GLUTAMAT (NEVROTRANSMITER): SINTEZA, DELOVANJE, FUNKCIJE - NEVROPSIHOLOGIJA - 2025

Glutamat je najbolj bogat Razburljiv nevrotransmiter v živčnega sistema delujejo v vretenčarjev organizmov. Ima temeljno vlogo pri vseh vznemirljivih funkcijah, kar pomeni, da je povezano z več kot 90% vseh sinaptičnih povezav v človeških možganih.

Biokemične receptorje glutamata lahko razdelimo v tri razrede: AMPA receptorje, NMDA receptorje in metabotropne receptorje za glutamat. Nekateri strokovnjaki identificirajo četrto vrsto, znano kot receptorje kainata. Najdemo jih v vseh možganskih regijah, na nekaterih območjih pa jih je še posebej veliko.

Vir: pixabay.com

Glutamat ima temeljno vlogo pri sinaptični plastičnosti. Zaradi tega je še posebej povezan z nekaterimi naprednimi kognitivnimi funkcijami, kot sta spomin in učenje. Specifična oblika plastičnosti, znana kot dolgotrajno potenciranje, se pojavi pri glutamatergičnih sinapsah na področjih, kot sta hipokampus ali skorja.

Poleg vsega tega ima glutamat tudi številne zdravstvene koristi, kadar jih zmerno uživamo s prehrano. Vendar pa lahko povzroči tudi nekatere negativne učinke, če se preveč koncentrirate, tako na ravni možganov kot v hrani. V tem članku vam bomo povedali vse o njem.

Sinteza

Struktura L-glutamata

Glutamat je ena glavnih sestavin velikega števila beljakovin. Zaradi tega je ena najbolj obilnih aminokislin v celotnem človeškem telesu. V normalnih okoliščinah je mogoče s prehrano dobiti dovolj tega nevrotransmiterja, tako da ga ni treba sintetizirati.

Vendar glutamat velja za nebistveno aminokislino. To pomeni, da ga telo v nujnih primerih lahko presnovi iz drugih snovi. Natančneje, sintetizirati ga je mogoče iz alfa-ketoglutarne kisline, ki nastane s ciklom citronske kisline iz citrata.

Na možganski ravni glutamat ni sposoben sam prestopiti krvno-možganske pregrade. Vendar pa se giblje skozi centralni živčni sistem s pomočjo visoko afinitetnega transportnega sistema. To uravnava njegovo koncentracijo in ohranja količino te snovi v možganskih tekočinah konstantno.

V centralnem živčnem sistemu se glutamat sintetizira iz glutamina v postopku, imenovanem "glutamat-glutaminergični cikel", z delovanjem encima glutaminaze. To se lahko pojavi tako v presinaptičnih nevronih kot v glialnih celicah, ki jih obdajajo.

Po drugi strani je glutamat sam predhodnik drugega zelo pomembnega nevrotransmiterja, GABA. Postopek transformacije poteka z delovanjem encima glutamata dekarboksilaze.

Mehanizem delovanja

AMPA receptor se veže na antagonist L-glutamata, ki prikazuje amino terminal, domen, ki veže ligand, in transmembransko domeno, PDB 3KG2. Curtis Neveu glutamat vpliva na telo tako, da se veže na štiri različne vrste biokemičnih receptorjev: AMPA receptorje, NMDA receptorje, metabotropne glutamatne receptorje in kainatne receptorje. Večina jih se nahaja znotraj centralnega živčnega sistema.

V resnici se velika večina glutamatnih receptorjev nahaja na dendritih postsinaptičnih celic; in se vežejo na molekule, ki jih presinaptične celice sprostijo v intra-sinaptični prostor. Po drugi strani pa so prisotni tudi v celicah, kot so astrociti in oligodendrociti.

Glutaminske receptorje lahko razdelimo na dve podtipi: ionotropne in metabotropne. Spodaj bomo videli, kako vsaka od njih deluje podrobneje.

Ionotropni receptorji

Ionotropni receptor.

Ionotropni receptorji za glutamat imajo glavno funkcijo, ki omogočajo, da ioni natrija, kalija in včasih kalcija prehajajo skozi možgane kot odgovor na vezavo glutamata. Ko pride do vezave, antagonist stimulira direktno delovanje centralne pore receptorja, ionskega kanala, kar omogoča prehod teh snovi.

Prehod natrijevih, kalijevih in kalcijevih ionov povzroči postsinaptični vzbujevalni tok. Ta tok depolarizira; in če se aktivira zadostno število glutamatnih receptorjev, je mogoče doseči akcijski potencial v postsinaptičnem nevronu.

Vse vrste glutamatnih receptorjev lahko proizvajajo postsinaptični vzbujevalni tok. Vendar sta hitrost in trajanje tega toka za vsakega od njih različna. Tako ima vsak od njih različne učinke na živčni sistem.

