ГЛУТАМАТ (НЕЙРОМЕДІАТОР): СИНТЕЗ, ДІЯ, ФУНКЦІЇ - НЕЙРОПСИХОЛОГІЯ

Глутамат є найбільш поширеним збудливим нейромедіатором в функції нервової системи у хребетних тварин організмів. Він відіграє фундаментальну роль у всіх збудливих функціях, з чого випливає, що він пов'язаний з більш ніж 90% усіх синаптичних зв’язків у мозку людини.

Біохімічні рецептори глутамату можна розділити на три класи: рецептори AMPA, рецептори NMDA та метаботропні рецептори глутамату. Деякі фахівці виділяють четвертий тип, відомий як рецептори каїнату. Вони є у всіх регіонах мозку, але особливо рясні в деяких районах.

Джерело: pixabay.com

Глутамат грає основну роль у синаптичній пластичності. Через це вона особливо пов'язана з певними передовими когнітивними функціями, такими як пам'ять та навчання. Специфічна форма пластичності, відома як довготривале потенціювання, виникає при глутаматергічних синапсах в таких областях, як гіпокамп або кора.

На додаток до всього цього, глутамат також має ряд переваг для здоров’я при споживанні його через дієту в помірному обсязі. Однак це також може спричинити деякі негативні наслідки, якщо ви зосереджуєтеся занадто багато, як на рівні мозку, так і на їжі. У цій статті ми розповімо вам все про нього.

Синтез

Структура L-глутамату

Глутамат - один з основних компонентів великої кількості білків. Через це вона є однією з найпоширеніших амінокислот у всьому людському організмі. За нормальних обставин можна отримувати достатню кількість цього нейромедіатора за допомогою дієти, так що не потрібно його синтезувати.

Однак глутамат вважається несуттєвою амінокислотою. Це означає, що в умовах надзвичайних ситуацій організм може метаболізувати його з інших речовин. Зокрема, він може бути синтезований з альфа-кетоглутарової кислоти, яка утворюється за допомогою циклу лимонної кислоти з цитрату.

На рівні мозку глутамат не здатний сам перетнути гематоенцефалічний бар'єр. Однак він рухається через центральну нервову систему, використовуючи транспортну систему високої спорідненості. Це служить для регулювання його концентрації та збереження кількості цієї речовини, що знаходиться в рідинах мозку, постійною.

У центральній нервовій системі глутамат синтезується з глютаміну в процесі, відомому як "глутамат-глутамінергічний цикл", завдяки дії ферменту глутамінази. Це може відбуватися як у пресинаптичних нейронах, так і в гліальних клітинах, які їх оточують.

З іншого боку, глутамат сам по собі є попередником ще одного дуже важливого нейротрансмітера, GABA. Процес трансформації здійснюється дією ферменту глутаматдекарбоксилази.

Механізм дії

Рецептор AMPA зв'язується з антагоністом L-глутамату, показуючи аміно-термінал, ліганд-зв'язуючий домен та трансмембранний домен PDB 3KG2. Клутіс Невеу Глютамат надає свою дію на організм, зв'язуючись з чотирма різними типами біохімічних рецепторів: AMPA-рецепторами, NMDA-рецепторами, метаботропними рецепторами глутамату та рецепторами каїнату. Більшість з них розташовані в центральній нервовій системі.

Насправді переважна більшість рецепторів глутамату розташовані на дендритах постсинаптичних клітин; і вони зв'язуються з молекулами, що виділяються у внутрішньосинаптичний простір пресинаптичними клітинами. З іншого боку, вони також присутні в клітинах, таких як астроцити та олігодендроцити.

Глутамінові рецептори можна розділити на два підтипи: іонотропний та метаботропний. Нижче ми побачимо, як кожен з них працює більш докладно.

Іонотропні рецептори

Іонотропний рецептор.

Рецептори іонотропних глутаматів мають головну функцію - дозволяють іонам натрію, калію, а іноді іонів кальцію проходити через мозок у відповідь на зв'язування глутамату. Коли відбувається зв'язування, антагоніст стимулює пряму дію центральної пори рецептора, іонного каналу, тим самим забезпечуючи проходження цих речовин.

Проходження іонів натрію, калію та кальцію викликає постсинаптичний збудливий струм. Цей струм деполяризує; і якщо активована достатня кількість рецепторів глутамату, потенціал дії в постсинаптичному нейроні може бути досягнутий.

Усі типи рецепторів глутамату здатні виробляти постсинаптичний збудливий струм. Однак швидкість і тривалість цього струму для кожного з них різна. Таким чином, кожен з них по-різному впливає на нервову систему.

