GLUTAMINIAN (NEUROPRZEKAŹNIK): SYNTEZA, DZIAŁANIE, FUNKCJE - NEUROPSYCHOLOGIA - 2026

Glutaminian jest najobficiej neuroprzekaźnikiem pobudzającym w czynności układu nerwowego u kręgowców. Odgrywa fundamentalną rolę we wszystkich funkcjach pobudzających, co oznacza, że ​​jest powiązany z ponad 90% wszystkich połączeń synaptycznych w ludzkim mózgu.

Biochemiczne receptory glutaminianu można podzielić na trzy klasy: receptory AMPA, receptory NMDA i metabotropowe receptory glutaminianu. Niektórzy eksperci identyfikują czwarty typ, znany jako receptory kainate. Występują we wszystkich regionach mózgu, ale są szczególnie obfite w niektórych obszarach.

Źródło: pixabay.com

Glutaminian odgrywa podstawową rolę w plastyczności synaps. Z tego powodu jest szczególnie związany z niektórymi zaawansowanymi funkcjami poznawczymi, takimi jak pamięć i uczenie się. Specyficzna forma plastyczności, znana jako długotrwałe wzmocnienie, występuje w synapsach glutaminergicznych w obszarach takich jak hipokamp lub kora.

Oprócz tego glutaminian ma również szereg korzyści zdrowotnych, gdy jest spożywany z umiarem w diecie. Jednak może również powodować pewne negatywne skutki, jeśli będziesz się zbyt mocno koncentrować, zarówno na poziomie mózgu, jak iw jedzeniu. W tym artykule opowiemy Ci o nim wszystko.

Synteza

Struktura L-glutaminianu

Glutaminian jest jednym z głównych składników dużej liczby białek. Z tego powodu jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych aminokwasów w całym organizmie człowieka. W normalnych warunkach możliwe jest uzyskanie wystarczającej ilości tego neuroprzekaźnika z pożywienia, tak że nie ma potrzeby jego syntetyzowania.

Jednak glutaminian jest uważany za nieistotny aminokwas. Oznacza to, że w nagłych przypadkach organizm może go metabolizować z innych substancji. W szczególności można go syntetyzować z kwasu alfa-ketoglutarowego, który jest wytwarzany w cyklu kwasu cytrynowego z cytrynianu.

Na poziomie mózgu glutaminian nie jest w stanie samodzielnie przekroczyć bariery krew-mózg. Jednak przemieszcza się przez ośrodkowy układ nerwowy za pomocą systemu transportowego o wysokim powinowactwie. Służy to regulacji jego stężenia i utrzymaniu stałej ilości tej substancji znajdującej się w płynach mózgowych.

W ośrodkowym układzie nerwowym glutaminian jest syntetyzowany z glutaminy w procesie znanym jako „cykl glutaminianowo-glutaminergiczny”, poprzez działanie enzymu glutaminazy. Może to nastąpić zarówno w neuronach presynaptycznych, jak iw otaczających je komórkach glejowych.

Z drugiej strony, glutaminian jest sam w sobie prekursorem innego bardzo ważnego neuroprzekaźnika, GABA. Proces transformacji zachodzi pod działaniem enzymu dekarboksylazy glutaminianu.

Mechanizm akcji

Receptor AMPA wiąże się z antagonistą L-glutaminianu wykazującym domenę końca aminowego, domenę wiążącą ligand i domenę transbłonową PDB 3KG2. Curtis Neveu Glutaminian wywiera swoje działanie na organizm poprzez wiązanie się z czterema różnymi typami receptorów biochemicznych: receptorami AMPA, receptorami NMDA, metabotropowymi receptorami glutaminianu i receptorami kainianu. Większość z nich jest zlokalizowana w ośrodkowym układzie nerwowym.

W rzeczywistości ogromna większość receptorów glutaminianu znajduje się na dendrytach komórek postsynaptycznych; i wiążą się z cząsteczkami uwalnianymi do przestrzeni intra-synaptycznej przez komórki presynaptyczne. Z drugiej strony są również obecne w komórkach, takich jak astrocyty i oligodendrocyty.

