GLUTAMĀTS (NEIROTRANSMITERS): SINTĒZE, DARBĪBA, FUNKCIJAS - NEIROPSIHOLOĢIJA - 2025

Glutamāta ir visvairāk bagātīgāka satraucošs neiromediatoru nervu sistēmas funkciju mugurkaulnieku organismos. Tam ir būtiska loma visās uzbudinājuma funkcijās, kas nozīmē, ka tas ir saistīts ar vairāk nekā 90% no visiem cilvēka smadzeņu sinaptiskajiem savienojumiem.

Bioķīmiskos glutamāta receptorus var iedalīt trīs klasēs: AMPA receptori, NMDA receptori un metabotropie glutamāta receptori. Daži eksperti identificē ceturto veidu, kas pazīstams kā kainātu receptori. Tie ir sastopami visos smadzeņu reģionos, bet dažos apgabalos tie ir īpaši bagātīgi.

Avots: pixabay.com

Glutamātam ir būtiska loma sinaptiskajā plastikā. Tādēļ tas ir īpaši saistīts ar noteiktām progresīvām izziņas funkcijām, piemēram, atmiņu un mācīšanos. Īpaša plastiskuma forma, kas pazīstama kā ilgtermiņa potenciācija, notiek glutamaterģiskās sinapsēs tādās vietās kā hipokamps vai garozas.

Papildus tam visam glutamātam ir arī virkne ieguvumu veselībai, ja to uzturā lieto mērenībā. Tomēr tas var izraisīt arī negatīvu ietekmi, ja jūs koncentrējat pārāk daudz - gan smadzeņu līmenī, gan pārtikā. Šajā rakstā mēs jums pastāstīsim visu par viņu.

Sintēze

L-glutamāta struktūra

Glutamāts ir viens no galvenajiem daudzu olbaltumvielu komponentiem. Sakarā ar to tā ir viena no visbagātākajām aminoskābēm visā cilvēka ķermenī. Normālos apstākļos uzturā ir iespējams iegūt pietiekami daudz šī neirotransmitera, tāpēc nav nepieciešams to sintezēt.

Tomēr glutamāts tiek uzskatīts par neaizstājamu aminoskābi. Tas nozīmē, ka ārkārtas situācijās organisms to var metabolizēt no citām vielām. Konkrēti, to var sintezēt no alfa-ketoglutārskābes, kuru no citrāta iegūst citronskābes ciklā.

Smadzeņu līmenī glutamāts pats par sevi nav spējīgs šķērsot asins-smadzeņu barjeru. Tomēr tas pārvietojas pa centrālo nervu sistēmu, izmantojot augstas afinitātes transporta sistēmu. Tas kalpo, lai regulētu tā koncentrāciju un uzturētu nemainīgu šīs vielas daudzumu, kas atrodams smadzeņu šķidrumos.

Centrālajā nervu sistēmā glutamāts no glutamīna tiek sintezēts procesā, kas pazīstams kā "glutamāta-glutamīnerģiskais cikls", izmantojot fermenta glutamināzi. Tas var notikt gan presinaptiskajos neironos, gan glija šūnās, kas tos ieskauj.

No otras puses, glutamāts pats par sevi ir cita ļoti svarīga neirotransmitera GABA priekštecis. Transformācijas procesu veic ar glutamāta dekarboksilāzes enzīma darbību.

Darbības mehānisms

AMPA receptors saistās ar L-glutamāta antagonistu, parādot aminoterminālu, ligandu saistošu domēnu un transmembranālo domēnu, PDB 3KG2. Kurta Neveu glutamāts ietekmē ķermeni, saistoties ar četriem dažādiem bioķīmisko receptoru veidiem: AMPA receptoriem, NMDA receptoriem, metabotropiem glutamāta receptoriem un kainātu receptoriem. Lielākā daļa no tām atrodas centrālajā nervu sistēmā.

Faktiski vairums glutamāta receptoru atrodas uz postsinaptisko šūnu dendrītiem; un tie saistās ar molekulām, kuras presinaptiskās šūnas atbrīvo intra-sinaptiskajā telpā. No otras puses, tie atrodas arī šūnās, piemēram, astrocītos un oligodendrocītos.

