Синтез глутамата (нейротрансмиттера), механизм действия, функции и опасности



 глутамат является нейротрансмиттером с наиболее распространенной возбуждающей функцией в нервной системе позвоночных организмов. Он играет фундаментальную роль во всех возбуждающих функциях, что означает, что он связан с более чем 90% всех синаптических связей в мозге человека..

Биохимические рецепторы глутамата можно разделить на три класса: AMPA-рецепторы, NMDA-рецепторы и метаботропные глутаматные рецепторы. Некоторые эксперты идентифицируют четвертый тип, известный как рецепторы каината. Они встречаются во всех областях мозга, но особенно распространены в некоторых областях..

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

В дополнение ко всему этому, глутамат также имеет ряд преимуществ для здоровья при употреблении в пищу при умеренном питании. Тем не менее, он может также вызвать некоторые негативные последствия, если чрезмерно сконцентрирован, как в мозге, так и в пище. В этой статье мы расскажем вам все о нем.

индекс

  • 1 Резюме
  • 2 Механизм действия
    • 2.1 Ионотропные рецепторы
    • 2.2 Метаботропные рецепторы
    • 2.3 Рецепторы вне центральной нервной системы
  • 3 функции
    • 3.1 Помощь для нормальной работы мозга
    • 3.2 Это предшественник ГАМК
    • 3.3 Улучшает функционирование пищеварительной системы
    • 3.4 Регулирует цикл аппетита и сытости
    • 3.5 Улучшает иммунную систему
    • 3.6 Улучшает функцию мышц и костей
    • 3.7 Может увеличить продолжительность жизни
  • 4 опасности
  • 5 Заключение
  • 6 Ссылки

синтез

Глутамат является одним из основных компонентов большого количества белков. Из-за этого, это одна из самых распространенных аминокислот во всем организме человека. При нормальных обстоятельствах можно получить достаточное количество этого нейротрансмиттера через кормление таким образом, что нет необходимости синтезировать его.

Однако глутамат считается незаменимой аминокислотой. Это означает, что в чрезвычайных ситуациях организм может перерабатывать его из других веществ. В частности, он может быть синтезирован из альфа-кетоглутаровой кислоты, которая образуется в цикле лимонной кислоты из цитрата..

На уровне мозга глутамат не способен самостоятельно преодолевать гематоэнцефалический барьер. Однако он движется через центральную нервную систему через транспортную систему с высоким сродством. Это служит для регулирования вашей концентрации и поддержания постоянного количества этого вещества, которое содержится в мозговых жидкостях.

В центральной нервной системе глутамат синтезируется из глютамина 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 по себе является предшественником другого важного нейротрансмиттера, ГАМК. Процесс трансформации осуществляется посредством действия фермента глутамат декарбоксилазы.

Механизм действия

Глутамат оказывает свое влияние на организм, связываясь с четырьмя различными типами биохимических рецепторов: AMPA-рецепторы, NMDA-рецепторы, метаботропные глутаматные рецепторы и каинатные рецепторы. Большинство из них расположены в центральной нервной системе.

На самом деле, подавляющее большинство глутаматных рецепторов находится в дендритах постсинаптических клеток; и они связаны с молекулами, выделяемыми во внутрисинаптическом пространстве пресинаптическими клетками. С другой стороны, они также присутствуют в клетках, таких как астроциты и олигодендроциты.

Глутаминергические рецепторы можно разделить на два подтипа: ионотропный и метаботропный. Далее мы увидим, как каждый из них работает более подробно.

Ионотропные рецепторы

Ионотропные глутаматные рецепторы выполняют основную функцию, обеспечивая возможность прохождения ионов натрия, калия и иногда кальция в мозг в ответ на глутаматную связь. Когда образуется связь, антагонист стимулирует прямое действие центральной поры рецептора, ионного канала, который, таким образом, позволяет прохождение этих веществ.

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

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

Метаботропные рецепторы

Метаботропные глутаматные рецепторы относятся к подсемейству C белковых рецепторов 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, может происходить различное воздействие на организм или нервную систему..

Внеклеточная область состоит из модуля, известного как мухоловка Венеры, который отвечает за связывание глютамата. Он также содержит часть, богатую цистеином, которая играет фундаментальную роль в передаче изменения тока в сторону трансмембранной части..

Трансмембранная область состоит из семи областей, и ее основной функцией является соединение внеклеточной зоны с внутриклеточной зоной, где обычно происходит связывание белка..

Связывание глутаматных молекул во внеклеточной области вызывает фосфорилирование белков, которые достигают внутриклеточного пространства. 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 глутаматные рецепторы играют фундаментальную роль в получении стимулов, провоцирующих вкус "умами", одного из пяти основных ароматов, согласно последним исследованиям в этой области. В связи с этим известно, что такие рецепторы присутствуют в языке, особенно в вкусовых рецепторах..

Также известно, что в сердечной ткани есть ионотропные глутаматные рецепторы, хотя его функция в этой области до сих пор неизвестна. Дисциплина, известная как «иммуногистохимия», обнаружила некоторые из этих рецепторов в терминальных нервах, ганглиях, проводящих волокнах и некоторых миокардиоцитах..

