Syntéza glutamátu (neurotransmiter), mechanizmus účinku, funkcie a nebezpečenstvá

 glutamát je neurotransmiter s najhojnejšou excitačnou funkciou v nervovom systéme organizmov stavovcov. Hrá zásadnú úlohu vo všetkých vzrušujúcich funkciách, čo znamená, že súvisí s viac ako 90% všetkých synaptických spojení v ľudskom mozgu..

Biochemické receptory glutamátu možno rozdeliť do troch tried: receptory AMPA, receptory NMDA a receptory metabotropného glutamátu. Niektorí experti identifikujú štvrtý typ, známy ako receptory kainátu. Nachádzajú sa vo všetkých oblastiach mozgu, ale v niektorých oblastiach sú mimoriadne bohaté.

Glutamát hrá zásadnú úlohu v synaptickej plasticite. Z tohto dôvodu súvisí najmä s určitými pokročilými kognitívnymi funkciami, ako je pamäť a učenie. Špecifická forma plasticity, známa ako dlhodobá potenciácia, sa vyskytuje pri glutamátergických synapsiách v oblastiach ako je hipokampus alebo kortex..

Okrem toho všetok, glutamát má tiež množstvo zdravotných výhod, keď sa konzumuje prostredníctvom mierneho jedenia. Môže však spôsobiť aj niektoré negatívne účinky, ak sa nadmerne koncentruje v mozgu aj v potrave. V tomto článku vám povieme všetko o ňom.

index

• 1 Zhrnutie
• 2 Mechanizmus pôsobenia
  • 2.1 Ionotropné receptory
  • 2.2 Metabotropné receptory
  • 2.3 Receptory mimo centrálneho nervového systému
• 3 Funkcie
  • 3.1 Pomoc pri normálnej funkcii mozgu
  • 3.2 Je to predchodca GABA
  • 3.3 Zlepšuje fungovanie tráviaceho systému
  • 3.4 Reguluje cyklus chuti do jedla a sýtosti
  • 3.5 Zlepšuje imunitný systém
  • 3.6 Zlepšuje funkciu svalov a kostí
  • 3.7 Môže zvýšiť životnosť
• 4 Nebezpečenstvo
• 5 Záver
• 6 Referencie

syntéza

Glutamát je jednou z hlavných zložiek veľkého množstva proteínov. Z tohto dôvodu je to jedna z najhojnejších aminokyselín v celom ľudskom tele. Za normálnych okolností je možné získať dostatok tohto neurotransmitera cez kŕmenie takým spôsobom, že nie je potrebné ho syntetizovať.

Avšak glutamát sa považuje za neesenciálnu aminokyselinu. To znamená, že v časoch núdze ho telo môže metabolizovať z iných látok. Konkrétne sa môže syntetizovať z kyseliny alfa-ketoglutárovej, ktorá sa vyrába cyklom kyseliny citrónovej z citrátu..

Na úrovni mozgu nie je glutamát schopný sám prekonať hematoencefalickú bariéru. Avšak prechádza centrálnym nervovým systémom cez vysokoafinitný transportný systém. To slúži na reguláciu koncentrácie a udržanie konštantného množstva tejto látky, ktorá sa nachádza v mozgových tekutinách.

V centrálnom nervovom systéme sa glutamát syntetizuje z glutamínu v procese známom ako "glutamát-glutaminergný cyklus", pôsobením enzýmu glutaminázy. To môže nastať ako v presynaptických neurónoch, tak v gliálnych bunkách, ktoré ich obklopujú.

Na druhej strane, glutamát je prekurzorom iného neurotransmitera veľkého významu, GABA. Transformačný proces sa uskutočňuje pôsobením enzýmu glutamát dekarboxylázy.

Mechanizmus účinku

Glutamát pôsobí na organizmus prostredníctvom spojenia štyroch rôznych typov biochemických receptorov: receptorov AMPA, receptorov NMDA, receptorov metabotropných glutamátov a receptorov kainátu. Väčšina z nich sa nachádza v centrálnom nervovom systéme.

