ГЛУТАМАТ (НЕВРОТРАНСМИТЕР): СИНТЕЗ, ДЕЙСТВИЕ, ФУНКЦИИ - НЕВРОПСИХОЛОГИЯ - 2024

На глутамат е най-изобилен възбуждащ невротрансмитер в функцията на нервната система в гръбначни организми. Той играе основна роля във всички възбуждащи функции, което означава, че е свързан с повече от 90% от всички синаптични връзки в човешкия мозък.

Биохимичните глутаматни рецептори могат да бъдат разделени на три класа: AMPA рецептори, NMDA рецептори и метаботропни глутаматни рецептори. Някои експерти идентифицират четвърти тип, известен като каинатни рецептори. Те се срещат във всички области на мозъка, но са особено изобилни в някои области.

Източник: pixabay.com

Глутаматът играе основна роля в синаптичната пластичност. Поради това той е особено свързан с някои усъвършенствани познавателни функции като памет и учене. Специфична форма на пластичност, известна като дългосрочно потенциране, се появява при глутаматергични синапси в области като хипокампуса или кората.

В допълнение към всичко това глутаматът има и редица ползи за здравето, когато се консумира чрез диета умерено. Въпреки това, той може да причини някои негативни ефекти, ако се концентрирате твърде много, както на нивото на мозъка, така и в храната. В тази статия ще ви разкажем всичко за него.

синтез

Структура на L-глутамат

Глутаматът е един от основните компоненти на голям брой протеини. Поради това тя е една от най-обилните аминокиселини в цялото човешко тяло. При нормални обстоятелства е възможно да се набави достатъчно от този невротрансмитер чрез диета, така че да не е необходимо да се синтезира.

Глутаматът обаче се счита за несъществена аминокиселина. Това означава, че в спешни случаи тялото може да го метаболизира от други вещества. По-конкретно, тя може да бъде синтезирана от алфа-кетоглутаровата киселина, която се произвежда от цитрата на лимонената киселина.

На мозъчно ниво глутаматът не е в състояние сам да премине кръвно-мозъчната бариера. Той обаче се движи през централната нервна система, използвайки транспортна система с висок афинитет. Това служи за регулиране на концентрацията му и поддържане на количеството на това вещество, намиращо се в мозъчните течности, постоянно.

В централната нервна система глутаматът се синтезира от глутамин в процес, известен като "глутамат-глутаминергичен цикъл", чрез действието на ензима глутаминаза. Това може да възникне както в пресинаптичните неврони, така и в глиалните клетки, които ги заобикалят.

От друга страна, глутаматът сам по себе си е предшественик на друг много важен невротрансмитер, GABA. Процесът на трансформация се осъществява под действието на ензима глутамат декарбоксилаза.

Механизъм на действие

AMPA рецепторът се свързва с L-глутаматния антагонист, показващ амино терминала, лиганд-свързващ домен и трансмембранен домен, PDB 3KG2. Curtis Neveu Glutamate упражнява своето действие върху организма, като се свързва с четири различни типа биохимични рецептори: AMPA рецептори, NMDA рецептори, метаботропни глутаматни рецептори и каинатни рецептори. Повечето от тях са разположени в рамките на централната нервна система.

Всъщност по-голямата част от глутаматните рецептори са разположени върху дендритите на постсинаптичните клетки; и те се свързват с молекули, освободени в инт-синаптичното пространство от пресинаптични клетки. От друга страна, те също присъстват в клетки като астроцити и олигодендроцити.

Глутаминовите рецептори могат да бъдат разделени на два подтипа: йонотропни и метаботропни. По-долу ще видим как работи всеки от тях по-подробно.

Йонотропни рецептори

Йонотропен рецептор.

Йонотропните глутаматни рецептори имат основната функция да позволяват натриеви, калиеви, а понякога и калциеви йони да преминават през мозъка в отговор на свързването на глутамат. Когато се случи свързване, антагонистът стимулира директното действие на централната поре на рецептора, йонния канал, като по този начин позволява преминаването на тези вещества.

Преминаването на натриеви, калиеви и калциеви йони причинява постсинаптичен възбудителен ток. Този ток е деполяризиращ; и ако се активира достатъчен брой глутаматни рецептори, може да се достигне потенциалът за действие в постсинаптичния неврон.

