GLUTAMÁT (NEUROTRANSMITER): SYNTÉZA, PÔSOBENIE, FUNKCIE - NEUROPSYCHOLOGY

Glutamanu je najhojnejšia excitačný neurotransmiter v nervovej sústavy funkcie v organizmoch stavovcov. Zohráva zásadnú úlohu vo všetkých excitačných funkciách, čo znamená, že súvisí s viac ako 90% všetkých synaptických spojení v ľudskom mozgu.

Biochemické glutamátové receptory možno rozdeliť do troch tried: AMPA receptory, NMDA receptory a metabotropické glutamátové receptory. Niektorí odborníci identifikujú štvrtý typ, známy ako receptory kainátu. Nachádzajú sa vo všetkých oblastiach mozgu, ale v niektorých oblastiach sú obzvlášť hojné.

Zdroj: pixabay.com

Glutamát má zásadnú úlohu v synaptickej plasticite. Z tohto dôvodu súvisí najmä s niektorými pokročilými kognitívnymi funkciami, ako je pamäť a učenie. Špecifická forma plasticity, známa ako dlhodobá potenciácia, sa vyskytuje pri glutamátergických synapsiách v oblastiach, ako je napríklad hippocampus alebo kôra.

Okrem toho všetkého má glutamát tiež veľa zdravotných výhod, keď sa konzumuje prostredníctvom diéty s mierou. Môže to však tiež spôsobiť určité negatívne účinky, ak sa príliš koncentrujete, a to na úrovni mozgu aj v potrave. V tomto článku vám povieme všetko o ňom.

syntéza

Štruktúra L-glutamátu

Glutamát je jednou z hlavných zložiek veľkého počtu proteínov. Z tohto dôvodu je to jedna z najhojnejších aminokyselín v celom ľudskom tele. Za normálnych okolností je možné získať dostatok tohto neurotransmitera diétou, takže nie je potrebné ho syntetizovať.

Glutamát sa však považuje za neesenciálnu aminokyselinu. To znamená, že v čase núdze ho telo môže metabolizovať z iných látok. Konkrétne sa môže syntetizovať z kyseliny alfa-ketoglutárovej, ktorá sa vyrába cyklom kyseliny citrónovej z citrátu.

Na úrovni mozgu glutamát sám o sebe nie je schopný prekonať hematoencefalickú bariéru. Pohybuje sa však centrálnym nervovým systémom pomocou vysokoafinitného transportného systému. Slúži na reguláciu jeho koncentrácie a udržanie konštantného množstva tejto látky nachádzajúcej sa v mozgových tekutinách.

V centrálnom nervovom systéme sa glutamát syntetizuje z glutamínu v procese známom ako „glutamát-glutaminergný cyklus“ prostredníctvom pôsobenia enzýmu glutaminázy. K tomu môže dôjsť v presynaptických neurónoch, ako aj v gliových bunkách, ktoré ich obklopujú.

Na druhej strane je glutamát sám predchodcom iného veľmi dôležitého neurotransmitera, GABA. Transformačný proces sa uskutočňuje pôsobením enzýmu glutamát dekarboxylázy.

Mechanizmus akcie

Receptor AMPA sa viaže na antagonistu L-glutamátu, ktorý vykazuje amino terminálnu doménu, doménu viažucu ligand a transmembránovú doménu PDB 3KG2. Curtis Neveu Glutamate účinkuje na organizmus väzbou na štyri rôzne typy biochemických receptorov: AMPA receptory, NMDA receptory, metabotropické glutamátové receptory a kainátové receptory. Väčšina z nich sa nachádza v centrálnom nervovom systéme.

V skutočnosti sa veľká väčšina glutamátových receptorov nachádza na dendritoch postsynaptických buniek; a viažu sa na molekuly uvoľňované do intrasynaptického priestoru presynaptickými bunkami. Na druhej strane sú tiež prítomné v bunkách, ako sú astrocyty a oligodendrocyty.

Glutamínové receptory možno rozdeliť do dvoch podtypov: ionotropné a metabotropné. Nižšie uvidíme, ako každá z nich pracuje podrobnejšie.

Ionotropné receptory

Ionotropný receptor.

Ionotropné glutamátové receptory majú primárnu funkciu, pretože umožňujú sodíkovým, draselným a niekedy vápenatým iónom prejsť cez mozog v reakcii na glutamátovú väzbu. Keď dôjde k naviazaniu, antagonista stimuluje priame pôsobenie centrálneho póru receptora, iónového kanála, ktorý tak umožňuje priechod týchto látok.

Prechod sodných, draselných a vápenatých iónov spôsobuje postsynaptický excitačný prúd. Tento prúd depolarizuje; a ak je aktivovaný dostatočný počet glutamátových receptorov, je možné dosiahnuť akčný potenciál v postsynaptickom neuróne.

Všetky typy glutamátových receptorov sú schopné produkovať postsynaptický excitačný prúd. Rýchlosť a trvanie tohto prúdu sa však pre každú z nich líšia. Preto má každá z nich rôzne účinky na nervový systém.

