Glutamato (neurotransmiterio) apibrėžimas ir funkcijos

The glutamatas tarpininkauja daugumai centrinės nervų sistemos (CNS) eksitacinių sinapšų. Ji yra pagrindinė jutimo, motorinės, pažinimo, emocinės informacijos tarpininkė ir įsikiša į prisiminimų formavimąsi ir jų atsigavimą, būdama 80-90 proc.. 

Tuo atveju, jei visa tai būtų labai naudinga, tai taip pat įsikiša į neuroplastiką, mokymosi procesus ir yra GABA - pagrindinio CNS-neurotransmiterio - pirmtakas. Kas dar gali būti paprašyta molekulės??

Kas yra glutamatas?

Galbūt buvo vienas iš plačiausiai tiriamų neurotransmiterių nervų sistemoje. Pastaraisiais metais jo tyrimas didėjo dėl savo santykių su įvairiomis neurodegeneracinėmis patologijomis (pvz., Alzheimerio liga), dėl to jis tapo galingu farmakologiniu tikslu įvairiose ligose.. 

Taip pat verta paminėti, kad atsižvelgiant į jo receptorių sudėtingumą, tai yra vienas iš sudėtingiausių tiriamųjų neurotransmiterių..

Sintezės procesas

Glutamato sintezės procesas prasideda Krebso cikle arba trikarboksirūgščių cikle. Krebso ciklas yra medžiagų apykaitos kelias arba, norint suprasti, eilės cheminių reakcijų, siekiant sukurti ląstelių kvėpavimą mitochondrijose. Metabolinis ciklas gali būti suprantamas kaip laikrodžio mechanizmas, kuriame kiekviena pavara atlieka funkciją ir paprastas gabalo gedimas gali sukelti laikrodį sugadinti arba nepažymėti laiko. Biochemijos ciklai yra tokie patys. Nuolatinių fermentinių reakcijų - laikrodžio pavarų - molekulė keičia savo formą ir sudėtį, kad sukurtų ląstelių funkciją. Pagrindinis glutamato pirmtakas bus alfa-ketoglutaratas, kuris transaminuojant gaus amino grupę ir taps glutamatu..

Taip pat verta paminėti dar vieną gana reikšmingą pirmtaką: glutaminą. Kai ląstelė išskiria glutamatą į ekstraląstelinę erdvę, astrocitai - tai gliuzinių ląstelių regeneravimo šis glutamatas, kuris per fermentą, vadinamą glutamino sinteze, taps glutaminu. Tada, astrocitai išsiskiria glutaminu, kurį vėl atgauna neuronai, kurie bus transformuojami atgal į glutamatą. Ir galbūt daugiau nei vienas paprašys šių klausimų: Ir jei jie turi grąžinti glutaminą atgal į glutamatą neurone, kodėl astrocitai paverčia glutaminą į prastą glutamatą? Na, aš taip pat nežinau. Galbūt tai yra, kad astrocitai ir neuronai nesutinka, o galbūt neurologija yra sudėtinga. Bet kuriuo atveju norėjau peržiūrėti astrocitus, nes jų bendradarbiavimas sudaro 40 proc apyvarta glutamato, tai reiškia, kad didžioji dalis glutamato yra atgauta šiais gliuzinėmis ląstelėmis.

Yra ir kitų pirmtakų ir kitų būdų, kuriais glutamatas yra išgautas, kuris išsiskiria į ekstraląstelinę erdvę. Pavyzdžiui, yra neuronų, turinčių specifinį glutamato transporterį -EAAT1 / 2-, kuris tiesiogiai susigrąžina glutamatą į neuroną ir leidžia eksitaciniam signalui baigtis. Tolimesniam glutamato sintezės ir metabolizmo tyrimui rekomenduoju skaityti bibliografiją.

Glutamato receptoriai

Kaip paprastai jie mus moko, kiekvienas neurotransmiteris turi savo receptorius postsinaptinėje ląstelėje. Ląstelių membranoje esantys receptoriai yra baltymai, prie kurių prisijungia neurotransmiteris, hormonas, neuropeptidas ir pan., Kad atsirastų daug ląstelių metabolizmo pokyčių ląstelėje, kurioje jis yra receptoriuje. Neuronuose paprastai receptorius dedame į postinaptines ląsteles, nors tai nebūtinai turi būti tokia. 