V skutočnosti je veľká väčšina receptorov glutamátu umiestnená v dendritoch postsynaptických buniek; a sú spojené s molekulami uvoľnenými v intrasynaptickom priestore presynaptickými bunkami. Na druhej strane sú tiež prítomné v bunkách, ako sú astrocyty a oligodendrocyty.

Glutaminergné receptory môžu byť rozdelené na dva subtypy: ionotropné a metabotropné. Ďalej uvidíme, ako každý z nich pracuje podrobnejšie.

Ionotropné receptory

Ionotropné glutamátové receptory majú hlavnú funkciu, ktorá umožňuje prechod sodíkových iónov, draslíka a niekedy vápnika v mozgu ako odozvu na glutamátovú väzbu. Keď je väzba vytvorená, antagonista stimuluje priamy účinok centrálneho póru receptora, iónového kanála, ktorý tak umožňuje prechod týchto látok..

Priechod iónov sodíka, draslíka a vápnika spôsobuje postsynaptický excitačný prúd. Tento prúd je depolarizujúci; a ak je aktivovaných dosť receptorov glutamátu, je možné dosiahnuť akčný potenciál v postsynaptickom neuróne.

Všetky typy receptorov glutamátu sú schopné produkovať postsynaptický excitačný prúd. Rýchlosť a trvanie tohto prúdu je však pre každú z nich odlišná. Každý z nich má teda na nervový systém rôzne účinky.

Metabotropné receptory

Receptory metabotropného glutamátu patria do podrodiny C proteínových receptorov G. Sú rozdelené do troch skupín, ktoré sú v prípade cicavcov rozdelené do ôsmich subtypov..

Tieto receptory sa skladajú z troch odlišných častí: extracelulárnej oblasti, transmembránovej oblasti a intracelulárnej oblasti. V závislosti od toho, kde dochádza k väzbe s molekulami glutamátu, nastane iný účinok na organizmus alebo nervový systém.

Extracelulárna oblasť sa skladá z modulu známeho ako Venuša Flytrap, ktorý je zodpovedný za viazanie glutamátu. Má tiež časť bohatú na cysteín, ktorá hrá zásadnú úlohu pri prenose súčasnej zmeny smerom k transmembránovej časti.

Transmembránová oblasť sa skladá zo siedmich oblastí a jej hlavnou funkciou je spojenie extracelulárnej zóny s intracelulárnou zónou, kde sa zvyčajne uskutočňuje väzba proteínu..

Väzba molekúl glutamátu v extracelulárnej oblasti spôsobuje, že proteíny, ktoré sa dostanú do vnútrobunkovej oblasti, sú fosforylované. To ovplyvňuje veľký počet biochemických dráh a iónových kanálov v bunke. Z tohto dôvodu môžu metabotropné receptory spôsobiť veľmi široké spektrum fyziologických účinkov.

Receptory mimo centrálneho nervového systému

Predpokladá sa, že glutamátové receptory zohrávajú zásadnú úlohu pri prijímaní podnetov, ktoré vyvolávajú chuť "umami", jednej z piatich základných chutí podľa najnovšieho výskumu v tejto oblasti. Z tohto dôvodu je známe, že existujú receptory tohto druhu v jazyku, konkrétne v chuťových pohárikoch.

Je tiež známe, že existujú ionotropné glutamátové receptory v srdcovom tkanive, hoci jeho funkcia v tejto oblasti je stále neznáma. Disciplína známa ako "imunihistochémia" našla niektoré z týchto receptorov v terminálnych nervoch, gangliách, vodivých vláknach a niektorých myokardiocytoch..

Na druhej strane je tiež možné nájsť malý počet týchto receptorov v určitých oblastiach pankreasu. Jeho hlavnou funkciou je regulovať vylučovanie látok, ako je inzulín a glukagón. To otvorilo dvere výskumu o možnosti regulácie diabetu pomocou antagonistov glutamátu.

