GLUTAMÁT (NEUROTRANSMITER): SYNTÉZA, AKCE, FUNKCE - NEUROPSYCHOLOGIE - 2025

Glutamátu je nejhojnější excitační neurotransmiter v nervové soustavy funkce v organismech obratlovců. Hraje zásadní roli ve všech excitačních funkcích, což znamená, že souvisí s více než 90% všech synaptických spojení v lidském mozku.

Biochemické glutamátové receptory lze rozdělit do tří tříd: AMPA receptory, NMDA receptory a metabotropní glutamátové receptory. Někteří odborníci identifikují čtvrtý typ, známý jako receptory kainate. Nacházejí se ve všech oblastech mozku, ale v některých oblastech jsou hojné.

Zdroj: pixabay.com

Glutamát hraje zásadní roli v synaptické plasticitě. Z tohoto důvodu souvisí zejména s některými pokročilými kognitivními funkcemi, jako je paměť a učení. Specifická forma plasticity, známá jako dlouhodobá potenciace, se vyskytuje u glutamatergických synapsí v oblastech, jako je hippocampus nebo kůra.

Kromě toho všeho má glutamát také řadu zdravotních výhod, pokud je konzumován dietou s mírou. Může však také způsobit některé negativní účinky, pokud se příliš soustředíte, a to jak na úrovni mozku, tak v potravě. V tomto článku vám řekneme vše o něm.

Syntéza

Struktura L-glutamátu

Glutamát je jednou z hlavních složek velkého počtu proteinů. Z tohoto důvodu je to jedna z nejhojnějších aminokyselin v celém lidském těle. Za normálních okolností je možné získat dostatek tohoto neurotransmiteru dietou, takže není nutné jej syntetizovat.

Avšak glutamát je považován za neesenciální aminokyselinu. To znamená, že v době nouze ho může tělo metabolizovat z jiných látek. Konkrétně může být syntetizována z kyseliny alfa-ketoglutarové, která je produkována cyklem kyseliny citronové z citrátu.

Na úrovni mozku není glutamát sám schopen překročit hematoencefalickou bariéru. Pohybuje se však centrálním nervovým systémem pomocí transportního systému s vysokou afinitou. To slouží k regulaci jeho koncentrace a udržení konstantního množství této látky v mozkových tekutinách.

V centrálním nervovém systému je glutamát syntetizován z glutaminu v procesu známém jako „glutamát-glutaminergní cyklus“ prostřednictvím působení enzymu glutaminázy. K tomu může dojít jak v presynaptických neuronech, tak v gliových buňkách, které je obklopují.

Na druhé straně je glutamát sám předchůdcem jiného velmi důležitého neurotransmiteru, GABA. Transformační proces se provádí působením enzymu glutamát dekarboxylázy.

Mechanismus účinku

Receptor AMPA se váže na antagonistu L-glutamátu, který vykazuje amino terminál, doménu vázající ligand a transmembránovou doménu PDB 3KG2. Curtis Neveu Glutamate působí na organismus tím, že se váže na čtyři různé typy biochemických receptorů: receptory AMPA, receptory NMDA, receptory metabotropního glutamátu a receptory kainátu. Většina z nich se nachází v centrální nervové soustavě.

Ve skutečnosti je velká většina glutamátových receptorů lokalizována na dendritech postsynaptických buněk; a vážou se na molekuly uvolňované do nitrosynaptického prostoru presynaptickými buňkami. Na druhé straně jsou také přítomny v buňkách, jako jsou astrocyty a oligodendrocyty.

Glutaminové receptory lze rozdělit do dvou podtypů: ionotropní a metabotropní. Níže uvidíme, jak každý z nich pracuje podrobněji.

Ionotropní receptory

Ionotropní receptor.

Ionotropní glutamátové receptory mají primární funkci, protože umožňují sodíku, draslíku a někdy i vápenatým iontům procházet mozkem v reakci na vazbu glutamátu. Když dojde k vazbě, antagonista stimuluje přímý účinek centrálního póru receptoru, iontového kanálu, což umožňuje průchod těchto látek.

Průchod iontů sodíku, draslíku a vápníku způsobuje postsynaptický excitační proud. Tento proud depolarizuje; a pokud je aktivován dostatečný počet glutamátových receptorů, lze dosáhnout akčního potenciálu v postsynaptickém neuronu.

Všechny typy glutamátových receptorů jsou schopné produkovat postsynaptický excitační proud. Rychlost a doba trvání tohoto proudu se však u každé z nich liší. Každá z nich má tedy různé účinky na nervový systém.

