ГЛУТАМАТ (НЕЙРОМЕДИАТОР): СИНТЕЗ, ДЕЙСТВИЕ, ФУНКЦИИ - НЕЙРОПСИХОЛОГИЯ - 2025

Глутамат является наиболее распространенным возбуждающим нейромедиатором в функции нервной системы у позвоночных животных организмов. Он играет фундаментальную роль во всех возбуждающих функциях, что означает, что он связан с более чем 90% всех синаптических связей в человеческом мозге.

Биохимические рецепторы глутамата можно разделить на три класса: рецепторы AMPA, рецепторы NMDA и метаботропные рецепторы глутамата. Некоторые эксперты выделяют четвертый тип, известный как каинатные рецепторы. Они обнаруживаются во всех областях мозга, но в некоторых областях их особенно много.

Источник: pixabay.com

Глутамат играет фундаментальную роль в синаптической пластичности. Из-за этого это особенно связано с некоторыми продвинутыми когнитивными функциями, такими как память и обучение. Особая форма пластичности, известная как долговременная потенциация, возникает в глутаматергических синапсах в таких областях, как гиппокамп или кора головного мозга.

В дополнение ко всему этому, глутамат также имеет ряд преимуществ для здоровья при умеренном потреблении с пищей. Однако это также может вызвать некоторые негативные эффекты, если вы слишком много концентрируетесь как на уровне мозга, так и на еде. В этой статье мы расскажем о нем все.

Синтез

Структура L-глутамата

Глутамат - один из основных компонентов большого количества белков. Из-за этого это одна из самых распространенных аминокислот во всем организме человека. В нормальных условиях можно получить достаточное количество этого нейротрансмиттера с пищей, поэтому нет необходимости его синтезировать.

Однако глутамат считается незаменимой аминокислотой. Это означает, что в случае опасности организм может усваивать его из других веществ. В частности, его можно синтезировать из альфа-кетоглутаровой кислоты, которая производится циклом лимонной кислоты из цитрата.

На уровне мозга глутамат не способен самостоятельно преодолевать гематоэнцефалический барьер. Однако он движется через центральную нервную систему, используя высокоаффинную транспортную систему. Это служит для регулирования его концентрации и поддержания постоянного количества этого вещества в жидкостях мозга.

В центральной нервной системе глутамат синтезируется из глутамина в процессе, известном как «глутамат-глутаминергический цикл», под действием фермента глутаминазы. Это может происходить как в пресинаптических нейронах, так и в окружающих их глиальных клетках.

С другой стороны, глутамат сам является предшественником другого очень важного нейромедиатора, ГАМК. Процесс трансформации осуществляется под действием фермента глутаматдекарбоксилазы.

Механизм действия

Рецептор AMPA связывается с антагонистом L-глутамата, демонстрируя аминоконцевой, лиганд-связывающий домен и трансмембранный домен, PDB 3KG2. Глутамат Кертиса Неве оказывает свое действие на организм, связываясь с четырьмя различными типами биохимических рецепторов: рецепторами AMPA, рецепторами NMDA, метаботропными рецепторами глутамата и рецепторами каината. Большинство из них расположены в центральной нервной системе.

Фактически, подавляющее большинство рецепторов глутамата расположено на дендритах постсинаптических клеток; и они связываются с молекулами, высвобождаемыми во внутрисинаптическое пространство пресинаптическими клетками. С другой стороны, они также присутствуют в таких клетках, как астроциты и олигодендроциты.

Рецепторы глутамина можно разделить на два подтипа: ионотропные и метаботропные. Ниже мы более подробно рассмотрим, как работает каждый из них.

Ионотропные рецепторы

Ионотропный рецептор.

Ионотропные рецепторы глутамата имеют основную функцию, позволяя ионам натрия, калия и иногда кальция проходить через мозг в ответ на связывание глутамата. Когда происходит связывание, антагонист стимулирует прямое действие центральной поры рецептора, ионного канала, тем самым обеспечивая прохождение этих веществ.

Прохождение ионов натрия, калия и кальция вызывает постсинаптический возбуждающий ток. Этот ток деполяризующий; и если активировано достаточное количество рецепторов глутамата, потенциал действия в постсинаптическом нейроне может быть достигнут.

