Глутамат (неуротрансмитер): дефиниција и функције

Април 1, 2024

Тхе глутамат посредује најузбудљивијим синапсама централног нервног система (ЦНС). То је главни посредник сензорних, моторних, когнитивних, емоционалних информација и интервенише у формирању сјећања и њиховом опоравку, присутним у 80-90% синапса мозга.

У случају да је то мало заслуга, такође се интервенише у неуропластичности, процесима учења и представља прекурсор ГАБА - главног инхибиторног неуротрансмитера ЦНС-. За шта се још молекула може тражити?

Шта је глутамат?

Можда био је један од најтраженијих неуротрансмитера у нервном систему . Последњих година, његова студија се повећавала због свог односа са различитим неуродегенеративним патологијама (као што је Алцхајмерова болест), што је учинило моћним фармаколошким циљем код различитих болести.

Такође треба поменути да је, с обзиром на сложеност његових рецептора, ово један од најкомпликованијих неуротрансмитера који се истражују.

Процес синтезе

Процес синтезе глутамата има свој почетак у Кребсовом циклусу, или циклусу трикарбоксилних киселина. Кребсов циклус је метаболички пут, или за разумевање, сукцесија хемијских реакција како би се произвело ћелијско дисање у митохондријама . Метаболички циклус може се разумети као механизам сата, у којем свака брзина испуњава функцију, а једноставно неуспјех комада може проузроковати сат времена да поквари или не обиљежи вријеме добро. Циклуси у биокемији су исти. Молекул, помоћу континуалних ензимских реакција - сатовских зупчаника - мења свој облик и састав у циљу стварања ћелијске функције. Главни прекурсор глутамата ће бити алфа-кетоглутарат, који ће примити амино групу трансаминацијом да постане глутамат.

Такође треба поменути још један значајан прекурсор: глутамин. Када ћелија ослобађа глутамат у екстрацелуларни простор, астроцити - тип глиалне ћелије - обнављају овај глутамат, који ће, преко ензима названог глутамин синтетаза, постати глутамин. Затим, астроцити ослобађају глутамин, који се опет регенерирају од стране неурона који се трансформишу натраг у глутамат . А можда ће више од једног пита следеће: А ако морају вратити глутамин назад у глутамат у неурону, зашто астроцит претвори глутамин у лоше глутамате? Па, и ја не знам. Можда се астроците и неурони не слажу, или можда је Неуросциенце то компликовано. У било ком од случајева, желио сам да прегледам астроците јер њихова сарадња представља 40% промет глутамата, што значи већина глутамата се обнавља овим глиалним ћелијама .

Постоје и други прекурсори и други путеви кроз које се опоравља глутамат који се пушта у екстрацелуларни простор. На примјер, постоје неурони који садрже специфични транспортер глутамата -ЕААТ1 / 2- који директно враћају глутамат у неурон и омогућавају прекидање сигнала. За даље истраживање синтезе и метаболизма глутамата препоручујем читање литературе.

Глутаматни рецептори

Како се често учимо, сваки неуротрансмитер има своје рецепторе у постсинаптичној ћелији . Рецептори, који се налазе у ћелијској мембрани, су протеини на које се везује неуротрансмитер, хормон, неуропептид, итд., Што доводи до серије промена у ћелијском метаболизму ћелије у којој се налази у рецептору. У неуронима обично постављамо рецепторе у постсинаптичке ћелије, иако то у стварности не мора бити тако.

У првој трци нас учи и да постоје две врсте главних рецептора: јонотропна и метаботропна. Ионотропици су они у којима је, када је њихов лиганд везан - "кључ" рецептора - отварају канале који омогућавају пролаз јона у ћелију. Метаботропици, с друге стране, када је везан лиганд, узрокују промјене у ћелији помоћу других гласника. У овом прегледу ћу говорити о главним типовима јонотропних рецептора глутамата, иако препоручујем проучавање библиографије за познавање метаботропних рецептора. Овде цитирам главне јонотропне рецепторе:

НМДА пријемник.
АМПА пријемник.
Каинадо пријемник.

НМДА и АМПА рецептори и њихова блиска повезаност

Верује се да су оба типа рецептора макромолекуле формиране од четири трансмембранске домене - то јест, они су формирани од четири подјединице које прелазе липидни двослој ћелијске мембране - и оба су глутаматни рецептори који ће отворити позитивно напуњене катионске канале. Али, и поред тога, они су знатно другачији.

Једна од њих је праг којим се активирају. Прво, АМПА рецептори су много бржи за активирање; док се НМДА рецептори не могу активирати све док неурон има мембрански потенцијал од око -50мВ - неурон када је инактивиран обично око -70мВ. Друго, степени кација ће бити различити у сваком случају. АМПА рецептори постижу много веће мембранске потенцијале од НМДА рецептора, који се спајају много скромније. За узврат, НМДА пријемници ће постићи много више одрживих активација у времену од оних у АМПА. Дакле, они АМПА се активирају брзо и производе јаче ексцитаторне потенцијале, али се брзо деактивирају . А оне код НМДА-а споро се активирају, али успевају да задрже потенцијалне стимулације које генеришу много дуже.

Да бисмо боље разумели, претпоставимо да смо ми војници и да наше оружје представљају различите пријемнике. Замислите да је екстрацелуларни простор ров. Имамо две врсте оружја: револвер и гранате. Гранате су једноставне и брзе за коришћење: уклоните прстен, траке и сачекајте да експлодира. Имају пуно деструктивног потенцијала, али кад их све бацимо, готово је. Револвер је оружје које је потребно за оптерећење, јер морате уклонити бубањ и ставити метке један по један. Али, када га напунемо, имамо шест снимака са којима можемо преживјети неко време, иако са много мање потенцијала него граната. Наши револвери мозга су НМДА пријемници, а наше гранате су АМПА.

