Глутамат (нейротрансмиттер): определение и функции

глутамат опосредует большинство возбуждающих синапсов центральной нервной системы (ЦНС). Он является основным медиатором сенсорной, моторной, когнитивной, эмоциональной информации и вмешивается в формирование воспоминаний и их восстановление, присутствуя в 80-90% синапсов мозга.

В случае, если все это мало заслуживает внимания, оно также вмешивается в нейропластичность, процессы обучения и является предшественником ГАМК - основного ингибирующего нейротрансмиттера ЦНС. Что еще можно попросить молекулу?

Что такое глутамат?

вероятно был одним из наиболее изученных нейротрансмиттеров в нервной системе , В последние годы его исследования расширяются из-за его связи с различными нейродегенеративными патологиями (такими как болезнь Альцгеймера), что делает его мощной фармакологической мишенью при различных заболеваниях.

Следует также отметить, что, учитывая сложность его рецепторов, это один из самых сложных нейромедиаторов для изучения.

Процесс синтеза

Процесс синтеза глутамата начинается в цикле Кребса или цикла трикарбоновых кислот. Цикл Кребса - это метаболический путь или, для нас, чтобы понять, последовательность химических реакций, чтобы вызвать клеточное дыхание в митохондриях , Под метаболическим циклом можно понимать механизм часов, в котором каждое зубчатое колесо выполняет функцию, а простой отказ детали может привести к тому, что часы испортятся или не отметят время. Циклы в биохимии одинаковы. Молекула посредством непрерывных ферментативных реакций - часовых механизмов - изменяет свою форму и состав с целью вызвать клеточную функцию. Основным предшественником глутамата будет альфа-кетоглутарат, который будет получать аминогруппу путем трансаминирования и превращаться в глутамат.

Также стоит упомянуть еще один довольно существенный предшественник: глютамин. Когда клетка высвобождает глутамат во внеклеточное пространство, астроциты - тип глиальной клетки - восстанавливают этот глутамат, который через фермент, называемый глютаминсинтетазой, превратится в глютамин. то, астроциты выделяют глютамин, который снова восстанавливается нейронами и превращается обратно в глутамат , И, возможно, больше, чем один спросит следующее: И если они должны вернуть глютамин обратно в глютамат в нейроне, почему астроцит превращает глютамин в плохой глутамат? Ну, я тоже не знаю. Возможно, это то, что астроциты и нейроны не согласны, или, может быть, нейронаука настолько сложна. В любом из случаев я хотел рассмотреть астроциты, потому что их сотрудничество составляет 40% оборот глутамата, что означает, что большая часть глутамата восстанавливается этими глиальными клетками .

Существуют другие предшественники и другие пути, по которым глутамат, который выделяется во внеклеточное пространство, восстанавливается. Например, есть нейроны, которые содержат специфический транспортер глутамата -EAAT1 / 2-, который непосредственно восстанавливает глутамат в нейрон и позволяет завершить возбуждающий сигнал. Для дальнейшего изучения синтеза и метаболизма глутамата рекомендую почитать литературу.

Глутаматные рецепторы

Как нас часто учат, каждый нейромедиатор имеет свои рецепторы в постсинаптической клетке , Рецепторы, расположенные в клеточной мембране, представляют собой белки, с которыми связывается нейротрансмиттер, гормон, нейропептид и т. Д., Что вызывает серию изменений клеточного метаболизма клетки, в которой она находится в рецепторе. В нейронах мы обычно помещаем рецепторы в постсинаптические клетки, хотя в действительности это не обязательно должно быть так.

Нас также учат в первой гонке, что есть два типа основных рецепторов: ионотропный и метаботропный. Ионотропные средства - это те, в которых, когда их лиганд связан - «ключ» рецептора - они открывают каналы, которые позволяют проходить ионам в клетку. Метаботропные вещества, с другой стороны, когда лиганд связан, вызывают изменения в клетке посредством вторичных мессенджеров. В этом обзоре я расскажу об основных типах ионотропных рецепторов глутамата, хотя я рекомендую изучить библиографию для знания метаботропных рецепторов. Здесь я процитирую основные ионотропные рецепторы:

• Приемник NMDA.
• AMPA ресивер.
• Каинадо приемник.

NMDA и AMPA рецепторы и их тесная связь

Считается, что оба типа рецепторов являются макромолекулами, образованными четырьмя трансмембранными доменами, то есть они образованы четырьмя субъединицами, которые проходят через липидный бислой клеточной мембраны, и оба являются рецепторами глутамата, которые открывают положительно заряженные катионные каналы. Но, несмотря на это, они значительно отличаются.

Одним из их отличий является порог, при котором они активируются. Во-первых, рецепторы AMPA намного быстрее активируются; в то время как NMDA-рецепторы не могут быть активированы до тех пор, пока нейрон не обладает мембранным потенциалом около -50 мВ, при этом инактивированный нейрон обычно составляет около -70 мВ. Во-вторых, шаг катионов будет отличаться в каждом случае. AMPA-рецепторы достигают гораздо более высоких мембранных потенциалов, чем NMDA-рецепторы, которые объединяются гораздо скромнее. В свою очередь, приемники NMDA достигнут гораздо более устойчивых активаций во времени, чем у AMPA. Таким образом, те из AMPA активируются быстро и производят более сильные возбуждающие потенциалы, но они быстро деактивируются , И те из NMDA медленно активируются, но им удается сохранять возбуждающие потенциалы, которые они генерируют намного дольше.