Всички видове глутаматни рецептори са способни да произвеждат постсинаптичен възбуждащ ток. Скоростта и продължителността на този ток обаче са различни за всеки от тях. Така всеки от тях има различни ефекти върху нервната система.

Метаботропни рецептори

Метаботропните глутаматни рецептори принадлежат към подсемейство С. на протеиновите рецептори G. Те са разделени на три групи, които от своя страна са разделени на осем подтипа в случай на бозайници.

Тези рецептори са изградени от три отделни части: извънклетъчен регион, трансмембранен регион и вътреклетъчен регион. В зависимост от това къде се осъществява връзката с глутаматните молекули, различен ефект ще има в организма или в нервната система.

Извънклетъчният участък е съставен от модул, известен като „Венерова мухоловка“, който е отговорен за свързването на глутамат. Той също има част, богата на цистеин, който играе основна роля в предаването на промяната на тока към частта от трансмембраната.

Трансмембранният участък е съставен от седем области и неговата основна функция е да свързва извънклетъчната зона с вътреклетъчната зона, където обикновено се осъществява свързването на протеини.

Свързването на глутаматни молекули в извънклетъчния регион причинява фосфорилирането на протеините, които достигат до вътреклетъчния регион. Това засяга голям брой биохимични пътища и йонни канали в клетката. Поради това метаботропните рецептори могат да причинят много широк спектър от физиологични ефекти.

Рецептори извън централната нервна система

Счита се, че глутаматните рецептори играят ключова роля за получаване на стимули, които предизвикват вкуса "umami", един от петте основни аромата според последните изследвания в тази област. Поради това се знае, че рецепторите от този клас съществуват на езика, по-специално на вкусовите рецептори.

Известно е също, че йонотропните глутаматни рецептори съществуват в сърдечната тъкан, въпреки че тяхната роля в тази област все още е неизвестна. Дисциплината, известна като "имунохистохимия", намира някои от тези рецептори в терминални нерви, ганглии, проводими влакна и някои кардиомиоцити.

От друга страна, също е възможно да се намери малък брой от тези рецептори в определени региони на панкреаса. Основната му функция тук е да регулира секрецията на вещества като инсулин и глюкагон. Това отвори вратата за изследване на възможността за регулиране на диабета с помощта на глутаматни антагонисти.

Също така днес знаем, че кожата има определено количество NMDA рецептори, които могат да бъдат стимулирани да произвеждат аналгетичен ефект. Накратко, глутаматът има много разнообразни ефекти в цялото тяло, а неговите рецептори са разположени в цялото тяло.

Характеристика

Вече видяхме, че глутаматът е най-разпространеният невротрансмитер в мозъка на бозайниците. Това се дължи главно на факта, че той изпълнява голям брой функции в нашето тяло. Тук ви казваме кои са основните.

Поддържа нормалната мозъчна функция

Глутаматът е най-важният невротрансмитер за регулиране на нормалните мозъчни функции. На практика всички възбуждащи неврони в мозъка и гръбначния мозък са глутаматергични.

Глутаматът изпраща сигнали както в мозъка, така и в цялото тяло. Тези съобщения помагат за функции като памет, учене или разсъждения, освен че играят второстепенна роля в много други аспекти на функционирането на нашия мозък.

Например днес знаем, че с ниски нива на глутамат е невъзможно да се формират нови спомени. Освен това, ненормално ниското количество на този невротрансмитер може да предизвика атаки на шизофрения, епилепсия или психиатрични проблеми като депресия и тревожност.

Дори проучвания с мишки показват, че аномално ниските нива на глутамат в мозъка могат да бъдат свързани с нарушения в аутистичния спектър.

Той е предшественик на GABA

Глутаматът е и основата, която тялото използва, за да образува друг много важен невротрансмитер, гама-аминомаслена киселина (GABA). Това вещество играе много важна роля в ученето, в допълнение към свиването на мускулите. Той е свързан и с функции като сън или релакс.

Подобрява функционирането на храносмилателната система

Глутаматът може да се абсорбира от храната, тъй като този невротрансмитер е основният източник на енергия за клетките на храносмилателната система, както и важен субстрат за синтеза на аминокиселини в тази част на тялото.

Глутаматът в храната предизвиква няколко основни реакции в цялото тяло. Например активира вагусовия нерв по такъв начин, че да се стимулира производството на серотонин в храносмилателната система. Това насърчава движението на червата, както и повишаване на телесната температура и производството на енергия.

