Definisi dan fungsi glutamat (neurotransmitter)

The glutamat mengendalikan kebanyakan sinaps excitatory Sistem Saraf Pusat (CNS). Ia adalah pengantara utama sensori, motor, kognitif, maklumat emosi dan campur tangan dalam pembentukan kenangan dan dalam pemulihan mereka, yang hadir dalam 80-90% sinapsik otak. 

Sekiranya ia kurang merit semua ini, turut campur tangan dalam neuroplasticity, proses pembelajaran dan merupakan pendahulu GABA - neurotransmiter yang menghalang utama CNS. Apa lagi yang boleh diminta oleh molekul??

Apa itu glutamat?

Mungkin telah menjadi salah satu neurotransmiter yang paling banyak dikaji dalam sistem saraf. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini kajian telah meningkat disebabkan hubungannya dengan pelbagai penyakit neurodegenerative (seperti penyakit Alzheimer), yang telah menjadikan beliau sasaran dadah yang kuat dalam pelbagai penyakit. 

Ia juga bernilai menyebut bahawa memandangkan kerumitan reseptornya, ini adalah salah satu neurotransmiter yang paling rumit untuk belajar.

Proses sintesis

Proses sintesis glutamat mempunyai permulaan dalam kitaran Krebs, atau kitaran asid trikarboksilat. Kitaran Krebs adalah laluan metabolik atau, untuk kita faham, satu penggantian tindak balas kimia untuk menghasilkan respirasi selular dalam mitokondria. Satu kitaran metabolik boleh difahami sebagai satu mekanisme jam, di mana setiap gear mempunyai fungsi dan sebahagian kegagalan mudah boleh menyebabkan jam tangan mendail atau tidak merosakkan masa yang baik. Kitaran dalam biokimia adalah sama. Molekul, dengan cara reaksi enzimatik berterusan - gear jam -, mengubah bentuk dan komposisinya untuk menimbulkan fungsi selular. Prekursor utama glutamat akan menjadi alpha-ketoglutarate, yang akan menerima kumpulan amino oleh transaminasi untuk menjadi glutamat.

Ia juga bernilai menyebutkan satu lagi prekursor penting: glutamin. Apabila sel glutamat bebas ke angkasa luar sel, astrocytes, sejenis sel glial- pulih glutamat ini dengan enzim yang dipanggil glutamin synthetase, glutamin menjadi. Kemudian, astrocytes melepaskan glutamin, yang akan sembuh lagi oleh neuron untuk diubah menjadi glutamat. Dan mungkin lebih daripada satu daripada yang berikut akan bertanya: Dan jika anda mempunyai untuk kembali lagi glutamin untuk glutamat dalam neuron, mengapa astrocyte memberikan anda menukar glutamin untuk glutamat miskin? Nah, saya tidak tahu sama ada. Mungkin astrocytes dan neuron tidak setuju atau mungkin Neurosains adalah rumit. Dalam mana-mana kes, saya ingin mengkaji astrocytes kerana kerjasama mereka mewakili 40% daripada perolehan glutamat, yang bermaksud bahawa kebanyakan glutamat ditemui oleh sel-sel glial ini.

Terdapat prekursor lain dan laluan lain yang glutamat dipulihkan yang dilepaskan ke ruang ekstraselular. Contohnya, ada neuron yang mengandungi transporter glutamat tertentu -EAAT1 / 2 yang secara langsung pulih glutamat ke neuron dan membolehkan isyarat excitatory berakhir. Untuk kajian selanjutnya tentang sintesis dan metabolisme glutamat, saya cadangkan membaca bibliografi.

Reseptor glutamat

Kerana mereka biasanya mengajar kita, setiap neurotransmitter mempunyai reseptornya dalam sel postsynaptic. Reseptor, bertempat di membran sel adalah protein yang mengikat neurotransmitter, hormon, neuropeptida, dan sebagainya, menimbulkan beberapa perubahan dalam metabolisme sel sel di mana ia terletak dalam penerima. Dalam neuron kita biasanya meletakkan reseptor dalam sel postsynaptic, walaupun ia tidak sepatutnya menjadi kenyataan. 

