Glutamat (nörotransmitter): tanımı ve işlevleri

glutamat Merkezi Sinir Sistemindeki (CNS) uyarıcı sinapsların çoğuna aracılık eder. Duyusal, motor, bilişsel ve duygusal bilgilerin ana aracısıdır ve beyin sinapslarının %80-90'ında bulunan anıların oluşumunda ve geri kazanılmasında rol oynar.

Bütün bunlar sanki küçük bir değermiş gibi, nöroplastisiteye, öğrenme süreçlerine de müdahale eder ve GABA -CNS'nin ana inhibitör nörotransmiteri. Bir molekülden daha ne isteyebilirsiniz ki?

glutamat nedir?

muhtemelen sinir sisteminde en çok çalışılan nörotransmitterlerden biri olmuştur.. Son yıllarda çeşitli nörodejeneratif patolojilerle (örn. Alzheimer hastalığı), çeşitli hastalıklarda güçlü bir ilaç hedefi haline getirmiştir.

Alıcılarının karmaşıklığı göz önüne alındığında, bunun üzerinde çalışılacak en karmaşık nörotransmitterlerden biri olduğunu da belirtmekte fayda var.

sentez süreci

Glutamat sentez süreci Krebs döngüsünde veya trikarboksilik asit döngüsünde başlar. Krebs döngüsü metabolik bir yoldur veya bizim anlamamız için, mitokondride hücresel solunum üretmek için bir dizi kimyasal reaksiyon

. Metabolik çevrim, her bir dişlinin bir görevi yerine getirdiği bir saatin mekanizması olarak anlaşılabilir. işlevi ve bir parçanın basit arızası, saatin hasar görmesine veya saat. Biyokimyadaki döngüler aynıdır. Bir molekül, sürekli enzimatik reaksiyonlar yoluyla - saatin dişlileri - hücresel bir işlev meydana getirmek için şeklini ve bileşimini değiştirir. Ana glutamat öncüsü, glutamat olmak üzere transaminasyon yoluyla bir amino grubu alacak olan alfa-ketoglutarat olacaktır.

Ayrıca oldukça önemli bir öncüden bahsetmeye değer: glutamin. Hücre, hücre dışı boşluğa glutamat saldığında, astrositler - bir hücre türü glial - glutamin sentetaz adı verilen bir enzim aracılığıyla olacak olan bu glutamatı geri kazanın glutamin. Sonra, glutamin, astrositler tarafından salınır ve nöronlar tarafından tekrar glutamata dönüştürülmek üzere geri kazanılır.. Ve muhtemelen birden fazla kişi şunu soracaktır: Ve eğer nörondaki glutamini glutamata geri döndürmeleri gerekiyorsa, astrosit neden zayıf glutamatı glutamine dönüştürüyor? Ben de bilmiyorum. Belki de astrositler ve nöronlar aynı fikirde değiller ya da belki de sinirbilim bu kadar karmaşık Her halükarda, astrositlerin bir incelemesini yapmak istedim çünkü işbirlikleri dünyanın %40'ını oluşturuyor. devir glutamat, yani glutamatın çoğu bu glial hücreler tarafından geri kazanılır.

Hücre dışı boşluğa salınan glutamatın geri kazanıldığı başka öncüler ve başka yollar da vardır. Örneğin, glutamatı doğrudan nörona geri kazandıran ve uyarıcı sinyalin sonlandırılmasına izin veren spesifik bir glutamat taşıyıcısı –EAAT1 / 2– içeren nöronlar vardır. Glutamat sentezi ve metabolizması hakkında daha fazla çalışma için kaynakçayı okumanızı tavsiye ederim.

glutamat reseptörleri

Bize genellikle öğrettikleri gibi, her nörotransmitterin postsinaptik hücrede reseptörleri vardır.. Hücre zarında bulunan reseptörler, bir nörotransmitter olan hormonun bağlandığı proteinlerdir. nöropeptid, vb., içinde bulunduğu hücrenin hücresel metabolizmasında bir dizi değişikliğe yol açar. alıcı. Nöronlarda, alıcıları genellikle postsinaptik hücrelere yerleştiririz, ancak gerçekte böyle olması gerekmez.

