Glutamat (neurotransmiter): definicija i funkcije

glutamat posreduje većinu ekscitatorskih sinapsi središnjeg živčanog sustava (CNS). To je glavni posrednik senzorskih, motoričkih, kognitivnih i emocionalnih informacija i intervenira se u formiranju sjećanja i njihovom oporavku, prisutnim u 80-90% sinapsi mozga.

U slučaju da je to malo zasluga, također intervenira u neuroplastičnosti, procesu učenja i preteča GABA-a - glavnog inhibitornog neurotransmitera CNS-a. Što još može tražiti molekulu?

Što je glutamat?

vjerojatno bio je jedan od najčešće proučavanih neurotransmitera u živčanom sustavu , Posljednjih se godina studija povećava zbog svoje povezanosti s raznim neurodegenerativnim patologijama (poput Alzheimerove bolesti), što je učinilo snažnim farmakološkim ciljem u raznim bolestima.

Treba također spomenuti da s obzirom na složenost njegovih receptora, ovo je jedan od najkomplikiranijih neurotransmitera za proučavanje.

Postupak sinteze

Postupak sinteze glutamata ima svoj početak u Krebsovom ciklusu ili ciklusu trikarboksilnih kiselina. Krebsov ciklus je metabolički put ili, za nas da razumijemo, niz kemijskih reakcija radi proizvodnje staničnog disanja u mitohondrijima , Metabolički ciklus može se shvatiti kao mehanizam sata, u kojem svaki zupčanik ispunjava funkciju, a jednostavni neuspjeh dijela može uzrokovati da pakao ili ne označi vrijeme. Krugovi u biokemiji su isti. Molekula, pomoću kontinuiranih enzimatskih reakcija - satni zupčanici - mijenja oblik i sastav s ciljem stvaranja stanične funkcije. Glavni prekursor glutamata bit će alfa-ketoglutarat, koji će primiti amino skupinu transaminacijom da postane glutamat.

Također je vrijedno spomenuti još jedan vrlo značajan prethodnik: glutamin. Kad stanica otpušta glutamat u ekstracelularni prostor, astrociti - tip glija stanice - oporavljaju ovaj glutamat, koji će kroz enzim zvan glutamin sintetaza postati glutamin. zatim, astrociti oslobađaju glutamin, koji ponovno dobivaju neuroni koji će biti transformirani natrag u glutamat , A možda će više ljudi tražiti sljedeće: A ako moraju vratiti glutamin natrag u glutamat u neuronu, zašto astrocit smanjuje glutamin u lošu glutamat? Pa, ni ja ne znam. Možda se astrociti i neuroni ne slažu ili možda je neuroznanost to komplicirano. U bilo kojem od slučajeva želio sam pregledati astrocite jer njihova suradnja predstavlja 40% promet od glutamata, što znači da većina glutamata je oporavljena od tih glija stanica .

Postoje i drugi prekursori i drugi putovi kroz koji se oporavlja glutamat koji se oslobađa u vanstanični prostor. Na primjer, postoje neuroni koji sadrže specifični transporter glutamata -EAAT1 / 2- koji izravno oporavljaju glutamat u neuron i dopuštaju da ekscitatorni signal završi. Za daljnje istraživanje sinteze i metabolizma glutamata preporučujem čitanje literature.

Receptori glutamata

Kao što nas često poučavamo, svaki neurotransmiter ima svoje receptore u postsinaptičnoj stanici , Receptori, koji se nalaze u staničnoj membrani, su proteini na koje se vezuju neurotransmiter, hormon, neuropeptid i sl., Kako bi se stvorio niz promjena staničnog metabolizma stanice u kojoj se nalazi u receptoru. U neurona obično postavljamo receptore u postsinaptične stanice, iako to u stvarnosti ne mora biti tako.

