גלוטמט (נוירוטרנסמיטר) הגדרה ופונקציות

ה גלוטמט מתווכת ביותר סינפסות מעוררות של מערכת העצבים המרכזית (CNS). זהו המתווך העיקרי של מידע סנסורי, מוטורי, קוגניטיבי, רגשי ומתערב ביצירת זיכרונות ובהחלמתם, בהיותם נמצאים ב-80-90% של סינפסות המוח. 

במקרה זה יתרון קטן כל זה, גם מתערב neuroplasticity, תהליכי למידה הוא מבשר של GABA - הנוירוטרנסמיטר מעכב הראשי של CNS-. מה עוד אפשר לבקש ממולקולה??

מהו גלוטמט?

אולי היה אחד הנוירוטרנסמיטרים הנלמדים ביותר במערכת העצבים. בשנים האחרונות במחקר גודל בגלל הקשר שלה עם מחלות ניווניות שונות (כגון מחלת אלצהיימר), אשר הפך אותו למטרת סם חזקה במחלות שונות. 

ראוי גם להזכיר כי בהתחשב המורכבות של הקולטנים שלה, זה אחד הנוירוטרנסמיטורים המורכבים ביותר ללמוד.

תהליך הסינתזה

תהליך הסינתזה של גלוטמט יש תחילתו במחזור קרבס, או מחזור של חומצות tricarboxylic. מחזור קרבס הוא מסלול מטבולי או, לנו להבין, רצף של תגובות כימיות כדי לייצר נשימה תאית במיטוכונדריה. מחזור מטבולית ניתן להבין כמנגנון שעון, כאשר כל ציוד יש פונקציה וכישלון חלק פשוט עלול לגרום שעון יד או לא לקלקל זמן טוב. מחזורי הביוכימיה זהים. מולקולה, באמצעות תגובות אנזימטיות מתמשכות - גלגלי שעון - משנה את צורתה והרכבה כדי ליצור פונקציה תאית. המבשר העיקרי של גלוטמט יהיה אלפא-קטוגלוטראט, אשר יקבל קבוצת אמינו ידי transamination להיות גלוטמט.

ראוי גם להזכיר עוד מבשר משמעותי למדי: גלוטמין. כאשר גלוטמט חופשי התא לחלל תאיים, האסטרוציטים, סוג של תא glial- להתאושש גלוטמט זו על ידי synthetase גלוטמין נקרא אנזים, גלוטמין הופך. ואז, את האסטרוציטים לשחרר את הגלוטמין, אשר התאוששה שוב על ידי הנוירונים כדי להפוך בחזרה לתוך גלוטמט. ואולי יותר מאשר אחד מאלה יתבקש: ואם אתה צריך לחזור שוב גלוטמין ל גלוטמט הנוירון, מדוע astrocyte נותן לך להמיר גלוטמין כדי גלוטמט עניים? טוב, גם אני לא יודע. אולי זה astrocytes ו נוירונים לא מסכים או אולי מדעי המוח זה מסובך. בכל המקרים, רציתי לבדוק את astrocytes כי שיתוף הפעולה שלהם מייצג 40% מחזור של גלוטמט, כלומר רוב גלוטמט הוא התאושש על ידי תאים אלה גליה.

ישנם מבשרי אחרים ושבילים אחרים שבאמצעותם הוא גלוטמט הוא התאושש כי הוא שוחרר לתוך שטח תאיים. לדוגמה, ישנם נוירונים המכילים משדר גלוטמט מסוים -EAAT1 / 2- כי באופן ישיר לשחזר את הגלוטמט לנוירון ולאפשר את האות מרגש לסיים. לצורך מחקר נוסף על הסינתזה והמטבוליזם של גלוטמט אני ממליץ לקרוא את הביבליוגרפיה.

קולטני הגלוטמט

כפי שהם מלמדים אותנו בדרך כלל, כל נוירוטרנסמיטר יש קולטנים שלה בתא postsynaptic. רצפטורים, הממוקם בקרום התא הם חלבונים נקשר נוירוטרנסמיטר, הורמון, נוירופפטידים, וכו ', כדי להצמיח מספר שינויים במטבוליזם התאי של התא שבו הוא נמצא מקלט. ב נוירונים אנחנו בדרך כלל במקום קולטנים בתאים postsynaptic, אם כי זה לא חייב להיות ככה במציאות. 