Чтобы лучше это понять, давайте представим, что мы солдаты и что наше оружие представляет разные приемники. Представьте, что внеклеточное пространство - это траншея. У нас есть два вида оружия: револьвер и гранаты. Гранаты просты и быстры в использовании: вы снимаете кольцо, полоски и ждете, пока оно взорвется. У них большой разрушительный потенциал, но как только мы их выбросим, ​​все кончено. Револьвер - это оружие, которое требует времени для загрузки, потому что вам нужно вынуть барабан и положить патроны одну за другой. Но как только мы загрузили его, у нас есть шесть выстрелов, с которыми мы можем выжить некоторое время, хотя с гораздо меньшим потенциалом, чем граната. Наши револьверы для мозга - это приемники NMDA, а наши гранаты - для AMPA.

Излишки глутамата и его опасности

Они говорят, что в избытке нет ничего хорошего, и в случае глутамата выполняется. то мы упомянем некоторые патологии и неврологические проблемы, в которых избыток глутамата связан .

1. Аналоги глутамата могут вызывать экзотоксичность

Глутаматоподобные лекарства - то есть они выполняют ту же функцию, что и глутамат - как NMDA - которому рецептор NMDA обязан своим названием - может вызывать нейродегенеративные эффекты в высоких дозах в наиболее уязвимых областях мозга такие как дугообразное ядро ​​гипоталамуса. Механизмы, вовлеченные в эту нейродегенерацию, разнообразны и включают разные типы глутаматных рецепторов.

2. Некоторые нейротоксины, которые мы можем принять в своем рационе, вызывают гибель нейронов через избыток глутамата.

Различные яды некоторых животных и растений оказывают свое влияние через нервные пути глутамата. Примером является яд семян Cycas Circinalis, ядовитого растения, которое мы можем найти на тихоокеанском острове Гуам. Этот яд вызвал большое распространение амиотрофического латерального склероза на этом острове, на котором его обитатели принимали его ежедневно, считая его доброкачественным.

3. Глутамат способствует гибели нейронов от ишемии

Глутамат является основным нейротрансмиттером при острых заболеваниях головного мозга, таких как сердечный приступ , остановка сердца, пре / перинатальная гипоксия. В тех случаях, когда в ткани мозга не хватает кислорода, нейроны остаются в состоянии постоянной деполяризации; из-за разных биохимических процессов. Это приводит к постоянному выделению глутамата из клеток с последующей устойчивой активацией рецепторов глутамата. NMDA-рецептор особенно проницаем для кальция по сравнению с другими ионотропными рецепторами, а избыток кальция приводит к гибели нейронов. Следовательно, гиперактивность глутаматергических рецепторов приводит к гибели нейронов из-за увеличения интранейронального кальция.

4. Эпилепсия

Связь между глутаматом и эпилепсией хорошо документирована. Считается, что эпилептическая активность особенно связана с рецепторами AMPA, хотя по мере развития эпилепсии рецепторы NMDA становятся важными.

Хороший ли глутамат? Глутамат вреден?

Обычно, когда кто-то читает этот тип текста, он заканчивает тем, что гуманизирует молекулы, помечая их как «хорошие» или «плохие» - которые имеют имя и называются антропоморфизмочень модно в средневековье. Реальность далека от этих упрощенных суждений.

В обществе, в котором мы выработали концепцию «здоровья», некоторым природным механизмам легко сделать нас некомфортными. Проблема в том, что природа не понимает "здоровье". Мы создали это с помощью медицины, фармацевтической промышленности и психологии. Это социальная концепция, и, как любая социальная концепция, подвержена прогрессу общества, будь то человеческое или научное. Достижения показывают, что глутамат связан с большим количеством патологий как болезнь Альцгеймера или шизофрения.Это не дурной глаз эволюции для человека, скорее это биохимическое несоответствие концепции, которую природа до сих пор не понимает: человеческое общество в 21-м веке.

И как всегда, зачем изучать это? В этом случае я думаю, что ответ очень ясен. Из-за роли глутамата в различных нейродегенеративных патологиях это приводит к важной - хотя и сложной - фармакологической цели , Некоторые примеры этих заболеваний, хотя мы не говорили о них в этом обзоре, потому что я думаю, что вы могли бы написать запись исключительно об этом, это болезнь Альцгеймера и шизофрения. Субъективно, я нахожу поиск новых лекарств от шизофрении особенно интересным в основном по двум причинам: распространенность этого заболевания и связанные с этим расходы на здравоохранение; и неблагоприятные эффекты современных антипсихотических средств, которые во многих случаях препятствуют приверженности к лечению.

Текст отредактировал и отредактировал Фредерик Мюньенте Пейкс

Библиографические ссылки:

книги:

• Siegel, G. (2006). Основы нейрохимии. Амстердам: Elsevier.

статьи:

• Citri, A. & Malenka, R. (2007). Синаптическая пластичность: множественные формы, функции и механизмы. Нейропсихофармакология, 33 (1), 18-41. //dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Сигнализация синаптических и внезинаптических NMDA-рецепторов: значение для нейродегенеративных нарушений. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Сигнализация синаптических и внезинаптических NMDA-рецепторов: значение для нейродегенеративных нарушений. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerchner, G. & Nicoll, R. (2008). Тихие синапсы и появление постсинаптического механизма для LTP. Nature Reviews Neuroscience, 9 (11), 813-825. //dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Папуин, T. & Oliet, S. (2014). Организация, контроль и функционирование внезинаптических NMDA-рецепторов. Философские труды Королевского общества B: Биологические науки, 369 (1654), 20130601-20130601. //dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601

Нейромедиаторы, что это такое? (May 2024).