Metabotropni receptorji

Metabotropni receptorji za glutamat spadajo v poddružino beljakovinskih receptorjev C. Razdeljeni so v tri skupine, ki so v primeru sesalcev razdeljene na osem podtipov.

Ti receptorji so sestavljeni iz treh različnih delov: zunajcelične regije, transmembranske regije in medcelične regije. Odvisno od tega, kje prihaja do vezi z molekulami glutamata, bo v telesu ali živčnem sistemu prišlo do drugačnega učinka.

Zunajcelična regija je sestavljena iz modula, imenovanega "venerova muha", ki je odgovoren za vezavo glutamata. Ima tudi del, bogat s cisteinom, ki igra temeljno vlogo pri prenosu spremembe toka proti delu transmembrane.

Transmembransko območje je sestavljeno iz sedmih področij, njegova glavna funkcija pa je povezava zunajcelične cone z medceličnim območjem, kjer se na splošno dogaja spajanje beljakovin.

Vezava molekul glutamata v zunajceličnem območju povzroči fosforiliranje beljakovin, ki dosežejo znotrajcelično območje. To vpliva na veliko število biokemičnih poti in ionskih kanalov v celici. Zaradi tega lahko metabotropni receptorji povzročijo zelo širok spekter fizioloških učinkov.

Receptorji zunaj centralnega živčnega sistema

Za najnovejše raziskave na tem področju imajo receptorji za glutamat ključno vlogo pri prejemanju dražljajev, ki sprožajo okus "umami", enega od petih osnovnih okusov. Zaradi tega je znano, da receptorji tega razreda obstajajo na jeziku, natančneje na okusnih rezinah.

Znano je, da ionotropni receptorji za glutamat obstajajo tudi v srčnem tkivu, čeprav njihova vloga na tem področju še ni znana. Disciplina, znana kot "imunhistokemija", je našla nekatere od teh receptorjev v terminalnih živcih, ganglijih, prevodnih vlaknih in nekaterih kardiomiocitih.

Po drugi strani pa je mogoče najti tudi majhno število teh receptorjev v določenih regijah trebušne slinavke. Njegova glavna naloga je uravnavanje izločanja snovi, kot sta insulin in glukagon. To je odprlo vrata raziskovanju možnosti uravnavanja sladkorne bolezni z uporabo antagonistov glutamata.

Danes vemo tudi, da ima koža določeno količino receptorjev NMDA, kar lahko spodbudimo k ustvarjanju analgetičnega učinka. Skratka, glutamat ima zelo raznolike učinke po telesu, njegovi receptorji pa se nahajajo po telesu.

Lastnosti

Videli smo že, da je glutamat najpogostejši nevrotransmiter v možganih sesalcev. To je predvsem posledica dejstva, da v našem telesu opravlja veliko število funkcij. Tukaj vam povemo, katere so glavne.

Podpira normalno delovanje možganov

Glutamat je najpomembnejši nevrotransmiter pri uravnavanju normalnih možganskih funkcij. Skoraj vsi ekscitatorni nevroni v možganih in hrbtenjači so glutamatergični.

Glutamat pošilja signale tako v možgane kot po telesu. Ta sporočila pomagajo pri funkcijah, kot so spomin, učenje ali sklepanje, poleg tega, da igrajo stransko vlogo pri mnogih drugih vidikih delovanja naših možganov.

Danes na primer vemo, da je z nizko koncentracijo glutamata nemogoče oblikovati nove spomine. Poleg tega lahko nenormalno majhna količina tega nevrotransmiterja sproži napade shizofrenije, epilepsije ali psihiatričnih težav, kot sta depresija in tesnoba.

Celo študije na miših kažejo, da je nenormalno nizka raven glutamata v možganih lahko povezana z motnjami avtističnega spektra.

Je predhodnik GABA

Glutamat je tudi osnova, ki jo telo uporablja za tvorbo drugega zelo pomembnega nevrotransmiterja, gama-aminobuterne kisline (GABA). Ta snov ima poleg krčenja mišic zelo pomembno vlogo pri učenju. Povezana je tudi s funkcijami, kot sta spanje ali sprostitev.

Izboljša delovanje prebavnega sistema

Glutamat se lahko absorbira iz hrane, saj je ta nevrotransmiter glavni vir energije za celice prebavnega sistema, pa tudi pomemben substrat za sintezo aminokislin v tem delu telesa.

Glutamat v hrani povzroči več temeljnih reakcij po telesu. Na primer, aktivira vagusni živec, in sicer tako, da se spodbuja proizvodnja serotonina v prebavnem sistemu. To spodbuja gibanje črevesja, pa tudi povečanje telesne temperature in proizvodnje energije.

