GLUTAMAT (NEUROTRANSMITTER): SYNTES, VERKAN, FUNKTIONER - NEUROPSYCHOLOGY - 2025

Den glutamat är den mest förekommande excitatoriska neurotransmittorn i nervsystemet funktion i ryggradsdjur organismer. Det spelar en grundläggande roll i alla väckande funktioner, vilket innebär att det är relaterat till mer än 90% av alla synaptiska anslutningar i den mänskliga hjärnan.

Biokemiska glutamatreceptorer kan delas in i tre klasser: AMPA-receptorer, NMDA-receptorer och metabotropa glutamatreceptorer. Vissa experter identifierar en fjärde typ, känd som kainatreceptorer. De finns i alla hjärnregioner, men är särskilt rikligt i vissa områden.

Källa: pixabay.com

Glutamat spelar en grundläggande roll i synaptisk plasticitet. På grund av detta är det särskilt relaterat till vissa avancerade kognitiva funktioner som minne och lärande. En specifik form av plastisitet, känd som långvarig potentiering, förekommer vid glutamatergiska synapser i områden som hippocampus eller cortex.

Utöver allt detta har glutamat också ett antal hälsofördelar när de konsumeras genom kost i mått. Men det kan också orsaka några negativa effekter om du koncentrerar dig för mycket, både hjärnnivån och i maten. I den här artikeln kommer vi att berätta allt om honom.

Syntes

Struktur av L-glutamat

Glutamat är en av huvudkomponenterna i ett stort antal proteiner. På grund av detta är det en av de vanligaste aminosyrorna i hela människokroppen. Under normala omständigheter är det möjligt att få tillräckligt med denna neurotransmitter genom diet, så att det inte är nödvändigt att syntetisera den.

Emellertid anses glutamat vara en icke-essentiell aminosyra. Detta innebär att kroppen i nödsituationer kan metabolisera den från andra ämnen. Specifikt kan den syntetiseras från alfa-Ketoglutarsyra, som produceras genom citronsyrecykeln från citrat.

På hjärnnivå kan glutamat inte korsa blod-hjärnbarriären av sig själv. Men det rör sig genom centrala nervsystemet med hjälp av ett transportsystem med hög affinitet. Detta tjänar till att reglera dess koncentration och hålla mängden av detta ämne som finns i hjärnvätskor konstant.

I det centrala nervsystemet syntetiseras glutamat från glutamin i en process som kallas "glutamat-glutaminerg cykel" genom verkan av enzymet glutaminas. Detta kan förekomma både i presynaptiska nervceller och i gliacellerna som omger dem.

Å andra sidan är glutamat i sig en föregångare till en annan mycket viktig neurotransmitter, GABA. Transformationsprocessen utförs genom verkan av glutamatdekarboxylas-enzymet.

Handlingsmekanism

AMPA-receptorn binder till en L-glutamatantagonist som visar den aminoterminala, ligandbindande domänen och transmembrandomänen, PDB 3KG2. Curtis Neveu Glutamate utövar sin effekt på kroppen genom att binda till fyra olika typer av biokemiska receptorer: AMPA-receptorer, NMDA-receptorer, metabotropa glutamatreceptorer och kainatreceptorer. De flesta av dem ligger i centrala nervsystemet.

I själva verket är den stora majoriteten av glutamatreceptorer lokaliserade på dendriterna hos postsynaptiska celler; och de binder till molekyler som frisätts i det intra-synaptiska utrymmet av presynaptiska celler. Å andra sidan finns de också i celler såsom astrocyter och oligodendrocyter.

Glutaminreceptorer kan delas in i två subtyper: jonotropiska och metabotropa. Nedan ser vi hur var och en av dem fungerar mer detaljerat.

Ionotropa receptorer

Ionotropisk receptor.

De jonotropa glutamatreceptorerna har den primära funktionen att låta natrium-, kalium- och ibland kalciumjoner passera genom hjärnan som svar på glutamatbindning. När bindning inträffar, stimulerar antagonisten den direkta effekten av receptorns centrala pore, en jonkanal, vilket möjliggör passage av dessa ämnen.

Passagen av natrium-, kalium- och kalciumjoner orsakar en postsynaptisk excitatorisk ström. Denna ström är depolariserande; och om ett tillräckligt antal glutamatreceptorer aktiveras kan handlingspotentialen i den postsynaptiska neuronen nås.

Alla typer av glutamatreceptorer kan producera en postsynaptisk excitatorisk ström. Hastigheten och varaktigheten för denna ström är dock olika för var och en av dem. Således har var och en av dem olika effekter på nervsystemet.