Kami juga diajar dalam perlumbaan pertama bahawa terdapat dua jenis reseptor utama: ionotropik dan metabotropik. Ionotropik adalah di mana, apabila ligan mereka terikat - "kunci" reseptor - mereka membuka saluran yang membolehkan laluan ion ke dalam sel. Metabotropik, sebaliknya, apabila ligan terikat, menyebabkan perubahan dalam sel dengan menggunakan utusan kedua. Dalam kajian ini saya akan bercakap tentang jenis utama reseptor ionotropik Glutamate, walaupun saya mencadangkan kajian bibliografi untuk pengetahuan reseptor metabotropik. Di sini saya memetik reseptor ionotropik utama:

• Penerima NMDA.
• Penerima AMPA.
• Penerima Kainado.

Reseptor NMDA dan AMPA dan hubungan rapat mereka

Adalah dipercayai bahawa kedua-dua jenis reseptor adalah makromolekul dibentuk oleh empat domain transmembran es berkata, dibentuk oleh empat subunit yang menyeberangi bilayer lipid membran dan kedua-duanya glutamat CELLULAR reseptor saluran kation -ions terbuka cas positif. Tetapi, walaupun begitu, mereka sangat berbeza.

Salah satu perbezaan mereka adalah ambang di mana mereka diaktifkan. Pertama, reseptor AMPA jauh lebih cepat untuk diaktifkan; manakala reseptor NMDA tidak dapat diaktifkan sehingga neuron mempunyai potensi membran kira-kira -50mV - neuron apabila dinyahaktifkan biasanya sekitar -70mV. Kedua, kation langkah akan berbeza dalam setiap kes. Reseptor AMPA akan mencapai potensi membran lebih tinggi daripada reseptor NMDA, yang akan menyatukan lebih sederhana. Sebagai balasan, penerima NMDA akan mencapai lebih banyak pengaktifan aktif dalam masa berbanding AMPA. Oleh itu, AMPA diaktifkan dengan cepat dan menghasilkan potensi excitatory yang kuat, tetapi dinyahaktifkan dengan cepat. Dan orang-orang NMDA lambat untuk mengaktifkan, tetapi mereka berjaya mengekalkan potensi penggambaran yang mereka hasilkan lebih lama..

Untuk memahami dengan lebih baik, bayangkan kita adalah askar dan senjata kita mewakili penerima yang berbeza. Bayangkan ruang ekstraselular adalah parit. Kami mempunyai dua jenis senjata: revolver dan bom tangan. Bom tangan mudah dan cepat digunakan: anda mengeluarkan cincin, jalur dan tunggu untuk meletup. Mereka mempunyai banyak potensi yang merosakkan, tetapi apabila kita telah melemparkan mereka semua, sudah berakhir. Revolver adalah senjata yang mengambil masa untuk memuatkan kerana anda perlu mengeluarkan drum dan meletakkan peluru satu demi satu. Tetapi apabila kita telah memuatkannya, kita mempunyai enam tembakan yang boleh kita dapat bertahan untuk seketika, walaupun dengan potensi kurang daripada bom tangan. Revolver otak kami adalah penerima NMDA dan bom kami adalah AMPA.

Keterlaluan glutamat dan bahayanya

Mereka mengatakan bahawa lebih daripada apa-apa yang baik dan dalam hal glutamat dipenuhi. Seterusnya kita akan menyebutkan beberapa penyakit dan masalah neurologi di mana kelebihan glutamat dikaitkan.

1. Analog glutamat boleh menyebabkan ketoksikan

Ubat-ubat glutamat-sama - mereka mempunyai fungsi yang sama seperti glutamat - seperti NMDA - yang mana penerima NMDA berhutang namanya- boleh menyebabkan kesan neurodegeneratif dos tinggi di kawasan otak yang paling lemah seperti nukleus arcuate hypothalamus. Mekanisme yang terlibat dalam neurodegeneration ini adalah pelbagai dan melibatkan pelbagai jenis reseptor glutamat.

2. Sesetengah neurotoksin yang kita boleh menelan dalam diet kita menimbulkan kematian neuron melalui glutamat yang berlebihan

Racun yang berbeza dari beberapa haiwan dan tumbuhan menghasilkan kesannya melalui laluan saraf glutamat. Contohnya ialah racun benih Cycas Circinalis, tumbuhan beracun yang boleh kita dapati di pulau Pasifik Guam. Racun ini menyebabkan kelaziman Amyotrophic Lateral Sclerosis di pulau ini di mana penduduknya menelannya setiap hari mempercayainya agar menjadi jinak.

