GLUTAMAT (NEUROTRANSMITER): SINTEZA, DJELOVANJE, FUNKCIJE - NEUROPSIHOLOGIJA - 2025

Glutamat je najobilniji neurotransmiter u ekscitacijski funkcija centralnog živčanog sustava kod verterbrata. On igra temeljnu ulogu u svim ekscitacijskim funkcijama, što implicira da je povezan s više od 90% svih sinaptičkih veza u ljudskom mozgu.

Biokemijski receptori glutamata mogu se podijeliti u tri klase: AMPA receptore, NMDA receptore i metabotropne receptore glutamata. Neki stručnjaci identificiraju četvrti tip, poznat kao kainatori. Nalaze se u svim regijama mozga, ali su posebno obilna u nekim područjima.

Izvor: pixabay.com

Glutamat igra temeljnu ulogu u sinaptičkoj plastičnosti. Zbog toga je posebno povezana s određenim naprednim kognitivnim funkcijama kao što su pamćenje i učenje. Specifični oblik plastičnosti, poznat kao dugotrajno potenciranje, javlja se u glutamatergičkim sinapsama na područjima kao što su hipokampus ili korteks.

Uz sve to, glutamat ima i brojne zdravstvene koristi kada se unosi u prehrani umjereno. Međutim, može izazvati i neke negativne efekte ako se previše koncentrirate, i na razini mozga i u hrani. U ovom ćemo vam članku reći sve o njemu.

Sinteza

Struktura L-glutamata

Glutamat je jedna od glavnih komponenti velikog broja proteina. Zbog toga je jedna od najobilnijih aminokiselina u čitavom ljudskom tijelu. U normalnim okolnostima, moguće je dobiti dovoljno ovog neurotransmitera kroz dijetu, tako da ga nije potrebno sintetizirati.

Međutim, glutamat se smatra nebitnom aminokiselinom. To znači da tijelo, u hitnim slučajevima, može metabolizirati iz drugih tvari. Točnije, može se sintetizirati iz alfa-Ketoglutarne kiseline, koja se dobiva iz ciklusa limunske kiseline iz citrata.

Na razini mozga glutamat nije sposoban sam preći krvno-moždanu barijeru. Međutim, on se kreće kroz središnji živčani sustav koristeći visoko afinitetni transportni sustav. To služi za reguliranje njegove koncentracije i održavanje količine ove tvari koja se nalazi u moždanoj tekućini konstantnom.

U središnjem živčanom sustavu glutamat se sintetizira iz glutamina u procesu poznatom kao "glutamat-glutaminergički ciklus", djelovanjem enzima glutaminaze. To se može dogoditi kako u presinaptičkim neuronima, tako i u glijalnim stanicama koje ih okružuju.

S druge strane, glutamat je sam prekursor drugog važnog neurotransmitera, GABA. Proces transformacije provodi se djelovanjem enzima glutamata dekarboksilaza.

Mehanizam djelovanja

AMPA receptor veže se na antagonist L-glutamata koji pokazuje amino terminal, domenu koja veže ligand i transmembransku domenu, PDB 3KG2. Curtis Neveu glutamat djeluje na tijelo vezanjem na četiri različite vrste biokemijskih receptora: AMPA receptore, NMDA receptore, metabotropne receptore glutamata i receptore kainata. Većina ih je smještena unutar središnjeg živčanog sustava.

Zapravo, velika većina receptora glutamata smještena je na dendritima postsinaptičkih stanica; a vežu se na molekule koje presinaptičke stanice puštaju u intra-sinaptički prostor. S druge strane, prisutni su i u stanicama poput astrocita i oligodendrocita.

Glutaminske receptore možemo podijeliti u dvije podvrste: ionotropne i metabotropne. U nastavku ćemo vidjeti kako svaki od njih detaljnije djeluje.

Ionotropni receptori

Ionotropni receptor.

Inotropni receptori glutamata imaju primarnu funkciju dopuštajući natrijevim, kalijskim, a ponekad i kalcijevim ionima da prođu kroz mozak kao odgovor na vezanje glutamata. Kad se dogodi vezivanje, antagonist potiče izravno djelovanje receptora na središnju pora, ionski kanal, omogućujući tako prolazak tih tvari.

Prolazak natrijevih, kalijevih i kalcijevih iona uzrokuje postinaptičku pobudnu struju. Ova struja depolarizira; i ako se aktivira dovoljan broj receptora glutamata, može se dostići akcijski potencijal u postsinaptičkom neuronu.

Sve vrste glutamatnih receptora sposobne su proizvesti postsinaptičku pobudnu struju. Međutim, brzina i trajanje ove struje su različiti za svaku od njih. Dakle, svaki od njih ima različite učinke na živčani sustav.

