Glutamat (nevrotransmiter): definicija in funkcije

The glutamat posreduje najbolj navdušujoče sinapse centralnega živčnega sistema (CNS). Je glavni posrednik senzornih, motoričnih, kognitivnih, čustvenih informacij in posega v oblikovanje spominov in pri njihovem okrevanju, ki je prisoten v 80-90% možganskih sinapse.

V primeru, da je to malo vredno, se tudi v nevroleplastnosti, učnih procesih in predhodniku GABA - glavnega inhibitornega nevrotransmiterja CNS-. Kaj lahko molekulo zaprosite?

Kaj je glutamat?

Mogoče je bil eden najbolj obremenjenih nevrotransmiterjev v živčnem sistemu . V zadnjih letih se je njena študija povečevala zaradi njene povezanosti z različnimi nevrodegenerativnimi patologijami (kot je Alzheimerjeva bolezen), kar je postalo močan farmakološki cilj pri različnih boleznih.

Omeniti je treba tudi, da je glede na zapletenost svojih receptorjev eden od najbolj zapletenih nevrotransmiterjev za študij.

Proces sinteze

Sintezni proces glutamata ima svoj začetek v ciklu Krebs ali ciklu trikarboksilnih kislin. Krebsov cikel je metabolna pot ali, da bi razumeli, zaporedje kemičnih reakcij, da bi povzročili celično dihanje v mitohondriji . Presnovni cikel je mogoče razumeti kot mehanizem uro, pri kateri vsaka oprema izpolnjuje funkcijo in preprosta napaka v delovanju lahko povzroči, da ura pokvari ali ne označi časa dobro. Cikli v biokemiji so enaki. Molekula s kontinuiranimi encimskimi reakcijami - ura zobniki - spremeni svojo obliko in sestavo z namenom povzročitve celične funkcije. Glavni prekurzor glutamata bo alfa-ketoglutarat, ki bo s transaminacijo prejel amino skupino, da postane glutamat.

Prav tako je treba omeniti še en precej pomemben predhodnik: glutamin. Ko celica sprosti glutamat v zunajcelični prostor, astrociti - vrsta glialne celice - obnovijo ta glutamat, ki bo s pomočjo encima, imenovanega glutamin sintetaza, postal glutamin. Potem, astrocitov sprošča glutamin, ki ga znova ozdravijo nevroni, ki se spremenijo nazaj v glutamat . In morda bo več kot eden vprašal naslednje: In če morajo vrnitev glutamina nazaj v glutamat v nevronu, zakaj astrocit pretvori glutamin v slab glutamat? Tudi jaz ne vem. Morda se astrociti in nevroni ne strinjajo ali pa je nevroznanost tako zapletena. V vseh primerih sem hotel pregledati astrocite, ker njihovo sodelovanje predstavlja 40% promet glutamata, kar pomeni večina glutamata se okuži s temi glialnimi celicami .

Obstajajo še drugi predhodniki in druge poti, skozi katere se sprošča glutamat, ki se sprošča v zunajcelični prostor. Na primer, obstajajo nevroni, ki vsebujejo specifičen transporter glutamata -EAAT1 / 2-, ki neposredno regenerira glutamat v nevron in pusti, da se konča vzbujalni signal. Za nadaljnje preučevanje sinteze in metabolizma glutamata priporočam branje literature.

Glutamatni receptorji

Kot nas pogosto poučujejo, vsak nevrotransmiter ima svoje receptorje v postsinaptični celici . Receptorji, ki se nahajajo v celični membrani, so beljakovine, na katere se veže nevrotransmiter, hormon, nevropeptid, itd., Da bi povzročili vrsto sprememb v celičnem presnovi celice, v kateri se nahaja v receptorju. V nevronih običajno postavljamo receptorje v postsinaptične celice, čeprav v resnici ni nujno, da bi bili tako.

