Glutamát (neurotransmiter): definícia a funkcie

glutamát sprostredkováva väčšinu excitačných synapsií centrálneho nervového systému (CNS). Je hlavným mediátorom senzorických, motorických, kognitívnych, emočných informácií a zasahuje do vytvárania spomienok a ich oživenia, pričom je prítomný v 80-90% synapsí mozgu.

V prípade, že to má len málo zásluh, zasahuje aj do neuroplasticity, učebných procesov a je prekurzorom GABA - hlavného inhibičného neurotransmiteru CNS-. Čo iné môže byť požadovaná molekula?

Čo je to glutamát?

pravdepodobný bol jedným z najrozsiahlejších študovaných neurotransmiterov v nervovom systéme , V posledných rokoch sa jeho štúdia zvyšuje kvôli svojmu vzťahu s rôznymi neurodegeneratívnymi patológiami (ako je Alzheimerova choroba), čo z neho robí silný farmakologický cieľ pri rôznych chorobách.

Treba tiež spomenúť, že vzhľadom na zložitosť jej receptorov je to jeden z najzložitejších neurotransmiterov na štúdium.

Proces syntézy

Proces syntézy glutamátu má začiatok v Krebsovom cykle alebo v cykle tricarboxylových kyselín. Krebsov cyklus je metabolická cesta alebo, aby sme pochopili, postupnosť chemických reakcií s cieľom dosiahnuť bunkové dýchanie v mitochondriách , Metabolický cyklus možno chápať ako mechanizmus hodín, v ktorom každý prevodový stupeň spĺňa funkciu a jednoduché zlyhanie kusa môže spôsobiť, že hodiny sa pokazia, alebo nie je dobre vyznačený čas. Cykly v biochémii sú rovnaké. Molekula pomocou kontinuálnych enzymatických reakcií - hodinových prevodov - mení svoju formu a zloženie s cieľom vytvoriť bunkovú funkciu. Hlavným prekurzorom glutamátu bude alfa-ketoglutarát, ktorý dostane aminoskupinu transamináciou, aby sa stal glutamátom.

Stojí za to spomenúť aj ďalší významný prekurzor: glutamín. Keď bunka uvoľní glutamát do extracelulárneho priestoru, astrocyty - typ gliovej bunky - obnovia tento glutamát, ktorý sa prostredníctvom enzýmu nazývaného glutamín syntetáza stane glutamínom. potom, astrocyty uvoľňujú glutamín, ktorý opäť získavajú neuróny, ktoré sa majú transformovať späť do glutamátu , A možno viac z nich sa bude opýtať nasledovne: A ak musia vrátiť glutamín späť do glutamátu v neuróne, prečo astrocyt mení glutamín na chudobný glutamát? No, ja ani neviem. Možno je to, že astrocyty a neuróny nesúhlasia, alebo že neurobiológia je taká komplikovaná. V každom prípade som chcel preskúmať astrocyty, pretože ich spolupráca predstavuje 40% obrat glutamátu, čo znamená, že väčšina glutamátu je získaná týmito gliovými bunkami .

Existujú aj iné prekurzory a ďalšie cesty, ktorými sa vráti glutamát, ktorý sa uvoľňuje do extracelulárneho priestoru. Napríklad existujú neuróny, ktoré obsahujú špecifický transportér glutamátu -EAAT1 / 2-, ktorý priamo zotavuje glutamát na neurón a dovoľuje ukončenie excitačného signálu. Pre ďalšie štúdium syntézy a metabolizmu glutamátu odporúčam čítanie literatúry.

Glutamátové receptory

Ako nás často učíme, každý neurotransmitér má svoje receptory v postsynaptickej bunke , Receptory, ktoré sa nachádzajú v bunkovej membráne, sú proteíny, na ktoré sa viažu neurotransmitery, hormóny, neuropeptidy atď., Čo vedie k sérii zmien v bunkovom metabolizme bunky, v ktorej sa nachádza v receptori. V neurónoch zvyčajne umiestňujeme receptory do postsynaptických buniek, hoci to v skutočnosti nemusí byť.