Pirmoje lenktynėje taip pat mokoma, kad yra dviejų tipų pagrindiniai receptoriai: jonotropinis ir metabotropinis. Ionotropika yra tie, kuriuose, kai jų ligandas yra susietas - receptoriaus „raktas“ - jie atveria kanalus, kurie leidžia praeiti jonus į ląstelę. Kita vertus, metabotropai, kai ligandas yra susietas, ląstelėje sukelia pokyčius antraisiais pasiuntiniais. Šioje apžvalgoje kalbėsiu apie pagrindinius glutamato jonotropinių receptorių tipus, nors rekomenduoju bibliografijos tyrimą žinant metabotropinius receptorius. Čia cituoju pagrindinius jonotropinius receptorius:

• NMDA imtuvas.
• AMPA imtuvas.
• Kainado imtuvas.

NMDA ir AMPA receptoriai ir jų glaudūs ryšiai

Manoma, kad abu receptorių tipai yra makromolekulės, kurias sudaro keturi transmembraniniai domenai, ty jie yra sudaryti iš keturių subvienetų, kurie kerta ląstelių membranos lipidų dvigubą sluoksnį - ir abu yra glutamato receptoriai, atveriantys teigiamo krūvio katijonų kanalus. Tačiau, net ir taip, jie labai skiriasi.

Vienas iš jų skirtumų yra riba, kuria jie aktyvuojami. Pirma, AMPA receptoriai yra daug greičiau aktyvuoti; Nors NMDA receptoriai negali būti aktyvuoti tol, kol neuronas turi maždaug -50 mV membranos potencialą - inaktyvuotas neuronas paprastai yra apie -70mV. Antra, žingsnių katijonai kiekvienu atveju bus skirtingi. AMPA receptoriai pasieks daug didesnius membranos potencialus nei NMDA receptoriai, kurie susilieja daug kuklesni. Priešingai, NMDA imtuvai laiku pasieks daug ilgesnį aktyvumą nei AMPA. Todėl, AMPA greitis aktyvuojamas greitai ir sukelia stipresnį sužadinimo potencialą, tačiau greitai išjungiamas. Ir NMDA lėtai įsijungia, bet jie sugeba išlaikyti jaudinančius potencialus, kuriuos jie generuoja daug ilgiau..

Geriau suprasti, įsivaizduokime, kad esame kariai ir kad mūsų ginklai yra skirtingi imtuvai. Įsivaizduokite, kad ekstraląstelinė erdvė yra tranšėja. Turime dviejų tipų ginklus: revolverį ir granatas. Granatos yra paprastos ir greitai naudojamos: pašalinate žiedą, juosteles ir palaukite, kol ji sprogsta. Jie turi daug destruktyvaus potencialo, bet kai mes juos išmetame, tai baigėsi. Revolveris yra ginklas, kuris užima laiko įkelti, nes jūs turite pašalinti būgną ir įdėti kulkas po vieną. Bet kai ją įkeliame, mes turime šešis kadrus, su kuriais mes galime išgyventi, nors ir daug mažiau galimybių nei granata. Mūsų smegenų revolveriai yra NMDA imtuvai ir mūsų granatos yra AMPA.

Glutamato perteklius ir jo pavojai

Jie sako, kad per daug nieko nėra gera ir glutamato atveju. Toliau paminėsime kai kurias patologijas ir neurologines problemas, su kuriomis susijęs glutamato perteklius.

1. Glutamato analogai gali sukelti eksotoksinį poveikį

Glutamato analogiški vaistai, ty jie turi tą pačią funkciją kaip glutamatas, kaip NMDA, kuriam NMDA receptorius turi savo pavadinimą- gali sukelti didelės dozės neurodegeneracinį poveikį labiausiai pažeidžiamiems smegenų regionams tokie kaip hipotalamijos lankinis branduolys. Su šiuo neurodegeneracija susiję mechanizmai yra įvairūs ir apima skirtingus glutamato receptorių tipus.

2. Kai kurie neurotoksinai, kuriuos mes galime nuryti mūsų mityboje, per daug glutamato sukelia neuronų mirtį

Skirtingi kai kurių gyvūnų ir augalų nuodai veikia per glutamato nervų takus. Pvz., Cycas Circinalis, nuodingo augalo, kurį mes galime rasti Ramiojo vandenyno saloje Guame, nuodų. Šis nuodus sukėlė didelę amyotrofinės šlapimo ligos paplitimą šioje saloje, kurioje jos gyventojai ją suvartojo kasdien, manydami, kad jis yra geras.

