Glutamat (neurotransmittor): definition och funktioner

den glutamat förmedlar de flesta excitatoriska synapserna i det centrala nervsystemet (CNS). Det är den främsta mediatorn av sensorisk, motorisk, kognitiv, känslomässig information och ingriper i bildandet av minnen och i deras återhämtning, närvarande i 80-90% av hjärnans synapser.

Om det är liten merit allt detta, ingriper också i neuroplasticitet, inlärningsprocesser och är föregångaren till GABA - den främsta hämmande neurotransmittorn i CNS-. Vad mer kan en molekyl bli ombedd för?

Vad är glutamat?

sannolikt har varit en av de mest omfattande studerade neurotransmittorerna i nervsystemet . Under senare år har studien ökat på grund av dess relation till olika neurodegenerativa patologier (som Alzheimers sjukdom), vilket har gjort det till ett kraftfullt farmakologiskt mål i olika sjukdomar.

Det bör också nämnas att med tanke på komplexiteten hos receptorerna är detta en av de mest komplicerade neurotransmittorerna att studera.

Syntesprocessen

Syntesprocessen för glutamat har sin början i Krebs-cykeln eller cykeln av trikarboxylsyror. Krebs-cykeln är en metabolisk väg eller för oss att förstå, en följd av kemiska reaktioner för att producera cellulär andning i mitokondrier . En metabolisk cykel kan förstås som en mekanism för en klocka, där varje redskap uppfyller en funktion och det enkla felet i en bit kan orsaka att klockan förstör eller inte markerar tiden väl. Cyklerna i biokemi är desamma. En molekyl, genom kontinuerliga enzymatiska reaktioner - klockväxlar - ändrar sin form och sammansättning i syfte att ge upphov till en cellulär funktion. Den huvudsakliga prekursorn för glutamat kommer att vara alfa-ketoglutarat, som kommer att få en aminogrupp genom transaminering för att bli glutamat.

Det är också värt att nämna en annan ganska signifikant föregångare: glutamin. När cellen frisätter glutamat till det extracellulära utrymmet, återvinner astrocyterna - en typ av glialcell - detta glutamat, vilket genom ett enzym kallat glutaminsyntetas blir glutamin. sedan, astrocyterna frisätter glutamin, som återvinns igen av neuronerna som ska transformeras tillbaka till glutamat . Och eventuellt mer än en kommer att fråga följande: Och om de måste returnera glutamin tillbaka till glutamat i neuron, varför förvandlas astrocyten till glutamin till dåligt glutamat? Jo, det vet jag inte heller. Kanske är det att astrocyter och neuroner inte håller med eller kanske Neurovetenskap är så komplicerat. I något av fallen ville jag granska astrocyterna eftersom deras samarbete representerar 40% av omsättning av glutamat, vilket innebär att det mesta av glutamatet återvinns av dessa glialceller .

Det finns andra prekursorer och andra vägar genom vilka glutamatet som släpps ut i det extracellulära utrymmet återvinns. Till exempel finns det neuroner som innehåller en specifik glutamattransportör -EAAT1 / 2- som direkt återställer glutamatet till neuronen och tillåter den excitatoriska signalen att sluta. För vidare studier av syntesen och metabolismen av glutamat rekommenderar jag att du läser litteraturen.

Glutamatreceptorerna

Som vi ofta lärs, varje neurotransmittor har sina receptorer i den postsynaptiska cellen . Receptorerna, som är placerade i cellmembranet, är proteiner till vilka en neurotransmittor, hormon, neuropeptid etc. binder för att ge upphov till en serie förändringar i cellens metabolism i vilken den är belägen i receptorn. I neuroner placerar vi vanligtvis receptorerna i postsynaptiska celler, även om det inte behöver vara så sätt i verkligheten.

