Γλουταμικό (νευροδιαβιβαστής): ορισμός και λειτουργίες

Το γλουταμινικό μεσολαβεί στις περισσότερες διεγερτικές συνάψεις του κεντρικού νευρικού συστήματος (CNS). Είναι ο κύριος διαμεσολαβητής των αισθητηριακών, κινητικών, γνωστικών, συναισθηματικών πληροφοριών και παρεμβαίνει στη διαμόρφωση αναμνήσεων και στην ανάκαμψή τους, που είναι παρούσα στο 80-90% των συνάψεων του εγκεφάλου.

Σε περίπτωση που κάτι τέτοιο είναι ελάχιστο, παρεμβαίνει επίσης στη νευροπλαστικότητα, στις διαδικασίες μάθησης και είναι ο πρόδρομος του GABA - ο κύριος ανασταλτικός νευροδιαβιβαστής του ΚΝΣ-. Τι άλλο μπορεί να ζητηθεί από ένα μόριο;

Τι είναι το γλουταμινικό;

Ενδεχομένως υπήρξε ένας από τους πιο εξεζητημένους νευροδιαβιβαστές στο νευρικό σύστημα . Τα τελευταία χρόνια, η μελέτη του αυξάνεται λόγω της σχέσης του με διάφορες νευροεκφυλιστικές παθολογίες (όπως η νόσος του Αλτσχάιμερ), γεγονός που το κατέστησε ισχυρό φαρμακολογικό στόχο σε διάφορες ασθένειες.

Θα πρέπει επίσης να αναφερθεί ότι, δεδομένης της πολυπλοκότητας των υποδοχέων, αυτός είναι ένας από τους πιο περίπλοκους νευροδιαβιβαστές που πρέπει να μελετηθούν.

Η διαδικασία σύνθεσης

Η διαδικασία σύνθεσης του γλουταμινικού έχει την αρχή του στον κύκλο Krebs ή τον κύκλο των τρικαρβοξυλικών οξέων. Ο κύκλος του Krebs είναι ένα μεταβολικό μονοπάτι ή, για να καταλάβουμε, μια σειρά χημικών αντιδράσεων προκειμένου να παραχθεί κυτταρική αναπνοή στα μιτοχόνδρια . Ένας μεταβολικός κύκλος μπορεί να γίνει κατανοητός ως ο μηχανισμός ενός ρολογιού, στον οποίο κάθε εργαλείο εκπληρώνει μια λειτουργία και η απλή αποτυχία ενός κομματιού μπορεί να προκαλέσει το ρολόι να χαλάσει ή να μην σημάνει καλά τον χρόνο. Οι κύκλοι βιοχημείας είναι οι ίδιοι. Ένα μόριο, μέσω συνεχών ενζυματικών αντιδράσεων - ρολογιών ταχυτήτων -, αλλάζει τη μορφή και τη σύνθεσή του με σκοπό να δημιουργήσει κυτταρική λειτουργία. Ο κύριος πρόδρομος του γλουταμικού άλατος θα είναι το α-κετογλουταρικό άλας, το οποίο θα λάβει μια αμινομάδα με διαμεταμόνωση για να γίνει γλουταμικό.