Dnes tiež vieme, že koža má určité množstvo receptorov NMDA, ktoré môžu byť stimulované na vyvolanie analgetického účinku. Stručne povedané, glutamát má veľmi rôzne účinky v celom tele a jeho receptory sa nachádzajú v celom tele.

funkcie

Už sme videli, že glutamát je najrozšírenejším neurotransmiterom v mozgu cicavcov. Je to spôsobené najmä tým, že v našom organizme plní veľký počet funkcií. Ďalej vám povieme, ktoré sú hlavné.

Pomáha normálnej funkcii mozgu

Glutamát je neurotransmiter, ktorý má najväčší význam pri regulácii normálnych funkcií mozgu. Prakticky všetky excitačné neuróny v mozgu a mieche sú glutamátergické.

Glutamát vysiela signály do mozgu, ako aj do celého tela. Tieto správy pomáhajú s funkciami, ako je pamäť, učenie alebo uvažovanie, okrem toho, že hrajú sekundárnu úlohu v mnohých ďalších aspektoch fungovania nášho mozgu..

Napríklad v súčasnosti vieme, že pri nízkych hladinách glutamátu nie je možné vytvárať nové spomienky. Okrem toho môže abnormálne nízke množstvo tohto neurotransmitera spúšťať záchvaty schizofrénie, epilepsie alebo psychiatrických problémov, ako sú depresia a úzkosť..

Dokonca aj štúdie na myšiach ukazujú, že abnormálne nízke hladiny glutamátu v mozgu môžu súvisieť s poruchami autistického spektra.

Je to predchodca GABA

Glutamát je tiež základom, ktorý telo používa na vytvorenie iného neurotransmitera s veľkým významom, kyseliny gama-aminomaslovej (GABA). Táto látka zohráva okrem svalovej kontrakcie veľmi dôležitú úlohu pri učení. Je tiež spojený s funkciami, ako je spánok alebo relaxácia.

Zlepšuje fungovanie tráviaceho systému

Glutamát sa môže vstrebávať z potravy, tento neurotransmiter je hlavným zdrojom energie buniek tráviaceho systému, ako aj dôležitým substrátom pre syntézu aminokyselín v tejto časti tela..

Glutamát prítomný v potrave spôsobuje niekoľko základných reakcií v celom tele. Napríklad aktivuje nerv vagus tak, že podporuje tvorbu serotonínu v tráviacom systéme. Okrem zvýšenia telesnej teploty a produkcie energie sa tým podporuje pohyb čriev.

Niektoré štúdie ukazujú, že používanie perorálnych doplnkov glutamátu môže zlepšiť trávenie u pacientov s problémami v tomto ohľade. Okrem toho táto látka môže tiež chrániť žalúdočnú stenu pred škodlivým účinkom určitých liekov na ňu..

Reguluje cyklus chuti do jedla a sýtosti

Hoci nevieme presne, ako sa tento účinok vyskytuje, glutamát má veľmi dôležitý regulačný účinok na apetít a okruh sýtosti.

Preto ich prítomnosť v potravinách nás robí viac hladnými a chceme jesť viac; ale aj to, že sme sa cítili viac nasýtení po tom, čo sme ho prijali.

Zlepšuje imunitný systém

Niektoré bunky imunitného systému majú tiež glutamátové receptory; napríklad T bunky, B bunky, makrofágy a dendritické bunky. To naznačuje, že tento neurotransmiter hrá dôležitú úlohu v prirodzenom aj adaptívnom imunitnom systéme.

Niektoré štúdie používajúce túto látku ako liek ukázali, že môže mať veľmi priaznivý účinok pri ochoreniach, ako sú rakovina alebo bakteriálne infekcie. Okrem toho sa tiež zdá, že do určitej miery chráni pred neurodegeneratívnymi poruchami, ako je Alzheimerova choroba.