Metabotropné receptory

Metabotropné glutamátové receptory patria do podrodiny C proteínových receptorov C. Rozdeľujú sa do troch skupín, ktoré sa v prípade cicavcov zase delia na osem podtypov.

Tieto receptory sa skladajú z troch rôznych častí: extracelulárnej oblasti, transmembránovej oblasti a intracelulárnej oblasti. V závislosti od toho, kde dochádza k väzbe s molekulami glutamátu, sa v tele alebo v nervovom systéme vyskytne iný účinok.

Extracelulárna oblasť je vytvorená z modulu známeho ako „Venuša muchotrávka“, ktorá je zodpovedná za väzbu glutamátu. Má tiež časť bohatú na cysteín, ktorá hrá zásadnú úlohu pri prenose zmeny prúdu smerom k časti transmembrány.

Transmembránová oblasť je vytvorená zo siedmich oblastí a jej hlavnou funkciou je spojenie extracelulárnej zóny s intracelulárnou zónou, kde sa zvyčajne vyskytuje kondenzácia proteínov.

Väzba molekúl glutamátu v extracelulárnej oblasti spôsobuje fosforyláciu proteínov, ktoré sa dostanú do vnútrobunkovej oblasti. Toto ovplyvňuje veľký počet biochemických ciest a iónových kanálov v bunke. Z tohto dôvodu môžu metabotropné receptory spôsobiť veľmi široké spektrum fyziologických účinkov.

Receptory mimo centrálneho nervového systému

Predpokladá sa, že glutamátové receptory hrajú kľúčovú úlohu pri prijímaní stimulov, ktoré vyvolávajú chuť „umami“, čo je jedna z piatich základných príchutí podľa najnovšieho výskumu v tejto oblasti. Z tohto dôvodu je známe, že receptory tejto triedy existujú na jazyku, konkrétne na chuťových pohárikoch.

Je známe, že ionotropné glutamátové receptory existujú v srdcovom tkanive, hoci ich úloha v tejto oblasti je stále neznáma. Disciplína známa ako „imunhistochémia“ lokalizovala niektoré z týchto receptorov v terminálnych nervoch, gangliách, vodivých vláknach a niektorých kardiomyocytoch.

Na druhej strane je tiež možné nájsť malý počet týchto receptorov v určitých oblastiach pankreasu. Jeho hlavnou funkciou je regulovať vylučovanie látok, ako je inzulín a glukagón. Tým sa otvorili dvere na výskum možnosti regulácie cukrovky pomocou antagonistov glutamátu.

Dnes tiež vieme, že pokožka má určité množstvo NMDA receptorov, ktoré môžu byť stimulované, aby vyvolali analgetický účinok. Stručne povedané, glutamát má veľmi rôzne účinky na celé telo a jeho receptory sa nachádzajú v tele.

Vlastnosti

Už sme videli, že glutamát je najhojnejším neurotransmiterom v mozgu cicavcov. Je to hlavne kvôli tomu, že v našom tele plní veľké množstvo funkcií. Tu vám povieme, ktoré sú hlavné.

Podporuje normálnu funkciu mozgu

Glutamát je najdôležitejším neurotransmiterom pri regulácii normálnych funkcií mozgu. Prakticky všetky excitačné neuróny v mozgu a mieche sú glutamatergické.

Glutamát vysiela signály do mozgu aj do celého tela. Tieto správy pomáhajú pri činnostiach, ako sú pamäť, učenie alebo uvažovanie, okrem toho, že zohrávajú druhoradú úlohu v mnohých ďalších aspektoch fungovania nášho mozgu.

Napríklad dnes vieme, že pri nízkych hladinách glutamátu nie je možné vytvárať nové spomienky. Navyše neobvykle malé množstvo tohto neurotransmitera môže vyvolať ataky schizofrénie, epilepsie alebo psychiatrických problémov, ako sú depresia a úzkosť.

Aj štúdie na myšiach ukazujú, že abnormálne nízke hladiny glutamátu v mozgu môžu byť spojené s poruchami autistického spektra.

Je to predchodca spoločnosti GABA

Glutamát je tiež báza, ktorú telo používa na tvorbu ďalšieho veľmi dôležitého neurotransmitera, kyseliny gama-aminomaslovej (GABA). Táto látka hrá popri sťahovaní svalov veľmi dôležitú úlohu pri učení. Je tiež spojená s funkciami, ako je spánok alebo relaxácia.

Zlepšuje fungovanie tráviaceho systému

Glutamát sa môže absorbovať z potravy, tento neurotransmiter je hlavným zdrojom energie pre bunky tráviaceho systému, ako aj dôležitým substrátom pre syntézu aminokyselín v tejto časti tela.

Glutamát v potrave spôsobuje v tele niekoľko základných reakcií. Napríklad aktivuje nerv vagus takým spôsobom, že sa podporuje produkcia serotonínu v tráviacom systéme. To podporuje pohyby čriev, rovnako ako zvyšuje telesnú teplotu a produkciu energie.