Някои изследвания показват, че употребата на перорални добавки с глутамат може да подобри храносмилането при пациенти с проблеми в това отношение. В допълнение, това вещество може да защити и стомашната стена от вредното въздействие на определени лекарства върху нея.

Регулира цикъла на апетит и ситост

Въпреки че не знаем как точно се проявява този ефект, глутаматът има много важен регулаторен ефект върху апетитната верига и ситостта.

Така присъствието му в храната ни кара да се чувстваме по-гладни и да искаме да ядем повече; но също така ни кара да се чувстваме по-доволни, след като го приемаме.

Подобрява имунната система

Някои от клетките на имунната система също имат глутаматни рецептори; например Т клетки, В клетки, макрофаги и дендритни клетки. Това предполага, че този невротрансмитер играе важна роля както в вродената, така и в адаптивната имунна система.

Някои проучвания, използващи това вещество като лекарство, показват, че то може да окаже много благоприятен ефект върху заболявания като рак или бактериални инфекции. Освен това се оказва, че също така защитава до известна степен срещу невродегенеративни разстройства, като Алцхаймер.

Подобрява работата на мускулите и костите

Днес знаем, че глутаматът играе основна роля за растежа и развитието на костите, както и за поддържането на тяхното здраве.

Това вещество предотвратява появата на клетки, които влошават костите, като остеокласти; и може да се използва за лечение на заболявания като остеопороза при хора.

От друга страна, също така знаем, че глутаматът играе основна роля в работата на мускулите. По време на тренировка, например, този невротрансмитер е отговорен за осигуряването на енергия на мускулните влакна и производството на глутатион.

Може да увеличи дълголетието

И накрая, някои скорошни проучвания предполагат, че глутаматът може да има много благоприятен ефект върху процеса на стареене на клетките. Въпреки че все още не е тестван при хора, експериментите с животни показват, че увеличаването на това вещество в диетата може да намали смъртността.

Смята се, че този ефект се дължи на глутамат, забавящ появата на симптоми на клетъчно стареене, което е една от водещите причини за смърт, свързана с възрастта.

Опасностите

Когато естествените нива на глутамат се променят в мозъка или в организма, е възможно да страдат всякакви проблеми. Това се случва, ако в организма има по-малко вещество, отколкото ни е необходимо, или ако нивата са повишени по преувеличен начин.

Така например промените в нивата на глутамат в организма са свързани с психични разстройства като депресия, тревожност и шизофрения. Освен това изглежда също е свързано с аутизъм, болестта на Алцхаймер и всички видове невродегенеративни заболявания.

От друга страна, на физическо ниво изглежда, че излишъкът от това вещество би бил свързан с проблеми като затлъстяване, рак, диабет или странична амиотрофична склероза. Той също може да има много пагубно въздействие върху здравето на някои компоненти на тялото, като мускули и кости.

Всички тези опасности биха били свързани, от една страна, с излишъка на чист глутамат в диетата (под формата на мононатриев глутамат, който изглежда може да премине кръвно-мозъчната бариера). Освен това те биха имали общо с излишък на порьозност в същата тази бариера.

заключение

Глутаматът е едно от най-важните вещества, произвеждани от нашето тяло и играе основна роля във всички видове функции и процеси. И

в тази статия сте научили как работи и какви са основните й предимства; но и опасностите, които има, когато се открие в твърде големи количества в нашето тяло.

Препратки

1. „Какво е глутамат? Изследване на функциите, пътищата и възбуждането на глутаматния невротрансмитер ”в: Neurohacker. Получено на: 26 февруари 2019 г. от Neurohacker: neurohacker.com.
2. „Преглед на глутаматергичната система“ в: Национален център за биотехнологична информация. Получено на: 26 февруари 2019 г. от Националния център за информация за биотехнологиите: ncbi.nlm.nih.gov.
3. „Рецептор на глутамат“ в: Уикипедия. Получено на: 26 февруари 2019 г. от Wikipedia: en.wikipedia.org.
4. „8 важни роли на глутамат + защо е лошо в излишъка“ в: Самоубита. Получено на: 26 февруари 2019 г. от Self Hacked: selfhacked.com.
5. „Глутамат (невротрансмитер)“ в: Уикипедия. Получено на: 26 февруари 2019 г. от Wikipedia: en.wikipedia.org.