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Glutamat (Neurotransmitter): Definition und Funktionen

Glutamat (Neurotransmitter): Definition und Funktionen

August 10, 2020

Die Glutamat vermittelt die meisten erregenden Synapsen des Zentralnervensystems (ZNS). Es ist der Hauptvermittler für sensorische, motorische, kognitive, emotionale Informationen und greift in die Bildung von Erinnerungen und in ihre Genesung ein, da es in 80-90% der Synapsen des Gehirns vorhanden ist.

Für den Fall, dass dies alles wenig wert ist, greift auch Neuroplastizität in Lernprozesse ein und ist der Vorläufer von GABA - dem hauptsächlichen inhibitorischen Neurotransmitter des ZNS. Was kann ein Molekül sonst noch verlangt werden?

Was ist Glutamat?

Möglicherweise war einer der am intensivsten untersuchten Neurotransmitter im Nervensystem . In den letzten Jahren hat seine Studie aufgrund seiner Beziehung zu verschiedenen neurodegenerativen Pathologien (wie der Alzheimer-Krankheit) zugenommen, was sie zu einem wirksamen pharmakologischen Ziel bei verschiedenen Krankheiten gemacht hat.


Es sollte auch erwähnt werden, dass dies angesichts der Komplexität seiner Rezeptoren einer der kompliziertesten zu untersuchenden Neurotransmitter ist.

Der Synthesevorgang

Der Syntheseprozess von Glutamat beginnt im Krebs-Zyklus oder Zyklus von Tricarbonsäuren. Der Krebszyklus ist ein Stoffwechselweg oder für uns zu verstehen, eine Abfolge von chemischen Reaktionen, um die Zellatmung in den Mitochondrien zu erzeugen . Unter einem Stoffwechselzyklus kann der Mechanismus einer Uhr verstanden werden, bei dem jeder Gang eine Funktion erfüllt, und der einfache Ausfall eines Teils kann dazu führen, dass die Uhr die Zeit schlecht macht oder nicht markiert. Die Zyklen in der Biochemie sind die gleichen. Ein Molekül ändert mittels kontinuierlicher enzymatischer Reaktionen (Uhrenzahnräder) seine Form und Zusammensetzung mit dem Ziel, eine zelluläre Funktion hervorzurufen. Der Hauptvorläufer von Glutamat wird alpha-Ketoglutarat sein, das durch Transaminierung eine Aminogruppe erhält, um Glutamat zu werden.


Es ist auch erwähnenswert, einen anderen recht bedeutsamen Vorläufer zu nennen: Glutamin. Wenn die Zelle Glutamat in den extrazellulären Raum freisetzt, gewinnen die Astrozyten - eine Art Gliazelle - dieses Glutamat wieder, das durch ein Enzym namens Glutaminsynthetase zu Glutamin wird. Dann Die Astrozyten setzen Glutamin frei, das von den Neuronen wiedergewonnen und wieder in Glutamat umgewandelt wird . Und möglicherweise wird mehr als eine der folgenden Fragen stellen: Und wenn sie im Neuron Glutamin zurück zu Glutamat bringen müssen, warum verwandelt der Astrozyt Glutamin in schlechtes Glutamat? Nun, ich weiß es auch nicht. Vielleicht stimmen Astrozyten und Neuronen nicht überein, oder Neurowissenschaften sind vielleicht so kompliziert. In jedem Fall wollte ich die Astrozyten überprüfen, da ihre Zusammenarbeit 40% der Astrozyten ausmacht Umsatz von Glutamat, was das bedeutet Der größte Teil des Glutamats wird von diesen Gliazellen gewonnen .


Es gibt andere Vorläufer und andere Wege, durch die das Glutamat, das in den extrazellulären Raum freigesetzt wird, wiedergewonnen wird. Beispielsweise gibt es Neuronen, die einen spezifischen Glutamat-Transporter -EAAT1 / 2- enthalten, der das Glutamat direkt an das Neuron zurückgewinnt und das Ende des exzitatorischen Signals ermöglicht. Zur weiteren Untersuchung der Synthese und des Metabolismus von Glutamat empfehle ich das Lesen der Literatur.

Die Glutamatrezeptoren

Wie wir oft gelehrt werden, Jeder Neurotransmitter hat seine Rezeptoren in der postsynaptischen Zelle . Die Rezeptoren, die sich in der Zellmembran befinden, sind Proteine, an die ein Neurotransmitter, Hormon, Neuropeptid usw. bindet, um eine Reihe von Veränderungen im Zellstoffwechsel der Zelle zu verursachen, in der sie sich im Rezeptor befindet. In Neuronen platzieren wir die Rezeptoren normalerweise in den postsynaptischen Zellen, obwohl dies in der Realität nicht so sein muss.