Glutamīna receptorus var iedalīt divos apakštipos: jonotropie un metabotropie. Zemāk mēs redzēsim, kā katrs no tiem darbojas sīkāk.

Jonotropie receptori

Jonotropie receptori.

Jonotropisko glutamāta receptoru galvenā funkcija ir ļaut nātrija, kālija un dažreiz kalcija joniem iziet cauri smadzenēm, reaģējot uz saistīšanu ar glutamātu. Kad notiek saistīšanās, antagonists stimulē receptoru centrālo poru - jonu kanāla - tiešu darbību, tādējādi ļaujot šīm vielām iziet cauri.

Nātrija, kālija un kalcija jonu pāreja izraisa postsinaptisko ierosmes strāvu. Šī strāva depolarizē; un, ja tiek aktivizēts pietiekams skaits glutamāta receptoru, var sasniegt darbības potenciālu postsinaptiskajā neironā.

Visu veidu glutamāta receptori spēj radīt postsinaptisko ierosmes strāvu. Tomēr šīs strāvas ātrums un ilgums katram no tiem ir atšķirīgs. Tādējādi katram no tiem ir atšķirīga ietekme uz nervu sistēmu.

Metabotropie receptori

Metabotropie glutamāta receptori pieder G olbaltumvielu receptoru apakšsaimei C. Tie ir sadalīti trīs grupās, kuras, savukārt, zīdītājiem ir sadalītas astoņos apakštipos.

Šie receptori sastāv no trim atšķirīgām daļām: ārpusšūnu, transmembranālā un intracelulārā. Atkarībā no tā, kur notiek saikne ar glutamāta molekulām, ķermenī vai nervu sistēmā rodas atšķirīgs efekts.

Ārpusšūnu reģionu veido modulis, kas pazīstams kā “Venēras mušu slazda” un ir atbildīgs par glutamāta saistīšanu. Tam ir arī daļa ar cisteīnu, kam ir būtiska loma strāvas izmaiņu pārnešanā uz transmembrānas daļu.

Transmembrāno reģionu veido septiņi apgabali, un tā galvenā funkcija ir savienot ārpusšūnu zonu ar starpšūnu zonu, kur parasti notiek olbaltumvielu savienošanās.

Glutamāta molekulu saistīšanās ārpusšūnu reģionā izraisa fosforilēšanu olbaltumvielās, kas nonāk starpšūnu reģionā. Tas ietekmē lielu skaitu bioķīmisko ceļu un jonu kanālus šūnā. Tāpēc metabotropie receptori var izraisīt ļoti plašu fizioloģisko efektu klāstu.

Receptori ārpus centrālās nervu sistēmas

Tiek uzskatīts, ka glutamāta receptoriem ir galvenā loma tādu stimulu saņemšanā, kas izsauc "umami" garšu, kas ir viens no pieciem pamata aromātiem, saskaņā ar jaunākajiem pētījumiem šajā jomā. Tādēļ ir zināms, ka šīs klases receptori eksistē uz mēles, it īpaši uz garšas kārpiņām.

Ir zināms, ka jonotropie glutamāta receptori eksistē arī sirds audos, lai gan to loma šajā jomā joprojām nav zināma. Disciplīna, kas pazīstama kā "imūnhistoķīmija", ir atradusi dažus no šiem receptoriem terminālajos nervos, ganglijās, vadošās šķiedrās un dažos kardiomiocītos.

No otras puses, noteiktos aizkuņģa dziedzera reģionos ir iespējams atrast arī nelielu skaitu šo receptoru. Tās galvenā funkcija šeit ir regulēt tādu vielu kā insulīna un glikagona sekrēciju. Tas ir pavēris iespējas pētījumiem par iespēju diabētu regulēt, izmantojot glutamāta antagonistus.

Šodien mēs arī zinām, ka ādai ir noteikts daudzums NMDA receptoru, kurus var stimulēt, lai iegūtu pretsāpju efektu. Īsāk sakot, glutamātam ir ļoti dažāda iedarbība visā ķermenī, un tā receptori atrodas visā ķermenī.

