Glutamát (neurotransmiter): definice a funkce

The glutamát zprostředkovává většinu excitačních synapsí centrálního nervového systému (CNS). Je hlavním prostředníkem senzorických, motorických, kognitivních, emočních informací a zasahuje do vytváření vzpomínek a jejich zotavení, přičemž je přítomen v 80-90% synapse mozku.

V případě, že to má jen málo zásluh, zasahuje také do neuroplasticity, učebních procesů a je předchůdcem GABA - hlavního inhibičního neurotransmiteru CNS-. Co jiného může být požadována molekula?

Co je to glutamát?

Možná byl jedním z nejvíce studovaných neurotransmiterů v nervovém systému , V posledních letech se jeho studie zvyšuje kvůli jeho vztahu s různými neurodegenerativními patologiemi (jako je Alzheimerova choroba), což z něj činí silný farmakologický cíl u různých onemocnění.

Dále je třeba uvést, že vzhledem k složitosti receptorů je to jeden z nejsložitějších neurotransmiterů, které je třeba studovat.

Proces syntézy

Postup syntézy glutamátu má svůj počátek v Krebsově cyklu nebo cyklu trikarboxylových kyselin. Krebsův cyklus je metabolickou cestou nebo, abychom pochopili, posloupnost chemických reakcí za účelem vytvoření buněčného dýchání v mitochondriích , Metabolický cyklus může být chápán jako mechanismus hodin, v němž každý převodník plní funkci a jednoduché selhání jednoho kusu může způsobit, že se hodiny mohou pokazit, nebo si dobře nevyznačit čas. Cykly v biochemii jsou stejné. Molekula pomocí kontinuálních enzymatických reakcí - ozubených kol - mění svou formu a složení s cílem vyvolat buněčnou funkci. Hlavním prekurzorem glutamátu bude alfa-ketoglutarát, který dostane aminoskupinu transaminací, aby se stal glutamátem.

Za zmínku stojí také další velmi významný prekurzor: glutamin. Když buňka uvolní glutamát do extracelulárního prostoru, astrocyty - typ gliové buňky - obnoví tento glutamát, který přes enzym nazvaný glutamin synthetase se stane glutaminem. Poté, astrocyty uvolňují glutamin, který je znovu získán neurony, které mají být transformovány zpět do glutamátu , A možná i více než jeden z nich požádá o následující: A jestliže musí vrátit glutamin zpět do glutamátu v neuronu, proč astrocyt mění glutamin na chudý glutamát? Ani já nevím. Možná to, že astrocyty a neurony nesouhlasí, nebo možná, že neurověd je tak komplikovaný. V každém případě jsem chtěl prověřit astrocyty, protože jejich spolupráce představuje 40% obratu glutamátu, což znamená, že většina glutamátu je získána těmito gliovými buňkami .

Existují další prekurzory a další cesty, kterými se uvolňuje glutamát, který se uvolňuje do extracelulárního prostoru. Například existují neurony, které obsahují specifický transportér glutamátu -EAAT1 / 2-, který přímo zotavuje glutamát do neuronu a dovolí ukončení excitačního signálu. Pro další studium syntézy a metabolismu glutamátu doporučuji číst literaturu.

Receptory glutamátu

Jak nás často učíme, každý neurotransmiter má své receptory v postsynaptické buňce , Receptory, které se nacházejí v buněčné membráně, jsou proteiny, na které se váže neurotransmiter, hormon, neuropeptid apod., Což vede k řadě změn v buněčném metabolismu buňky, ve které se nachází v receptoru. V neuronech obvykle umístíme receptory do postsynaptických buněk, ačkoli to nemusí být ve skutečnosti.

V prvním závodě jsme také učeni, že existují dva typy hlavních receptorů: ionotropní a metabotropní. Ionotropie jsou ty, ve kterých je jejich ligand vázán - "klíč" receptoru - otevírají kanály, které umožňují průchod iontů do buňky. Metabotropika, na druhé straně, když je ligand vázán, způsobuje změny v buňce pomocí druhých posly. V tomto přehledu budu hovořit o hlavních typech ionotropních receptorů glutamátu, i když doporučuji studium bibliografie pro znalosti metabotropních receptorů. Zde cituji hlavní ionotropní receptory:

• NMDA přijímač.
• Přijímač AMPA.
• Kainado přijímač.

Receptory NMDA a AMPA a jejich blízký vztah

Předpokládá se, že oba typy receptorů jsou makromolekuly tvořené čtyřmi transmembránovými doménami - tzn. Jsou tvořeny čtyřmi podjednotkami, které procházejí lipidovou dvojvrstvou buněčné membrány - a oba jsou glutamátové receptory, které otevírají kladně nabité kationtové kanály. Ale i tak jsou výrazně odlišné.

Jedním z jejich rozdílů je práh, při kterém jsou aktivovány. Za prvé, AMPA receptory jsou aktivovány mnohem rychleji; zatímco NMDA receptory nemohou být aktivovány, dokud neuron nemá membránový potenciál přibližně -50mV - neuron, když je inaktivován, je obvykle kolem -70mV. Za druhé, kationty kroku se budou v každém případě lišit. AMPA receptory dosahují mnohem vyšších membránových potenciálů než NMDA receptory, které se sdružují mnohem mírněji. Na oplátku budou NMDA přijímače mnohem trvalejší aktivace než AMPA. Proto, AMPA se aktivují rychle a vytvářejí silnější excitační potenciály, ale rychle se deaktivují , A ty z NMDA se pomalu aktivují, ale dokážou udržet excitační potenciály, které generují mnohem déle.