Αξίζει επίσης να αναφερθεί ένας άλλος πολύ σημαντικός πρόδρομος: η γλουταμίνη. Όταν το κύτταρο απελευθερώνει γλουταμινικό στον εξωκυτταρικό χώρο, τα αστροκύτταρα - ένας τύπος νευρογλοιακού κυττάρου - ανακτούν αυτό το γλουταμινικό, το οποίο, μέσω ενός ενζύμου που ονομάζεται συνθετάση γλουταμίνης, θα γίνει γλουταμίνη. Στη συνέχεια, τα αστροκύτταρα απελευθερώνουν γλουταμίνη, η οποία ανακτάται και πάλι από τους νευρώνες που πρόκειται να μετασχηματιστούν πάλι σε γλουταμικό . Και ίσως περισσότεροι από ένας θα ρωτήσουν τα εξής: Και αν πρέπει να επιστρέψουν γλουταμίνη πίσω στο γλουταμινικό στον νευρώνα, γιατί το αστροκύτταρο μετατρέπει τη γλουταμίνη σε φτωχό γλουταμινικό; Δεν ξέρω. Ίσως είναι ότι τα αστροκύτταρα και οι νευρώνες δεν συμφωνούν ή ίσως η Νευροεπιστήμη είναι τόσο περίπλοκη. Σε οποιαδήποτε από τις περιπτώσεις, ήθελα να αναθεωρήσω τα αστροκύτταρα, επειδή η συνεργασία τους αντιπροσωπεύει το 40% της κύκλο εργασιών του γλουταμικού, πράγμα που σημαίνει ότι το μεγαλύτερο μέρος του γλουταμικού ανακτάται από αυτά τα γλοιακά κύτταρα .

Υπάρχουν άλλοι πρόδρομοι και άλλοι δρόμοι μέσω των οποίων ανακτάται το γλουταμινικό που απελευθερώνεται στον εξωκυτταρικό χώρο. Για παράδειγμα, υπάρχουν νευρώνες που περιέχουν έναν συγκεκριμένο μεταφορέα γλουταμινικού -EAAT1 / 2- που ανακτούν άμεσα το γλουταμικό άλας στον νευρώνα και επιτρέπουν στο τέλος του διεγερτικού σήματος. Για περαιτέρω μελέτη της σύνθεσης και του μεταβολισμού του γλουταμικού, προτείνω να διαβάσετε τη βιβλιογραφία.

Οι υποδοχείς γλουταμικού

Όπως μας διδάσκουν συχνά, κάθε νευροδιαβιβαστής έχει τους υποδοχείς του στο μετασυναπτικό κύτταρο . Οι υποδοχείς που εντοπίζονται στην κυτταρική μεμβράνη είναι πρωτεΐνες στις οποίες δεσμεύεται ένας νευροδιαβιβαστής, ορμόνη, νευροπεπτίδιο κλπ., Για να προκαλέσει μια σειρά αλλαγών στον κυτταρικό μεταβολισμό του κυττάρου στο οποίο βρίσκεται στον υποδοχέα. Στους νευρώνες τοποθετούμε συνήθως τους υποδοχείς στα μετασυναπτικά κύτταρα, αν και δεν χρειάζεται να είναι στην πραγματικότητα.

Διδάσκουμε επίσης στον πρώτο αγώνα ότι υπάρχουν δύο τύποι κύριων υποδοχέων: ιοντοτροπικοί και μεταβοτροπικοί. Τα ιοντοτροπικά είναι εκείνα στα οποία όταν συνδέεται ο συνδέτης τους - το "κλειδί" του υποδοχέα - ανοίγουν κανάλια που επιτρέπουν τη διέλευση των ιόντων στο κύτταρο. Από την άλλη πλευρά, τα μεταβοτροπικά, όταν συνδέεται ο συνδέτης, προκαλούν αλλαγές στο κύτταρο με τη βοήθεια δεύτερων αγγελιοφόρων. Σε αυτήν την ανασκόπηση θα μιλήσω για τους κύριους τύπους ιοντοτροπικών υποδοχέων του γλουταμικού, αν και προτείνω τη μελέτη της βιβλιογραφίας για τη γνώση των μεταβοτροπικών υποδοχέων. Εδώ παραθέτω τους κύριους ιοντοτροπικούς υποδοχείς:

• Δέκτη NMDA.
• Δέκτη AMPA.
• Δέκτη Kainado.