V prvi dirki nas učijo tudi dve vrsti glavnih receptorjev: ionotropni in metabotropni. Ionotropiki so tisti, v katerih je, ko je njihov vezan ligand - "ključ" receptorja - odprejo kanale, ki omogočajo prehod ionov v celico. Metabotropiki, na drugi strani, ko je vezan ligand, povzročajo spremembe v celici s pomočjo drugih sporočil. V tem pregledu bom govoril o glavnih vrstah ionotropnih receptorjev glutamata, čeprav priporočam študijo bibliografije za poznavanje metabotropnih receptorjev. Tu navajam glavne ionotropne receptorje:

• NMDA sprejemnik.
• Sprejemnik AMPA.
• Kainado sprejemnik.

NMDA in AMPA receptorji ter njihova tesna povezanost

Verjamemo, da sta obe vrsti receptorjev makromolekule, ki jih tvorijo štiri transmembranske domene - torej so tvorjene s štirimi podenotami, ki prehajajo lipidni dvosloj celične membrane - in oba sta glutamatni receptorji, ki bodo odprli pozitivno nabite kanale kationov. Toda, kljub temu so bistveno drugačni.

Ena od njih je prag, na katerem so aktivirani. Prvič, receptorji AMPA veliko hitreje aktivirajo; medtem ko NMDA receptorjev ni mogoče aktivirati, dokler ima nevron membranski potencial okoli -50mV - nevron, ko je inaktiviran, ponavadi okoli -70mV. Drugič, korak kationov bo v vsakem primeru drugačen. AMPA receptorji dosegajo veliko večje membranske potenciale kot receptorji NMDA, ki se precej bolj skromno združijo. V zameno bodo sprejemniki NMDA dosegli veliko bolj trajne aktivacije v času, kot so tisti pri AMPA. Zato, se AMPA aktivirajo hitro in proizvajajo močnejše stimulatorne potenciale, vendar so hitro deaktivirani . In NMDA se počasi aktivirajo, vendar jim uspelo ohraniti vzburjenost potencialov, ki jih ustvarjajo veliko dlje.

Da bi bolje razumeli, si predstavljamo, da smo vojaki in da naše orožje predstavljajo različne sprejemnike. Predstavljajte si, da je zunajcelični prostor rov. Imamo dve vrsti orožja: revolver in granate. Granate so preproste in hitro uporabne: odstranite prstan, trakove in počakajte, da eksplodira. Imajo veliko uničujočega potenciala, vendar, ko jih vse zavržemo, je konec. Revolver je orožje, ki si vzame čas za obremenitev, ker morate odstraniti boben in postaviti krogle enega po enega. Toda, ko smo ga naložili, imamo šest posnetkov, s katerimi lahko preživimo nekaj časa, čeprav z veliko manj potenciala kot granata. Revolverji možganov so sprejemniki NMDA in naše granate so AMPA.

Presežek glutamata in njegove nevarnosti

Pravijo, da v presežku ni nič dobrega in če je glutamat izpolnjen. Naprej omenili bomo nekatere patologije in nevrološke težave, pri katerih je povezan presežek glutamata .

1. Glutamatni analogi lahko povzročijo eksotoksičnost

Glutamatno podobna zdravila - to pomeni, da imajo enako funkcijo kot glutamat - podobno kot NMDA -, kateremu receptor NMDA dolguje svoje ime - lahko povzroči visoke odmerke nevrodegenerativnih učinkov v najbolj ranljivih možganskih regijah kot je arkadno jedro hipotalamusa. Mehanizmi, vključeni v to nevrodegeneracijo, so raznoliki in vključujejo različne vrste glutamatnih receptorjev.

2. Nekateri nevrotoksini, ki jih lahko zaužijemo v naši prehrani, povzročijo nevronsko smrt prek presežka glutamata

Različni strupi nekaterih živali in rastlin izvajajo svoje učinke skozi živčne poti glutamata. Primer je strup semena Cycas Circinalis, strupene rastline, ki jo najdemo na pacifiškem otoku Guam. Ta strup je povzročil veliko razširjenost amiotrofične bočne skleroze na tem otoku, v katerem so ga prebivalci vsakodnevno prepričali, da je benigna.