U prvoj su utrci također naučili da postoje dvije vrste glavnih receptora: ionotropni i metabotropni. Ionotropike su one u kojima kada je njihov ligand vezan - "ključ" receptora, oni otvaraju kanale koji omogućuju prolaz iona u stanicu. Metabotropici, s druge strane, kada je ligand vezan, uzrokuju promjene u stanici pomoću drugog glasnika. U ovom pregledu govorit ću o glavnim vrstama ionotropnih receptora glutamata, iako preporučujem proučavanje bibliografije za poznavanje metabotropnih receptora. Ovdje navodim glavne ionotropne receptore:

• NMDA prijemnik.
• AMPA prijemnik.
• Kainado prijemnik.

NMDA i AMPA receptori i njihovi bliski odnosi

Vjeruje se da su obje vrste receptora makromolekule koje tvore četiri transmembranske domene - tj. Formiraju četiri podjedinice koje prolaze kroz lipidni dvosloj stanične membrane - i oba su glutamat receptori koji će otvoriti pozitivno nabijene kationne kanale. No, iako su, znatno su različiti.

Jedna od njihovih razlika je prag na kojem su aktivirani. Prvo, AMPA receptori su mnogo brži za aktiviranje; dok NMDA receptori ne mogu biti aktivirani sve dok neuronska membrana ne bude otprilike -50 mV - neuron kada je inaktiviran obično je oko -70 mV. Drugo, korak kationi bit će različiti u svakom slučaju. AMPA receptori postižu mnogo veće membranske potencijale od NMDA receptora, koji se slažu skromnije. Zauzvrat, NMDA receiveri će postići puno više trajnih aktivacija u vremenu od onih AMPA. Prema tome, oni AMPA-a brzo se aktiviraju i proizvode jače pobudne potencijale, ali brzo se deaktiviraju , A one NMDA-a sporo se aktiviraju, ali uspijevaju zadržati ekscuktivne potencijale koje stvaraju mnogo dulje.

Da bismo bolje razumjeli, zamislimo da smo vojnici i da naša oružja predstavljaju različite prijemnike. Zamislite da je vanstanični prostor jarak. Imamo dvije vrste oružja: revolver i granate. Granate su jednostavne i brze za korištenje: uklonite prsten, trake i pričekajte da eksplodira. Imaju puno destruktivnih potencijala, ali kad ih sve bacimo, gotovo je. Revolver je oružje koje je potrebno vrijeme za opterećenje jer morate ukloniti bubanj i staviti metke jedan po jedan. Ali jednom kad smo ga učitali imamo šest snimaka s kojima možemo neko vrijeme preživjeti, iako s mnogo manje potencijala od granate. Naši revolveri su NMDA receiveri i naše granate su AMPA one.

Prekomjerne količine glutamata i njezinih opasnosti

Kažu da ništa više nije dobro, a u slučaju glutamata je ispunjeno. tada spomenuti ćemo neke patologije i neurološke probleme u kojima je povezan višak glutamata .

1. Analozi glutamata mogu izazvati egzotoksičnost

Glutamatni lijekovi - to jest oni imaju istu funkciju kao i glutamat - poput NMDA - kojem NMDA receptor duguje svoje ime - mogu uzrokovati visoke doze neurodegenerativnih učinaka u najranjivijim područjima mozga kao što je arcuatna jezgra hipotalamusa. Mehanizmi uključeni u ovu neurodegeneraciju su raznoliki i uključuju različite tipove glutamat receptora.

2. Neki neurotoksini koje možemo konzumirati u našoj prehrani vrše neuronsku smrt preko suvišnog glutamata

Različiti otrovi nekih životinja i biljaka pokazuju svoje učinke putem živčanih putova glutamata. Primjer je otrov sjemena Cycas Circinalis, otrovne biljke koju možemo naći na otočnom otoku Guam. Ovaj otrov izazvao je veliku prevalenciju amiloidne lateralne skleroze na ovom otoku u kojem su njegovi stanovnici progutali svakodnevno vjerujući da je to benigno.