3. Glukamatas prisideda prie neuronų mirties dėl išemijos

Glutamatas yra pagrindinis neurotransmiteris ūminiuose smegenų sutrikimuose, tokiuose kaip širdies priepuolis, širdies sustojimas, prieš / perinatalinę hipoksiją. Šiais atvejais, kai smegenų audinyje trūksta deguonies, neuronai išlieka nuolatinio depolarizacijos būsenoje; dėl skirtingų biocheminių procesų. Tai veda prie nuolatinio glutamato išsiskyrimo iš ląstelių, vėliau palaikydama glutamato receptorius. NMDA receptorius yra ypač pralaidi kalcio poveikiui, palyginti su kitais jonotropiniais receptoriais, o kalcio perteklius sukelia neuronų mirtį. Todėl glutamaterginių receptorių hiperaktyvumas sukelia neuronų mirtį dėl padidėjusio kalcio kiekio kraujyje..

4. Epilepsija

Ryšys tarp glutamato ir epilepsijos yra gerai dokumentuotas. Manoma, kad epilepsijos aktyvumas yra ypač susijęs su AMPA receptoriais, nors epilepsija progresuoja, todėl NMDA receptoriai tampa svarbūs..

Ar glutamatas yra geras? Ar blogas glutamatas?

Paprastai, kai skaitote šį teksto tipą, jūs baigiate humanizuoti molekules, pažymėdami jas „gerais“ arba „blogais“, kurie turi vardą ir yra vadinami antropomorfizmas, labai madingi viduramžių laikais. Realybė yra toli nuo šių supaprastintų sprendimų. 

Visuomenėje, kurioje sukūrėme „sveikatos“ sąvoką, kai kuriems gamtos mechanizmams lengva padaryti mus nepatogiais. Problema ta, kad gamta nesupranta „sveikatos“. Tai sukūrėme per vaistus, farmacijos pramonę ir psichologiją. Tai yra socialinė koncepcija, ir kaip bet kokia socialinė sąvoka priklauso nuo visuomenės ar mokslo pažangos. Pažanga rodo, kad glutamatas yra susijęs su daugybe patologijų kaip Alzheimerio ar šizofrenija. Tai nėra bloga žmogaus evoliucijos akis, o tai yra biocheminis nesutapimas, kad gamta vis dar nesupranta: XXI a..

Ir kaip visada, kodėl verta tai padaryti? Šiuo atveju manau, kad atsakymas yra labai aiškus. Dėl glutamato vaidmens įvairiose neurodegeneracinėse patologijose tai lemia svarbų - nors ir sudėtingą - farmakologinį tikslą.. Kai kurie šių ligų pavyzdžiai, nors mes apie juos nekalbėjome, nes manau, kad galite rašyti įrašą tik apie tai, yra Alzheimerio liga ir šizofrenija. Subjektyviai manau, kad naujų vaistų, skirtų šizofrenijai, paieška ypač įdomi iš esmės dėl dviejų priežasčių: šios ligos paplitimo ir su tuo susijusių sveikatos išlaidų; ir neigiamų dabartinių antipsichotikų poveikių, kurie daugeliu atvejų trukdo laikytis terapijos.

Tekstą redagavo ir redagavo Frederic Muniente Peix

Bibliografinės nuorodos:

Knygos:

• Siegel, G. (2006). Pagrindinė neurochemija. Amsterdamas: Elsevier.

Straipsniai:

• Citri, A. & Malenka, R. (2007). Synaptic plastiškumas: kelios formos, funkcijos ir mechanizmai. Neuropsichofarmakologija, 33 (1), 18-41. http://dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Synaptic ir extrasynaptic NMDA receptorių signalizacija: poveikis neurodegeneraciniams sutrikimams. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Synaptic ir extrasynaptic NMDA receptorių signalizacija: poveikis neurodegeneraciniams sutrikimams. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerchner, G. & Nicoll, R. (2008). Tylios sinapcijos ir postynaptinio mechanizmo atsiradimas LTP. Nature Reviews Neuroscience, 9 (11), 813-825. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papouin, T. & Oliet, S. (2014). Extrasynaptinių NMDA receptorių organizavimas, kontrolė ir funkcija. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601