Експлозије глутамата и његове опасности

Кажу да у вишку ништа није добро, а у случају глутамата је испуњено. Следеће поменућемо неке патологије и неуролошке проблеме у којима је повезан вишак глутамата .

1. Аналоги глутамата могу изазвати егзотоксичност

Глутаматни лекови - то јест, они имају исту функцију као глутамат - попут НМДА - на који НМДА рецептор дугује своје име - могу изазвати високе дозе неуродегенеративних ефеката у најугроженијим регионима мозга као што је аркуатско језгро хипоталамуса. Механизми укључени у ову неуродегенерацију различити су и укључују различите врсте глутаматних рецептора.

2. Неки неуротоксини које можемо унети у нашу исхрану врше неуронску смрт преко вишка глутамата

Различити отрови неких животиња и биљки врше своје ефекте кроз нервне путеве глутамата. Пример је отров семена Цицас Цирциналис, отровне биљке које можемо пронаћи на пацифичком острву Гуам. Овај отров проузроковао је велику преваленцију амиотрофичне латералне склерозе на овом острву у којем су његови становници свакодневно веровали да је бенигна.

3. Глутамат доприноси неуронској смрти исхемијом

Глутамат је главни неуротрансмитер код акутних поремећаја мозга, попут срчаног удара , срчани застој, пре / перинатална хипоксија. У овим догађајима у којима постоји недостатак кисеоника у ткиву мозга, неурони остају у стању трајне деполаризације; због различитих биохемијских процеса. Ово доводи до трајног ослобађања глутамата из ћелија, уз накнадно континуирано активирање глутаматних рецептора. НМДА рецептор је посебно препустљив калцијуму у поређењу са другим јонотропним рецепторима, а вишак калциј води ка неуронској смрти. Стога, хиперактивност глутаматергичних рецептора доводи до неуронске смрти због повећања интранеуроналног калцијума.

4. Епилепсија

Однос између глутамата и епилепсије је добро документован. Сматра се да је епилептична активност посебно повезана са АМПА рецепторима, иако се епилепсија напредује, НМДА рецептори постају важни.

Да ли је глутамат добар? Да ли је глутамат лош?

Обично, када се чита овај тип текста, завршава се хуманизирање молекула означавајући их "добрим" или "лошим" - који има име и назива се антропоморфизам, веома модеран у средњем вијеку. Стварност је далеко од ових једноставних судова.

У друштву у коме смо генерисали концепт "здравља", неки механизми природе не би могли учинити непријатним. Проблем је у томе што природа не разуме "здравље". То смо створили кроз медицину, фармацеутску индустрију и психологију. То је друштвени концепт, и као и сваки друштвени концепт подлеже напретку друштава, било да је то људско или научно. Напредак показује да је глутамат повезан са добрим бројем патологија попут Алцхајмерове или Шизофреније.Ово није злобно око еволуције људског бића, већ је то биохемијски неусклађеност концепта који природа и даље не разуме: људско друштво у 21. вијеку.

И као и увек, зашто то проучити? У овом случају мислим да је одговор врло јасан. Због улоге глутамата у разним неуродегенеративним патологијама, то резултира значајним - иако сложеним - фармаколошким циљем . Неки примјери ових болести, иако о њима још нисмо причали, јер мислим да бисте могли искључиво написати ово, су Алцхајмерова болест и шизофренија. Субјективно, нађем сам траг за новим лековима за схизофренију посебно занимљивим у основи из два разлога: преваленцу ове болести и трошкова здравља; и негативних ефеката тренутних антипсихотика који у многим случајевима ометају терапијску адхеренцију.

Текст је уредио Фредериц Муниенте Пеик

Библиографске референце:

Књиге:

Сиегел, Г. (2006). Основна неурохемија. Амстердам: Елсевиер.

Чланци:

Цитри, А. и Маленка, Р. (2007). Синаптичка пластичност: вишеструке форме, функције и механизми. Неуропсихофармакологија, 33 (1), 18-41. //дк.дои.орг/10.1038/сј.нпп.1301559
Хардингхам, Г. и Бадинг, Х. (2010). Синаптиц вс. ектрасинаптиц сигналинг НМДА рецептор: имплицатионс фор неуродегенеративе дисордерс. Природа Прегледи Неуросциенце, 11 (10), 682-696. //дк.дои.орг/10.1038/нрн2911
Хардингхам, Г. и Бадинг, Х. (2010). Синаптиц вс. ектрасинаптиц сигналинг НМДА рецептор: имплицатионс фор неуродегенеративе дисордерс. Природа Прегледи Неуросциенце, 11 (10), 682-696. //дк.дои.орг/10.1038/нрн2911
Керцхнер, Г. и Ницолл, Р. (2008). Силентне синапсе и појављивање постсинаптичког механизма за ЛТП. Природа Прегледи Неуросциенце, 9 (11), 813-825. //дк.дои.орг/10.1038/нрн2501
Папоуин, Т. и Олиет, С. (2014). Организација, контрола и функција екстра синеаптичних НМДА рецептора. Филозофске трансакције Краљевског друштва Б: Биолошке науке, 369 (1654), 20130601-20130601. //дк.дои.орг/10.1098/рстб.2013.0601