Glutamaat (neurotransmitter): määratlus ja funktsioonid

The glutamaat vahendab kesknärvisüsteemi (CNS) kõige põnevaid sünapsse. See on mehaaniliste, motoorsete, kognitiivsete ja emotsionaalsete informatsioonide peamine vahendaja ja mälestuste kujunemisel sekkumine ja nende taastumine, esinedes 80-90% aju sünapsis.

Juhul, kui see vähe teenib kõike seda, sekkub ka neuroplastilisusesse, õppimisprotsessidesse ja on KNS-i peamiseks inhibeerivaks neurotransmitteriks GABA eellane. Mida veel saab molekuli küsida?

Mis on glutamaat?

Võimalik on olnud üks kõige ulatuslikumalt uuritud neurotransmitterid närvisüsteemis . Viimastel aastatel on selle uuring kasvanud, kuna see on seotud mitmesuguste neurodegeneratiivsete haigustega (nagu Alzheimeri tõbi), mis on muutnud selle võimsa farmakoloogilise eesmärgi erinevate haiguste korral.

Samuti tuleks mainida, et selle retseptorite keerukuse tõttu on see üks kõige keerulisemaid neurotransmittereid, keda uurida.

Sünteesiprotsess

Glutamaadi sünteesiprotsess algab Krebsi tsüklis või trikarboksüülhapete tsüklis. Krebsi tsükkel on metaboolne tee või, et me mõistaksime, mitu korda keemilised reaktsioonid, et tekitada rakkude hingamist mitokondrites . Ainevahetustsüklit võib mõista kui kella mehhanismi, kus iga käik täidab funktsiooni ja lihtne tükkraamatu tõrge võib põhjustada kelli rikkuda või mitte märgata aega hästi. Biokeemia tsüklid on ühesugused. Molekul pidevate ensümaatiliste reaktsioonide abil - kellaülekanne - muudab selle vormi ja koostist eesmärgiga luua rakulist funktsiooni. Glutamaadi peamine prekursoriks on alfa-ketoglutaraat, mis saadakse aminorühmaks transaminaadi abil glutamaadi saamiseks.

Samuti väärib märkimist veel üks märkimisväärne prekursor: glutamiin. Kui rakk vabastab glutamaadi ekstratsellulaarsesse ruumi, siis astrotsüüdid - selline gliaarrakk - taastavad sellist glutamaati, mis muutub glutamiini süntetaasi ensüümi kaudu glutamiiniks. Siis astrotsüüdid vabastavad glutamiini, mille neuronid taastuvad tagasi glutamaadiks . Ja võib-olla rohkem kui üks küsib järgmist: Ja kui nad peavad tagasi glutamiin tagasi glutamaati neuronis, miks astrotsüüt muudab glutamiini halvaks glutamaadiks? Noh, ma ei tea ka seda. Võibolla on see, et astrocytes ja neuronid ei nõustu või ehk neuroloogia on see nii keeruline. Igal juhul soovisin vaadata astrotsüüte, sest nende koostöö moodustab 40% käive glutamaadist, mis tähendab seda suurem osa glutamaadist pärineb nendest gliaalrakkudest .

On olemas ka teisi prekursorid ja muud rajad, mille kaudu taastatakse rakuvälisesse ruumi vabanev glutamaat. Näiteks on olemas neuronid, mis sisaldavad spetsiifilist glutamaadi transportijat -EAAT1 / 2-, mis glutamaadi otseselt regenereerivad neuronile ja võimaldavad põletikulist signaali lõppeda. Glutamaadi sünteesi ja metabolismi edasiseks uurimiseks soovitan kirjandusest lugeda.

Glutamaadi retseptorid

Nagu meid sageli õpetatakse, igal neurotransmitteril on retseptorid postsünaptiilises rakus . Rakumembraanis paiknevad retseptorid on valgud, millega neurotransmitter, hormoon, neuropeptiid jne seonduvad, et tekitada rea ​​muudatusi raku rakkude metabolismis, kus see asub retseptoril. Neuronites paneme tavaliselt postsünaptiliste rakkude retseptorid, kuigi tegelikkuses ei pruugi see olla nii.

