Sinteza glutamata (nevrotransmiterja), mehanizem delovanja, funkcije in nevarnosti



The glutamata je nevrotransmiter z najbolj razširjeno ekscitatorno funkcijo v živčnem sistemu vretenčarskih organizmov. Ima pomembno vlogo pri vseh vznemirljivih funkcijah, kar pomeni, da je povezana z več kot 90% vseh sinaptičnih povezav v možganih..

Biokemične receptorje glutamata lahko razdelimo v tri razrede: AMPA receptorje, NMDA receptorje in metabotropne glutamatne receptorje. Nekateri strokovnjaki identificirajo četrti tip, znan kot kainatni receptorji. Najdemo jih v vseh regijah možganov, vendar so na nekaterih območjih še posebej bogate.

Glutamat ima ključno vlogo pri sinaptični plastičnosti. Zaradi tega je še posebej povezana z nekaterimi naprednimi kognitivnimi funkcijami, kot so spomin in učenje. Posebna oblika plastičnosti, znana kot dolgoročno povečanje, se pojavi na glutamatergičnih sinapsah na področjih, kot je hipokampus ali skorja..

Poleg tega ima glutamat tudi številne koristi za zdravje, če se uživa z zmernim uživanjem. Vendar pa lahko povzroči tudi nekaj negativnih učinkov, če se koncentrira prekomerno, tako v možganih kot v hrani. V tem članku vam povemo vse o njem.

Indeks

  • 1 Povzetek
  • 2 Mehanizem delovanja
    • 2.1 Ionotropni receptorji
    • 2.2 Metabotropni receptorji
    • 2.3 Receptorji zunaj centralnega živčnega sistema
  • 3 Funkcije
    • 3.1 Pomoč za normalno delovanje možganov
    • 3.2 Je predhodnik GABA
    • 3.3 Izboljša delovanje prebavnega sistema
    • 3.4 Ureja apetit in cikel sitosti
    • 3.5 Izboljša imunski sistem
    • 3.6 Izboljša delovanje mišic in kosti
    • 3.7 Lahko poveča dolgoživost
  • 4 Nevarnosti
  • 5 Sklep
  • 6 Reference

Sinteza

Glutamat je ena glavnih sestavin velike količine beljakovin. Zaradi tega je ena izmed najbolj bogatih aminokislin v celotnem človeškem telesu. V normalnih okoliščinah je mogoče pridobiti dovolj tega nevrotransmiterja skozi hranjenje, tako da ga ni treba sintetizirati..

Vendar pa se glutamat šteje za nebistveno aminokislino. To pomeni, da lahko telo v nujnih primerih metabolizira iz drugih snovi. Natančneje, lahko se sintetizira iz alfa-ketoglutarne kisline, ki se proizvaja s ciklom citronske kisline iz citrata.

Na ravni možganov glutamat sam ne more prečkati krvno-možganske pregrade. Vendar pa se premika skozi centralni živčni sistem preko visoko afinitetnega transportnega sistema. To služi za uravnavanje koncentracije in ohranjanje konstantne količine te snovi, ki jo najdemo v možganskih tekočinah.

V centralnem živčnem sistemu se glutamat sintetizira iz glutamina v procesu, znanem kot "glutamat-glutaminergični cikel", preko delovanja encima glutaminaze. To se lahko zgodi tako v presinaptičnih nevronih kot v glialnih celicah, ki jih obdajajo.

Po drugi strani je glutamat sam prekurzor drugega pomembnega nevrotransmitorja, GABA. Postopek transformacije se izvaja z delovanjem encima glutamat dekarboksilaze.

Mehanizem delovanja

Glutamat učinkuje na organizem s povezovanjem s štirimi različnimi vrstami biokemičnih receptorjev: receptorji AMPA, receptorji NMDA, metabotropni glutamatni receptorji in kainatni receptorji. Večina se nahaja znotraj osrednjega živčnega sistema.

Pravzaprav se velika večina glutamatnih receptorjev nahaja v dendritih postsinaptičnih celic; in so povezane z molekulami, ki jih presinaptične celice sproščajo v intrasinaptičnem prostoru. Po drugi strani pa so prisotni tudi v celicah, kot so astrociti in oligodendrociti.

Glutaminergične receptorje lahko razdelimo na dva podtipa: ionotropni in metabotropni. Nato bomo podrobneje videli, kako deluje vsak od njih.

Ionotropni receptorji

Ionotropni glutamatni receptorji imajo glavno funkcijo, da omogočajo prehod natrijevih ionov, kalija in včasih kalcija v možgane kot odziv na glutamatno vez. Ko je vez proizveden, antagonist stimulira neposredno delovanje osrednje por receptorja, ionskega kanala, ki tako omogoča prehod teh snovi..

Prehajanje natrijevih, kalijevih in kalcijevih ionov povzroča postsinaptični ekscitacijski tok. Ta tok depolarizira; in če je aktiviranih dovolj glutamatnih receptorjev, lahko dosežemo akcijski potencial v postsinaptičnem nevronu.