Vi lär också i första raden att det finns två typer av huvudreceptorer: jonotropa och metabotropa. Ionotropi är de i vilka när deras ligand är bunden - "nyckel" hos receptorn-de öppnar kanaler som tillåter passage av joner i cellen. Metabotropik, å andra sidan, när liganden är bunden, orsakar förändringar i cellen med hjälp av andra budbärare. I den här översynen kommer jag att prata om huvudtyperna av jototropa receptorer av glutamat, även om jag rekommenderar studien av bibliografin för kunskapen om metabotropa receptorer. Här citerar jag de viktigaste jonotropa receptorerna:

• NMDA-mottagare.
• AMPA-mottagare.
• Kainado mottagare.

NMDA- och AMPA-receptorerna och deras nära relation

Man tror att båda typerna av receptorer är makromolekyler bildade av fyra transmembrana domäner, det vill säga de bildas av fyra underenheter som går igenom cellmembranets lipid-dubbelskikt och båda är glutamatreceptorer som öppnar positivt laddade katjonkanaler. Men ändå är de väsentligt olika.

En av deras skillnader är tröskeln vid vilken de aktiveras. Först är AMPA-receptorer mycket snabbare att aktivera; medan NMDA-receptorer inte kan aktiveras förrän neuronen har en membranpotential på ca -50mV - en neuron när den inaktiveras är vanligtvis omkring -70mV. För det andra kommer stegkatjonerna att vara olika i varje fall. AMPA-receptorer uppnår mycket högre membranpotentialer än NMDA-receptorer, vilka samlar sig mycket mer blygsamt. I gengäld kommer NMDA-mottagare att uppnå mycket mer långvariga aktiveringar i tid än AMPA. därför AMPA-aktiveras snabbt och producerar starkare excitatoriska potentialer, men de avaktiveras snabbt . Och de av NMDA är långsamma att aktivera, men de lyckas hålla de excitatoriska potentialerna de genererar mycket längre.

För att förstå det bättre, låt oss föreställa oss att vi är soldater och att våra vapen representerar de olika mottagarna. Tänk dig att det extracellulära utrymmet är en gräv. Vi har två typer av vapen: revolver och granater. Granaten är enkel och snabb att använda: du tar bort ringen, remsor och väntar på att den exploderar. De har mycket destruktiv potential, men när vi har kastat dem alla bort är det över. Revolveren är ett vapen som tar sin tid att ladda eftersom du måste ta bort trumman och placera kulorna en efter en. Men när vi har laddat den har vi sex skott som vi kan överleva ett tag, men med mycket mindre potential än en granat. Våra hjärnrotorer är NMDA-mottagarna och våra granater är AMPA-enheterna.

Överflöd av glutamat och dess faror

De säger att överflöd är inget bra och i fallet med glutamat är uppfyllt. sedan Vi kommer att nämna några patologier och neurologiska problem där ett överskott av glutamat är relaterat .

1. Glutamatanaloger kan orsaka exotoxicitet

Glutamatliknande läkemedel - det vill säga de har samma funktion som glutamat - som NMDA - som NMDA-receptorn är skyldig till sitt namn - kan orsaka höga doser neurodegenerativa effekter i de mest utsatta hjärnregionerna såsom hypogalamusens bågformiga kärna. Mekanismerna involverade i denna neurodegenerering är olika och involverar olika typer av glutamatreceptorer.

2. Några neurotoxiner som vi kan äta i vår diet utövar neuronal död genom överskott av glutamat

Olika gifter hos vissa djur och växter utövar sina effekter genom nervvägarna av glutamat. Ett exempel är giftet av fröerna från Cycas Circinalis, en giftig växt som vi kan hitta på Stilla havet Guam. Detta gift orsakade en stor förekomst av amyotrofisk lateral skleros på denna ö, där dess invånare intagade den dagligen och trodde att den var godartad.