Οι υποδοχείς NMDA και AMPA και η στενή τους σχέση

Πιστεύεται ότι αμφότεροι οι τύποι υποδοχέων είναι μακρομόρια που σχηματίζονται από τέσσερις διαμεμβρανικές περιοχές - δηλαδή, σχηματίζονται από τέσσερις υπομονάδες που διασχίζουν τη λιπιδική διπλοστοιβάδα της κυτταρικής μεμβράνης- και αμφότεροι είναι οι υποδοχείς γλουταμικού που θα ανοίξουν θετικά φορτισμένα κανάλια κατιόντων. Αλλά, ακόμα και έτσι, διαφέρουν σημαντικά.

Μία από τις διαφορές τους είναι το όριο με το οποίο ενεργοποιούνται. Πρώτον, οι υποδοχείς AMPA είναι πολύ πιο γρήγορα ενεργοποιημένοι. ενώ οι υποδοχείς NMDA δεν μπορούν να ενεργοποιηθούν έως ότου ο νευρώνας έχει δυναμικό μεμβράνης περίπου -50mV - ένας νευρώνας όταν αδρανοποιείται συνήθως γύρω στα -70mV. Δεύτερον, τα κατιόντα βημάτων θα είναι διαφορετικά σε κάθε περίπτωση. Οι υποδοχείς ΑΜΡΑ επιτυγχάνουν πολύ υψηλότερα δυναμικά μεμβρανών από τους υποδοχείς NMDA, οι οποίοι συσσωρεύονται πολύ πιο μετρίως. Σε αντάλλαγμα, οι δέκτες NMDA θα επιτύχουν πολύ πιο παρατεταμένες ενεργοποιήσεις σε χρόνο από εκείνους της AMPA. Ως εκ τούτου, αυτά της AMPA ενεργοποιούνται γρήγορα και παράγουν ισχυρότερα διεγερτικά δυναμικά, αλλά απενεργοποιούνται γρήγορα . Και εκείνοι του NMDA ενεργοποιούνται αργά, αλλά καταφέρνουν να διατηρήσουν τις διεγερτικές δυνατότητες που παράγουν πολύ περισσότερο.

Για να το καταλάβουμε καλύτερα, ας φανταστούμε ότι είμαστε στρατιώτες και ότι τα όπλα μας αντιπροσωπεύουν τους διαφορετικούς δέκτες. Φανταστείτε ότι ο εξωκυτταρικός χώρος είναι μια τάφρο. Έχουμε δύο τύπους όπλων: το περίστροφο και τις χειροβομβίδες. Οι χειροβομβίδες είναι απλές και γρήγορες στη χρήση: αφαιρείτε το δαχτυλίδι, τις λωρίδες και περιμένετε να εκραγεί. Έχουν πολλές καταστρεπτικές δυνατότητες, αλλά μόλις τις πετάξουμε όλα, έχει τελειώσει. Το περίστροφο είναι ένα όπλο που παίρνει το χρόνο του για φόρτωση επειδή πρέπει να αφαιρέσετε το τύμπανο και να βάλεις τις σφαίρες μία προς μία. Αλλά μόλις το φορτώσαμε, έχουμε έξι πλάνα με τα οποία μπορούμε να επιβιώσουμε για λίγο, αν και με πολύ λιγότερες δυνατότητες από μια χειροβομβίδα. Τα περιστροφικά εγκεφάλου μας είναι οι δέκτες NMDA και οι χειροβομβίδες μας είναι αυτές των AMPA.

Οι υπερβολές του γλουταμινικού οξέος και οι κίνδυνοι

Λένε ότι σε τίποτα δεν είναι καλό και στην περίπτωση του γλουταμινικού πληρούνται. Στη συνέχεια θα αναφέρουμε κάποιες παθολογίες και νευρολογικά προβλήματα στα οποία σχετίζεται μια περίσσεια γλουταμινικού .