Nekatere študije kažejo, da lahko uporaba peroralnih glutamatnih dodatkov izboljša prebavo pri bolnikih s težavami v zvezi s tem. Poleg tega lahko ta snov zaščiti tudi želodčno steno pred škodljivim vplivom nekaterih zdravil nanjo.

Uravnava cikel apetita in sitosti

Čeprav ne vemo natančno, kako se ta učinek pojavi, ima glutamat zelo pomemben regulativni učinek na krog apetita in sitost.

Tako se zaradi njegove prisotnosti v hrani počutimo bolj lačni in želimo več jesti; vendar nas tudi po zaužitju počuti bolj zadovoljne.

Izboljša imunski sistem

Nekatere celice imunskega sistema imajo tudi receptorje za glutamat; na primer T celice, B celice, makrofagi in dendritične celice. To kaže, da ima ta nevrotransmiter pomembno vlogo tako v prirojenem kot v adaptivnem imunskem sistemu.

Nekatere študije, ki uporabljajo to snov kot zdravilo, so pokazale, da lahko zelo ugodno vpliva na bolezni, kot so rak ali bakterijske okužbe. Poleg tega se zdi, da do neke mere ščiti tudi pred nevrodegenerativnimi motnjami, kot je Alzheimerjeva bolezen.

Izboljša delovanje mišic in kosti

Danes vemo, da ima glutamat temeljno vlogo pri rasti in razvoju kosti, pa tudi pri ohranjanju njihovega zdravja.

Ta snov preprečuje pojav celic, ki poslabšajo kosti, kot so osteoklasti; in ga lahko uporabljamo za zdravljenje bolezni, kot je osteoporoza pri ljudeh.

Po drugi strani pa tudi vemo, da ima glutamat bistveno vlogo pri delovanju mišic. Med vadbo je na primer ta nevrotransmiter odgovoren za zagotavljanje energije mišičnim vlaknom in proizvajanje glutationa.

Lahko poveča dolgoživost

Nazadnje nekatere nedavne študije kažejo, da lahko glutamat zelo blagodejno vpliva na proces staranja celic. Čeprav še ni bil preizkušen na ljudeh, poskusi na živalih kažejo, da lahko povečanje te snovi v prehrani zmanjša stopnjo umrljivosti.

Ta učinek naj bi bil posledica glutamata, ki je upočasnil pojav simptomov celičnega staranja, ki je eden glavnih vzrokov smrti, povezane s starostjo.

Nevarnosti

Ko se v možganih ali telesu spremenijo naravne ravni glutamata, je možno trpeti vse vrste težav. To se zgodi, če je v telesu manj snovi, kot jo potrebujemo, ali če se ravni pretirano povečajo.

Tako so bile na primer spremembe ravni glutamata v telesu povezane z duševnimi motnjami, kot so depresija, tesnoba in shizofrenija. Poleg tega se zdi, da je povezan tudi z avtizmom, Alzheimerjevo boleznijo in vsemi vrstami nevrodegenerativnih bolezni.

Po drugi strani se zdi, da se na fizični ravni presežek te snovi povezuje s težavami, kot so debelost, rak, sladkorna bolezen ali amiotrofična lateralna skleroza. Prav tako lahko zelo škodljivo vpliva na zdravje nekaterih sestavnih delov telesa, kot so mišice in kosti.

Vse te nevarnosti bi bile po eni strani povezane s presežkom čistega glutamata v prehrani (v obliki mononatrijevega glutamata, za katerega se zdi, da lahko prestopi krvno-možgansko pregrado). Poleg tega bi v tej isti oviri morali opraviti tudi s presežkom poroznosti.

sklep

Glutamat je ena najpomembnejših snovi, ki jo proizvaja naše telo, in igra temeljno vlogo pri vseh vrstah funkcij in procesov. IN

n v tem članku ste izvedeli, kako deluje in katere so njegove glavne prednosti; pa tudi nevarnosti, ki jih ima, ko jih najdemo v prevelikih količinah v našem telesu.

Reference

1. "Kaj je glutamat? Pregled funkcij, poti in vzbujanja nevrotransmiterja glutamata “v: Neurohacker. Pridobljeno: 26. februarja 2019 iz Neurohackerja: neurohacker.com.
2. "Pregled glutatergičnega sistema" v: Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. Pridobljeno: 26. februarja 2019 iz Nacionalnega centra za informacije o biotehnologiji: ncbi.nlm.nih.gov.
3. "Receptor za glutamat" v: Wikipedija. Pridobljeno: 26. februarja 2019 iz Wikipedije: en.wikipedia.org.
4. "8 pomembnih vlog glutamata + zakaj je slabo v presežku" v: Self Hacked. Pridobljeno: 26. februarja 2019 iz Self Hacked: selfhacked.com.
5. "Glutamat (nevrotransmiter)" v: Wikipedija. Pridobljeno: 26. februarja 2019 iz Wikipedije: en.wikipedia.org.