обычно составляет около -70 мВ-. Во-вторых, шаг катионов в каждом случае будет разным. Рецепторы AMPA достигают гораздо более высоких мембранных потенциалов, чем рецепторы NMDA, которые взаимодействуют гораздо скромнее. В свою очередь, рецепторы NMDA со временем активируют гораздо более длительную активацию, чем рецепторы AMPA. Следовательно, те из AMPA активируются быстро и производят более сильные возбуждающие потенциалы, но быстро деактивируются. Для активации NMDA требуется время, но им удается поддерживать генерируемые возбуждающие потенциалы намного дольше.

Чтобы лучше понять это, давайте представим, что мы солдаты и что наше оружие представляет собой различные рецепторы. Представим себе, что внеклеточное пространство - это траншея. У нас есть два вида оружия: револьвер и гранаты. Гранаты просты и быстры в использовании: вы снимаете кольцо, выбрасываете его и ждете, пока оно взорвется. У них большой разрушительный потенциал, но как только мы их все выбросим, ​​все кончено. Револьвер - это оружие, которое требует времени для зарядки, потому что вам нужно снимать барабан и пустить пули одну за другой. Но как только мы его зарядили, у нас есть шесть выстрелов, с которыми мы можем выжить некоторое время, хотя с гораздо меньшим потенциалом, чем у гранаты. Револьверы нашего мозга - это рецепторы NMDA, а наши гранаты - рецепторы AMPA.

Избыток глутамата и его опасности

Говорят, что в избытке нет ничего хорошего, и в случае с глутаматом это правда. потом мы приведем некоторые патологии и неврологические проблемы, с которыми связан избыток глутамата.

1. Аналоги глутамата могут вызывать экзотоксичность

Лекарства, аналогичные глутамату, то есть они выполняют ту же функцию, что и глутамат, такие как NMDA, которому рецептор NMDA получил свое название, может вызывать нейродегенеративные эффекты в высоких дозах в наиболее уязвимых областях мозга такие как дугообразное ядро ​​гипоталамуса. Механизмы, вовлеченные в эту нейродегенерацию, разнообразны и включают разные типы рецепторов глутамата.

2. Некоторые нейротоксины, которые мы можем принимать с пищей, вызывают гибель нейронов из-за избытка глутамата.

Различные яды некоторых животных и растений действуют через глутаматные нервные пути. Примером может служить яд семян Cycas Circinalis, ядовитого растения, которое мы можем найти на тихоокеанском острове Гуам. Этот яд вызвал высокую распространенность Боковой амиотрофический склероз на этом острове, где его жители употребляли его ежедневно, считая его безвредным.

3. Глутамат способствует ишемической гибели нейронов

Глутамат является основным нейромедиатором при острых заболеваниях головного мозга, таких как сердечный приступ., остановка сердца, пре / перинатальная гипоксия. В этих случаях, когда в ткани мозга отсутствует кислород, нейроны остаются в состоянии постоянной деполяризации; из-за разных биохимических процессов. Это приводит к постоянному высвобождению глутамата из клеток с последующей устойчивой активацией рецепторов глутамата. Рецептор NMDA особенно проницаем для кальция по сравнению с другими ионотропными рецепторами, а избыток кальция приводит к гибели нейронов. Следовательно, гиперактивность глутаматергических рецепторов приводит к гибели нейронов из-за увеличения внутринейронального кальция.

4. Эпилепсия

Взаимосвязь между глутаматом и эпилепсией хорошо задокументирована. Считается, что эпилептическая активность особенно связана с рецепторами AMPA, хотя по мере прогрессирования эпилепсии рецепторы NMDA становятся важными.

Глутамат - это хорошо? Глутамат - это плохо?

Обычно, когда кто-то читает этот тип текста, он заканчивает тем, что очеловечивает молекулы, ставя на них ярлыки «хорошие» или «плохие», у которых есть название и они называются антропоморфизм, очень модный еще в средневековье. Реальность довольно далека от этих упрощенных суждений.

В обществе, в котором мы выработали понятие «здоровье», некоторые механизмы природы легко нас беспокоят. Проблема в том, что природа не понимает «здоровье». Мы создали это с помощью медицины, фармацевтики и психологии. Это социальная концепция, и, как и все социальные концепции, она зависит от развития общества, будь то человеческое или научное. Достижения показывают, что глутамат связан с рядом патологий. как болезнь Альцгеймера или Шизофрения. Это не дурной глаз эволюции в отношении человека, а скорее биохимическое несоответствие концепции, которую природа до сих пор не понимает: человеческое общество в 21 веке.

И, как всегда, зачем это изучать? В этом случае я думаю, что ответ очень ясен. Из-за роли, которую глутамат играет в различных нейродегенеративных патологиях, он является важной - хотя и сложной - фармакологической мишенью.. Некоторые примеры этих заболеваний, хотя мы не говорили о них в этом обзоре, потому что я считаю что запись может быть написана исключительно об этом, болезнь Альцгеймера и Шизофрения. Субъективно нахожу поиск новых препаратов для шизофрения по двум основным причинам: распространенность этого заболевания и стоимость медицинского обслуживания. несет; и побочные эффекты текущих нейролептиков, которые во многих случаях препятствуют соблюдению режима терапии.

Текст исправлен и отредактирован Фредериком Муньенте Пейкс.

Библиографические ссылки:

Книги:

• Сигель, Г. (2006). Основы нейрохимии. Амстердам: Эльзевир.

Статьи:

• Ситри, А. И Маленка, Р. (2007). Синаптическая пластичность: множественные формы, функции и механизмы. Нейропсихофармакология, 33 (1), 18-41. http://dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Хардингем, Г. И Бадинг, Х. (2010). Передача сигналов синаптического и внесинаптического рецепторов NMDA: последствия для нейродегенеративных расстройств. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Хардингем, Г. И Бадинг, Х. (2010). Передача сигналов синаптического и внесинаптического рецепторов NMDA: последствия для нейродегенеративных расстройств. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Керчнер, Г. И Николл, Р. (2008). Тихие синапсы и появление постсинаптического механизма ДП. Nature Reviews Neuroscience, 9 (11), 813-825. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Папуин, Т. И Олиет, С. (2014). Организация, контроль и функция внесинаптических рецепторов NMDA. Философские труды Королевского общества B: Биологические науки, 369 (1654), 20130601-20130601. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601