Zlepšuje funkciu svalov a kostí

Dnes vieme, že glutamát zohráva kľúčovú úlohu v raste a rozvoji kostí, ako aj pri udržiavaní vášho zdravia.

Táto látka zabraňuje vzniku buniek, ktoré poškodzujú kosti, ako sú osteoklasty; a mohli by sa použiť na liečbu ochorení, ako je osteoporóza u ľudí.

Na druhej strane tiež vieme, že glutamát zohráva zásadnú úlohu vo svalovej funkcii. Počas cvičenia je napríklad tento neurotransmiter zodpovedný za poskytovanie energie svalovým vláknam a produkciu glutatiónu.

Môže zvýšiť životnosť

Niektoré nedávne štúdie naznačujú, že glutamát môže mať veľmi priaznivý vplyv na proces starnutia buniek. Hoci ešte neboli testované na ľuďoch, experimenty na zvieratách ukazujú, že zvýšenie tejto látky v potrave môže znížiť mieru úmrtnosti.

Predpokladá sa, že tento účinok je spôsobený glutamátom, ktorý spomaľuje nástup symptómov starnutia buniek, čo je jedna z hlavných príčin úmrtia súvisiaceho s vekom..

nebezpečenstvo

Keď sú prirodzené hladiny glutamátu zmenené v mozgu alebo v tele, je možné utrpieť všetky druhy problémov. To sa deje bez ohľadu na to, či je v tele menej látky, ako potrebujeme, ako keby sa hladiny zvyšovali prehnane.

Tak napríklad zmena hladín glutamátu v tele je spojená s duševnými poruchami, ako je depresia, úzkosť a schizofrénia. Okrem toho sa zdá, že súvisí aj s autizmom, Alzheimerovou chorobou a všetkými typmi neurodegeneratívnych ochorení.

Na druhej strane, na fyzickej úrovni sa zdá, že nadbytok tejto látky by bol spojený s problémami, ako je obezita, rakovina, diabetes alebo amyotrofická laterálna skleróza. Mohlo by mať tiež veľmi škodlivé účinky na zdravie určitých zložiek tela, ako sú svaly a kosti..

Všetky tieto nebezpečenstvá by na jednej strane súviseli s nadbytkom čistého glutamátu v potrave (vo forme glutamátu sodného, ​​ktorý sa zdá byť schopný prechádzať cez hematoencefalickú bariéru). Okrem toho by mali tiež čo do činenia s nadbytkom pórovitosti v tej istej bariére.

záver

Glutamát je jednou z najdôležitejších látok produkovaných naším telom a hrá zásadnú úlohu vo všetkých druhoch funkcií a procesov. E

n V tomto článku ste sa naučili, ako funguje a aké sú jeho hlavné prínosy; ale aj nebezpečenstvá, ktoré má, keď sa nachádzajú v príliš vysokom množstve v našom tele.

referencie

1. Čo je glutamát? Vyšetrenie funkcií, ciest a excitácie glutamátového neurotransmitera "v: Neurohacker. Zdroj: 26. február 2019 zo stránky Neurohacker: neurohacker.com.
2. "Prehľad glutamátergického systému" v: Národnom centre pre informácie o biotechnológiách. Zdroj: 26. február 2019 z Národného centra pre biotechnologické informácie: ncbi.nlm.nih.gov.
3. "Glutamátový receptor" v: Wikipedia. Zdroj: 26. február 2019 z Wikipédie: sk.wikipedia.org.
4. "8 dôležitých rolí glutamátu + Prečo je to zlé v prebytku" v: Self Hacked. Zdroj: 26. februára 2019 od spoločnosti Self Hacked: selfhacked.com.
5. "Glutamát (neurotransmiter)" v: Wikipedia. Zdroj: 26. február 2019 z Wikipédie: sk.wikipedia.org.