Abychom to lépe pochopili, představme si, že jsme vojáci a že naše zbraně představují různé přijímače. Představte si, že extracelulární prostor je výkop. Máme dva typy zbraní: revolver a granáty. Granáty jsou jednoduché a rychlé: odstraníte prstenec, pásky a počkáte, až exploduje. Mají spoustu ničivého potenciálu, ale jakmile je všechno odhodíme, je po všem. Revolver je zbraň, která zabere čas, aby se načítal, protože musíte vyndat buben a dát kuličky jeden po druhém. Ale jakmile to nahrajeme, máme šest záběrů, se kterými můžeme chvíli přežít, ačkoli s mnohem menším potenciálem než granát. Naše revolvery na mozku jsou NMDA přijímače a naše granáty jsou AMPA.

Excesy glutamátu a jeho nebezpečí

Říká se, že v nadbytku nic není dobré a v případě glutamátu je splněna. Další zmíníme některé patologické stavy a neurologické problémy, které souvisejí s přebytkem glutamátu .

1. Analogy glutamátu mohou způsobit exotoxicitu

Glutamátové léky - to znamená, že mají stejnou funkci jako glutamát - podobně jako NMDA - ke kterému NMDA receptor má svůj název - může vést k vysokým dávkám neurodegenerativních účinků v nejzranitelnějších oblastech mozku jako je obloukové jádro hypotalamu. Mechanismy podílející se na této neurodegeneraci jsou různé a zahrnují různé typy glutamátových receptorů.

2. Některé neurotoxiny, které můžeme přijímat v naší stravě, způsobují neuronální smrt přebytkem glutamátu

Různé jedy některých zvířat a rostlin působí na nervové cesty glutamátu. Příkladem je jed z cyklu Cycas Circinalis, což je jedovatá rostlina, která se nachází na tichomořském ostrově Guam. Tento jed vyvolal velkou prevalenci amyotrofické laterální sklerózy na tomto ostrově, v němž jej obyvatelé pohltili každý den, když věří, že je benigní.

3. Glutamát přispívá k neuronální smrti ischémií

Glutamát je hlavní neurotransmiter při akutních mozkových poruchách, jako je srdeční infarkt , srdeční zástava, pre / perinatální hypoxie. V těchto případech, kdy je v mozkové tkáni nedostatek kyslíku, zůstávají neurony ve stavu permanentní depolarizace; kvůli různým biochemickým procesům. To vede k trvalému uvolňování glutamátu z buněk s následnou trvalou aktivaci glutamátových receptorů. Receptor NMDA je zvláště propustný vůči vápníku ve srovnání s jinými ionotropními receptory a nadbytek vápníku vede k smrti neuronů. Proto hyperaktivita glutamatergických receptorů vede k smrti neuronů v důsledku zvýšení intraneuronálního vápníku.

4. Epilepsie

Vztah mezi glutamátem a epilepsií je dobře zdokumentován. Předpokládá se, že epileptická aktivita je obzvláště příbuzná AMPA receptorům, ačkoliv se postupuje jako epilepsie, stávají se důležitými NMDA receptory.

Je glutamát dobrý? Je glutamát špatný?

Obvykle, když člověk čte tento typ textu, končí humanizací molekul označením "dobrého" nebo "špatného" - který má jméno a je nazýván antropomorfismus, velmi módní zpět ve středověku. Realita je daleko od těchto zjednodušujících úsudků.

Ve společnosti, ve které jsme vytvořili koncept "zdraví", je pro některé z přírodních mechanismů snadné, aby nás nepohodlně. Problémem je, že příroda nerozumí "zdraví". Vytvořili jsme to prostřednictvím medicíny, farmaceutického průmyslu a psychologie. Je to společenský koncept a jako každá sociální koncepce podléhá rozvoji společností, ať už je to lidské nebo vědecké. Pokroky ukazují, že glutamát je spojen s dobrým počtem patologií jako je Alzheimerova choroba nebo schizofrenie.Toto není zlé oko evoluce pro lidskou bytost, spíše to je biochemický nesoulad konceptu, který příroda stále nerozumí: lidské společnosti ve 21. století.

A jako vždy, proč to studovat? V tomto případě si myslím, že odpověď je velmi jasná. Vzhledem k roli glutamátu v různých neurodegenerativních patologických stavech vede k významnému - i když komplexnímu - farmakologickému cíli , Některé příklady těchto onemocnění, ačkoli jsme o nich nemluvili v tomto přehledu, protože si myslím, že byste mohli napsat výhradně na toto téma, jsou Alzheimerova choroba a schizofrenie. Subjektivně zjišťuji, že hledání nových léků na schizofreniu je zvláště zajímavé ze dvou důvodů: prevalence této nemoci a náklady na zdravotní péči; a nežádoucí účinky současných antipsychotik, které v mnoha případech brání léčebné adherenci.

Text upravil a upravil Frederic Muniente Peix

Bibliografické odkazy:

Knihy:

• Siegel, G. (2006). Základní neurochémie. Amsterdam: Elsevier.

Články:

• Citri, A. & Malenka, R. (2007). Synaptická plasticita: vícenásobné formy, funkce a mechanismy, Neuropsychopharmacology, 33 (1), 18-41. //dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Signalizace synaptických a extrasynaptických NMDA receptorů: důsledky neurodegenerativních poruch. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Signalizace synaptických a extrasynaptických NMDA receptorů: důsledky neurodegenerativních poruch. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerchner, G. & Nicoll, R. (2008). Tiché synapse a vznik postsynaptického mechanismu pro LTP. Nature Reviews Neuroscience, 9 (11), 813-825. //dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papouin, T. & Oliet, S. (2014). Organizace, kontrola a funkce extrasynaptických receptorů NMDA. Fyzosofické transakce královské společnosti B: Biological Sciences, 369 (1654), 20130601-20130601. //dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601

Přehled energetického metabolismu - MUDr. Josef Fontana (Březen 2024).