1. Τα ανάλογα γλουταμικού μπορεί να προκαλέσουν εξωτοξικότητα

Τα φάρμακα που μοιάζουν με γλουταμινικά - δηλαδή, έχουν την ίδια λειτουργία με το γλουταμινικό - όπως το NMDA - στο οποίο ο υποδοχέας NMDA οφείλει το όνομά του - μπορεί να προκαλέσει υψηλές δόσεις νευροεκφυλιστικών επιδράσεων στις πιο ευάλωτες περιοχές του εγκεφάλου όπως ο τοξοειδής πυρήνας του υποθαλάμου. Οι μηχανισμοί που εμπλέκονται σε αυτό το νευροεκφυλισμό είναι ποικίλοι και περιλαμβάνουν διαφορετικούς τύπους υποδοχέων γλουταμικού.

2. Ορισμένες νευροτοξίνες που μπορούμε να λάβουμε στη διατροφή μας ασκούν νευρωνικό θάνατο μέσω περίσσειας γλουταμινικού

Διάφορα δηλητήρια ορισμένων ζώων και φυτών ασκούν τα αποτελέσματά τους μέσω των νευρικών οδών γλουταμινικού. Ένα παράδειγμα είναι το δηλητήριο των σπόρων Cycas Circinalis, ένα δηλητηριώδες φυτό που μπορούμε να βρούμε στο νησί Guam του Ειρηνικού. Αυτό το δηλητήριο προκάλεσε μεγάλη επικράτηση της Αμυοτροφικής Πλευρικής Σκλήρυνσης σε αυτό το νησί στο οποίο οι κάτοικοί της το κατάφεραν να πιστεύουν καθημερινά ότι ήταν καλοήθεις.

3. Το γλουταμικό συμβάλλει στον νευρικό θάνατο από την ισχαιμία

Το γλουταμικό είναι ο κύριος νευροδιαβιβαστής στις οξείες διαταραχές του εγκεφάλου, όπως η καρδιακή προσβολή , καρδιακή ανακοπή, προ / περιγεννητική υποξία. Σε αυτά τα γεγονότα στα οποία υπάρχει έλλειψη οξυγόνου στον ιστό του εγκεφάλου, οι νευρώνες παραμένουν σε κατάσταση μόνιμης αποπόλωσης. λόγω διαφορετικών βιοχημικών διεργασιών. Αυτό οδηγεί στην μόνιμη απελευθέρωση του γλουταμικού από τα κύτταρα, με την επακόλουθη παρατεταμένη ενεργοποίηση των υποδοχέων γλουταμικού. Ο υποδοχέας NMDA είναι ιδιαίτερα διαπερατός από ασβέστιο σε σύγκριση με άλλους ιοντοτροπικούς υποδοχείς και η περίσσεια ασβεστίου οδηγεί σε θάνατο νευρώνων. Ως εκ τούτου, η υπερδραστηριότητα των γλουταμινεργικών υποδοχέων οδηγεί σε θάνατο νευρώνων λόγω της αύξησης του ενδορεναρικού ασβεστίου.

4. Επιληψία

Η σχέση μεταξύ του γλουταμινικού και της επιληψίας είναι καλά τεκμηριωμένη. Θεωρείται ότι η επιληπτική δραστηριότητα σχετίζεται ιδιαίτερα με τους υποδοχείς ΑΜΡΑ, αν και καθώς η επιληψία εξελίσσεται, οι υποδοχείς του NMDA γίνονται σημαντικοί.

Είναι το γλουταμινικό καλό; Είναι το γλουταμινικό κακό;

Συνήθως, όταν κάποιος διαβάζει αυτό το είδος κειμένου, καταλήγει να εξανθρωπίζει τα μόρια με την επισήμανσή τους "καλό" ή "κακό" - που έχει ένα όνομα και ονομάζεται ανθρωπομορφισμός, πολύ μοντέρνα πίσω στη μεσαιωνική εποχή. Η πραγματικότητα απέχει πολύ από αυτές τις απλουστευτικές κρίσεις.