Niektoré štúdie ukazujú, že použitie perorálnych doplnkov glutamátu môže zlepšiť trávenie u pacientov s problémami v tomto ohľade. Okrem toho môže táto látka tiež chrániť žalúdočnú stenu pred škodlivým účinkom niektorých liekov na ňu.

Reguluje cyklus chuti do jedla a sýtosti

Aj keď nevieme presne, ako sa tento účinok vyskytuje, glutamát má veľmi dôležitý regulačný účinok na chuť do jedla a na sýtost.

Vďaka svojej prítomnosti v potrave sa teda cítime hladnejší a chceme viac jesť; ale zároveň nás to pociťuje spokojnejšie.

Zlepšuje imunitný systém

Niektoré z buniek imunitného systému majú tiež receptory glutamátu; napríklad T bunky, B bunky, makrofágy a dendritické bunky. To naznačuje, že tento neurotransmiter hrá dôležitú úlohu tak vrodenom, ako aj v adaptívnom imunitnom systéme.

Niektoré štúdie, ktoré používajú túto látku ako liek, ukázali, že môže mať veľmi priaznivý účinok na choroby, ako sú rakovina alebo bakteriálne infekcie. Okrem toho sa zdá, že do istej miery chráni aj pred neurodegeneratívnymi poruchami, ako je Alzheimerova choroba.

Zlepšuje funkciu svalov a kostí

Dnes vieme, že glutamát hrá zásadnú úlohu pri raste a vývoji kostí, ako aj pri udržiavaní ich zdravia.

Táto látka zabraňuje objaveniu sa buniek, ktoré zhoršujú kosti, ako sú osteoklasty; a môže sa použiť na liečenie chorôb, ako je osteoporóza u ľudí.

Na druhej strane tiež vieme, že glutamát hrá zásadnú úlohu vo svalových funkciách. Napríklad pri cvičení je tento neurotransmiter zodpovedný za dodávanie energie do svalových vlákien a za produkciu glutatiónu.

Môže zvýšiť životnosť

Napokon niektoré nedávne štúdie naznačujú, že glutamát môže mať veľmi priaznivý vplyv na proces starnutia buniek. Aj keď to ešte nebolo testované na ľuďoch, pokusy na zvieratách ukazujú, že zvýšenie obsahu tejto látky v potrave môže znížiť úmrtnosť.

Tento účinok je pravdepodobne spôsobený oneskorením nástupu symptómov bunkového starnutia glutamátom, čo je jednou z hlavných príčin úmrtí súvisiacich s vekom.

nebezpečenstvo

Keď sa prirodzená hladina glutamátu zmení v mozgu alebo tele, je možné utrpieť všetky druhy problémov. Stáva sa to, či je v tele menej látky, ako potrebujeme, alebo či sa hladiny zvyšujú prehnane.

Napríklad zmeny hladín glutamátu v tele sú teda spojené s duševnými poruchami, ako sú depresia, úzkosť a schizofrénia. Okrem toho sa zdá, že súvisí aj s autizmom, Alzheimerovou chorobou a všetkými druhmi neurodegeneratívnych chorôb.

Na druhej strane sa zdá, že na fyzickej úrovni by bol nadbytok tejto látky spojený s problémami, ako sú obezita, rakovina, cukrovka alebo amyotropická laterálna skleróza. Môže mať tiež veľmi škodlivé účinky na zdravie určitých zložiek tela, ako sú svaly a kosti.

Všetky tieto nebezpečenstvá súvisia na jednej strane s nadbytkom čistého glutamátu v potrave (vo forme glutamátu sodného, ktorý sa zdá byť schopný prekročiť hematoencefalickú bariéru). Okrem toho by museli súvisieť aj s nadmernou pórovitosťou v tej istej bariére.

záver

Glutamát je jednou z najdôležitejších látok produkovaných v našom tele a hrá zásadnú úlohu vo všetkých druhoch funkcií a procesov. A

V tomto článku ste sa naučili, ako to funguje a aké sú jeho hlavné výhody; ale aj nebezpečenstvá, ktoré má, ak sa v našom tele nachádzajú v príliš vysokých množstvách.

Referencie

„Čo je glutamát? Vyšetrenie funkcií, ciest a excitácie glutamátového neurotransmitera “v: Neurohacker. Zdroj: 26. februára 2019 od Neurohacker: neurohacker.com.
"Prehľad glutamatergického systému" v: Národné centrum pre biotechnologické informácie. Zdroj: 26. februára 2019 z Národného centra pre biotechnologické informácie: ncbi.nlm.nih.gov.
"Glutamátový receptor" v: Wikipedia. Zdroj: 26. februára 2019 z Wikipedia: en.wikipedia.org.
"8 dôležitých úloh glutamátu + prečo je zlý v prebytku" v: Samostatne hacknuté. Zdroj: 26. februára 2019 zo stránky Self Hacked: selfhacked.com.
"Glutamát (neurotransmiter)" v: Wikipedia. Zdroj: 26. februára 2019 z Wikipedia: en.wikipedia.org.

GLUTAMÁT (NEUROTRANSMITER): SYNTÉZA, PÔSOBENIE, FUNKCIE - NEUROPSYCHOLOGY - 2026