Iespējas

Mēs jau esam redzējuši, ka glutamāts ir visizplatītākais neirotransmiters zīdītāju smadzenēs. Tas galvenokārt ir saistīts ar faktu, ka tas mūsu ķermenī pilda ļoti daudzas funkcijas. Šeit mēs jums sakām, kuri ir galvenie.

Atbalsta normālu smadzeņu darbību

Glutamāts ir vissvarīgākais neirotransmiters normālu smadzeņu funkciju regulēšanā. Praktiski visi smadzenēs un muguras smadzenēs esošie ierosinošie neironi ir glutamaterģiski.

Glutamāts sūta signālus gan smadzenēm, gan visam ķermenim. Šie ziņojumi palīdz veikt tādas funkcijas kā atmiņa, mācīšanās vai spriešana, kā arī sekundāra loma daudzos citos mūsu smadzeņu darbības aspektos.

Piemēram, šodien mēs zinām, ka ar zemu glutamāta līmeni nav iespējams veidot jaunas atmiņas. Turklāt neparasti mazs šī neirotransmitera daudzums var izraisīt šizofrēnijas, epilepsijas vai psihisku problēmu, piemēram, depresijas un trauksmes, lēkmes.

Pat pētījumi ar pelēm rāda, ka nenormāli zemu glutamāta līmeni smadzenēs var saistīt ar autisma spektra traucējumiem.

Tas ir GABA priekšgājējs

Glutamāts ir arī bāze, kuru ķermenis izmanto, lai veidotu vēl vienu ļoti svarīgu neirotransmiteru - gamma-aminosviestskābi (GABA). Šī viela papildus muskuļu kontrakcijai spēlē ļoti svarīgu lomu mācībās. Tas ir saistīts arī ar tādām funkcijām kā miegs vai atpūta.

Uzlabo gremošanas sistēmas darbību

Glutamātu var absorbēt no pārtikas, kas ir šis neirotransmiters un ir galvenais gremošanas sistēmas šūnu enerģijas avots, kā arī svarīgs substrāts aminoskābju sintēzei šajā ķermeņa daļā.

Pārtikā esošais glutamāts visā ķermenī izraisa vairākas pamata reakcijas. Piemēram, tas aktivizē vagus nervu tādā veidā, ka tiek veicināta serotonīna veidošanās gremošanas sistēmā. Tas veicina zarnu kustības, kā arī palielina ķermeņa temperatūru un enerģijas ražošanu.

Daži pētījumi liecina, ka perorālu glutamāta piedevu lietošana var uzlabot gremošanu pacientiem, kuriem šajā sakarā ir problēmas. Turklāt šī viela var arī aizsargāt kuņģa sienu no dažu medikamentu kaitīgās ietekmes uz to.

Regulē apetītes un sāta ciklu

Lai gan mēs precīzi nezinām, kā šī iedarbība rodas, glutamātam ir ļoti svarīga regulatīva ietekme uz apetītes apriti un sāta sajūtu.

Tādējādi tā klātbūtne pārtikā liek mums justies izsalkušākiem un vēlēties ēst vairāk; bet tas arī liek mums justies apmierinātākiem pēc uzņemšanas.

Uzlabo imūnsistēmu

Dažās imūnsistēmas šūnās ir arī glutamāta receptori; piemēram, T šūnas, B šūnas, makrofāgi un dendrītiskās šūnas. Tas liek domāt, ka šim neirotransmiteram ir nozīmīga loma gan iedzimtajā, gan adaptīvajā imūnsistēmā.

Daži pētījumi, izmantojot šo vielu kā zāles, ir parādījuši, ka tai var būt ļoti labvēlīga ietekme uz tādām slimībām kā vēzis vai bakteriālas infekcijas. Turklāt šķiet, ka tas zināmā mērā aizsargā arī pret neirodeģeneratīviem traucējumiem, piemēram, Alcheimera slimību.