Метаботропні рецептори

Метаботропні рецептори глутамату належать до підсімейства С. Білкові рецептори С. Вони поділяються на три групи, які у свою чергу поділяються на вісім підтипів у випадку ссавців.

Ці рецептори складаються з трьох різних частин: позаклітинна область, трансмембранна область та внутрішньоклітинна область. Залежно від того, де відбувається зв’язок з молекулами глутамату, різний ефект відбудеться в організмі або в нервовій системі.

Позаклітинна область складається з модуля, відомого як «Венера мухоловка», яка відповідає за зв'язування глутамату. Він також має частину, багату цистеїном, яка відіграє фундаментальну роль у передачі зміни струму в бік частини трансмембрани.

Трансмембранна область складається з семи областей, і її основна функція полягає в з'єднанні позаклітинної зони з внутрішньоклітинною зоною, де зазвичай відбувається зв'язування білка.

Зв'язування молекул глутамату у позаклітинній області спричиняє фосфорилювання білків, які досягають внутрішньоклітинної області. Це впливає на велику кількість біохімічних шляхів та іонних каналів у клітині. Через це метаботропні рецептори можуть викликати дуже широкий спектр фізіологічних ефектів.

Рецептори поза центральної нервової системи

Вважається, що рецептори глутамату відіграють ключову роль у прийомі подразників, що викликають смак "umami", одного з п'яти основних ароматів згідно з останніми дослідженнями в цій галузі. Через це, як відомо, рецептори цього класу існують на язиці, зокрема на смакових рецепторах.

Відомо, що іонотропні рецептори глутамату існують у серцевій тканині, хоча їх роль у цій області досі невідома. Дисципліна, відома як "імуногістохімія", розташовувала деякі з цих рецепторів у кінцевих нервах, гангліях, провідних волокнах та деяких кардіоміоцитах.

З іншого боку, також можна знайти невелику кількість цих рецепторів у певних регіонах підшлункової залози. Основна його функція тут - регулювати секрецію таких речовин, як інсулін та глюкагон. Це відкрило двері для дослідження можливості регулювання діабету за допомогою антагоністів глутамату.

Сьогодні ми також знаємо, що на шкірі є певна кількість рецепторів NMDA, які можуть стимулюватися до створення знеболюючого ефекту. Коротше кажучи, глутамат має дуже різноманітний вплив на організм, а його рецептори розташовані по всьому організму.

Особливості

Ми вже бачили, що глутамат - найпоширеніший нейромедіатор у мозку ссавців. В основному це пов’язано з тим, що він виконує велику кількість функцій у нашому організмі. Тут ми розповімо, які основні з них.

Підтримує нормальну роботу мозку

Глутамат - найважливіший нейромедіатор у регуляції нормальних функцій мозку. Практично всі збуджуючі нейрони головного та спинного мозку є глутаматергічними.

Глутамат посилає сигнали як до мозку, так і по всьому тілу. Ці повідомлення допомагають таким функціям, як пам'ять, навчання чи міркування, крім того, що вони відіграють другорядну роль у багатьох інших аспектах функціонування нашого мозку.

Наприклад, сьогодні ми знаємо, що при низькому рівні глутамату неможливо сформувати нові спогади. Крім того, аномально низька кількість цього нейромедіатора може викликати напади шизофренії, епілепсії або психіатричних проблем, таких як депресія та тривожність.

Навіть дослідження на мишах показують, що аномально низький рівень глутамату в мозку може бути пов’язаний з порушеннями спектру аутизму.

Він є попередником GABA

Глутамат також є основою, яку організм використовує для формування іншого дуже важливого нейромедіатора, гамма-аміномасляної кислоти (GABA). Ця речовина відіграє дуже важливу роль у навчанні, крім скорочення м’язів. Він також пов'язаний з такими функціями, як сон або розслаблення.

Поліпшує роботу травної системи

Глутамат може поглинатися з їжею, будучи цим нейротрансмітером основним джерелом енергії для клітин травної системи, а також важливим субстратом для синтезу амінокислот у цій частині тіла.

Глютамат в їжі викликає кілька основних реакцій у всьому організмі. Наприклад, він активізує блукаючий нерв таким чином, що сприяє виробленню серотоніну в травній системі. Це заохочує дефекацію, а також підвищення температури тіла та вироблення енергії.

Деякі дослідження показують, що використання пероральних добавок глутамату може покращити травлення у пацієнтів із проблемами в цьому плані. Крім того, ця речовина також може захистити стінку шлунка від шкідливого впливу певних ліків на неї.