Metabotropní receptory

Metabotropní glutamátové receptory patří do podskupiny C proteinových receptorů G. Rozdělují se do tří skupin, které se u savců zase dělí na osm podtypů.

Tyto receptory se skládají ze tří odlišných částí: extracelulární oblasti, transmembránové oblasti a intracelulární oblasti. V závislosti na tom, kde dochází k vazbě s molekulami glutamátu, se v těle nebo v nervovém systému objeví jiný účinek.

Extracelulární oblast je tvořena modulem známým jako "Venušina mucholapka", která je zodpovědná za vazbu glutamátu. Má také část bohatou na cystein, která hraje zásadní roli při přenosu změny proudu směrem k části transmembrány.

Transmembránová oblast je tvořena sedmi oblastmi a její hlavní funkcí je propojení extracelulární zóny s intracelulární zónou, kde obecně dochází k proteinové vazbě.

Vazba molekul glutamátu v extracelulární oblasti způsobuje fosforylaci proteinů, které dosáhnou intracelulární oblasti. To ovlivňuje velké množství biochemických cest a iontových kanálů v buňce. Z tohoto důvodu mohou metabotropní receptory vyvolat velmi širokou škálu fyziologických účinků.

Receptory mimo centrální nervový systém

Předpokládá se, že receptory glutamátu hrají klíčovou roli při přijímání podnětů, které vyvolávají chuť „umami“, což je jedna z pěti základních příchutí podle nejnovějšího výzkumu v této oblasti. Z tohoto důvodu je známo, že receptory této třídy existují na jazyku, konkrétně na chuťových pohárcích.

Je známo, že ionotropní glutamátové receptory existují v srdeční tkáni, ačkoli jejich role v této oblasti je stále neznámá. Disciplína známá jako „imunhistochemie“ lokalizovala některé z těchto receptorů v terminálních nervech, gangliích, vodivých vláknech a některých kardiomyocytech.

Na druhé straně je také možné najít malé množství těchto receptorů v určitých oblastech pankreatu. Jeho hlavní funkcí je zde regulovat vylučování látek, jako je inzulín a glukagon. Tím se otevřely dveře k výzkumu možnosti regulace diabetu pomocí antagonistů glutamátu.

Dnes také víme, že kůže má určité množství NMDA receptorů, které mohou být stimulovány k vyvolání analgetického účinku. Stručně řečeno, glutamát má velmi různé účinky v celém těle a jeho receptory se nacházejí v celém těle.

Funkce

Už jsme viděli, že glutamát je nejhojnějším neurotransmiterem v mozku savců. Důvodem je zejména skutečnost, že v našem těle plní velké množství funkcí. Zde vám řekneme, které jsou hlavní.

Podporuje normální mozkovou funkci

Glutamát je nejdůležitější neurotransmiter v regulaci normálních mozkových funkcí. Prakticky všechny excitační neurony v mozku a míše jsou glutamatergické.

Glutamát vysílá signály do mozku i do celého těla. Tyto zprávy pomáhají s funkcemi, jako je paměť, učení nebo uvažování, kromě hraní sekundární role v mnoha dalších aspektech fungování našeho mozku.

Například dnes víme, že při nízkých hladinách glutamátu není možné vytvářet nové vzpomínky. Navíc neobvykle nízké množství tohoto neurotransmiteru může vyvolat útoky schizofrenie, epilepsie nebo psychiatrické problémy, jako je deprese a úzkost.

I studie u myší ukazují, že abnormálně nízké hladiny glutamátu v mozku mohou být spojeny s poruchami autistického spektra.

Je to předchůdce GABA

Glutamát je také základem, které tělo používá k vytvoření dalšího velmi důležitého neurotransmiteru, kyseliny gama-aminomáselné (GABA). Tato látka hraje kromě učení svalů velmi důležitou roli při učení. Je také spojena s funkcemi, jako je spánek nebo relaxace.

Zlepšuje fungování trávicího systému

Glutamát může být absorbován z potravy, což je tento neurotransmiter hlavním zdrojem energie pro buňky trávicího systému, jakož i důležitým substrátem pro syntézu aminokyselin v této části těla.

Glutamát v potravě způsobuje v těle několik základních reakcí. Například aktivuje nerv vagus tak, že je podporována produkce serotoninu v trávicím systému. To podporuje pohyby střev, jakož i zvýšení tělesné teploty a produkci energie.