Uzlabo muskuļu un kaulu darbību

Šodien mēs zinām, ka glutamātam ir būtiska loma kaulu augšanā un attīstībā, kā arī viņu veselības uzturēšanā.

Šī viela novērš tādu šūnu parādīšanos, kas pasliktina kaulus, piemēram, osteoklastus; un to varētu izmantot tādu slimību kā osteoporoze ārstēšanai cilvēkiem.

No otras puses, mēs arī zinām, ka glutamātam ir būtiska loma muskuļu darbībā. Piemēram, fiziskās slodzes laikā šis neirotransmiters ir atbildīgs par enerģijas piegādi muskuļu šķiedrām un glutationa ražošanu.

Var palielināt ilgmūžību

Visbeidzot, daži neseni pētījumi liecina, ka glutamātam var būt ļoti labvēlīga ietekme uz šūnu novecošanās procesu. Lai gan tas vēl nav pārbaudīts cilvēkiem, eksperimenti ar dzīvniekiem liecina, ka šīs vielas palielināšanās uzturā var samazināt mirstības līmeni.

Tiek uzskatīts, ka šī ietekme rodas tāpēc, ka glutamāts aizkavē šūnu novecošanās simptomu parādīšanos, kas ir viens no galvenajiem ar vecumu saistītās nāves cēloņiem.

Briesmas

Kad smadzenēs vai ķermenī ir mainījies dabiskais glutamāta līmenis, ir iespējams ciest no visa veida problēmām. Tas notiek neatkarīgi no tā, vai ķermenī ir mazāk vielu, nekā mums nepieciešams, vai ja līmenis tiek paaugstināts pārspīlēti.

Tā, piemēram, glutamāta līmeņa izmaiņas organismā ir saistītas ar garīgiem traucējumiem, piemēram, depresiju, trauksmi un šizofrēniju. Turklāt šķiet, ka tas ir saistīts arī ar autismu, Alcheimera slimību un visa veida neirodeģeneratīvajām slimībām.

No otras puses, šķiet, ka fiziskā līmenī šīs vielas pārpalikums būtu saistīts ar tādām problēmām kā aptaukošanās, vēzis, diabēts vai amiotrofiskā laterālā skleroze. Tam var būt arī ļoti kaitīga ietekme uz noteiktu ķermeņa sastāvdaļu, piemēram, muskuļiem un kauliem, veselību.

Visas šīs briesmas, no vienas puses, būtu saistītas ar tīra glutamāta daudzumu uzturā (mononātrija glutamāta formā, kas, šķiet, var šķērsot hematoencefālisko barjeru). Turklāt tie būtu saistīti arī ar pārāk lielu porainību tajā pašā barjerā.

secinājums

Glutamāts ir viena no vissvarīgākajām vielām, ko ražo mūsu ķermenis, un tam ir būtiska loma visu veidu funkcijās un procesos. UN

n šajā rakstā jūs uzzinājāt, kā tas darbojas un kādi ir tā galvenie ieguvumi; bet arī briesmas, kas tai rodas, ja mūsu ķermenī to atrod pārāk daudz.

Atsauces

1. "Kas ir glutamāts? Glutamāta neirotransmitera funkciju, ceļu un ierosmes pārbaude ”: Neurohacker. Iegūts: 2019. gada 26. februārī no vietnes Neurohacker: neurohacker.com.
2. "Glutamatergiskās sistēmas pārskats" Nacionālajā biotehnoloģijas informācijas centrā. Iegūts: 2019. gada 26. februārī no Nacionālā biotehnoloģijas informācijas centra: ncbi.nlm.nih.gov.
3. “Glutamāta receptors”: Wikipedia. Iegūts: 2019. gada 26. februārī no Wikipedia: en.wikipedia.org.
4. "8 svarīgas glutamāta lomas + kāpēc liekā apjomā ir slikti" rakstā: Self Hacked. Iegūts: 2019. gada 26. februārī no Self Hacked: selfhacked.com.
5. "Glutamāts (neirotransmiters)" in: Wikipedia. Iegūts: 2019. gada 26. februārī no Wikipedia: en.wikipedia.org.