V prvom preteku sme tiež poučení, že existujú dva typy hlavných receptorov: ionotropné a metabotropné. Ionotropické látky sú tie, v ktorých je ich ligand viazaný - "kľúč" receptora - otvárajú kanály, ktoré umožňujú priechod iónov do bunky. Metabotropika na druhej strane, keď je ligand viazaný, spôsobuje zmeny v bunke pomocou druhých poslov. V tomto prehľade budem hovoriť o hlavných typoch ionotropných receptorov glutamátu, aj keď odporúčam štúdium bibliografie na poznanie metabotropných receptorov. Tu citujem hlavné ionotropné receptory:

• Prijímač NMDA.
• Prijímač AMPA.
• Prijímač Kainado.

Receptory NMDA a AMPA a ich blízky vzťah

Predpokladá sa, že oba typy receptorov sú makromolekuly tvorené štyrmi transmembránovými doménami - tzn. Že sú tvorené štyrmi podjednotkami, ktoré prechádzajú lipidovou dvojvrstvou bunkovej membrány - a oba sú glutamátové receptory, ktoré otvoria pozitívne nabité katiónové kanály. Ale aj tak sú výrazne odlišné.

Jedným z ich rozdielov je prah, pri ktorom sú aktivované. Po prvé, AMPA receptory sú oveľa rýchlejšie aktivovať; zatiaľ čo NMDA receptory nemôžu byť aktivované, kým neurón nemá membránový potenciál približne -50mV - neurón, keď je inaktivovaný, je obvykle okolo -70mV. Po druhé, krok kationty budú rôzne v každom prípade. AMPA receptory dosahujú oveľa vyššie membránové potenciály ako NMDA receptory, ktoré sa spájajú omnoho skromnejšie. NMDA prijímače na oplátku dosiahnu omnoho častejšie trvalé aktivácie v čase než AMPA. Z tohto dôvodu AMPA sa aktivujú rýchlo a vytvárajú silnejšie excitačné potenciály, ale rýchlo sa deaktivujú , A tie z NMDA sa pomaly aktivujú, ale dokážu udržať stimulačné potenciály, ktoré vytvárajú oveľa dlhšie.

Aby sme to lepšie pochopili, predstavme si, že sme vojaci a že naše zbrane predstavujú rôzne prijímače. Predstavte si, že extracelulárny priestor je výkop. Máme dva typy zbraní: revolver a granáty. Granáty sú jednoduché a rýchlo použiteľné: vyberáte krúžok, prúžky a čakáte na explóziu. Majú veľa ničivého potenciálu, ale akonáhle sme ich vyhodili všetko preč, skončilo to. Revolver je zbraň, ktorá si vyžaduje čas na nabitie, pretože musíte odstrániť bubon a posunúť guľky jeden po druhom. Ale akonáhle to budeme naložiť máme šesť záberov, s ktorými môžeme prežiť na chvíľu, aj keď s oveľa menší potenciál ako granát. Naše revolvery na mozgu sú NMDA prijímače a naše granáty sú AMPA.

Prebytky glutamátu a jeho nebezpečenstvo

Hovorí sa, že v nadbytku nič nie je dobré a v prípade glutamátu sa naplní. potom spomenieme niektoré patológie a neurologické problémy, v ktorých súvisí nadbytok glutamátu .

1. Analógy glutamátu môžu spôsobiť exotoxicitu

Glutamátové lieky - to znamená, že majú rovnakú funkciu ako glutamát - ako NMDA -, ktorému NMDA receptor dlhuje svoje meno - môže spôsobiť vysoké dávky neurodegeneratívnych účinkov v najzraniteľnejších oblastiach mozgu ako je oblúkové jadro hypotalamu. Mechanizmy zahrnuté v tejto neurodegenerácii sú rôzne a zahŕňajú rôzne typy glutamátových receptorov.

2. Niektoré neurotoxíny, ktoré môžeme požiť v našej strave, spôsobujú neuronálnu smrť nadbytkom glutamátu

Rôzne jedy niektorých zvierat a rastlín vykonávajú svoje účinky cez nervové dráhy glutamátu. Príkladom je jed zo semien Cycas Circinalis, jedovaté rastliny, ktoré môžeme nájsť na tichomorskom ostrove Guam. Tento jed vyvolal veľký výskyt amyotrofickej laterálnej sklerózy na tomto ostrove, v ktorom jej obyvatelia pohltili denne, keď verili, že je neškodný.