Některé studie ukazují, že použití perorálních doplňků glutamátu může zlepšit trávení u pacientů s problémy v tomto ohledu. Kromě toho může tato látka také chránit žaludeční stěnu před škodlivým účinkem některých léků na ni.

Reguluje cyklus chuti k jídlu a sytosti

Přestože přesně nevíme, jak k tomuto účinku dochází, má glutamát velmi důležitý regulační účinek na chuť k jídlu a sytost.

Díky jeho přítomnosti v potravě se tak cítíme hladovější a chceme více jíst; ale také to dělá nás cítí spokojenější poté, co vzal to.

Zlepšuje imunitní systém

Některé z buněk imunitního systému mají také receptory glutamátu; například T buňky, B buňky, makrofágy a dendritické buňky. To naznačuje, že tento neurotransmiter hraje důležitou roli jak v přirozeném, tak v adaptivním imunitním systému.

Některé studie, které tuto látku používají jako léčivo, prokázaly, že může mít velmi příznivý účinek na choroby, jako je rakovina nebo bakteriální infekce. Navíc se zdá, že také do jisté míry chrání před neurodegenerativními poruchami, jako je Alzheimerova choroba.

Zlepšuje funkce svalů a kostí

Dnes víme, že glutamát hraje zásadní roli v růstu a vývoji kostí, jakož i při udržování jejich zdraví.

Tato látka zabraňuje výskytu buněk, které zhoršují kosti, jako jsou osteoklasty; a mohl by být použit k léčbě nemocí, jako je osteoporóza u lidí.

Na druhé straně víme také, že glutamát hraje zásadní roli ve svalové funkci. Například při cvičení je tento neurotransmiter zodpovědný za dodávání energie svalovým vláknům a produkci glutathionu.

Může zvýšit životnost

Konečně, některé nedávné studie naznačují, že glutamát může mít velmi prospěšný účinek na proces stárnutí buněk. Ačkoli to u lidí dosud nebylo testováno, pokusy na zvířatech ukazují, že zvýšení této látky ve stravě může snížit úmrtnost.

Předpokládá se, že tento účinek je způsoben glutamátem, který zpomaluje nástup příznaků stárnutí buněk, což je jedna z hlavních příčin úmrtí souvisejících s věkem.

Nebezpečí

Při změně přirozené hladiny glutamátu v mozku nebo v těle je možné utrpět všechny druhy problémů. K tomu dochází, ať už je v těle méně látky, než potřebujeme, nebo zda jsou hladiny zvýšeny přehnaně.

Tak například změny hladin glutamátu v těle byly spojeny s duševními poruchami, jako je deprese, úzkost a schizofrenie. Kromě toho se také zdá, že souvisí s autismem, Alzheimerovou chorobou a všemi druhy neurodegenerativních chorob.

Na druhé straně se na fyzické úrovni zdá, že nadbytek této látky by byl spojen s problémy, jako je obezita, rakovina, cukrovka nebo amyotropní laterální skleróza. Může mít také velmi škodlivé účinky na zdraví určitých složek těla, jako jsou svaly a kosti.

Všechna tato nebezpečí by na jedné straně souviset s přebytkem čistého glutamátu ve stravě (ve formě glutamátu monosodného, ​​který se zdá být schopen překročit hematoencefalickou bariéru). Kromě toho by také měli co do činění s nadbytkem pórovitosti v téže bariéře.

závěr

Glutamát je jednou z nejdůležitějších látek produkovaných v našem těle a hraje zásadní roli ve všech druzích funkcí a procesů. A

V tomto článku jste se dozvěděli, jak to funguje a jaké jsou jeho hlavní výhody; ale také nebezpečí, které má, když se v našem těle nachází v příliš velkém množství.

Reference

1. „Co je to glutamát? Zkoumání funkcí, cest a excitace glutamátového neurotransmiteru “v: Neurohacker. Citováno z: 26. února 2019 od Neurohacker: neurohacker.com.
2. "Přehled glutamatergického systému" v: Národní středisko pro biotechnologické informace. Citováno z: 26. února 2019 z Národního centra pro biotechnologické informace: ncbi.nlm.nih.gov.
3. "Glutamátový receptor" v: Wikipedia. Citováno z: 26. února 2019 z Wikipedie: en.wikipedia.org.
4. "8 důležitých rolí glutamátu + proč je to špatně v přebytku" v: Self Hacked. Citováno z: 26. února 2019 od Self Hacked: selfhacked.com.
5. "Glutamate (neurotransmitter)" v: Wikipedia. Citováno z: 26. února 2019 z Wikipedie: en.wikipedia.org.