3. Glutamat doprinosi neuronskoj smrti ishemijom

Glutamat je glavni neurotransmiter u akutnim poremećajima mozga kao što je srčani udar , srčani zastoj, pre / perinatalna hipoksija. U tim događajima u kojima postoji nedostatak kisika u tkivu mozga, neuroni ostaju u stanju trajne depolarizacije; zbog različitih biokemijskih procesa. To dovodi do trajnog oslobađanja glutamata iz stanica, uz naknadnu stalnu aktivaciju receptora glutamata. NMDA receptor je posebno propusan za kalcij u usporedbi s drugim ionotropnim receptorima, a višak kalcija vodi do smrti neurona. Stoga, hiperaktivnost glutamatergijskih receptora dovodi do neuronske smrti zbog povećanja intraneuronskog kalcija.

4. Epilepsija

Odnos između glutamata i epilepsije dobro je dokumentiran. Smatra se da je epileptička aktivnost posebno povezana s AMPA receptorima, iako kao epilepsija napreduje, NMDA receptori postaju važni.

Je li glutamat dobar? Je li glutamat loš?

Obično, kada netko čita ovu vrstu teksta, završava humaniziranje molekula tako što ih označava "dobrim" ili "lošim" - to ima ime i zove se antropomorfija, vrlo moderan u srednjem vijeku. Stvarnost je daleko od tih jednostavnih prosudbi.

U društvu u kojem smo stvorili koncept "zdravlja" lako je za neke od mehanizama prirode da nas neugodno. Problem je u tome što priroda ne razumije "zdravlje". To smo stvorili kroz medicinu, farmaceutske industrije i psihologiju. To je društveni koncept, a kao i svaki društveni koncept podložan je napretku društava, bilo ljudskog ili znanstvenog. Napredak pokazuje da je glutamat povezan s dobrim brojem patologija poput Alzheimerove bolesti ili skizofrenije.To nije zlo oku evolucije ljudskom biću, nego biokemijska neusklađenost koncepta koju priroda još uvijek ne razumije: ljudsko društvo u 21. stoljeću.

I kao i uvijek, zašto to proučavate? U ovom slučaju mislim da je odgovor vrlo jasan. Zbog uloge glutamata u raznim neurodegenerativnim patologijama, ona rezultira važnim - iako kompleksnim - farmakološkim ciljem , Neki primjeri ovih bolesti, premda o ovom pregledu nismo razgovarali o tome jer mislim da biste mogli napisati ulogu isključivo na to, jesu Alzheimerova bolest i shizofrenija. Subjektivno, nalazim potragu za novim drogama za shizofreniju posebno zanimljivu u osnovi dva razloga: učestalost ove bolesti i uključeni troškovi zdravlja; i štetni učinci sadašnjih antipsihotika koji u mnogim slučajevima ometaju terapijsko pridržavanje.

Tekst uređuje i uređuje Frederic Muniente Peix

Bibliografske reference:

knjige:

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

članci:

• Citri, A. & Malenka, R. (2007). Synaptic plastičnost: više oblika, funkcija i mehanizama, Neuropsychopharmacology, 33 (1), 18-41. //dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Sinaptička kontraadranska signalizacija NMDA receptora: implikacije za neurodegenerativne poremećaje. Nature Review, Neuroscience, 11 (10), 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Sinaptička kontraadranska signalizacija NMDA receptora: implikacije za neurodegenerativne poremećaje. Nature Review, Neuroscience, 11 (10), 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerchner, G. & Nicoll, R. (2008). Tihi sinapsi i pojava postinaptičkog mehanizma za LTP. Nature Review, Neuroscience, 9 (11), 813-825. //dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papouin, T. & Oliet, S. (2014). Organizacija, kontrola i funkcija ekstradinaptičkih NMDA receptora.Pilozofijske transakcije kraljevskog društva B: Biological Sciences, 369 (1654), 20130601-20130601. //dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601

Glutamate neurotransmitter and its pathway (Travanj 2024).