Σε μια κοινωνία στην οποία έχουμε δημιουργήσει μια έννοια της «υγείας», είναι εύκολο για κάποιους από τους μηχανισμούς της φύσης να μας κάνουν ανήσυχο. Το πρόβλημα είναι ότι η φύση δεν καταλαβαίνει την "υγεία". Δημιουργήσαμε αυτό μέσω της ιατρικής, της φαρμακευτικής βιομηχανίας και της ψυχολογίας. Πρόκειται για μια κοινωνική έννοια και όπως κάθε κοινωνική έννοια υπόκειται στην εξέλιξη των κοινωνιών, είτε είναι ανθρώπινη είτε επιστημονική. Οι πρόοδοι δείχνουν ότι το γλουταμινικό σχετίζεται με έναν μεγάλο αριθμό παθολογιών όπως η νόσος του Alzheimer ή η σχιζοφρένεια.Αυτό δεν είναι κακό μάτι της εξέλιξης για τον άνθρωπο, μάλλον είναι μια βιοχημική αναντιστοιχία μιας έννοιας που η φύση εξακολουθεί να μην καταλαβαίνει: την ανθρώπινη κοινωνία στον 21ο αιώνα.

Και όπως πάντα, γιατί να το μελετήσετε αυτό; Σε αυτή την περίπτωση νομίζω ότι η απάντηση είναι πολύ σαφής. Λόγω του ρόλου του γλουταμικού σε διάφορες νευροεκφυλιστικές παθολογίες, έχει ως αποτέλεσμα έναν σημαντικό - αν και επίσης πολύπλοκο - φαρμακολογικό στόχο . Μερικά παραδείγματα αυτών των ασθενειών, αν και δεν έχουμε μιλήσει γι 'αυτά σε αυτήν την αναθεώρηση, επειδή νομίζω ότι θα μπορούσατε να γράψετε μια καταχώρηση αποκλειστικά σε αυτό, είναι η νόσος του Αλτσχάιμερ και η σχιζοφρένεια. Υποκειμενικά, θεωρώ ότι η αναζήτηση νέων φαρμάκων για σχιζοφρένεια είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα για δύο βασικούς λόγους: την επικράτηση αυτής της ασθένειας και το κόστος υγείας που συνεπάγεται. και τις ανεπιθύμητες ενέργειες των σημερινών αντιψυχωτικών που σε πολλές περιπτώσεις εμποδίζουν τη θεραπευτική προσκόλληση.

Κείμενο επεξεργασμένο και επεξεργασμένο από τον Frederic Muniente Peix

Βιβλιογραφικές αναφορές:

Βιβλία:

• Siegel, G. (2006). Βασική νευροχημεία. Άμστερνταμ: Elsevier.

Άρθρα:

• Citri, Α. & Malenka, R. (2007). Συναπτική πλαστικότητα: πολλαπλές μορφές, λειτουργίες και μηχανισμοί, Neuropsychopharmacology, 33 (1), 18-41. //dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G. & Bading, Η. (2010). Συναπτική έναντι εξωσυναπτικής σηματοδότησης υποδοχέα NMDA: επιπτώσεις για νευροεκφυλιστικές διαταραχές. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G. & Bading, Η. (2010). Συναπτική έναντι εξωσυναπτικής σηματοδότησης υποδοχέα NMDA: επιπτώσεις για νευροεκφυλιστικές διαταραχές. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerchner, G. & Nicoll, R. (2008). Αθόρυβες συνάψεις και η εμφάνιση ενός μετασυναπτικού μηχανισμού για το LTP. Nature Reviews Neuroscience, 9 (11), 813-825. //dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papouin, Τ. & Oliet, S. (2014). Οργάνωση, έλεγχος και λειτουργία των εξωσυναπτικών υποδοχέων NMDA. Φιλοσοφικές Συναλλαγές της Βασιλικής Εταιρείας Β: Biological Sciences, 369 (1654), 20130601-20130601. //dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601

The GABA receptor | How does it work? (Μαρτιου 2024).