Ayrıca genellikle ilk yıl bize iki ana tip reseptör olduğunu öğretirler: iyonotropik ve metabotropik. İyonotropikler, ligandları - reseptörün "anahtı" - bağlandığında, iyonların hücreye geçişine izin veren kanallar açtıklarıdır. Metabotropikler ise ligand bağlandığında ikinci haberciler aracılığıyla hücrede değişikliklere neden olur. Metabotropik reseptörleri anlamak için literatürü incelemeyi önermeme rağmen, bu derlemede ana iyonotropik glutamat reseptörlerinden bahsedeceğim. İşte ana iyonotropik reseptörler:

• NMDA alıcısı.
• AMPA alıcısı.
• Kainado avcısı.

NMDA ve AMPA reseptörleri ve yakın ilişkileri

Her iki reseptör tipinin de dört zar-ötesi alandan oluşan makromoleküller olduğuna inanılır - yani, bunlar dört alt birimden oluşur. hücre zarının lipid çift tabakasını geçerler - ve her ikisi de katyon kanallarını açacak olan glutamat reseptörleridir - pozitif yüklü iyonlardır. Ama öyle olsa bile, önemli ölçüde farklıdırlar.

Farklarından biri, etkinleştirildikleri eşiktir. İlk olarak, AMPA reseptörlerinin aktivasyonu çok daha hızlıdır; NMDA reseptörleri, nöron yaklaşık -50mV'lik bir zar potansiyeline sahip olana kadar aktive edilemezken, bir nöron etkisiz hale getirildiğinde genellikle -70mV- civarındadır. İkincisi, katyonlar adımı her durumda farklı olacaktır. AMPA reseptörleri, çok daha mütevazi bir şekilde işbirliği yapacak olan NMDA reseptörlerinden çok daha yüksek membran potansiyelleri elde edecektir. Karşılığında, NMDA reseptörleri zamanla AMPA reseptörlerinden çok daha uzun süreli aktivasyonlar elde edecektir. Bu nedenle, AMPA'nınkiler hızlı bir şekilde aktive olur ve daha güçlü uyarıcı potansiyeller üretir, ancak hızlı bir şekilde devre dışı kalır.. Ve NMDA'nın aktif hale gelmesi zaman alır, ancak ürettikleri uyarıcı potansiyelleri çok daha uzun süre korumayı başarırlar.

Bunu daha iyi anlamak için asker olduğumuzu ve silahlarımızın farklı alıcıları temsil ettiğini düşünelim. Hücre dışı boşluğun bir hendek olduğunu düşünelim. İki tür silahımız var: tabanca ve el bombası. El bombalarının kullanımı basit ve hızlıdır: yüzüğü çıkarır, atar ve patlamasını beklersiniz. Çok fazla yıkıcı potansiyele sahipler, ama hepsini bir kez attığımız zaman iş biter. Tabanca, tamburunu çıkarıp mermileri tek tek yerleştirmeniz gerektiğinden yüklenmesi zaman alan bir silahtır. Ancak bir kez yüklediğimizde, bir el bombasından çok daha az potansiyele sahip olsa da, bir süre hayatta kalabileceğimiz altı atışımız var. Beyin revolverlerimiz NMDA reseptörleri ve el bombalarımız AMPA reseptörleridir.

Glutamat fazlalıkları ve tehlikeleri

Aşırı hiçbir şeyin iyi olmadığını ve glutamat durumunda bunun yerine getirildiğini söylüyorlar. Sonra aşırı glutamatın ilişkili olduğu bazı patolojilerden ve nörolojik problemlerden bahsedeceğiz..

1. Glutamat analogları ekzotoksisiteye neden olabilir

Glutamata benzer ilaçlar - yani, NMDA reseptörünün adını borçlu olduğu - NMDA gibi - glutamat ile aynı işlevi yerine getirirler - En savunmasız beyin bölgelerinde yüksek dozlarda nörodejeneratif etkilere neden olabilir hipotalamusun kavisli çekirdeği gibi. Bu nörodejenerasyonda yer alan mekanizmalar çeşitlidir ve farklı tipte glutamat reseptörlerini içerir.

2. Diyetimizde alabileceğimiz bazı nörotoksinler, aşırı glutamat yoluyla nöronal ölüme neden olur.

Bazı hayvan ve bitkilerin farklı zehirleri etkilerini glutamat sinir yolları aracılığıyla gösterir. Bir örnek, Pasifik adası Guam'da bulabileceğimiz zehirli bir bitki olan Cycas Circinalis'in tohumlarından gelen zehirdir. Bu zehir yüksek bir yaygınlığa neden oldu Amyotrofik Lateral skleroz sakinlerinin onu her gün, iyi huylu olduğuna inanarak yedikleri bu adada.