Receptory glutaminy można podzielić na dwa podtypy: jonotropowy i metabotropowy. Poniżej zobaczymy bardziej szczegółowo, jak każdy z nich działa.

Receptory jonotropowe

Receptor jonotropowy.

Jonotropowe receptory glutaminianu pełnią główną funkcję polegającą na przepuszczaniu jonów sodu, potasu i czasami jonów wapnia przez mózg w odpowiedzi na wiązanie glutaminianu. Kiedy zachodzi wiązanie, antagonista stymuluje bezpośrednie działanie środkowych porów receptora, kanału jonowego, umożliwiając w ten sposób przejście tych substancji.

Przejście jonów sodu, potasu i wapnia powoduje powstanie postsynaptycznego prądu pobudzającego. Ten prąd jest depolaryzujący; a jeśli aktywowana jest wystarczająca liczba receptorów glutaminianu, można osiągnąć potencjał czynnościowy w neuronie postsynaptycznym.

Wszystkie typy receptorów glutaminianu są zdolne do wytwarzania postsynaptycznego prądu pobudzającego. Jednak prędkość i czas trwania tego prądu są różne dla każdego z nich. Zatem każdy z nich ma inny wpływ na układ nerwowy.

Receptory metabotropowe

Receptory metabotropowe glutaminianu należą do podrodziny C receptorów białka G. Są one podzielone na trzy grupy, które z kolei w przypadku ssaków dzielą się na osiem podtypów.

Receptory te składają się z trzech odrębnych części: regionu zewnątrzkomórkowego, regionu transbłonowego i obszaru wewnątrzkomórkowego. W zależności od tego, gdzie zachodzi wiązanie z cząsteczkami glutaminianu, inny efekt wystąpi w organizmie lub w układzie nerwowym.

Obszar zewnątrzkomórkowy składa się z modułu znanego jako „muchołówka”, który jest odpowiedzialny za wiązanie glutaminianu. Ma również rolę bogatą w cysteinę, która odgrywa fundamentalną rolę w przekazywaniu zmiany prądu w kierunku części transbłonowej.

Region transbłonowy składa się z siedmiu obszarów, a jego główną funkcją jest łączenie strefy zewnątrzkomórkowej ze strefą wewnątrzkomórkową, w której na ogół zachodzi sprzężenie białek.

Wiązanie cząsteczek glutaminianu w regionie zewnątrzkomórkowym powoduje, że białka, które docierają do regionu wewnątrzkomórkowego, są fosforylowane. Wpływa to na wiele szlaków biochemicznych i kanałów jonowych w komórce. Z tego powodu receptory metabotropowe mogą powodować bardzo szeroki zakres efektów fizjologicznych.

Receptory poza ośrodkowym układem nerwowym

Uważa się, że receptory glutaminianu odgrywają kluczową rolę w odbieraniu bodźców wywołujących smak „umami”, jeden z pięciu podstawowych smaków według najnowszych badań w tej dziedzinie. Z tego powodu wiadomo, że receptory z tej klasy znajdują się na języku, szczególnie w kubkach smakowych.

Wiadomo, że jonotropowe receptory glutaminianu występują również w tkance serca, chociaż ich rola w tym obszarze jest nadal nieznana. Dyscyplina znana jako „immunhistochemia” zlokalizowała niektóre z tych receptorów w końcowych nerwach, zwojach, włóknach przewodzących i niektórych kardiomiocytach.

Z drugiej strony możliwe jest również znalezienie niewielkiej liczby tych receptorów w niektórych obszarach trzustki. Jego główną funkcją jest tutaj regulacja wydzielania takich substancji jak insulina i glukagon. Otworzyło to drzwi do badań nad możliwością regulacji cukrzycy za pomocą antagonistów glutaminianu.