Esimesel võistlusel õpetatakse meile ka seda, et on olemas kahte peamise retseptori tüüpi: ionotroopne ja metabotroopne. Ionotropiin on need, milles nende ligand on seotud - retseptori "võti" - nad avavad kanaleid, mis võimaldavad ioonide liikumist rakku. Teisest küljest, kui ligand on seotud, metaboliseeruvad rakud muutustega rakus teiseste kullerite abil. Selles ülevaates pean ma rääkima glutamaadi ionotroopsete retseptorite peamistest tüüpidest, kuigi ma soovitaksin metabotroopsete retseptorite teadmiste bibliograafia uurimist. Siin tsiteerin peamised ionotroopsed retseptorid:

• NMDA vastuvõtja.
• AMPA vastuvõtja.
• Kainado vastuvõtja.

NMDA ja AMPA retseptorid ja nende lähedased suhted

Arvatakse, et mõlemad retseptorite tüübid on neli transmembraanset domeeni moodustavad makromolekulid, st need moodustavad neli subühikuid, mis läbivad rakumembraani lipiidide kaksikkihi, ja mõlemad on glutamaadi retseptorid, mis avavad positiivselt laetud katioonikanaleid. Kuid isegi nii on need oluliselt erinevad.

Üks neist erinevustest on nende künnise aktiveerimine. Esiteks, AMPA retseptorid on palju kiirem aktiveerida; samas kui NMDA retseptoreid ei saa aktiveerida, kuni neuronil on membraanipotentsiaal umbes -50 mV - neuron, kui inaktiveeritud on tavaliselt umbes -70 mV. Teiseks, samm-katioonid on igal juhul erinevad. AMPA retseptorid saavutavad palju suuremad membraanipotentsiaalid kui NMDA retseptorid, mis ühinevad palju tagasihoidlikumalt. Vastutasuks saavad NMDA-vastuvõtjad palju pikemat aktiveerimist aja jooksul kui AMPA-d. Seetõttu AMPA omadused aktiveeritakse kiiresti ja tekitavad tugevamaid põletikuvõimalusi, kuid need on kiiresti deaktiveeritud . NMDA omadused aeglustavad aktiveerumist, kuid neil õnnestub säilitada pikemat eksitatumat potentsiaali.

Et seda paremini mõista, kujutame ette, et me oleme sõdurid ja meie relvad esindavad erinevaid vastuvõtjaid. Kujutage ette, et rakuväline ruum on kraav. Meil on kahte tüüpi relvi: revolver ja granaadid. Granaadid on lihtne ja kiire: võtate rõnga, ribad välja ja oodake, kuni see plahvataks. Neil on palju hävitavat potentsiaali, kuid kui me oleme kõik need ära visanud, on kõik möödas. Revolver on relv, mis võtab aega laadimiseks, sest peate trumli eemaldama ja pooled ükshaaval panema. Aga kui oleme seda laadinud, on meil kuus võtet, mille abil saame mõnda aega ellu jääda, kuigi see on palju väiksem kui granaadi potentsiaal. Meie aju revolvrid on NMDA-vastuvõtjad ja meie granaadid on AMPA-d.

Glutamaadi liialdused ja selle ohud

Nad ütlevad, et ülejäänu ei ole hea ja glutamaadi puhul on täidetud. Järgmine mainime mõningaid patoloogiaid ja neuroloogilisi probleeme, mille puhul glutamaadi liig on seotud .

1. Glutamaadi analoogid võivad põhjustada eksotoksilisust

Glutamaat-sarnased ravimid - see tähendab, et neil on sama funktsioon nagu glutamaadi nagu NMDA -, millele NMDA retseptor võlgneb oma nime all - võib põhjustada neurodegeneratiivsete mõjude suuremaid annuseid kõige haavatavamates ajupiirkondades nagu hüpotaalamuse kaarjas tuum. Selles neurodegeneratsioonis osalevad mehhanismid on erinevad ja hõlmavad erinevat tüüpi glutamaadi retseptoreid.

2. Mõned neurotoksiinid, mida me võime toidu sisse võtta, põhjustavad ülemäärase glutamaadi kaudu neuronaalset surma

Mõnede loomade ja taimede erinevad mürk avaldavad glutamaadi närvirakkude kaudu toimet. Näide on Cycas Circinalise seemnete mürk - mürgine taim, mida saame leida Guami vaiksel saarel. See mürk põhjustas selle saare amüotroofse lateraalskleroosi suurt esinemissagedust, mille selle elanikud said seda igapäevaselt arvates, et see on healoomuline.