3. Glutamat bidrar till neuronal död med ischemi

Glutamat är den viktigaste neurotransmittorn vid akuta hjärnstörningar som hjärtinfarkt , hjärtstopp, pre / perinatal hypoxi. I dessa händelser där det finns brist på syre i hjärnvävnaden, kvarstår neuronerna i ett tillstånd av permanent depolarisering; på grund av olika biokemiska processer. Detta leder till permanent frigöring av glutamat från cellerna, med efterföljande upprepad aktivering av glutamatreceptorerna. NMDA-receptorn är särskilt permeabel för kalcium jämfört med andra jonotropa receptorer, och överskott av kalcium leder till neuronaldöd. Därför leder hyperaktiviteten hos glutamatergiska receptorer till neuronaldöd på grund av ökningen av intraneuronalt kalcium.

4. Epilepsi

Förhållandet mellan glutamat och epilepsi är väl dokumenterat. Det anses att epileptisk aktivitet är särskilt relaterad till AMPA-receptorer, även om epilepsi fortskrider, blir NMDA-receptorer viktiga.

Är glutamat bra? Är glutamat dåligt?

Vanligtvis när man läser den här typen av text, slutar det att humanisera molekylerna genom att märka dem "bra" eller "dåligt" - som har ett namn och kallas anthropomorphism, mycket fashionabla tillbaka i medeltida tider. Verkligheten ligger långt ifrån dessa enklare domar.

I ett samhälle där vi har skapat ett begrepp "hälsa" är det lätt för några av naturens mekanismer att göra oss obekväma. Problemet är att naturen inte förstår "hälsa". Vi har skapat det genom medicin, läkemedelsindustri och psykologi. Det är ett socialt begrepp, och som alla sociala begrepp är föremål för samhällets framsteg, vare sig det är mänskligt eller vetenskapligt. Framstegen visar att glutamat är relaterat till ett stort antal patologier som Alzheimers eller schizofreni.Detta är inte ett ont för evolutionen för människan, snarare är det en biokemisk matchning av ett koncept som naturen fortfarande inte förstår: det mänskliga samhället i det 21: a århundradet.

Och som alltid, varför studera detta? I det här fallet tycker jag att svaret är mycket tydligt. På grund av glutamats roll i olika neurodegenerativa patologier leder det till ett viktigt - även om det är komplext - farmakologiskt mål . Några exempel på dessa sjukdomar, även om vi inte har pratat om dem i den här översynen eftersom jag tror att du kan skriva en uppgift uteslutande på detta är Alzheimers sjukdom och schizofreni. Subjektivt finner jag sökandet efter nya droger för schizofreni särskilt intressant för i grund och botten två orsaker: förekomsten av denna sjukdom och de involverade hälsokostnaderna; och de negativa effekterna av nuvarande antipsykotika som i många fall hindrar terapeutisk vidhäftning.

Textredigerad och redigerad av Frederic Muniente Peix

Bibliografiska referenser:

böcker:

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

artiklar:

• Citri, A. & Malenka, R. (2007). Synaptisk plasticitet: Flera former, funktioner och mekanismer. Neuropsykofarmakologi, 33 (1), 18-41. //dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Synaptisk kontra extrasynaptisk NMDA-receptorsignalering: konsekvenser för neurodegenerativa störningar. Naturrecensioner Neurovetenskap, 11 (10), 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Synaptisk kontra extrasynaptisk NMDA-receptorsignalering: konsekvenser för neurodegenerativa störningar. Naturrecensioner Neurovetenskap, 11 (10), 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerchner, G. & Nicoll, R. (2008). Tysta synapser och uppkomsten av en postsynaptisk mekanism för LTP. Naturrecensioner Neurovetenskap, 9 (11), 813-825. //dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papouin, T. & Oliet, S. (2014). Organisation, kontroll och funktion av extrasynaptiska NMDA-receptorer.Philosofiska transaktioner av Royal Society B: Biological Sciences, 369 (1654), 20130601-20130601. //dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601

Neurotransmitters and Their Functions (Mars 2024).