Dziś wiemy również, że skóra posiada pewną ilość receptorów NMDA, które można stymulować do działania przeciwbólowego. Krótko mówiąc, glutaminian ma bardzo zróżnicowane działanie w całym organizmie, a jego receptory są rozmieszczone w całym organizmie.

cechy

Widzieliśmy już, że glutaminian jest najpowszechniejszym neuroprzekaźnikiem w mózgu ssaków. Wynika to głównie z tego, że spełnia w naszym organizmie bardzo wiele funkcji. Tutaj powiemy Ci, które są najważniejsze.

Wspiera normalne funkcjonowanie mózgu

Glutaminian jest najważniejszym neuroprzekaźnikiem w regulacji normalnych funkcji mózgu. Praktycznie wszystkie neurony pobudzające w mózgu i rdzeniu kręgowym są glutaminergiczne.

Glutaminian wysyła sygnały zarówno do mózgu, jak i całego ciała. Te komunikaty pomagają w takich funkcjach, jak pamięć, uczenie się lub rozumowanie, a także odgrywają drugorzędną rolę w wielu innych aspektach funkcjonowania naszego mózgu.

Na przykład dzisiaj wiemy, że przy niskim poziomie glutaminianu niemożliwe jest utworzenie nowych wspomnień. Co więcej, nienormalnie niska ilość tego neuroprzekaźnika może wywołać ataki schizofrenii, epilepsji lub problemów psychiatrycznych, takich jak depresja i lęk.

Nawet badania na myszach pokazują, że nienormalnie niski poziom glutaminianu w mózgu może być powiązany z zaburzeniami ze spektrum autyzmu.

Jest prekursorem GABA

Glutaminian jest również bazą, z której organizm korzysta do wytworzenia innego bardzo ważnego neuroprzekaźnika, kwasu gamma-aminomasłowego (GABA). Substancja ta odgrywa bardzo ważną rolę w nauce, oprócz skurczu mięśni. Jest również kojarzony z funkcjami takimi jak sen czy relaks.

Poprawia funkcjonowanie układu pokarmowego

Glutaminian może być wchłaniany z pożywienia, będąc tym neuroprzekaźnikiem głównym źródłem energii dla komórek układu pokarmowego, a także ważnym substratem do syntezy aminokwasów w tej części organizmu.

Glutaminian zawarty w pożywieniu wywołuje kilka podstawowych reakcji w całym organizmie. Na przykład aktywuje nerw błędny, w taki sposób, że pobudza produkcję serotoniny w układzie pokarmowym. To zachęca do wypróżnień, a także zwiększa temperaturę ciała i produkcję energii.

Niektóre badania pokazują, że stosowanie doustnych suplementów glutaminianu może poprawić trawienie u pacjentów z problemami w tym zakresie. Ponadto substancja ta może również chronić ścianę żołądka przed szkodliwym działaniem na nią niektórych leków.

Reguluje cykl apetytu i sytości

Chociaż nie wiemy dokładnie, jak ten efekt występuje, glutaminian ma bardzo ważny wpływ regulacyjny na obwód apetytu i sytość.

Dlatego jego obecność w pożywieniu sprawia, że ​​czujemy się bardziej głodni i chcemy jeść więcej; ale także sprawia, że ​​po zażyciu czujemy się bardziej zadowoleni.

Poprawia system odpornościowy

Niektóre komórki układu odpornościowego mają również receptory glutaminianu; na przykład limfocyty T, limfocyty B, makrofagi i komórki dendrytyczne. Sugeruje to, że ten neuroprzekaźnik odgrywa ważną rolę zarówno w wrodzonym, jak i adaptacyjnym układzie odpornościowym.

Niektóre badania wykorzystujące tę substancję jako lek wykazały, że może ona mieć bardzo korzystny wpływ na choroby takie jak rak czy infekcje bakteryjne. Ponadto wydaje się, że do pewnego stopnia chroni również przed chorobami neurodegeneracyjnymi, takimi jak choroba Alzheimera.

