Glutamat (neurotransmitter) definition og funktioner

den glutamat medierer de fleste excitatoriske synaps af centralnervesystemet (CNS). Det er den vigtigste mediator af sensorisk, motorisk, kognitiv, følelsesmæssig information og intervenerer i dannelsen af ​​minder og i deres genopretning, der er til stede i 80-90% af hjerne synapser. 

Hvis det er ringe fortjeneste alt dette, intervenerer også i neuroplasticitet, læringsprocesser og er forløberen for GABA - CNS-hovedhämmende neurotransmitter. Hvad mere kan et molekyle blive bedt om??

Hvad er glutamat?

sandsynligt har været en af ​​de mest omfattende undersøgte neurotransmittere i nervesystemet. I de senere år undersøgelsen har været stigende på grund af sit forhold til forskellige neurodegenerative sygdomme (såsom Alzheimers sygdom), der har gjort ham til et potent stof mål i forskellige sygdomme. 

Det er også værd at nævne, at i betragtning af kompleksiteten af ​​dets receptorer er dette en af ​​de mest komplicerede neurotransmittere at studere.

Synteseprocessen

Synteseprocessen af ​​glutamat har sin begyndelse i Krebs-cyklen eller cyklussen af ​​tricarboxylsyrer. Krebs-cyklen er en metabolsk vej eller for os at forstå, en række kemiske reaktioner for at frembringe cellulær respiration i mitokondrier. En metabolisk cyklus kan forstås som et ur mekanisme, hvor hvert gear har en funktion og enkelt del svigt kan forårsage urskive eller ikke ødelægge god tid. Cyklerne i biokemi er de samme. Et molekyle ved hjælp af kontinuerlige enzymatiske reaktioner - urgear - ændrer form og sammensætning for at give anledning til en cellulær funktion. Den vigtigste forløber for glutamat vil være alfa-ketoglutarat, som vil modtage en aminogruppe ved transaminering for at blive glutamat.

Det er også værd at nævne en anden ret betydelig forløber: glutamin. Når cellen frit glutamat i det ekstracellulære rum, astrocytter, en celletype glial- genvinde denne glutamat ved et enzym kaldet glutaminsyntetase, bliver glutamin. derefter, astrocyterne frigiver glutaminet, som genvindes igen af ​​neuronerne, der skal transformeres tilbage til glutamat. Og muligvis mere end én af følgende vil blive spurgt: Og hvis du er nødt til at gå tilbage igen glutamin til glutamat i neuron, hvorfor den astrocyt giver dig konvertere glutamin til glutamat fattig? Nå ved jeg heller ikke. Måske er det at astrocytter og neuroner ikke er enige, eller måske er neurovidenskab det komplicerede. I et af tilfældene ønskede jeg at gennemgå astrocyterne fordi deres samarbejde repræsenterer 40% af omsætning af glutamat, hvilket betyder at det meste af glutamatet udvindes af disse glialceller.

Der er andre forstadier og andre veje, hvorigennem glutamat genvindes, der frigives til det ekstracellulære rum. For eksempel er der neuroner, der indeholder en specifik glutamattransportør -EAAT1 / 2-, som direkte genvinder glutamatet til neuronen og tillader det excitatoriske signal at afslutte. For yderligere undersøgelse af syntesen og metabolismen af ​​glutamat anbefaler jeg at læse bibliografien.

Glutamatreceptorerne

Som de normalt lærer os, hver neurotransmitter har sine receptorer i den postsynaptiske celle. Receptorer, der ligger i cellemembranen er proteiner, som binder en neurotransmitter, et hormon, neuropeptid, etc., for at give anledning til en række ændringer i cellulær metabolisme af cellen, hvori det er placeret i modtageren. I neuroner placerer vi sædvanligvis receptorerne i postsynaptiske celler, selvom det ikke behøver at være sådan i virkeligheden. 