С другой стороны, также возможно обнаружить небольшое количество этих рецепторов в определенных областях поджелудочной железы. Его основной функцией здесь является регулирование секреции 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 NMDA-рецепторов, которые можно стимулировать для получения обезболивающего эффекта. Короче говоря, глутамат оказывает очень разнообразное воздействие на весь организм, а его рецепторы расположены по всему организму..

функции

Мы уже видели, что глутамат является наиболее распространенным нейромедиатором в мозге млекопитающих. Это связано главным образом с тем, что он выполняет большое количество функций в нашем организме. Далее мы расскажем вам, какие из них являются основными.

Помогает нормальной работе мозга

Глутамат является нейротрансмиттером, который играет важнейшую роль в регуляции нормальных функций мозга. Практически все возбуждающие нейроны в головном и спинном мозге являются глутаматергическими.

Глутамат посылает сигналы в мозг, а также по всему телу. Эти сообщения помогают выполнять такие функции, как память, обучение или рассуждение, а также играют второстепенную роль во многих других аспектах функционирования нашего мозга..

Например, в настоящее время мы знаем, что с низким уровнем глутамата невозможно сформировать новые воспоминания. Кроме того, аномально низкое количество этого нейротрансмиттера может вызвать приступы шизофрении, эпилепсии или психические проблемы, такие как депрессия и тревога.

Даже исследования на мышах показывают, что ненормально низкий уровень глутамата в мозге может быть связан с расстройствами аутистического спектра..

Это предшественник ГАМК

Глутамат также является основой, используемой организмом для формирования другого 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 поглощаться из пищи, этот нейротрансмиттер является основным источником энергии для клеток пищеварительной системы, а также важным субстратом для синтеза аминокислот в этой части тела..

Глутамат, присутствующий в пище, вызывает несколько фундаментальных реакций по всему организму. Например, он активирует блуждающий нерв таким образом, что он способствует выработке серотонина в пищеварительной системе. Это способствует испражнениям в дополнение к повышению температуры тела и выработке энергии..

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

Регулирует цикл аппетита и сытости

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

Таким образом, их присутствие в еде заставляет нас чувствовать себя более голодными и мы хотим есть больше; но это также заставляет нас чувствовать себя более сытым после принятия его.

Улучшает иммунную систему

Некоторые из клеток иммунной системы также имеют глутаматные рецепторы; 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 лекарственного средства показали, что оно может оказывать очень благоприятное воздействие при таких заболеваниях, как рак или бактериальные инфекции. Кроме того, он также, по-видимому, в определенной степени защищает от нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера..

Улучшает функцию мышц и костей

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

Это вещество предотвращает появление клеток, разрушающих кости, таких как остеокласты; и может быть использован для лечения таких заболеваний, как остеопороз у людей.

С другой стороны, мы также знаем, что глутамат играет фундаментальную роль в мышечной функции. Например, во время тренировки этот нейротрансмиттер отвечает за выработку энергии для мышечных волокон и выработку глутатиона..

Может увеличить продолжительность жизни

Наконец, некоторые недавние исследования показывают, что глутамат может оказывать очень благоприятное влияние на процесс старения клеток. Хотя эксперименты на животных еще не были проведены на людях, эксперименты на животных показывают, что увеличение содержания этого вещества в рационе может снизить уровень смертности..

Считается, что этот эффект обусловлен тем, что глутамат задерживает появление признаков старения клеток, что является одной из основных причин смерти, связанной с возрастом..

опасность

Когда естественные уровни глутамата изменяются в мозге или в организме, можно страдать от всевозможных проблем. Это происходит, если в организме содержится меньше вещества, чем нам нужно, как если бы уровень повышался чрезмерно.

Так, например, изменение уровня глутамата в организме было связано с психическими расстройствами, такими как депрессия, беспокойство и шизофрения. Кроме того, это также, по-видимому, связано с аутизмом, болезнью Альцгеймера и всеми типами нейродегенеративных заболеваний..

С другой стороны, на физическом уровне кажется, что избыток этого вещества будет связан с такими проблемами, как ожирение, рак, диабет или боковой амиотрофический склероз. Это также может оказать очень пагубное влияние на здоровье определенных компонентов тела, таких как мышцы и кости..

Все эти опасности связаны, с одной стороны, с избытком чистого глютамата в рационе (в форме глутамата натрия, который, по-видимому, способен преодолевать гематоэнцефалический барьер). Кроме того, они также должны были бы иметь дело с избытком пористости в этом же барьере.

заключение

Глутамат является одним из наиболее важных веществ, вырабатываемых нашим организмом, и играет фундаментальную роль во всех видах функций и процессов. Е

В этой статье вы узнали, как это работает и каковы его основные преимущества; но также и опасности, которые он имеет, когда он обнаружен 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. от Neurohacker: neurohacker.com.
  2. «Обзор глутаматергической системы» в: Национальный центр биотехнологической информации. Получено: 26 февраля 2019 г. из Национального центра биотехнологии. Информация: ncbi.nlm.nih.gov.
  3. «Рецептор глутамата» в: Википедии. Получено: 26 февраля 2019 г. из Википедии: en.wikipedia.org.
  4. «8 важных ролей глутамата + почему это плохо в избытке» в: Самостоятельно взломанный. Получено: 26 февраля 2019 г. от Self Hacked: selfhacked.com.
  5. «Глутамат (нейротрансмиттер)» в: Википедии. Получено: 26 февраля 2019 г. из Википедии: en.wikipedia.org.