Metabotropni receptori

Metabotropni receptori glutamata pripadaju poddružini C. Proteinski receptori C. Podijeljeni su u tri skupine, koje su za sisavce podijeljene u osam podtipova.

Ti se receptori sastoje od tri različita dijela: izvanstanično područje, transmembransko područje i unutarćelijsko područje. Ovisno o tome gdje se odvija veza s molekulama glutamata, drugačiji učinak će se pojaviti u tijelu ili živčanom sustavu.

Izvanstanično područje sastoji se od modula poznatog kao "Venčeva muha" koji je odgovoran za vezanje glutamata. Također ima dio bogat cisteinom koji igra temeljnu ulogu u prijenosu promjene struje prema dijelu transmembrane.

Transmembransko područje sastoji se od sedam područja, a njegova glavna funkcija je povezivanje izvanćelijske zone s unutarćelijskom zonom, gdje se obično vrši spajanje proteina.

Vezanje molekula glutamata u izvanstaničnoj regiji uzrokuje fosforilaciju proteina koji dospijeva u unutarćelijsku regiju. To utječe na veliki broj biokemijskih putova i ionskih kanala u stanici. Zbog toga metabotropni receptori mogu izazvati vrlo širok spektar fizioloških učinaka.

Receptori izvan središnjeg živčanog sustava

Vjeruje se da receptori glutamata igraju ključnu ulogu u primanju podražaja koji potiču „umami“ okus, jedan od pet osnovnih okusa prema najnovijim istraživanjima u ovom području. Zbog toga se zna da receptori ove klase postoje na jeziku, tačnije na okusnim pupoljcima.

Inotropni receptori za glutamat također su poznati u srčanom tkivu, iako je njihova uloga u ovom području još nepoznata. Disciplina poznata kao "imunhistokemija" smjestila je neke od tih receptora u terminalne živce, ganglije, provodljiva vlakna i neke kardiomiocite.

S druge strane, također je moguće pronaći mali broj ovih receptora u određenim regijama gušterače. Njegova glavna funkcija ovdje je reguliranje izlučivanja tvari poput inzulina i glukagona. Ovo je otvorilo vrata istraživanju mogućnosti regulacije dijabetesa primjenom antagonista glutamata.

Danas također znamo da koža ima određenu količinu NMDA receptora, što se može potaknuti na stvaranje analgetskog učinka. Ukratko, glutamat ima vrlo raznolike učinke u tijelu, a njegovi se receptori nalaze u cijelom tijelu.

Značajke

Već smo vidjeli da je glutamat najbrojniji neurotransmiter u mozgu sisavaca. To je uglavnom zbog činjenice da ona ispunjava veliki broj funkcija u našem tijelu. Ovdje vam kažemo koji su glavni.

Podržava normalno funkcioniranje mozga

Glutamat je najvažniji neurotransmiter u regulaciji normalnih funkcija mozga. Gotovo svi ekscitacijski neuroni u mozgu i leđnoj moždini su glutamatergični.

Glutamat šalje signale i mozgu i cijelom tijelu. Ove poruke pomažu u funkcijama poput pamćenja, učenja ili razmišljanja, osim što igraju sporednu ulogu u mnogim drugim aspektima funkcioniranja našeg mozga.

Na primjer, danas znamo da je s niskom razinom glutamata nemoguće oblikovati nova sjećanja. Nadalje, nenormalno mala količina ovog neurotransmitera može potaknuti napade šizofrenije, epilepsije ili psihijatrijskih problema poput depresije i anksioznosti.

Čak i studije s miševima pokazuju da se nenormalno niske razine glutamata u mozgu mogu povezati s poremećajima spektra autizma.

Prekurs je GABA-e

Glutamat je ujedno i baza koju tijelo koristi za stvaranje drugog vrlo važnog neurotransmitera, gama-aminobuterne kiseline (GABA). Ova tvar igra vrlo važnu ulogu u učenju, osim kontrakcije mišića. Također je povezana s funkcijama poput spavanja ili opuštanja.

Poboljšava rad probavnog sustava

Glutamat se može apsorbirati iz hrane, budući da je ovaj neurotransmiter glavni izvor energije za stanice probavnog sustava, kao i važan supstrat za sintezu aminokiselina u ovom dijelu tijela.

Glutamat u hrani uzrokuje nekoliko temeljnih reakcija u tijelu. Primjerice, aktivira vagusni živac na takav način da se potiče proizvodnja serotonina u probavnom sustavu. To potiče rad crijeva, kao i povećanje tjelesne temperature i proizvodnje energije.