3. Glutamát prispieva k ischemickej smrti neurónov

Glutamát je hlavným neurotransmiterom pri akútnych poruchách mozgu, ako je srdcový záchvat , zastavenie srdca, pre / perinatálna hypoxia. V týchto prípadoch, v ktorých je nedostatok kyslíka v mozgovom tkanive, neuróny zostávajú v stave permanentnej depolarizácie; kvôli rôznym biochemickým procesom. To vedie k trvalému uvoľňovaniu glutamátu z buniek s následnou dlhodobou aktiváciou glutamátových receptorov. Receptor NMDA je zvlášť priepustný voči vápniku v porovnaní s inými ionotropnými receptormi a prebytok vápnika vedie k smrti neurónov. Preto hyperaktivita glutamatergických receptorov vedie k neurónovej smrti v dôsledku zvýšenia intraneuronálneho vápnika.

4. Epilepsia

Vzťah medzi glutamátom a epilepsiou je dobre zdokumentovaný. Predpokladá sa, že epileptická aktivita súvisí najmä s AMPA receptormi, hoci ako progresia epilepsie dochádza k významu NMDA receptorov.

Je glutamát dobrý? Je glutamát zlý?

Zvyčajne, keď človek číta tento typ textu, končí humanizáciou molekúl tak, že ich označuje ako "dobrý" alebo "zlý" - má meno a nazýva sa Antropomorfizmus, veľmi módne späť v stredoveku. Skutočnosť je ďaleko od týchto zjednodušujúcich úsudkov.

V spoločnosti, v ktorej sme vytvorili koncept "zdravia", je pre niektoré mechanizmy prírody jednoduché, aby sme boli nepríjemní. Problémom je, že príroda nerozumie "zdraviu". Vytvorili sme to prostredníctvom medicíny, farmaceutického priemyslu a psychológie. Je to spoločenská koncepcia a ako každý sociálny koncept podlieha pokroku spoločností, či už je to ľudské alebo vedecké. Pokroky ukazujú, že glutamát súvisí s dobrým počtom patológií ako je Alzheimerova choroba alebo schizofrénia.To nie je zlý oko vývoja pre ľudskú bytosť, skôr je to biochemický nesúlad konceptu, ktorý príroda stále nerozumie: ľudskej spoločnosti v 21. storočí.

A ako vždy, prečo to študovať? V tomto prípade si myslím, že odpoveď je veľmi jasná. Vzhľadom na úlohu glutamátu v rôznych neurodegeneratívnych ochoreniach vedie k dôležitému - hoci aj komplexnému - farmakologickému cieľu , Niektoré príklady týchto ochorení, aj keď sme o nich nehovorili v tomto prehľade, pretože si myslím, že by ste mohli napísať záznam výlučne o tejto chorobe, sú Alzheimerova choroba a schizofrénia. Subjektívne považujem vyhľadávanie nových liekov na schizofréniu za zvlášť zaujímavé z dvoch dôvodov: prevalencia tejto choroby a náklady na zdravie; a nežiaduce účinky súčasných antipsychotík, ktoré v mnohých prípadoch bránia terapeutickým adherenciám.

Text upravil a upravil Frederic Muniente Peix

Bibliografické odkazy:

knihy:

• Siegel, G. (2006). Základná neurochémia. Amsterdam: Elsevier.

články:

• Citri, A. & Malenka, R. (2007). Synaptická plasticita: viacnásobné formy, funkcie a mechanizmy, Neuropsychopharmacology, 33 (1), 18-41. //dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G. a Bading, H. (2010). Signalizácia synaptickej a extrasynaptickej NMDA receptora: dôsledky pre neurodegeneratívne poruchy. Nature Reviews, Neuroscience, 11 (10), 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G. a Bading, H. (2010). Signalizácia synaptickej a extrasynaptickej NMDA receptora: dôsledky pre neurodegeneratívne poruchy. Nature Reviews, Neuroscience, 11 (10), 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerchner, G. a Nicoll, R. (2008). Tiché synapsie a vznik postsynaptického mechanizmu pre LTP. Nature Reviews Neuroscience, 9 (11), 813-825. //dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papouin, T. & Oliet, S. (2014). Organizácia, kontrola a funkcia extrasynaptických receptorov NMDA. Fíloosofické transakcie kráľovskej spoločnosti B: Biological Sciences, 369 (1654), 20130601-20130601. //dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601

Neuroscience Basics: GABA and Glutamate, Animation (Apríl 2024).