Глутамат (невротрансмитер): определение и функции

Април 14, 2024

на глутамат медиира повечето възбуждащи синапси на централната нервна система (ЦНС). Той е основният медиатор на сензорната, моторна, когнитивна, емоционална информация и се намесва в образуването на спомени и в тяхното възстановяване, присъства в 80-90% от синапсите на мозъка.

В случай, че това е малко заслужаващо, всичко това се намесва и в невропластичността, учебни процеси и е предшественик на GABA - основният инхибиторен невротрансмитер на ЦНС. Какво друго може да се иска молекула?

Какво представлява глутаматът?

вероятно е един от най-широко изследваните невротрансмитери в нервната система , През последните години изследването му се увеличава поради връзката му с различни невродегенеративни патологии (като болестта на Алцхаймер), което го прави мощна фармакологична цел при различни заболявания.

Трябва също така да се спомене, че предвид сложността на неговите рецептори, това е един от най-сложните невротрансмитери, които трябва да се изследват.

Синтетичният процес

Процесът на синтез на глутамат започва в цикъла на Кребс или цикъл на трикарбоксилни киселини. Кръбският цикъл е метаболитен път или, за да разберем, последователност от химични реакции, за да се получи клетъчно дишане в митохондриите , Метаболитният цикъл може да се разбира като механизъм на часовник, при който всяка предавка изпълнява функция и простата повреда на парче може да причини развалянето на часовника или да не маркира добре времето. Циклите в биохимията са едни и същи. Една молекула, посредством непрекъснати ензимни реакции - часовникови зъбни колела - променя формата и състава си с цел да се създаде клетъчна функция. Основният предшественик на глутамат ще бъде алфа-кетоглутарат, който ще получи аминогрупа чрез трансаминация, за да стане глутамат.

Заслужава да се отбележи и друг доста важен предшественик: глутамин. Когато клетката освобождава глутамат в извънклетъчното пространство, астроцитите - вид глиална клетка - възстановяват този глутамат, който чрез ензим, наречен глутамин синтетаза, ще стане глутамин. след това, астроцитите освобождават глутамин, който се възстановява отново от невроните, които се трансформират обратно в глутамат , И вероятно повече от един ще попитат следното: И ако трябва да върнат глутамина обратно на глутамат в неврона, защо астроцитът превръща глутамина в лош глутамат? Е, и аз не знам. Може би астроцитите и невроните не са съгласни или може би неврологията е толкова сложна. Във всеки от случаите исках да прегледам астроцитите, защото тяхното сътрудничество представлява 40% от оборот от глутамат, което означава, че по-голямата част от глутаматът се възстановява от тези глиални клетки .

Съществуват други прекурсори и други пътища, през които се възстановява глутаматът, който се освобождава в извънклетъчното пространство. Например, съществуват неврони, които съдържат специфичен глутаматен транспортер -EAAT1 / 2-, който директно възстановява глутамат на неврона и позволява на възбуждащия сигнал да свърши. За по-нататъшно проучване на синтеза и метаболизма на глутамат, препоръчвам да прочетете литературата.

Глутаматните рецептори

Както често ни учат, всеки невротрансмитер има своите рецептори в постсинаптичната клетка , Рецепторите, разположени в клетъчната мембрана, са протеини, към които се свързва невротрансмитер, хормон, невропептид и т.н., за да предизвикат серия от промени в клетъчния метаболизъм на клетката, в която се намира в рецептора. В невроните ние обикновено поставяме рецепторите в постсинаптичните клетки, въпреки че в действителност не трябва да бъде така.

В първото състезание се научаваме също така, че има два вида основни рецептори: йонотропни и метаботропични. Йонотропни са тези, в които когато техният лиганд е свързан - "ключът" на рецептора - те отварят канали, които позволяват преминаването на йони в клетката. Метаботропиката, от друга страна, когато лигандата е свързана, причинява промени в клетката чрез втори пратеници. В този преглед ще говоря за основните видове йонотропни рецептори на глутамат, въпреки че препоръчвам изследването на библиографията за познаване на метаботропните рецептори. Тук цитирам основните йонотропни рецептори:

NMDA приемник.
AMPA приемник.
Kainado приемник.

NMDA и AMPA рецепторите и тяхната близка връзка

Смята се, че и двата типа рецептори са макромолекули, образувани от четири трансмембранни домени - т.е. те са образувани от четири субединици, които преминават през липидния двуслой на клетъчната мембрана - и двата са глутаматни рецептори, които ще отварят положително заредени катионни канали. Но, въпреки това, те са значително различни.

Една от разликите им е прагът, в който се активират. Първо, AMPA рецепторите са много по-бързи за активиране; докато NMDA рецепторите не могат да бъдат активирани докато невронът има мембранен потенциал около -50mV - неврон, когато инактивира обикновено около -70mV. На второ място, стъпките катиони ще бъдат различни във всеки случай. AMPA рецепторите постигат много по-високи мембранни потенциали, отколкото NMDA рецепторите, които се сливат много по-скромно. В замяна на това приемниците на NMDA ще постигнат много по-продължителни активирания във времето от тези на AMPA. Поради това, тези на AMPA се активират бързо и създават по-силни възбуждащи потенциали, но те бързо се деактивират , И тези на NMDA се активират бавно, но успяват да запазят възбуждащите потенциали, които генерират много по-дълго.