3. Glutamat menyumbang kepada kematian neuron oleh iskemia

Glutamat adalah neurotransmiter utama dalam gangguan otak akut seperti serangan jantung, penangkapan jantung, pra / perinatal hipoksia. Dalam kejadian di mana terdapat kekurangan oksigen dalam tisu otak, neuron kekal dalam keadaan depolarisasi kekal; kerana proses biokimia yang berlainan. Ini membawa kepada pelepasan glutamat kekal dari sel-sel, dengan pengaktifan berterusan reseptor glutamat. Reseptor NMDA terutamanya telap kepada kalsium berbanding dengan reseptor ionotropik yang lain, dan kalsium yang berlebihan menyebabkan kematian neuron. Oleh itu, hiperaktiviti reseptor glutamatergik membawa kepada kematian neuron akibat peningkatan kalsium intraneuronal.

4. Epilepsi

Hubungan antara glutamat dan epilepsi didokumenkan dengan baik. Adalah dianggap bahawa aktiviti epileptik terutamanya berkaitan dengan reseptor AMPA, walaupun epilepsi berlaku reseptor NMDA menjadi penting.

Adakah glutamat baik? Glutamat tidak baik?

Biasanya, apabila anda membaca jenis teks ini, anda akhirnya memanfaatkan molekul dengan melabelkannya "baik" atau "buruk" -yang mempunyai nama dan dipanggil antropomorfisme, sangat bergaya kembali pada zaman pertengahan. Realiti jauh dari penghakiman sederhana ini. 

Dalam masyarakat di mana kita telah menghasilkan konsep "kesihatan", mudah untuk beberapa mekanisme alam semula jadi membuat kita tidak selesa. Masalahnya ialah sifat tidak memahami "kesihatan". Kami telah menciptanya melalui perubatan, industri farmaseutikal dan psikologi. Ia adalah konsep sosial, dan kerana apa-apa konsep sosial adalah tertakluk kepada kemajuan masyarakat, sama ada manusia atau saintifik. Kemajuan menunjukkan bahawa glutamat berkaitan dengan banyak patologi seperti Alzheimer atau Schizophrenia. Ini bukanlah mata jahat bagi evolusi manusia, melainkan ia adalah ketidakcocokan biokimia konsep yang masih belum diketahui oleh alam: masyarakat manusia pada abad ke-21.

Dan seperti biasa, mengapa kajian ini? Dalam kes ini saya fikir jawapannya sangat jelas. Oleh kerana peranan glutamat dalam pelbagai patologi neurodegeneratif, ia menghasilkan yang penting - walaupun juga kompleks - sasaran farmakologi. Beberapa contoh penyakit ini, walaupun kita tidak membincangkannya dalam kajian ini kerana saya fikir anda boleh menulis secara eksklusif tentang ini, adalah penyakit Alzheimer dan skizofrenia. Secara mendalam, saya mencari pencarian ubat-ubatan baru untuk skizofrenia terutamanya menarik untuk asasnya dua sebab: kelaziman penyakit ini dan kos kesihatan yang terlibat; dan kesan buruk antipsikotik semasa yang dalam banyak kes menghalang pematuhan terapeutik.

Teks disunting dan diedit oleh Frederic Muniente Peix

Rujukan bibliografi:

Buku-buku:

• Siegel, G. (2006). Neurokimia asas. Amsterdam: Elsevier.

Artikel:

• Citri, A. & Malenka, R. (2007). Plastik Synaptic: Pelbagai Borang, Fungsi, dan Mekanisme. Neuropsychopharmacology, 33 (1), 18-41. http://dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Synaptic versus extrasynaptic NMDA signaling signaling: implikasi untuk gangguan neurodegenerative. Alam Ulasan Neurosains, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Synaptic versus extrasynaptic NMDA signaling signaling: implikasi untuk gangguan neurodegenerative. Alam Ulasan Neurosains, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerchner, G. & Nicoll, R. (2008). Sinapsis senyap dan kemunculan mekanisme postsynaptik untuk LTP. Alam Ulasan Neurosains, 9 (11), 813-825. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papouin, T. & Oliet, S. (2014). Pertubuhan, kawalan dan fungsi reseptor NMDA ekstrasynaptik. Transaksi Filosofi Royal Society B: Sains Biologi, 369 (1654), 20130601-20130601. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601