Metabotropa receptorer

Metabotropa glutamatreceptorer tillhör C-underfamiljen av G-proteinreceptorer De är indelade i tre grupper, som i sin tur är indelade i åtta undertyper för däggdjur.

Dessa receptorer består av tre distinkta delar: den extracellulära regionen, transmembranregionen och den intracellulära regionen. Beroende på var bindningen med glutamatmolekylerna inträffar kommer en annan effekt att uppstå i kroppen eller i nervsystemet.

Den extracellulära regionen består av en modul som kallas "Venus flytrap" som ansvarar för bindning av glutamat. Den har också en del rik på cystein som spelar en grundläggande roll i överföringen av strömförändringen mot den del av transmembranet.

Transmembranområdet består av sju områden, och dess huvudfunktion är att förbinda den extracellulära zonen med den intracellulära zonen, där proteinkopplingen vanligtvis sker.

Bindningen av glutamatmolekyler i den extracellulära regionen gör att proteinerna som når den intracellulära regionen fosforyleras. Detta påverkar ett stort antal biokemiska vägar och jonkanaler i cellen. På grund av detta kan metabotropa receptorer orsaka ett mycket brett spektrum av fysiologiska effekter.

Mottagare utanför centrala nervsystemet

Glutamatreceptorer tros spela en nyckelroll för att få stimuli som framkallar "umami" -smaken, en av de fem grundläggande smakerna enligt den senaste forskningen på detta område. På grund av detta är receptorer från denna klass kända för att existera på tungan, speciellt på smaklökarna.

Ionotropa glutamatreceptorer är också kända för att existera i hjärtvävnad, även om deras roll i detta område fortfarande är okänd. Den disciplin som kallas "immunhistokemi" har lokaliserat några av dessa receptorer i terminala nerver, ganglier, ledande fibrer och några kardiomyocyter.

Å andra sidan är det också möjligt att hitta ett litet antal av dessa receptorer i vissa områden i bukspottkörteln. Dess huvudfunktion här är att reglera utsöndringen av ämnen som insulin och glukagon. Detta har öppnat dörren till forskning om möjligheten att reglera diabetes med hjälp av glutamatantagonister.

Vi vet också idag att huden har en viss mängd NMDA-receptorer, som kan stimuleras att ge en smärtstillande effekt. Kort sagt, glutamat har mycket varierande effekter i hela kroppen, och dess receptorer finns i hela kroppen.

Funktioner

Vi har redan sett att glutamat är den vanligaste neurotransmitteren i däggdjurshjärnan. Detta beror främst på att det uppfyller ett stort antal funktioner i vår kropp. Här berättar vi vilka som är de viktigaste.

Stöder normal hjärnfunktion

Glutamat är den viktigaste neurotransmitteren vid reglering av normala hjärnfunktioner. Praktiskt taget alla excitatoriska neuroner i hjärnan och ryggmärgen är glutamatergiska.

Glutamat skickar signaler både till hjärnan och i hela kroppen. Dessa meddelanden hjälper till med funktioner som minne, lärande eller resonemang, förutom att de spelar en sekundär roll i många andra aspekter av vår hjärnans funktion.

Till exempel, idag vet vi att med låga glutamatnivåer är det omöjligt att bilda nya minnen. Dessutom kan en onormalt låg mängd av denna neurotransmitter utlösa attacker av schizofreni, epilepsi eller psykiatriska problem som depression och ångest.

Även studier med möss visar att onormalt låga nivåer av glutamat i hjärnan kan kopplas till autismspektrumstörningar.

Det är en föregångare till GABA

Glutamat är också basen som kroppen använder för att bilda en annan mycket viktig neurotransmitter, gamma-aminobutyric acid (GABA). Detta ämne spelar en mycket viktig roll i inlärningen, förutom muskelkontraktion. Det är också förknippat med funktioner som sömn eller avkoppling.

Förbättrar matsmältningssystemets funktion

Glutamat kan absorberas från mat, eftersom denna neurotransmitter är den viktigaste energikällan för cellerna i matsmältningssystemet, liksom ett viktigt substrat för syntes av aminosyror i denna del av kroppen.

Glutamatet i maten orsakar flera grundläggande reaktioner i hela kroppen. Till exempel aktiverar den vagusnerven på ett sådant sätt att produktionen av serotonin i matsmältningssystemet främjas. Detta uppmuntrar tarmrörelser samt ökar kroppstemperatur och energiproduktion.