Все типы рецепторов глутамата способны продуцировать постсинаптический возбуждающий ток. Однако скорость и продолжительность этого тока у каждого из них разная. Таким образом, каждый из них по-разному влияет на нервную систему.

Метаботропные рецепторы

Метаботропные рецепторы глутамата принадлежат к подсемейству C рецепторов белка G. Они делятся на три группы, которые, в свою очередь, делятся на восемь подтипов в случае млекопитающих.

Эти рецепторы состоят из трех отдельных частей: внеклеточной области, трансмембранной области и внутриклеточной области. В зависимости от того, где происходит связь с молекулами глутамата, в организме или в нервной системе будет происходить различный эффект.

Внеклеточная область состоит из модуля, известного как «мухоловка Венеры», который отвечает за связывание глутамата. Он также имеет часть, богатую цистеином, которая играет фундаментальную роль в передаче изменения тока к части трансмембраны.

Трансмембранная область состоит из семи областей, и ее основная функция заключается в соединении внеклеточной зоны с внутриклеточной зоной, где обычно происходит связывание белков.

Связывание молекул глутамата во внеклеточной области вызывает фосфорилирование белков, которые достигают внутриклеточной области. Это влияет на большое количество биохимических путей и ионных каналов в клетке. Из-за этого метаботропные рецепторы могут вызывать очень широкий спектр физиологических эффектов.

Рецепторы вне центральной нервной системы

Считается, что рецепторы глутамата играют ключевую роль в получении стимулов, которые вызывают вкус умами, один из пяти основных ароматов согласно последним исследованиям в этой области. Из-за этого рецепторы этого класса, как известно, существуют на языке, особенно на вкусовых сосочках.

Известно также, что ионотропные рецепторы глутамата существуют в сердечной ткани, хотя их роль в этой области все еще неизвестна. Дисциплина, известная как «иммуногистохимия», обнаружила некоторые из этих рецепторов в терминальных нервах, ганглиях, проводящих волокнах и некоторых кардиомиоцитах.

С другой стороны, также можно найти небольшое количество этих рецепторов в определенных областях поджелудочной железы. Его основная функция здесь - регулировать секрецию таких веществ, как инсулин и глюкагон. Это открыло двери для исследований возможности регулирования диабета с помощью антагонистов глутамата.

Сегодня мы также знаем, что в коже есть определенное количество рецепторов NMDA, которые можно стимулировать для получения обезболивающего эффекта. Короче говоря, глутамат оказывает очень разнообразное воздействие на весь организм, и его рецепторы расположены по всему телу.

Характеристики

Мы уже видели, что глутамат является самым распространенным нейромедиатором в мозге млекопитающих. В основном это связано с тем, что он выполняет большое количество функций в нашем организме. Здесь мы расскажем, какие из них являются основными.

Поддерживает нормальную работу мозга

Глутамат - самый важный нейротрансмиттер, регулирующий нормальные функции мозга. Практически все возбуждающие нейроны головного и спинного мозга глутаматергичны.

Глутамат посылает сигналы как в мозг, так и по всему телу. Эти сообщения помогают с такими функциями, как память, обучение или рассуждение, а также играют второстепенную роль во многих других аспектах функционирования нашего мозга.

Например, сегодня мы знаем, что при низком уровне глутамата невозможно сформировать новые воспоминания. Кроме того, аномально низкое количество этого нейромедиатора может вызывать приступы шизофрении, эпилепсии или психические проблемы, такие как депрессия и тревога.

Даже исследования на мышах показывают, что аномально низкие уровни глутамата в мозге могут быть связаны с расстройствами аутистического спектра.

Это предшественник ГАМК.

Глутамат также является основой, которую организм использует для образования другого очень важного нейромедиатора, гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК). Это вещество играет очень важную роль в обучении, помимо сокращения мышц. Это также связано с такими функциями, как сон или расслабление.

Улучшает работу пищеварительной системы

Глутамат может абсорбироваться с пищей, являясь этим нейротрансмиттером, основным источником энергии для клеток пищеварительной системы, а также важным субстратом для синтеза аминокислот в этой части тела.

Глутамат в пище вызывает несколько фундаментальных реакций во всем теле. Например, он активирует блуждающий нерв таким образом, что стимулируется выработка серотонина в пищеварительной системе. Это стимулирует опорожнение кишечника, а также повышает температуру тела и выработку энергии.