Vsi tipi receptorjev glutamata so sposobni proizvesti postsinaptični ekscitacijski tok. Vendar je hitrost in trajanje tega toka različna za vsako od njih. Tako ima vsak od njih različne učinke na živčni sistem.

Metabotropni receptorji

Metabotropni glutamatni receptorji pripadajo poddružini C beljakovinskih receptorjev G. Razdeljeni so v tri skupine, ki so v primeru sesalcev razdeljene v osem podtipov..

Ti receptorji so sestavljeni iz treh ločenih delov: zunajcelične regije, transmembranske regije in znotrajcelične regije. Glede na to, kje se pojavlja povezava z molekulami glutamata, se bo pojavil drugačen učinek na telo ali živčni sistem.

Izvencelična regija je sestavljena iz modula, imenovanega Venus Flytrap, ki je odgovoren za vezavo glutamata. Ima tudi del, bogat s cisteinom, ki ima ključno vlogo pri prenosu tokovne spremembe proti transmembranskemu delu..

Transmembransko območje je sestavljeno iz sedmih področij, njegova glavna funkcija pa je povezati zunajcelično območje z znotrajceličnim območjem, kjer običajno poteka vezanje beljakovin..

Vezava molekul glutamata v zunajcelični regiji povzroči, da se proteini, ki dosežejo znotrajcelično, fosforilirajo. To vpliva na veliko število biokemičnih poti in ionskih kanalov v celici. Zaradi tega lahko metabotropni receptorji povzročijo zelo širok razpon fizioloških učinkov.

Receptorji zunaj centralnega živčnega sistema

Domneva se, da imajo receptorji za glutamat bistveno vlogo pri sprejemanju dražljajev, ki izzovejo okus "umami", ki je eden od petih osnovnih okusov glede na najnovejše raziskave na tem področju. Zaradi tega je znano, da obstajajo receptorji te vrste v jeziku, posebej v okusnih brstih.

Znano je tudi, da v srčnem tkivu obstajajo ionotropni glutamatni receptorji, čeprav njegova funkcija na tem področju še ni znana. Disciplina, znana kot "imunihistokemija", je našla nekatere od teh receptorjev v terminalnih živcih, ganglijih, prevodnih vlaknih in nekaterih miokardiocitih..

Po drugi strani pa je možno najti tudi majhno število teh receptorjev v določenih regijah trebušne slinavke. Njena glavna naloga je regulirati izločanje snovi, kot sta insulin in glukagon. To je odprlo vrata raziskavam o možnosti uravnavanja sladkorne bolezni z uporabo antagonistov glutamata.

Danes vemo tudi, da ima koža določeno količino NMDA receptorjev, ki jih lahko stimuliramo, da povzročijo analgetski učinek. Skratka, glutamat ima zelo raznolike učinke po vsem telesu, njegovi receptorji pa se nahajajo po vsem telesu.

Funkcije

Videli smo že, da je glutamat najbolj razširjen nevrotransmiter v možganih sesalcev. To je predvsem posledica dejstva, da izpolnjuje veliko število funkcij v našem organizmu. Nato vam povemo, katere so glavne.

Pomaga pri normalnem delovanju možganov

Glutamat je nevrotransmiter, ki ima največji pomen pri uravnavanju normalnih možganskih funkcij. Skoraj vsi ekscitacijski nevroni v možganih in hrbtenjači so glutamatergični.

Glutamat pošilja signale tako v možgane kot tudi po celem telesu. Ta sporočila pomagajo pri funkcijah, kot so spomin, učenje ali sklepanje, poleg tega, da igrajo sekundarno vlogo v mnogih drugih vidikih delovanja naših možganov.

Danes vemo, da danes z nizkimi ravnmi glutamata ni mogoče oblikovati novih spominov. Poleg tega lahko nenormalno nizka količina tega nevrotransmiterja sproži napade shizofrenije, epilepsije ali psihiatričnih težav, kot so depresija in anksioznost..

Tudi študije z mišmi kažejo, da so lahko nenormalno nizke ravni glutamata v možganih povezane z motnjami avtističnega spektra.

Je predhodnik GABA

Glutamat je tudi osnova, ki jo telo uporablja za tvorbo drugega nevrotransmiterja velikega pomena, gama-aminobutirna kislina (GABA). Ta snov ima zelo pomembno vlogo pri učenju, poleg krčenja mišic. Prav tako je povezana s funkcijami, kot so spanje ali sprostitev.

Izboljša delovanje prebavnega sistema

Glutamat se lahko absorbira iz hrane, ta nevrotransmiter je glavni energetski vir celic prebavnega sistema, pa tudi pomemben substrat za sintezo aminokislin v tem delu telesa..

Glutamat v hrani povzroča več temeljnih reakcij po vsem telesu. Na primer, aktivira živčni vagus, tako da spodbuja nastajanje serotonina v prebavnem sistemu. To spodbuja gibanje črevesja, poleg povečanja telesne temperature in proizvodnje energije.