אנחנו גם מלמדים במירוץ הראשון כי ישנם שני סוגים של קולטנים עיקריים: יונוטרופיים metabotropic. Ionotropics הם אלה שבהם, כאשר ליגנד שלהם קשורה - "המפתח" של הקולטן - הם פותחים ערוצים המאפשרים מעבר של יונים לתוך התא. מטאוטרופיקס, לעומת זאת, כאשר הליגנד כבול, לגרום שינויים בתא באמצעות שליחים השני. בסקירה זו אני אדבר על הסוגים העיקריים של קולטנים ionotropic של גלוטמט, למרות שאני ממליץ על המחקר של ביבליוגרפיה לידע של קולטנים metabotropic. הנה אני מצטט את הקולטנים ionotropic העיקריים:

• מקלט NMDA.
• מקלט AMPA.
• מקלט קאינאדו.

קולטני ה- NMDA ו- AMPA והקשר ההדוק ביניהם

הוא האמין כי שני סוגים הקולטניים הם מקרומולקולות שיצרו ארבעה תחומי transmembrane -es לומר, נוצרים על ידי ארבע יחידות משנה אשר חוצות את bilayer השומנים של הקרום ושניהם גלוטמט סלולרית קולטניות ערוצי קטיון -ions פתוח מטען חשמלי חיובי. אבל, למרות זאת, הם שונים באופן משמעותי.

אחד ההבדלים ביניהם הוא הסף שבו הם מופעלים. ראשית, קולטני AMPA הם הרבה יותר מהר כדי להפעיל; בעוד קולטני NMDA לא ניתן להפעיל עד נוירון יש פוטנציאל קרום של כ -50mV - נוירון כאשר אינו פעיל הוא בדרך כלל סביב 70mV. שנית, קטיוני הצעד יהיו שונים בכל מקרה. קולטני AMPA תשיג פוטנציאל גבוה בהרבה מממברנות NMDA, אשר יתמזגו הרבה יותר בצניעות. בתמורה, מקלטי NMDA ישיגו יותר זמן הפעלה מתמשכת בזמן מאשר אלה של AMPA. לכן, אלה של AMPA מופעלים במהירות לייצר פוטנציאלים מעוררים חזקים, אבל הם מבוטל במהירות. ואלה של NMDA הם איטיים להפעיל, אבל הם מצליחים לשמור על הפוטנציאלים מעוררים הם מייצרים הרבה יותר..

כדי להבין את זה טוב יותר, בואו נניח שאנחנו חיילים וכי הנשק שלנו מייצגים את מקלטי שונים. תארו לעצמכם כי החלל החוץ תאי הוא תעלה. יש לנו שני סוגים של נשק: אקדח ורימונים. הרימונים פשוטים ומהירים לשימוש: אתה מסיר את הטבעת, את הרצועות ומחכה שהיא תתפוצץ. יש להם הרבה פוטנציאל הרסני, אבל ברגע שאנחנו זרקו את כולם משם, זה נגמר. האקדח הוא נשק שלוקח זמן לטעינה כי צריך להסיר את התוף ולשים את הכדורים אחד אחד. אבל ברגע שיש לנו את זה יש לנו שישה יריות שבו אנו יכולים לשרוד במשך זמן מה, אם כי עם הרבה פחות פוטנציאל רימון. אקדחי המוח שלנו הם מקלטי NMDA ורימונינו הם אלה של AMPA.

עודף הגלוטמט והסכנות שלו

הם אומרים כי עודף דבר לא טוב ובמקרה של גלוטמט הוא מילא. הבא נזכיר כמה פתולוגיות ובעיות נוירולוגיות שבהן עודף של גלוטמט קשור.

1. אנלוגים גלוטמט יכול לגרום exotoxicity

תרופות גלוטמט-אנלוגיות - כלומר, יש להן את אותה פונקציה כמו גלוטמט - כמו NMDA - שאליה קולטן ה- NMDA חייב את שמו- יכול לגרום להשפעות נוירודגנרטיביות במינון גבוה באזורי המוח הפגיעים ביותר כגון הגרעין המקושת של ההיפותלמוס. המנגנונים המעורבים בניוון עצבי זה הם מגוונים וכוללים סוגים שונים של קולטני גלוטמט.

2. כמה neurotoxins שאנחנו יכולים לבלוע בתזונה שלנו להפעיל מוות עצבי דרך עודף גלוטמט

רעלים שונים של כמה בעלי חיים וצמחים מפעילים את השפעתם דרך מסלולי העצבים של הגלוטמט. דוגמה לכך היא הרעל של זרעי Cycas Circinalis, צמח רעיל שאנו יכולים למצוא על האי השקט של גואם. רעל זה גרם לשכיחות גדולה של טרשת לרוחב אמיוטרופית באי זה שבו תושביו בלעו אותו מדי יום ביומו,.