Vi læres også i det første løb, at der er to typer af hovedreceptorer: ionotrope og metabotrope. Ionotropi er dem, hvor der, når deres ligand er bundet - "nøglen" af receptoren - åbner de kanaler, der tillader passage af ioner i cellen. Metabotropics, på den anden side, når liganden er bundet, forårsager ændringer i cellen ved hjælp af andre budbringere. I denne gennemgang vil jeg tale om de vigtigste typer af ionotrope receptorer af glutamat, selv om jeg anbefaler undersøgelsen af ​​bibliografien for viden om metabotrope receptorer. Her citerer jeg de vigtigste ionotrope receptorer:

• NMDA modtager.
• AMPA modtager.
• Kainado modtager.

NMDA- og AMPA-receptorerne og deres tætte forhold

Det antages, at begge receptortyper er makromolekyler dannet af fire transmembrandomæner -es sige, er dannet af fire underenheder, som krydser lipiddobbeltlaget af membranen og begge er CELLULAR glutamatreceptorer kationkanaler åbne -ioner positivt ladede. Men alligevel er de væsentligt forskellige.

En af deres forskelle er tærsklen, hvor de aktiveres. For det første er AMPA receptorer meget hurtigere at aktivere; mens NMDA-receptorer ikke kan aktiveres, før neuronen har et membranpotentiale på ca. -50mV - en neuron, når den inaktiveres, er sædvanligvis omkring -70mV. For det andet vil trinkationerne være forskellige i hvert tilfælde. AMPA-receptorer vil opnå meget højere membranpotentialer end NMDA-receptorer, hvilket vil samle sig meget mere beskedent. Til gengæld vil NMDA-modtagere opnå meget mere vedvarende aktiveringer i tide end AMPA. derfor, AMPA'erne aktiveres hurtigt og producerer stærkere excitatoriske potentialer, men deaktiveres hurtigt. Og de af NMDA er langsomme at aktivere, men de klarer at holde de excitatoriske potentialer, de genererer meget længere..

For at forstå det bedre, lad os forestille os, at vi er soldater, og at vores våben repræsenterer de forskellige modtagere. Forestil dig, at det ekstracellulære rum er en grøft. Vi har to typer våben: revolver og granater. Granaterne er enkle og hurtige at bruge: Du fjerner ringen, strimlerne og venter på, at den eksploderer. De har en masse ødelæggende potentiale, men når vi har kastet dem alle væk, er det forbi. Revolveren er et våben, der tager sin tid at indlæse, fordi du skal fjerne tromlen og sætte kuglerne en efter én. Men når vi har læst det, har vi seks skud, som vi kan overleve i et stykke tid, men med meget mindre potentiale end en granat. Vores hjernerevolvere er NMDA-modtagere, og vores granater er AMPA.

Overskuddet af glutamat og dets farer

De siger, at intet er godt, og i tilfælde af glutamat er opfyldt. derefter vi vil nævne nogle patologier og neurologiske problemer, hvor et overskud af glutamat er relateret.

1. Glutamatanaloger kan forårsage exotoksicitet

Glutamat-analoge stoffer - det vil sige, de har samme funktion som glutamat - som NMDA - som NMDA-receptoren skylder sit navn- kan forårsage højdosis neurodegenerative virkninger i de mest sårbare hjernegrupper som den bueformede kerne i hypothalamuset. Mekanismerne involveret i denne neurodegenerering er forskellige og involverer forskellige typer glutamatreceptorer.

2. Nogle neurotoksiner, som vi kan indtage i vores kost, udøver neuronal død gennem overskydende glutamat

Forskellige giftstoffer hos nogle dyr og planter udøver deres virkninger gennem glutamatets nerveveje. Et eksempel er giften fra frøene til Cycas Circinalis, en giftig plante, som vi kan finde på Stillehavsøen Guam. Denne gift forårsagede en stor forekomst af amyotrofisk lateral sklerose på denne ø, hvor dens indbyggere indtog det dagligt og troede, at det var godartet.