Nekatere študije kažejo, da lahko uporaba peroralnih dodatkov glutamata izboljša prebavo pri bolnikih s težavami v zvezi s tem. Poleg tega lahko ta snov ščiti tudi želodčno steno pred škodljivim učinkom določenih zdravil..

Regulira apetit in cikel sitosti

Čeprav ne vemo natančno, kako se ta učinek dogaja, ima glutamat zelo pomemben regulativni učinek na vezje apetita in sitosti.

Zaradi tega se zaradi njihove prisotnosti v hrani počutimo bolj lačne in želimo več jesti; toda povzroči tudi, da se počutimo bolj nasičeni, ko ga vzamemo.

Izboljša imunski sistem

Nekatere celice imunskega sistema imajo tudi glutamatne receptorje; npr. T celice, B celice, makrofagi in dendritične celice. To nakazuje, da ima ta nevrotransmiter pomembno vlogo tako v prirojenem kot v adaptivnem imunskem sistemu.

Nekatere študije, ki so uporabljale to snov kot zdravilo, so pokazale, da ima lahko zelo koristen učinek pri boleznih, kot so rak ali bakterijske okužbe. Poleg tega se zdi, da varuje v določeni meri tudi od nevrodegenerativnih motenj, kot je Alzheimerjeva bolezen.

Izboljša delovanje mišic in kosti

Danes vemo, da ima glutamat ključno vlogo pri rasti in razvoju kosti, kot tudi pri vzdrževanju vašega zdravja..

Ta snov preprečuje nastanek celic, ki poslabšajo kosti, kot so osteoklasti; in se lahko uporablja za zdravljenje bolezni, kot je osteoporoza pri ljudeh.

Po drugi strani pa vemo tudi, da ima glutamat ključno vlogo pri delovanju mišic. Med vadbo je na primer ta nevrotransmiter odgovoren za zagotavljanje energije za mišična vlakna in proizvodnjo glutationa.

Lahko podaljša življenjsko dobo

Nazadnje, nekatere novejše študije kažejo, da lahko glutamat zelo ugodno vpliva na proces staranja celic. Čeprav še niso bili testirani pri ljudeh, poskusi na živalih kažejo, da lahko povečanje te snovi v prehrani zmanjša smrtnost.

Domneva se, da je ta učinek posledica glutamata, ki zavira nastop simptomov staranja celic, kar je eden od glavnih vzrokov smrti zaradi starosti..

Nevarnosti

Ko se naravne ravni glutamata spremenijo v možganih ali v telesu, je mogoče trpeti za vse vrste težav. To se zgodi, če je v telesu manjša količina snovi, kot jo potrebujemo, kot če bi se ravni zvišale na pretiran način.

Tako je na primer sprememba ravni glutamata v telesu povezana z duševnimi motnjami, kot so depresija, tesnoba in shizofrenija. Poleg tega se zdi, da je povezan tudi z avtizmom, Alzheimerjevo boleznijo in vsemi vrstami nevrodegenerativnih bolezni.

Po drugi strani se na fizični ravni zdi, da bi bil presežek te snovi povezan s težavami, kot so debelost, rak, sladkorna bolezen ali amiotrofična lateralna skleroza. Lahko ima tudi zelo škodljive učinke na zdravje nekaterih sestavin telesa, kot so mišice in kosti..

Vse te nevarnosti bi bile po eni strani povezane s presežkom čistega glutamata v prehrani (v obliki mononatrijevega glutamata, ki lahko prečka krvno-možgansko pregrado). Poleg tega bi morali opraviti tudi s presežkom poroznosti v tej isti pregradi.

Zaključek

Glutamat je ena najpomembnejših snovi, ki jih proizvaja naše telo, in igra temeljno vlogo pri vseh vrstah funkcij in procesov. E

V tem članku ste se naučili, kako deluje in kakšne so njegove glavne prednosti; ampak tudi nevarnosti, ki jih ima, ko jih najdemo v prevelikih količinah v našem telesu.

Reference

  1. Kaj je glutamat? Pregled funkcij, poti in vzbujanja glutamatnega nevrotransmitorja "v: Neurohacker. Vzpostavljeno dne: 26. februarja 2019 od podjetja Neurohacker: neurohacker.com.
  2. "Pregled glutamatergičnega sistema" v: Nacionalnem centru za biotehnološke informacije. Pridobljeno: 26. februarja 2019 iz Nacionalnega centra za biotehnološke informacije: ncbi.nlm.nih.gov.
  3. "Glutamatni receptor" v: Wikipediji. Vzpostavljeno dne: 26. februar 2019 iz Wikipedije: en.wikipedia.org.
  4. "8 pomembnih vlog glutamata + zakaj je slabo v presežku" v: Self Hacked. Vzpostavljeno dne: 26. februar 2019 iz Self Hacked: selfhacked.com.
  5. "Glutamat (nevrotransmiter)" v: Wikipedija. Vzpostavljeno dne: 26. februar 2019 iz Wikipedije: en.wikipedia.org.