3. גלוטמט תורמת למוות עצבי על ידי איסכמיה

גלוטמט הוא הנוירוטרנסמיטר הראשי בהפרעות מוחיות חריפות כגון התקף לב, דום לב, היפוקסיה לפני / לידתי. באירועים אלה, שבהם קיים מחסור בחמצן ברקמת המוח, הנוירונים נשארים במצב של דה-פולריזציה קבועה; בגלל תהליכים ביוכימיים שונים. זה מוביל לשחרור קבוע של גלוטמט מהתאים, עם הפעלה מתמשכת לאחר מכן של קולטני הגלוטמט. קולטן NMDA הוא חדיר במיוחד סידן לעומת קולטנים ionotropic אחרים, סידן עודף מוביל למוות עצבי. לכן, hyperactivity של קולטנים glutamatergic מוביל למוות עצבי עקב הגידול של סידן intranuronal.

4. אפילפסיה

הקשר בין גלוטמט לאפילפסיה מתועד היטב. זה נחשב כי פעילות אפילפטית קשורה במיוחד לרצפטורים AMPA, אם כי כמו התקדמות אפילפסיה קולטני NMDA להיות חשוב.

האם גלוטמט טוב? האם גלוטמט רע?

בדרך כלל, כאשר אתה קורא את זה סוג של טקסט, אתה בסופו של דבר אנושיזציה של המולקולות על ידי תיוג אותם "טוב" או "רע" - שיש לו שם והוא נקרא אנתרופומורפיזם, אופנתי מאוד בחזרה בימי הביניים. המציאות רחוקה משפיטות פשטניות אלה. 

בחברה שבה יצרנו מושג של "בריאות" זה קל עבור חלק מהמנגנונים של הטבע כדי לגרום לנו להרגיש לא נוח. הבעיה היא שהטבע אינו מבין "בריאות". יצרנו את זה באמצעות רפואה, תעשיות פרמצבטיקה ופסיכולוגיה. זהו קונספט חברתי, וכפי שכל תפיסה חברתית כפופה להתקדמות החברות, בין אם היא אנושית או מדעית. ההתקדמות מראים כי גלוטמט קשורה למספר רב של פתולוגיות כמו אלצהיימר או סכיזופרניה. אין זו עין רעה של האבולוציה לאדם, אלא היא אי התאמה ביוכימית של מושג שהטבע עדיין אינו מבין: החברה האנושית במאה ה -21.

וכמו תמיד, למה ללמוד את זה? במקרה זה אני חושב שהתשובה ברורה מאוד. בשל תפקידו של גלוטמט בפתולוגיות נוירודגנרטיביות שונות, הוא מוביל ליעד פרמקולוגי חשוב - גם אם מורכב -. כמה דוגמאות של מחלות אלה, אם כי לא דיברנו עליהם בסקירה זו, כי אני חושב שאתה יכול לכתוב רשומה בלעדי על זה, הם מחלת אלצהיימר וסכיזופרניה. סובייקטיבי, אני מוצא את החיפוש אחר תרופות חדשות עבור סכיזופרניה מעניין במיוחד עבור שתי סיבות: השכיחות של מחלה זו ואת עלות הבריאות הכרוכה; ואת ההשפעות השליליות של אנטי פסיכוטיות הנוכחי כי במקרים רבים לעכב דבקות טיפולית.

הטקסט נערך וערך על ידי פרדריק מונינט פייקס

הפניות ביבליוגרפיות:

ספרים:

• Siegel, G. (2006). נוירוכימיה בסיסית. אמסטרדם: אלסבייר.

מאמרים:

• סיטרי, א & מלנקה, ר '(2007). פלסטיות סינפטית: טפסים מרובים, תפקודים ומנגנונים, נוירופסיכומארמקולוגיה, 33 (1), 18-41. http://dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G & Bading, H. (2010). סינפטיקה לעומת קולטני NMDA קולטנים סינפטטיים: השלכות על הפרעות ניוון. טבע ביקורות Neuroscience, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G & Bading, H. (2010). סינפטיקה לעומת קולטני NMDA קולטנים סינפטטיים: השלכות על הפרעות ניוון. טבע ביקורות Neuroscience, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• קרצ'נר, ג '& ניקול, ר' (2008). סינפסות שקטות ואת הופעתה של מנגנון postsynaptic עבור LTP. טבע ביקורות Neuroscience, 9 (11), 813-825. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papouin, T & Oliet, S. (2014). ארגון, שליטה ותפקוד של קולטני NMDA extrasynaptic.Philosophical עסקאות של החברה המלכותית ב: מדעי הביולוגיה, 369 (1654), 20130601-20130601. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601