3. Glutamaat aitab kaasa isheemia neuronaalse surma saavutamisele

Glutamaat on peamine neurotransmitter ägeda aju häirete korral, nagu südameatakk , südameseiskus, pre- / perinataalne hüpoksia. Nendes sündmustes, kus ajukoes on hapnikupuudus, jäävad neuronid püsiva depolariseerumise seisundiks; erinevate biokeemiliste protsesside tõttu. See viib glutamaadi püsiva vabanemiseni rakkudest, millele järgneb glutamaadi retseptorite pidev aktiveerimine. NMDA retseptor on kaltsiumi suhtes eriti läbilaskev, võrreldes teiste ionotroopsete retseptoritega, ja liigne kaltsium põhjustab neuronaalse surma. Seetõttu põhjustavad glutaamatergiliste retseptorite hüperaktiivsus intraneuronaalse kaltsiumi suurenemise tõttu neuronaalset surma.

4. Epilepsia

Glutamaadi ja epilepsia seos on hästi dokumenteeritud. On leitud, et epilepsia aktiivsus on eriti seotud AMPA retseptoritega, ehkki epilepsia progresseerudes muutuvad olulised NMDA retseptorid.

Kas glutamaat on hea? Kas glutamaat on halb?

Tavaliselt, kui loeb seda tüüpi tekst, jõuab see molekulide humaniseerimiseni, märgistades neile "hea" või "halva" - sellel on nimi ja seda nimetatakse antropomorfism, väga moes tagasi keskaegset korda. Reaalsus pole kaugeltki lihtsatest otsustest.

Ühiskonnas, kus oleme loonud mõne "tervise" mõiste, on mõnede looduse mehhanismide jaoks lihtne teha ebamugavaks. Probleem on selles, et loodus ei mõista "tervist". Oleme loonud selle meditsiini, farmaatsiatööstuse ja psühholoogia kaudu. See on sotsiaalne kontseptsioon ja nagu iga ühiskondlik kontseptsioon sõltub ühiskonna arengust olgu see siis inimese või teaduslik. Edusammud näitavad, et glutamaat on seotud paljude patoloogiatega nagu Alzheimeri tõbi või skisofreenia.See ei ole inimkonna arengut kahviv silm, pigem on see, et loodus ikka veel ei saa aru, biokeemiline mittevastavus: inimühiskond 21. sajandil.

Ja nagu alati, miks seda uurida? Sel juhul arvan, et vastus on väga selge. Glutamaadi rolli tõttu mitmesugustes neurodegeneratiivsetes patoloogias põhjustab see olulise (kuigi ka kompleksse) farmakoloogilise eesmärgi . Mõned näited nendest haigustest, kuigi me ei ole seda arvustust rääkinud, sest arvan, et võite kirjutada ainult sellel teemal, on Alzheimeri tõbi ja skisofreenia. Subjektiivselt leian, et uute skisofreenia ravimite otsimine on eriti huvitav põhimõtteliselt kahel põhjusel: selle haiguse levimus ja sellega kaasnevad tervishoiukulud; ja praeguste antipsühhootikumide kahjulikud mõjud, mis paljudel juhtudel takistavad ravivastust.

Tekst on muudetud ja redigeeritud Frederic Muniente Peixi poolt

Bibliograafilised viited:

Raamatud:

• Siegel, G. (2006). Põhi neurokeemia. Amsterdam: Elsevier.

Artiklid:

• Citri, A. & Malenka, R. (2007). Synaptic plasticity: mitmesugused vormid, funktsioonid ja mehhanismid. Neuropsychopharmacology, 33 (1), 18-41. //dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Synaptic versus extrasynaptic NMDA retseptori signalisatsioon: mõju neurodegeneratiivsetele häiretele. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Synaptic versus extrasynaptic NMDA retseptori signalisatsioon: mõju neurodegeneratiivsetele häiretele. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerchner, G. & Nicoll, R. (2008). Silma sünapsid ja LTS-i postsünaptiline mehhanism. Nature Reviews Neuroscience, 9 (11), 813-825. //dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papouin, T. & Oliet, S. (2014). Extrasynaptic NMDA retseptorite organisatsiooni, kontroll ja funktsioon. Royal Society Filosoofilised toimingud B: Biological Sciences, 369 (1654), 20130601-20130601. //dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601

2-Minute Neuroscience: Glutamate (Mai 2024).