Некоторые исследования показывают, что прием пероральных добавок глутамата может улучшить пищеварение у пациентов с проблемами в этом отношении. Кроме того, это вещество также может защитить стенку желудка от вредного воздействия на нее некоторых лекарств.

Регулирует цикл аппетита и насыщения

Хотя мы не знаем точно, как возникает этот эффект, глутамат оказывает очень важное регулирующее воздействие на контур аппетита и чувство сытости.

Таким образом, его присутствие в пище заставляет нас чувствовать себя более голодными и хотеть есть больше; но это также заставляет нас чувствовать себя более удовлетворенными после его приема.

Улучшает иммунную систему

Некоторые клетки иммунной системы также имеют рецепторы глутамата; например, Т-клетки, В-клетки, макрофаги и дендритные клетки. Это говорит о том, что этот нейромедиатор играет важную роль как в врожденной, так и в адаптивной иммунной системе.

Некоторые исследования с использованием этого вещества в качестве лекарства показали, что оно может очень благотворно влиять на такие заболевания, как рак или бактериальные инфекции. Кроме того, он, по-видимому, в некоторой степени защищает от нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера.

Улучшает работу мышц и костей

Сегодня мы знаем, что глутамат играет фундаментальную роль в росте и развитии костей, а также в поддержании их здоровья.

Это вещество предотвращает появление клеток, разрушающих кости, например остеокластов; и его можно использовать для лечения таких заболеваний, как остеопороз у людей.

С другой стороны, мы также знаем, что глутамат играет фундаментальную роль в работе мышц. Например, во время упражнений этот нейромедиатор отвечает за обеспечение энергией мышечных волокон и выработку глутатиона.

Может увеличить продолжительность жизни

Наконец, некоторые недавние исследования показывают, что глутамат может очень благотворно влиять на процесс старения клеток. Хотя он еще не был протестирован на людях, эксперименты на животных показывают, что увеличение этого вещества в рационе может снизить уровень смертности.

Считается, что этот эффект связан с тем, что глутамат задерживает появление симптомов клеточного старения, которое является одной из основных причин смерти, связанной с возрастом.

Опасности

Когда естественные уровни глутамата изменяются в мозгу или теле, можно страдать от всевозможных проблем. Это происходит независимо от того, содержится ли в организме меньше вещества, чем нам нужно, или если его уровень чрезмерно повышен.

Так, например, изменение уровня глутамата в организме связано с психическими расстройствами, такими как депрессия, тревога и шизофрения. Кроме того, похоже, что это связано с аутизмом, болезнью Альцгеймера и всеми видами нейродегенеративных заболеваний.

С другой стороны, на физическом уровне кажется, что избыток этого вещества может быть связан с такими проблемами, как ожирение, рак, диабет или боковой амиотрофический склероз. Это также может иметь очень пагубные последствия для здоровья определенных компонентов тела, таких как мышцы и кости.

Все эти опасности связаны, с одной стороны, с избытком чистого глутамата в рационе (в форме глутамата натрия, который, по-видимому, способен преодолевать гематоэнцефалический барьер). Кроме того, они также должны быть связаны с избыточной пористостью в этом же барьере.

вывод

Глутамат - одно из важнейших веществ, вырабатываемых нашим организмом, и играет фундаментальную роль во всех видах функций и процессов. И

В этой статье вы узнали, как это работает и каковы его основные преимущества; но также и опасность, когда он содержится в слишком большом количестве в нашем организме.

Ссылки

1. «Что такое глутамат? Исследование функций, путей и возбуждения глутаматного нейромедиатора »в: Neurohacker. Получено: 26 февраля 2019 г. с сайта Neurohacker: neurohacker.com.
2. «Обзор глутаматергической системы» в: Национальный центр биотехнологической информации. Получено: 26 февраля 2019 г. из Национального центра биотехнологической информации: ncbi.nlm.nih.gov.
3. «Глутаматный рецептор» в: Википедия. Получено: 26 февраля 2019 г. из Википедии: en.wikipedia.org.
4. «8 важных ролей глутамата + почему он плох в избытке» в: Self Hacked. Получено: 26 февраля 2019 г. с Self Hacked: selfhacked.com.
5. «Глутамат (нейромедиатор)» в: Википедия. Получено: 26 февраля 2019 г. из Википедии: en.wikipedia.org.