За да го разберем по-добре, нека си представим, че сме войници и оръжията ни представляват различните приемници. Представете си, че извънклетъчното пространство е изкоп. Имаме два вида оръжия: револвер и гранати. Гранатата е лесна и бърза за използване: изваждате пръстена, лентите и чакате да избухне. Те имат много разрушителни възможности, но след като сме ги изхвърлили, всичко свърши. Револверът е оръжие, което отделя време да се зареди, защото трябва да извадите барабана и да поставите куршумите един по един. Но след като сме го заредили, имаме шест изстрела, с които можем да оцелеем известно време, макар и с много по-малък потенциал от граната. Нашите мозъчни револвери са приемници на NMDA и нашите гранати са тези на AMPA.

Излишъците на глутамат и опасностите му

Те казват, че в излишък нищо не е добро и в случая на глутамат е изпълнено. след това ще споменем някои патологии и неврологични проблеми, при които се свързва излишък от глутамат .

1. Глутаматните аналози могат да причинят екзотоксичност

Глутамат-подобни лекарства - т.е. те имат същата функция като глутамат - като NMDA -, на която NMDA рецепторът дължи името си - може да доведе до високи дози невродегенеративни ефекти в най-уязвимите мозъчни региони като дъгообразното ядро на хипоталамуса. Механизмите, участващи в тази невродегенерация, са разнообразни и включват различни видове глутаматни рецептори.

2. Някои невротоксини, които можем да поемем в нашата диета, водят до невронна смърт чрез излишък на глутамат

Различните отрови на някои животни и растения оказват своето въздействие чрез нервните пътища на глутамат. Пример за това е отровата от семената на Cycas Circinalis, отровна растителност, която можем да открием на тихоокеанския остров Гуам. Тази отрова причинява голямо разпространение на амиотрофична латерална склероза на този остров, в който нейните жители я поглъщат всеки ден, като смятат, че е доброкачествено.

3. Глутаматът допринася за нервната смърт чрез исхемия

Глутаматът е основният невротрансмитер при остри мозъчни нарушения, като инфаркт , сърдечен арест, пред / перинатална хипоксия. При тези събития, при които липсва кислород в мозъчната тъкан, невроните остават в състояние на постоянна деполяризация; поради различни биохимични процеси. Това води до постоянно освобождаване на глутамат от клетките, с последващо продължително активиране на глутаматните рецептори. NMDA рецепторът е особено пропусклив за калций в сравнение с други йонотропни рецептори, а излишъкът от калций води до невронална смърт. Следователно, хиперактивността на глутаматергичните рецептори води до невронална смърт поради повишаване на интраневроналния калций.

4. Епилепсия

Връзката между глутамат и епилепсията е добре документирана. Счита се, че епилептичната активност е свързана по-специално с АМРА рецепторите, въпреки че като епилепсия прогресира, NMDA рецепторите стават важни.

Глутаматът е добър? Глутамат ли е лош?

Обикновено, когато човек чете този тип текст, той завършва хуманизирането на молекулите, като ги обозначава като "добро" или "лошо" - което има име и се нарича антропоморфизъм, много модерен в средновековието. Реалността е далеч от тези опростени преценки.

В едно общество, в което сме създали концепция за "здраве", е лесно някои от механизмите на природата да ни направят неудобно. Проблемът е, че природата не разбира "здравето". Ние създадохме това чрез медицината, фармацевтичната промишленост и психологията. Това е социална концепция и като всяка социална концепция е подчинена на прогреса на обществата, било то човешки или научни. Авансите показват, че глутаматът е свързан с голям брой патологии като болестта на Алцхаймер или шизофренията.Това не е лошо око на еволюцията към човешкото същество, а по-скоро е биохимично несъответствие между понятието, което природата все още не разбира: човешкото общество в 21-ви век.

И както винаги, защо да изучавате това? В този случай мисля, че отговорът е много ясен. Поради ролята на глутамат при различни невродегенеративни патологии, той води до важна - макар и сложна - фармакологична цел , Някои примери за тези заболявания, въпреки че не сме говорили за тях в този преглед, защото мисля, че бихте могли да напишете запис само на това, са болестта на Алцхаймер и шизофренията. Субективно намирам, че търсенето на нови лекарства за шизофрения е особено интересно по същество по две причини: разпространението на тази болест и свързаните със здравето разходи; и неблагоприятните ефекти на настоящите антипсихотици, които в много случаи възпрепятстват терапевтичното придържане.

Текст, редактиран и редактиран от Frederic Muniente Peix

Библиографски справки:

книги:

Siegel, G. (2006). Основна неврохимия. Амстердам: Елсевиер.

статии:

Citri, A. & Malenka, R. (2007). Синаптична пластичност: множество форми, функции и механизми, Neuropsychopharmacology, 33 (1), 18-41. //dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
Hardingham, G. & Bading, Н. (2010). Синаптично спрямо екстрасинаптично NMDA рецепторно сигнализиране: последици за невродегенеративните разстройства. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
Hardingham, G. & Bading, Н. (2010). Синаптично спрямо екстрасинаптично NMDA рецепторно сигнализиране: последици за невродегенеративните разстройства. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
Керхнер, Г. и Никол, Р. (2008). Тихи синапси и появата на постсинаптичен механизъм за LTP. Nature Reviews Neuroscience, 9 (11), 813-825. //dx.doi.org/10.1038/nrn2501
Papouin, T. & Oliet, S. (2014). Организация, контрол и функция на екстрасинаптични NMDA рецептори. Философски сделки на Кралското дружество В: Biological Sciences, 369 (1654), 20130601-20130601. //dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601