3. Glutamat prispeva k nevronski smrti zaradi ishemije

Glutamat je glavni nevrotransmiter pri akutnih možganskih motnjah, kot je srčni napad , srčni zastoj, pred / perinatalna hipoksija. V teh dogodkih, v katerih je pomanjkanje kisika v možganskem tkivu, nevroni ostanejo v stanju trajne depolarizacije; zaradi različnih biokemičnih procesov. To vodi do trajnega sproščanja glutamata iz celic, s poznejšim trajnim aktiviranjem glutamatnih receptorjev. NMDA receptor je še posebej prepusten za kalcij v primerjavi z drugimi ionotropnimi receptorji, presežek kalcija pa povzroči nevronsko smrt. Zato hiperaktivnost glutamatergičnih receptorjev povzroči nevronsko smrt zaradi povečanja intraneuronalnega kalcija.

4. Epilepsija

Razmerje med glutamatom in epilepsijo je dobro dokumentirano. Šteje se, da je epileptična aktivnost še posebej povezana z receptorji AMPA, čeprav se epilepsija napreduje, postanejo NMDA receptorji pomembni.

Ali je glutamat dober? Ali je glutamat slab?

Običajno, ko bere to vrsto besedila, konča humaniziranje molekul, tako da jih označi kot "dobro" ali "slabo" - ki ima ime in se imenuje antropomorfizem, zelo modi v srednjeveškem času. Resničnost je daleč od teh poenostavljenih sodb.

V družbi, v kateri smo ustvarili koncept »zdravja«, je za nekatere mehanizme narave enostavno, da nas postanejo neprijetno. Problem je, da narava ne razume "zdravja". To smo ustvarili s pomočjo medicine, farmacevtske industrije in psihologije. To je družbeni koncept in kot vsak socialni koncept je odvisen od napredka družb, bodisi človeškega ali znanstvenega. Napredek kaže, da je glutamat povezan z dobrim številom patologij kot so Alzheimerjeva ali šizofrenija.To ni grozno oko evolucije človeka, temveč biokemična neusklajenost koncepta, ki ga narava še vedno ne razume: človeška družba v 21. stoletju.

In kot vedno, zakaj to preuči? V tem primeru mislim, da je odgovor zelo jasen. Zaradi vloge glutamata pri različnih nevrodegenerativnih patologijah ima za posledico pomemben, čeprav tudi zapleten, farmakološki cilj . Nekaj ​​primerov teh bolezni, čeprav v tem pregledu o njih nismo govorili, ker mislim, da bi lahko vnesli izključno to, so Alzheimerjeva bolezen in shizofrenija. Subjektivno je, da je iskanje novih zdravil za shizofrenijo še posebej zanimivo za dva razloga: razširjenost te bolezni in zdravstveni stroški; in neželenih učinkov sedanjih antipsihotikov, ki v mnogih primerih ovirajo terapevtsko spoštovanje.

Besedilo je uredil in uredil Frederic Muniente Peix

Bibliografske reference:

Knjige:

• Siegel, G. (2006). Osnovna nevrohemija. Amsterdam: Elsevier.

Članki:

• Citri, A. in Malenka, R. (2007). Sinaptična plastičnost: več oblik, funkcij in mehanizmov. Nevropsihofarmakologija, 33 (1), 18-41. //dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G. in Bading, H. (2010). Synaptic vs. extrasynaptic signalizacija NMDA receptorjev: posledice za nevrodegenerativne motnje. Naravne ocene Nevroznanost, 11 (10), 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G. in Bading, H. (2010). Synaptic vs. extrasynaptic signalizacija NMDA receptorjev: posledice za nevrodegenerativne motnje. Naravne ocene Nevroznanost, 11 (10), 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerchner, G. in Nicoll, R. (2008). Silent sinapse in pojav postsinaptičnega mehanizma za LTP. Neuroscience, 9 (11), 813-825. //dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papouin, T. & Oliet, S. (2014). Organizacija, nadzor in funkcija ekstra sintetičnih NMDA receptorjev. Filozofske transakcije kraljeve družbe B: biološke znanosti, 369 (1654), 20130601-20130601. //dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601

Jeunesse Longevity TV - Episode 20 - M1ND (April 2024).