3. Glutamat iskemik nöronal ölüme katkıda bulunur

Glutamat, kalp krizi gibi akut beyin bozukluklarında ana nörotransmiterdir., kalp durması, pre / perinatal hipoksi. Beyin dokusunda oksijen eksikliğinin olduğu bu olaylarda nöronlar kalıcı depolarizasyon durumunda kalırlar; Farklı biyokimyasal süreçler nedeniyle. Bu, glutamat reseptörlerinin sürekli aktivasyonu ile hücrelerden kalıcı glutamat salınımına yol açar. NMDA reseptörü, diğer iyonotropik reseptörlere kıyasla özellikle kalsiyuma karşı geçirgendir ve fazla kalsiyum nöronal ölüme yol açar. Bu nedenle glutamaterjik reseptörlerin hiperaktivitesi intranöronal kalsiyum artışına bağlı olarak nöronal ölüme yol açar.

4. Epilepsi

Glutamat ve epilepsi arasındaki ilişki iyi belgelenmiştir. Epilepsi ilerledikçe NMDA reseptörleri önemli hale gelse de, epileptik aktivitenin özellikle AMPA reseptörleri ile ilişkili olduğu düşünülmektedir.

Glutamat iyi midir? Glutamat kötü mü?

Genellikle, bir kişi bu tür bir metni okuduğunda, molekülleri üzerlerine "iyi" veya "kötü" olarak etiketler koyarak insanlaştırmaya başlar - bunun bir adı vardır ve buna denir. insanbiçimcilik, orta çağda çok moda. Gerçek, bu basit yargılardan uzaktır.

"Sağlık" kavramını ürettiğimiz bir toplumda, doğanın bazı mekanizmalarının bizi rahatsız etmesi kolaydır. Sorun, doğanın "sağlığı" anlamamasıdır. Bunu tıp, ilaç endüstrileri ve psikoloji aracılığıyla yarattık. Sosyal bir kavramdır ve tüm sosyal kavramlar gibi, insani veya bilimsel olsun, toplumların ilerlemesine tabidir. Gelişmeler, glutamatın bir dizi patolojiyle ilişkili olduğunu göstermektedir. Alzheimer gibi veya Şizofreni. Bu, evrimin insana nazar değmesi değil, doğanın hala anlamadığı bir kavramın biyokimyasal bir uyumsuzluğudur: 21. yüzyılda insan toplumu.

Ve her zaman olduğu gibi, neden bunu inceleyelim? Bu durumda cevabın çok açık olduğunu düşünüyorum. Glutamatın çeşitli nörodejeneratif patolojilerdeki rolü nedeniyle, önemli - aynı zamanda karmaşık - farmakolojik bir hedef ile sonuçlanır.. Bu hastalıklardan bazı örnekler, her ne kadar bu derlemede bahsetmemiş olsak da, düşündüğüm için sadece bununla ilgili bir giriş yazılabilir, Alzheimer hastalığı ve Şizofreni. Öznel olarak, yeni ilaçlar arayışını buluyorum. iki ana nedenden dolayı şizofreni: bu hastalığın yaygınlığı ve sağlık bakımı maliyeti taşır; ve çoğu durumda tedaviye uyumu engelleyen mevcut antipsikotiklerin yan etkileri.

Metin düzeltildi ve Frederic Muniente Peix tarafından düzenlendi

Bibliyografik referanslar:

Kitabın:

• Siegel, G. (2006). Temel nörokimya. Amsterdam: Elsevier.

Nesne:

• Citri, A. & Malenka, R. (2007). Sinaptik Plastisite: Çoklu Formlar, Fonksiyonlar ve Mekanizmalar. Nöropsikofarmakoloji, 33 (1), 18-41. http://dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Sinaptik ve ekstrasinaptik NMDA reseptörü sinyalleşmesi: nörodejeneratif bozukluklar için çıkarımlar. Nature Review Neuroscience, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Sinaptik ve ekstrasinaptik NMDA reseptörü sinyalleşmesi: nörodejeneratif bozukluklar için çıkarımlar. Nature Review Neuroscience, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerchner, G. & Nicoll, R. (2008). Sessiz sinapslar ve LTP için postsinaptik bir mekanizmanın ortaya çıkışı. Nature Review Neuroscience, 9 (11), 813-825. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papuin, T. & Oliet, S. (2014). Ekstrasinaptik NMDA reseptörlerinin organizasyonu, kontrolü ve işlevi. Royal Society B'nin Felsefi İşlemleri: Biyolojik Bilimler, 369 (1654), 20130601-20130601. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601