Регулює цикл апетиту та ситості

Хоча ми точно не знаємо, як відбувається цей ефект, глутамат має дуже важливий регуляторний вплив на ланцюг апетиту та ситості.

Таким чином, його присутність у їжі змушує нас відчувати себе голоднішими і хочемо їсти більше; але це також змушує нас відчувати себе більш задоволеними після прийому.

Покращує імунну систему

Деякі клітини імунної системи також мають рецептори глутамату; наприклад, Т-клітини, В-клітини, макрофаги та дендритні клітини. Це говорить про те, що цей нейромедіатор відіграє важливу роль як у вродженій, так і у адаптаційній імунній системі.

Деякі дослідження, що використовують цю речовину як ліки, показали, що вона може мати дуже сприятливий вплив на такі захворювання, як рак або бактеріальні інфекції. Крім того, схоже, вона також певною мірою захищає від нейродегенеративних порушень, таких як хвороба Альцгеймера.

Покращує роботу м’язів і кісток

Сьогодні ми знаємо, що глутамат відіграє фундаментальну роль у зростанні та розвитку кісток, а також у підтримці їх здоров’я.

Ця речовина запобігає появі клітин, що руйнують кістки, наприклад, остеокластів; і його можна використовувати для лікування таких захворювань, як остеопороз у людини.

З іншого боку, ми також знаємо, що глутамат відіграє основну роль у роботі м’язів. Наприклад, під час фізичних вправ цей нейромедіатор відповідає за енергію м’язових волокон і вироблення глутатіону.

Може збільшити довголіття

Нарешті, деякі останні дослідження припускають, що глутамат може мати дуже сприятливий вплив на процес старіння клітин. Хоча це ще не було випробувано на людях, експерименти на тваринах показують, що збільшення цієї речовини в раціоні може знизити показники смертності.

Вважається, що цей ефект пояснюється тим, що глутамат затримує виникнення симптомів клітинного старіння, що є однією з провідних причин вікової смерті.

Небезпеки

Коли в мозку або в організмі змінюються природні рівні глутамату, можна страждати різного роду проблемами. Це відбувається, чи є в організмі менше речовини, ніж нам потрібно, або якщо рівень підвищено підвищеним.

Так, наприклад, зміни рівня глутамату в організмі були пов'язані з психічними розладами, такими як депресія, тривожність та шизофренія. Крім того, це, здається, пов'язане з аутизмом, хворобою Альцгеймера та всіма різновидами нейродегенеративних захворювань.

З іншого боку, на фізичному рівні здається, що надлишок цієї речовини пов'язаний з проблемами, такими як ожиріння, рак, діабет або бічний аміотрофічний склероз. Це також може мати дуже згубний вплив на здоров'я певних компонентів тіла, таких як м'язи та кістки.

Всі ці небезпеки були б пов'язані, з одного боку, надлишком чистого глутамату в раціоні (у вигляді глутамату натрію, який, здається, може перетнути гематоенцефалічний бар'єр). Крім того, вони також мали би відношення до надмірної пористості цього ж бар'єру.

висновок

Глутамат - одна з найважливіших речовин, що виробляються нашим організмом, і він відіграє фундаментальну роль у всіх видах функцій та процесів. І

n у цій статті ви дізналися, як вона працює і які її основні переваги; але і небезпеки, які він несе, коли в нашому організмі він виявляється в занадто великих кількостях.

Список літератури

"Що таке глутамат? Дослідження функцій, шляхів та збудження нейромедіатора глутамата ”в: Neurohacker. Отримано: 26 лютого 2019 року з Neurohacker: neurohacker.com.
"Огляд глутаматергічної системи" в: Національний центр інформації про біотехнології. Отримано: 26 лютого 2019 року з Національного центру інформації про біотехнології: ncbi.nlm.nih.gov.
"Рецептор глутамату" у: Вікіпедія. Отримано: 26 лютого 2019 року з Вікіпедії: en.wikipedia.org.
"8 важливих ролей глутамату + чому це погано в надлишку" у: Самостійне руйнування. Отримано: 26 лютого 2019 року з Self Hacked: selfhacked.com.
"Глутамат (нейромедіатор)" у: Вікіпедія. Отримано: 26 лютого 2019 року з Вікіпедії: en.wikipedia.org.

ГЛУТАМАТ (НЕЙРОМЕДІАТОР): СИНТЕЗ, ДІЯ, ФУНКЦІЇ - НЕЙРОПСИХОЛОГІЯ - 2024