Glutamat (neurotransmitter): definisi dan fungsi

The glutamat mengendalikan sinaps paling sengit daripada 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% sinaps 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?

Apakah glutamat?

Mungkin telah menjadi salah satu neurotransmiter yang paling banyak dikaji dalam sistem saraf . Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, kajiannya semakin meningkat kerana hubungannya dengan pelbagai neurodegenerative pathologies (seperti penyakit Alzheimer), yang menjadikannya sasaran farmakologi yang kuat dalam pelbagai penyakit.

Ia juga harus disebutkan bahawa memandangkan kerumitan reseptornya, ini adalah salah satu neurotransmiter yang paling rumit untuk dikaji.

Proses sintesis

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

Ia juga bernilai menyebutkan satu lagi prekursor penting: glutamin. Apabila sel melepaskan glutamat ke dalam ruang ekstraselular, astrocytes - sejenis sel glial - memulihkan glutamat ini, yang, melalui enzim yang dipanggil glutamin synthetase, akan menjadi glutamin. Kemudian, astrocytes melepaskan glutamin, yang dipulihkan lagi oleh neuron untuk diubah menjadi glutamat . Dan mungkin lebih daripada satu akan meminta yang berikut: Dan jika mereka perlu kembali glutamin kembali ke glutamat di neuron, mengapa astrocyte menjadikan glutamin menjadi 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 menyemak astrocytes itu 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 di mana glutamat yang dilepaskan ke ruang ekstraselular dipulihkan. Sebagai contoh, ada neuron yang mengandungi pengangkut glutamat khusus -EAAT1 / 2- yang dapat pulih langsung glutamat ke neuron dan biarkan isyarat excitatory berakhir. Untuk kajian selanjutnya mengenai sintesis dan metabolisme glutamat, saya cadangkan membaca literatur.

Reseptor glutamat

Seperti yang sering kita ajar, setiap neurotransmitter mempunyai reseptornya dalam sel postsynaptic . Reseptor, yang terletak di dalam membran sel, adalah protein yang mana neurotransmitter, hormon, neuropeptida, dan lain-lain mengikat, untuk menimbulkan beberapa perubahan dalam metabolisme sel sel di mana ia terletak di reseptor. Dalam neuron kita biasanya meletakkan reseptor dalam sel postsynaptic, walaupun ia tidak perlu menjadi kenyataan.

Kami juga diajar dalam perlumbaan pertama bahawa terdapat dua jenis reseptor utama: ionotropik dan metabotropik. Ionotropik adalah di mana apabila ligannya 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 ulasan 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 yang dibentuk oleh empat domain transmembran - iaitu, mereka dibentuk oleh empat subunit yang melintasi lipid bilayer membran sel dan kedua-duanya adalah reseptor glutamat yang akan membuka saluran kation yang positif. Tetapi, walaupun begitu, mereka berbeza jauh.

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 mencapai potensi membran yang jauh lebih tinggi daripada reseptor NMDA, yang menyatukan lebih sederhana. Sebagai balasan, penerima NMDA akan mencapai lebih banyak pengaktifan aktif dalam masa berbanding dengan AMPA. Oleh itu, AMPA diaktifkan dengan cepat dan menghasilkan potensi excitatory yang kuat, tetapi ia 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 yang AMPA.

Keterlaluan glutamat dan bahayanya

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

1. Analog glutamat boleh menyebabkan ketoksikan

Dadah seperti glutamat - iaitu, mereka mempunyai fungsi yang sama seperti glutamat - seperti NMDA - yang mana reseptor NMDA berhutang namanya - boleh menyebabkan kesan neurodegeneratif dosis tinggi di kawasan otak yang paling lemah seperti nukleus arcuate hipotalamus. Mekanisme yang terlibat dalam neurodegeneration ini adalah pelbagai dan melibatkan pelbagai jenis reseptor glutamat.

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

Racun yang berbeza dari beberapa haiwan dan tumbuh-tumbuhan menghasilkan kesannya melalui jalur saraf glutamat. Contohnya adalah racun benih Cycas Circinalis, tumbuhan beracun yang boleh kita temui di pulau Guam di Pasifik. Racun ini menyebabkan kelaziman Amyotrophic Lateral Sclerosis di pulau ini di mana penduduknya menelannya setiap hari dengan mempercayai ia 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 menyebabkan pelepasan glutamat kekal dari sel-sel, dengan pengaktifan reseptor glutamat yang berterusan. Reseptor NMDA sangat telap kepada kalsium berbanding reseptor ionotropik yang lain, dan kalsium berlebihan menyebabkan kematian neuron. Oleh itu, hiperaktiviti reseptor glutamaterik menyebabkan 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 ketika epilepsi berlangsung, reseptor NMDA menjadi penting.

Adakah glutamat baik? Adakah glutamat tidak baik?

Biasanya, apabila seseorang membaca teks jenis ini, ia akan menanam semula 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 alam tidak memahami "kesihatan". Kami telah menciptanya melalui perubatan, industri farmaseutikal dan psikologi. Ia adalah konsep sosial, dan seperti mana-mana konsep sosial 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 sifatnya masih tidak difahami: masyarakat manusia pada abad ke-21.

Dan seperti biasa, mengapa kajian ini? Dalam kes ini saya fikir jawapannya adalah 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 ulasan ini kerana saya fikir anda boleh menulis secara eksklusif mengenai ini, adalah penyakit Alzheimer dan skizofrenia. Secara mendalam, saya mencari pencarian ubat-ubatan baru untuk skizofrenia terutamanya menarik kerana pada dasarnya dua sebab: kelaziman penyakit ini dan kos kesihatan yang terlibat; dan kesan buruk antipsikotik semasa yang dalam banyak kes menghalang pematuhan terapeutik.

Teks diedit 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. //dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Synaptic versus extrasynaptic NMDA reseptor signaling: implikasi untuk gangguan neurodegenerative. Alam Ulasan Neurosains, 11 (10), 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Synaptic versus extrasynaptic NMDA reseptor signaling: implikasi untuk gangguan neurodegenerative. Alam Ulasan Neurosains, 11 (10), 682-696. //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. //dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papouin, T. & Oliet, S. (2014). Pertubuhan, kawalan dan fungsi reseptor NMDA extrasynaptic. Transaksi Filosofi Royal Society B: Sains Biologi, 369 (1654), 20130601-20130601. //dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601

Nervous System : The Events of Synaptic Transmission (April 2024).