In der ersten Rasse wird auch gelehrt, dass es zwei Arten von Hauptrezeptoren gibt: ionotrop und metabotrop. Ionotropika sind diejenigen, bei denen, wenn ihr Ligand gebunden ist - der "Schlüssel" des Rezeptors, sie Kanäle öffnen, die den Durchgang von Ionen in die Zelle ermöglichen. Metabotropika hingegen bewirken, wenn der Ligand gebunden ist, mittels Second Messenger die Zellveränderung. In diesem Beitrag werde ich über die Haupttypen ionotroper Rezeptoren von Glutamat sprechen, obwohl ich das Studium der Bibliographie für das Wissen über metabotrope Rezeptoren empfehle. Hier zitiere ich die wichtigsten ionotropen Rezeptoren:

  • NMDA-Empfänger.
  • AMPA-Empfänger.
  • Kainado-Empfänger.

Die NMDA- und AMPA-Rezeptoren und ihre enge Beziehung

Es wird angenommen, dass beide Arten von Rezeptoren Makromoleküle sind, die von vier Transmembrandomänen gebildet werden, d. H. Sie werden von vier Untereinheiten gebildet, die die Lipiddoppelschicht der Zellmembran durchqueren, und beide sind Glutamatrezeptoren, die positiv geladene Kationenkanäle öffnen. Trotzdem unterscheiden sie sich erheblich.

Einer ihrer Unterschiede ist die Schwelle, bei der sie aktiviert werden. Erstens sind AMPA-Rezeptoren viel schneller zu aktivieren; NMDA-Rezeptoren können jedoch erst aktiviert werden, wenn das Neuron ein Membranpotential von etwa -50 mV aufweist - ein inaktiviertes Neuron liegt normalerweise bei -70 mV. Zweitens unterscheiden sich die Schrittkationen in jedem Fall. AMPA-Rezeptoren erreichen viel höhere Membranpotentiale als NMDA-Rezeptoren, die viel bescheidener zusammenwachsen. Im Gegenzug werden NMDA-Empfänger mit der Zeit weitaus nachhaltigere Aktivierungen erzielen als AMPA. Daher die von AMPA werden schnell aktiviert und erzeugen stärkere Erregungspotenziale, werden jedoch schnell deaktiviert . Diejenigen von NMDA aktivieren sich nur langsam, aber sie schaffen es, die erregenden Potentiale, die sie erzeugen, viel länger zu halten.

Um es besser zu verstehen, stellen wir uns vor, dass wir Soldaten sind und dass unsere Waffen die verschiedenen Empfänger darstellen. Stellen Sie sich vor, dass der extrazelluläre Raum ein Graben ist. Wir haben zwei Arten von Waffen: Revolver und Granaten. Die Granaten sind einfach und schnell zu bedienen: Sie entfernen den Ring und die Streifen und warten, bis er explodiert. Sie haben viel zerstörerisches Potenzial, aber wenn wir sie alle weggeworfen haben, ist es vorbei. Der Revolver ist eine Waffe, die sich erst nach einiger Zeit laden lässt, weil Sie die Trommel entfernen und die Kugeln einzeln einsetzen müssen. Aber sobald wir es geladen haben, haben wir sechs Schüsse, mit denen wir eine Weile überleben können, wenn auch mit viel weniger Potenzial als mit einer Granate. Unsere Gehirnrevolver sind die NMDA-Empfänger und unsere Granaten die AMPA.

Die Exzesse von Glutamat und seine Gefahren

Sie sagen, dass im Übermaß nichts gut ist und sich im Falle von Glutamat erfüllt. Weiter Wir werden einige Pathologien und neurologische Probleme erwähnen, bei denen ein Überschuss an Glutamat auftritt .

1. Glutamatanaloga können Exotoxizität verursachen

Glutamatähnliche Medikamente - das heißt, sie haben dieselbe Funktion wie Glutamat - wie NMDA - dem NMDA-Rezeptor seinen Namen verdankt - kann hochdosierte neurodegenerative Wirkungen in den am stärksten gefährdeten Gehirnregionen verursachen wie der bogenförmige Kern des Hypothalamus. Die an dieser Neurodegeneration beteiligten Mechanismen sind vielfältig und beinhalten verschiedene Arten von Glutamatrezeptoren.