Poprawia funkcję mięśni i kości

Dziś wiemy, że glutaminian odgrywa fundamentalną rolę we wzroście i rozwoju kości, a także w utrzymaniu ich zdrowia.

Substancja ta zapobiega pojawianiu się komórek niszczących kości, takich jak osteoklasty; i może być stosowany w leczeniu chorób, takich jak osteoporoza u ludzi.

Z drugiej strony wiemy również, że glutaminian odgrywa fundamentalną rolę w funkcjonowaniu mięśni. Na przykład podczas ćwiczeń ten neuroprzekaźnik jest odpowiedzialny za dostarczanie energii do włókien mięśniowych i produkcję glutationu.

Może wydłużyć żywotność

Wreszcie, niektóre niedawne badania sugerują, że glutaminian może mieć bardzo korzystny wpływ na proces starzenia się komórek. Chociaż nie zostało to jeszcze przetestowane na ludziach, eksperymenty na zwierzętach pokazują, że wzrost tej substancji w diecie może zmniejszyć wskaźniki śmiertelności.

Uważa się, że efekt ten jest spowodowany przez glutaminian opóźniający wystąpienie objawów starzenia komórkowego, które jest jedną z głównych przyczyn zgonów związanych z wiekiem.

Niebezpieczeństwa

Kiedy naturalny poziom glutaminianu zmienia się w mózgu lub organizmie, można cierpieć na różnego rodzaju problemy. Dzieje się tak niezależnie od tego, czy w organizmie jest mniej substancji, niż potrzebujemy, lub jeśli ich poziomy są podwyższone w przesadny sposób.

Tak więc, na przykład, zmiany poziomów glutaminianu w organizmie zostały powiązane z zaburzeniami psychicznymi, takimi jak depresja, lęk i schizofrenia. Ponadto wydaje się, że ma to związek z autyzmem, chorobą Alzheimera i wszelkiego rodzaju chorobami neurodegeneracyjnymi.

Z drugiej strony na poziomie fizycznym wydaje się, że nadmiar tej substancji wiązałby się z problemami takimi jak otyłość, rak, cukrzyca czy stwardnienie zanikowe boczne. Może również mieć bardzo szkodliwy wpływ na zdrowie niektórych elementów ciała, takich jak mięśnie i kości.

Wszystkie te niebezpieczeństwa wiązałyby się z jednej strony z nadmiarem czystego glutaminianu w diecie (w postaci glutaminianu sodu, który wydaje się być zdolny do przekraczania bariery krew-mózg). Ponadto musiałyby mieć do czynienia z nadmiarem porowatości w tej samej barierze.

wniosek

Glutaminian jest jedną z najważniejszych substancji wytwarzanych przez nasz organizm i odgrywa fundamentalną rolę we wszelkiego rodzaju funkcjach i procesach. I

W tym artykule dowiedziałeś się, jak to działa i jakie są jego główne zalety; ale także niebezpieczeństwa, jakie stwarza, gdy występuje w zbyt dużych ilościach w naszym organizmie.

Bibliografia

1. „Co to jest glutaminian? Badanie funkcji, ścieżek i pobudzenia neuroprzekaźnika glutaminianowego ”w: Neurohacker. Pobrane: 26 lutego 2019 z Neurohacker: neurohacker.com.
2. „Omówienie układu glutaminergicznego” w: Narodowe Centrum Informacji Biotechnologicznej. Pobrane: 26 lutego 2019 r. Z National Center for Biotechnology Information: ncbi.nlm.nih.gov.
3. „Receptor glutaminianu” w: Wikipedia. Pobrane: 26 lutego 2019 z Wikipedii: en.wikipedia.org.
4. „8 ważnych ról glutaminianu + dlaczego jest zły w nadmiarze” w: Self Hacked. Źródło: 26 lutego 2019 r. Z Self Hacked: selfhacked.com.
5. „Glutaminian (neuroprzekaźnik)” w: Wikipedia. Pobrane: 26 lutego 2019 z Wikipedii: en.wikipedia.org.