Neke studije pokazuju da upotreba oralnih dodataka glutamata može poboljšati probavu kod pacijenata s problemima u vezi s tim. Uz to, ova tvar također može zaštititi stjenku želuca od štetnog utjecaja određenih lijekova na njega.

Regulira ciklus apetita i sitosti

Iako ne znamo kako se točno događa ovaj učinak, glutamat ima vrlo važan regulatorni učinak na sklop apetita i sitost.

Dakle, njegova prisutnost u hrani čini nas gladnijima i želimo jesti više; ali također nas čini zadovoljnijima nakon uzimanja.

Poboljšava imunološki sustav

Neke stanice imunološkog sustava imaju i receptore glutamata; na primjer, T stanice, B stanice, makrofagi i dendritičke stanice. Ovo sugerira da ovaj neurotransmiter igra važnu ulogu i u urođenom i u adaptivnom imunološkom sustavu.

Neke studije koje koriste ovu tvar kao lijek pokazale su da ona može imati vrlo povoljan učinak na bolesti poput raka ili bakterijskih infekcija. Uz to, čini se da u određenoj mjeri štiti i od neurodegenerativnih poremećaja, poput Alzheimerove bolesti.

Poboljšava rad mišića i kostiju

Danas znamo da glutamat igra temeljnu ulogu u rastu i razvoju kostiju, kao i u održavanju njihovog zdravlja.

Ova tvar sprečava pojavu stanica koje propadaju kosti, poput osteoklasta; a mogla bi se koristiti za liječenje bolesti poput osteoporoze kod ljudi.

S druge strane, također znamo da glutamat igra temeljnu ulogu u mišićnoj funkciji. Na primjer, tijekom vježbanja, ovaj neurotransmiter odgovoran je za energiju mišićnih vlakana i proizvodnju glutationa.

Može povećati dugovječnost

Konačno, neke nedavne studije sugeriraju da glutamat može imati vrlo povoljan učinak na proces starenja stanica. Iako to još nije testirano na ljudima, pokusi na životinjama pokazuju da povećanje ove tvari u prehrani može smanjiti stopu smrtnosti.

Vjeruje se da je ovaj učinak posljedica glutamata koji odgađa pojavu simptoma staničnog starenja, što je jedan od vodećih uzroka smrti povezane s godinama.

opasnosti

Kada se prirodna razina glutamata promijeni u mozgu ili tijelu, moguće je patiti od svih vrsta problema. To se događa bez obzira da li je u tijelu manje tvari nego što je potrebno, ili ako se razine podižu na pretjeran način.

Tako su, na primjer, promjene razine glutamata u tijelu povezane s mentalnim poremećajima kao što su depresija, anksioznost i shizofrenija. Uz to, čini se da je povezan i s autizmom, Alzheimerovom bolešću i svim vrstama neurodegenerativnih bolesti.

S druge strane, čini se da bi se na fizičkoj razini višak ove tvari mogao povezati s problemima poput pretilosti, raka, dijabetesa ili amiotrofične lateralne skleroze. Također bi mogao imati vrlo štetne učinke na zdravlje određenih komponenti tijela, poput mišića i kostiju.

Sve ove opasnosti bile bi povezane s jedne strane s viškom čistog glutamata u prehrani (u obliku mononatrijevog glutamata, za koji se čini da može prijeći krvno-moždanu barijeru). Osim toga, oni bi također trebali imati veze s viškom poroznosti u istoj ovoj barijeri.

zaključak

Glutamat je jedna od najvažnijih tvari koje proizvodi naše tijelo i igra temeljnu ulogu u svim vrstama funkcija i procesa. I

n u ovom članku naučili ste kako to radi i koje su njegove glavne prednosti; ali i opasnosti koje on ima kada se u našem tijelu nalazi u previsokim količinama.

Reference

1. „Što je glutamat? Ispitivanje funkcija, puta i ekscitacije neurotransmitera glutamata “u: Neurohacker. Preuzeto: 26. veljače 2019. s Neurohackera: neurohacker.com.
2. "Pregled glutamatergičkog sustava" u: Nacionalnom centru za biotehnološke informacije. Preuzeto: 26. veljače 2019. iz Nacionalnog centra za informacije o biotehnologiji: ncbi.nlm.nih.gov.
3. "Receptor za glutamat" na: Wikipedija. Preuzeto: 26. veljače 2019. s Wikipedije: en.wikipedia.org.
4. "8 važnih uloga glutamata + zašto je loš u višku" u: Self Hacked. Preuzeto: 26. veljače 2019. s Self Hacked: selfhacked.com.
5. "Glutamat (neurotransmiter)" na: Wikipedija. Preuzeto: 26. veljače 2019. s Wikipedije: en.wikipedia.org.