Vissa studier visar att användning av orala glutamattillskott kan förbättra matsmältningen hos patienter med problem i detta avseende. Dessutom kan detta ämne också skydda magväggen från den skadliga effekten av vissa mediciner på den.

Reglerar cykeln för aptit och mättnad

Även om vi inte vet exakt hur denna effekt uppstår har glutamat en mycket viktig reglerande effekt på aptitkretsen och mättnad.

Därför är dess närvaro i mat oss att känna oss mer hungriga och vill äta mer; men det får oss också att känna oss mer nöjda efter att ha tagit det.

Förbättrar immunsystemet

Vissa av cellerna i immunsystemet har också glutamatreceptorer; till exempel T-celler, B-celler, makrofager och dendritiska celler. Detta antyder att denna neurotransmitter spelar en viktig roll i både det medfödda och det adaptiva immunsystemet.

Vissa studier som använder detta ämne som ett läkemedel har visat att det kan ha en mycket gynnsam effekt på sjukdomar som cancer eller bakterieinfektioner. Dessutom verkar det också skydda i viss utsträckning mot neurodegenerativa störningar, såsom Alzheimers.

Förbättrar muskel- och benfunktionen

I dag vet vi att glutamat spelar en grundläggande roll i tillväxten och utvecklingen av ben, liksom för att upprätthålla deras hälsa.

Detta ämne förhindrar uppkomsten av celler som försämras ben, såsom osteoklaster; och det kan användas för att behandla sjukdomar som osteoporos hos människor.

Å andra sidan vet vi också att glutamat spelar en grundläggande roll i muskelfunktionen. Under träning är till exempel denna neurotransmitter ansvarig för att tillhandahålla energi till muskelfibrer och att producera glutation.

Kan öka livslängden

Slutligen antyder några nya studier att glutamat kan ha en mycket gynnsam effekt på cellernas åldrande process. Även om det ännu inte har testats på människor, visar djurförsök att en ökning av detta ämne i kosten kan minska dödligheten.

Denna effekt tros bero på att glutamat försenar uppkomsten av symtom på cellulär åldrande, vilket är en av de främsta orsakerna till åldersrelaterad död.

farorna

När de naturliga nivåerna av glutamat förändras i hjärnan eller kroppen är det möjligt att drabbas av alla slags problem. Detta inträffar oavsett om det finns mindre substans i kroppen än vi behöver, eller om nivåerna höjs på ett överdrivet sätt.

Således har till exempel förändringen i glutamatnivåerna i kroppen associerats med psykiska störningar såsom depression, ångest och schizofreni. Dessutom verkar det också vara relaterat till autism, Alzheimers och alla typer av neurodegenerativa sjukdomar.

Å andra sidan på fysisk nivå verkar det som om ett överskott av detta ämne skulle vara förknippat med problem som fetma, cancer, diabetes eller amyotrofisk lateral skleros. Det kan också ha mycket skadliga effekter på hälsan hos vissa komponenter i kroppen, till exempel muskler och ben.

Alla dessa faror skulle å ena sidan vara relaterade till överskottet av rent glutamat i kosten (i form av monosodium glutamat, som verkar kunna passera blod-hjärnbarriären). Dessutom skulle de också ha att göra med ett överskott av porositet i samma barriär.

slutsats

Glutamat är en av de viktigaste ämnena som produceras av vår kropp, och det spelar en grundläggande roll i alla typer av funktioner och processer. OCH

n den här artikeln har du lärt dig hur den fungerar och vilka huvudfördelar det är; men också de faror det har när det finns i för höga mängder i vår kropp.

referenser

1. "Vad är glutamat? En undersökning av funktionerna, vägarna och excitationen av glutamatneurotransmitteren ”i: Neurohacker. Hämtad den 26 februari 2019 från Neurohacker: neurohacker.com.
2. "Översikt över det glutamatergiska systemet" i: National Center for Biotechnology Information. Hämtad den 26 februari 2019 från National Center for Biotechnology Information: ncbi.nlm.nih.gov.
3. "Glutamatreceptor" på: Wikipedia. Hämtad den 26 februari 2019 från Wikipedia: en.wikipedia.org.
4. "8 viktiga roller av glutamat + varför det är dåligt i överskott" i: Self Hacked. Hämtad den 26 februari 2019 från Self Hacked: selfhacked.com.
5. "Glutamate (neurotransmitter)" på: Wikipedia. Hämtad den 26 februari 2019 från Wikipedia: en.wikipedia.org.