2. Einige Neurotoxine, die wir mit unserer Nahrung aufnehmen können, führen zu einem neuronalen Tod durch überschüssiges Glutamat

Verschiedene Gifte einiger Tiere und Pflanzen üben ihre Wirkung über die Nervenbahnen von Glutamat aus. Ein Beispiel ist das Gift der Samen von Cycas Circinalis, einer giftigen Pflanze, die wir auf der Pazifikinsel Guam finden können. Dieses Gift verursachte eine große Prävalenz von Amyotropher Lateralsklerose auf dieser Insel, auf der die Einwohner es täglich nahmen und glaubten, es sei gutartig.

3. Glutamat trägt zum neuronalen Tod durch Ischämie bei

Glutamat ist der wichtigste Neurotransmitter bei akuten Hirnerkrankungen wie Herzinfarkt , Herzstillstand, prä / perinatale Hypoxie. Bei diesen Ereignissen, bei denen Sauerstoffmangel im Gehirngewebe vorhanden ist, befinden sich die Neuronen in einem Zustand permanenter Depolarisation. wegen verschiedener biochemischer Prozesse. Dies führt zur dauerhaften Freisetzung von Glutamat aus den Zellen mit nachfolgender Aktivierung der Glutamatrezeptoren. Der NMDA-Rezeptor ist im Vergleich zu anderen ionotropen Rezeptoren für Calcium besonders durchlässig, und überschüssiges Calcium führt zum neuronalen Tod. Daher führt die Hyperaktivität glutamatergischer Rezeptoren aufgrund der Zunahme von intraneuronalem Calcium zu einem neuronalen Tod.

4. Epilepsie

Die Beziehung zwischen Glutamat und Epilepsie ist gut dokumentiert. Es wird angenommen, dass die epileptische Aktivität insbesondere mit AMPA-Rezeptoren zusammenhängt, obwohl NMDA-Rezeptoren mit fortschreitender Epilepsie wichtig werden.

Ist Glutamat gut? Ist Glutamat schlecht?

Normalerweise, wenn man diese Art von Text liest, werden die Moleküle dadurch humanisiert, dass sie als "gut" oder "schlecht" bezeichnet werden - das hat einen Namen und wird genannt Anthropomorphismus, sehr in Mode im Mittelalter. Die Realität ist weit von diesen simplen Urteilen entfernt.

In einer Gesellschaft, in der wir ein Konzept von "Gesundheit" entwickelt haben, ist es für einige der Mechanismen der Natur leicht, uns unwohl zu machen. Das Problem ist, dass die Natur "Gesundheit" nicht versteht. Wir haben das durch Medizin, Pharmaindustrie und Psychologie geschaffen. Es ist ein soziales Konzept und so wie jedes soziale Konzept dem Fortschritt von Gesellschaften unterliegt, sei es menschlich oder wissenschaftlich. Die Fortschritte zeigen, dass Glutamat mit einer Vielzahl von Pathologien zusammenhängt wie Alzheimer oder Schizophrenie.Dies ist kein böser Blick für die Evolution des Menschen, sondern es ist ein biochemisches Missverhältnis eines Begriffs, den die Natur noch nicht versteht: die menschliche Gesellschaft im 21. Jahrhundert.

Und wie immer, warum sollten wir das studieren? In diesem Fall denke ich, dass die Antwort sehr klar ist. Aufgrund der Rolle von Glutamat in verschiedenen neurodegenerativen Pathologien führt dies zu einem wichtigen, wenn auch komplexen pharmakologischen Ziel . Einige Beispiele für diese Krankheiten, obwohl wir in dieser Besprechung nicht darüber gesprochen haben, weil Sie meiner Meinung nach einen Eintrag ausschließlich dazu schreiben könnten, sind Alzheimer und Schizophrenie. Subjektiv finde ich die Suche nach neuen Medikamenten gegen Schizophrenie aus zwei Gründen besonders interessant: Die Prävalenz dieser Krankheit und die damit verbundenen Gesundheitskosten; und die nachteiligen Wirkungen der gegenwärtigen Antipsychotika, die in vielen Fällen die therapeutische Adhärenz behindern.

Text bearbeitet und bearbeitet von Frederic Muniente Peix

Literaturhinweise:

Bücher:

  • Siegel, G. (2006). Grundsätzliche Neurochemie. Amsterdam: Elsevier.

Artikel:

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Neurotransmitters and Their Functions (August 2020).


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