3. Glutamat bidrager til neuronal død ved iskæmi

Glutamat er den vigtigste neurotransmitter i akutte hjerneforstyrrelser som hjerteanfald, hjertestop, præ / perinatal hypoxi. I disse hændelser, hvor der er mangel på ilt i hjernevæv, forbliver neuronerne i en tilstand af permanent depolarisering; på grund af forskellige biokemiske processer. Dette fører til permanent frigivelse af glutamat fra cellerne med den efterfølgende vedvarende aktivering af glutamatreceptorerne. NMDA-receptoren er især permeabel for calcium sammenlignet med andre ionotrope receptorer, og overskydende calcium fører til neuronal død. Derfor fører hyperaktiviteten af ​​glutamatergiske receptorer til neuronal død på grund af stigningen i intraneuronalt calcium.

4. Epilepsi

Forholdet mellem glutamat og epilepsi er veldokumenteret. Det vurderes, at epileptisk aktivitet er specielt relateret til AMPA-receptorer, selvom epilepsi skrider frem, bliver NMDA-receptorer vigtige..

Er glutamat godt? Er glutamat dårlig?

Normalt, når du læser denne type tekst, ender du med at humanisere molekylerne ved at mærke dem "godt" eller "dårligt" - der er et navn og kaldes antropomorfisme, meget fashionabelt tilbage i middelalderen. Virkeligheden er langt fra disse forenklede domme. 

I et samfund, hvor vi har skabt et begrebet "sundhed", er det let for nogle af naturens mekanismer at gøre os ubehagelige. Problemet er, at naturen ikke forstår "sundhed". Vi har skabt det gennem medicin, medicinalindustrien og psykologien. Det er et socialt begreb, og som ethvert socialt begreb er underlagt samfundets fremskridt, hvad enten det er menneskeligt eller videnskabeligt. Fremskridtene viser, at glutamat er relateret til et stort antal patologier som Alzheimers eller skizofreni. Dette er ikke et ondt øje med evolutionen for mennesket, men det er snarere et biokemisk misforhold mellem et koncept, som naturen stadig ikke forstår: menneskers samfund i det 21. århundrede.

Og som altid, hvorfor studere dette? I dette tilfælde tror jeg svaret er meget klart. På grund af glutamats rolle i forskellige neurodegenerative patologier resulterer det i et vigtigt - men også komplekst - farmakologisk mål. Nogle eksempler på disse sygdomme, selvom vi ikke har talt om dem i denne gennemgang, fordi jeg tror, ​​at du kun kunne skrive en post udelukkende om dette, er Alzheimers sygdom og skizofreni. Subjektivt finder jeg søgningen efter nye lægemidler til skizofreni særligt interessant for grundlæggende to grunde: forekomsten af ​​denne sygdom og de involverede sundhedsomkostninger; og de negative virkninger af nuværende antipsykotika, der i mange tilfælde forhindrer terapeutisk adhærens.

Tekst redigeret og redigeret af Frederic Muniente Peix

Bibliografiske referencer:

bøger:

• Siegel, G. (2006). Grundlæggende neurokemi. Amsterdam: Elsevier.

artikler:

• Citri, A. & Malenka, R. (2007). Synaptisk plasticitet: Flere former, funktioner og mekanismer. Neuropsykopharmacology, 33 (1), 18-41. http://dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Synaptisk versus ekstrasynaptisk NMDA-receptorsignalering: Implikationer for neurodegenerative lidelser. Natur Anmeldelser Neurovidenskab, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Synaptisk versus ekstrasynaptisk NMDA-receptorsignalering: Implikationer for neurodegenerative lidelser. Natur Anmeldelser Neurovidenskab, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerchner, G. & Nicoll, R. (2008). Tydelige synapser og fremkomsten af ​​en postsynaptisk mekanisme for LTP. Natur Anmeldelser Neurovidenskab, 9 (11), 813-825. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papouin, T. & Oliet, S. (2014). Organisation, kontrol og funktion af ekstrasynaptiske NMDA receptorer.Philosofiske transaktioner af Royal Society B: Biological Sciences, 369 (1654), 20130601-20130601. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601