Glutamat (neurotransmittor): syntes, verkningsmekanism, funktioner och faror

Glutamat är neurotransmittorn med den mest rikliga excitatoriska funktionen i nervsystemet hos vertebrata organismer. Det spelar en grundläggande roll i alla spännande funktioner, vilket innebär att det är relaterat till mer än 90% av alla synaptiska kopplingar i människans hjärna.

De biokemiska receptorerna av glutamat kan delas in i tre klasser: AMPA-receptorer, NMDA-receptorer och metabotropa glutamatreceptorer. Vissa experter identifierar en fjärde typ, känd receptorer. De finns i alla hjärnregioner, men de är särskilt rikliga på vissa områden.

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 plasticitet, känd som långsiktig potentiering, uppträder vid glutamatergiska synapser i områden som hippocampus eller cortex.

Förutom allt detta har glutamat också ett antal hälsofördelar när de konsumeras genom måttlig ätning. Det kan också orsaka några negativa effekter om de koncentreras överdrivet, både i hjärnan och i maten. I denna artikel berättar vi allt om honom.

syntes

Glutamat är en av huvudkomponenterna i en stor mängd proteiner. På grund av detta är det en av de vanligaste aminosyrorna i hela människokroppen. Under normala omständigheter är det möjligt att erhålla tillräckligt med denna neurotransmittor genom utfodring, på ett sådant sätt att det inte är nödvändigt att syntetisera det.

Glutamat anses emellertid vara en icke-essentiell aminosyra. Det betyder att i nödtider kan kroppen metabolisera den från andra ämnen. Specifikt kan den syntetiseras från alfa-ketoglutarsyra, vilken framställs av citronsyracykeln från citrat.

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

I centrala nervsystemet syntetiseras glutamat från glutamin i processen som kallas "glutamat-glutaminerg cykeln", genom verkan av glutaminasenzymet. Detta kan inträffa både i de presynaptiska neuronerna och i glialcellerna som omger dem.

Å andra sidan är glutamat själv en föregångare till en annan neurotransmittor av stor betydelse, GABA. Transformationsprocessen utförs genom verkan av glutamatdekarboxylasenzymet.

Verkningsmekanism

Glutamat utövar sin effekt på organismen genom att länka till fyra olika typer av biokemiska receptorer: AMPA-receptorer, NMDA-receptorer, metabotropa glutamatreceptorer och kainatreceptorer. De flesta är placerade i centrala nervsystemet.

I själva verket är den stora majoriteten av glutamatreceptorer belägna i dendriter av postsynaptiska celler; och de är kopplade till de molekyler som frisätts i det intrasynaptiska utrymmet av de presynaptiska cellerna. Å andra sidan är de också närvarande i celler såsom astrocyter och oligodendrocyter.

Glutaminerga receptorer kan delas in i två subtyper: jonotropa och metabotropa. Nästa kommer vi se hur var och en arbetar mer detaljerat.

Ionotropa receptorer

De jonotropa glutamatreceptorerna har huvudfunktionen att tillåta passage av natriumjoner, kalium och ibland kalcium i hjärnan som svar på en glutamatbindning. När bindningen produceras stimulerar antagonisten den direkta verkan av receptorns centrala porer, en jonkanal, som således tillåter passage av dessa substanser.

Passagen av natrium-, kalium- och kalciumjoner orsakar en postsynaptisk excitatorisk ström. Denna ström är depolariserande; och om ett tillräckligt antal glutamatreceptorer aktiveras kan åtgärdspotentialen i postsynaptisk neuron uppnås.

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

De metabotropa glutamatreceptorerna hör till subfamiljen C i protein G-receptorerna. De är indelade i tre grupper, som i sin tur är uppdelade i åtta subtyper när det gäller däggdjur.

Dessa receptorer är sammansatta av tre distinkta delar: den extracellulära regionen, transmembranområdet och den intracellulära regionen. Beroende på var länken med glutamatmolekylerna uppstår, kommer en annan effekt att uppstå i kroppen eller nervsystemet.

Den extracellulära regionen består av en modul som kallas Venus Flytrap, som är ansvarig för bindande glutamat. Det har också en del rik på cystein som spelar en grundläggande roll i överföringen av den nuvarande förändringen mot transmembrandelen.

Det transmembrana området är bildat av sju områden, och dess huvudsakliga funktion är att ansluta den extracellulära zonen med den intracellulära zonen, där kopplingen av proteinerna vanligen äger rum.

Bindningen av glutamatmolekyler i den extracellulära regionen medför att de proteiner som når den intracellulära 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.

Receptorer utanför centrala nervsystemet

Man tror att glutamatreceptorer spelar en grundläggande roll i mottagandet av stimuli som provocerar smaken "umami", en av de fem grundläggande smakerna enligt den senaste forskningen på detta område. På grund av detta är det känt att det finns receptorer av detta slag på språket, speciellt i smaklökarna.

Det är också känt att det finns jonotropa glutamatreceptorer i hjärtvävnad, även om dess funktion i detta område fortfarande är okänd. Disciplinen känd som "immunihistokemi" har placerat några av dessa receptorer i terminal nerver, ganglier, ledande fibrer och några myokardiocyter.

Å andra sidan är det också möjligt att hitta ett litet antal av dessa receptorer i vissa regioner i bukspottkörteln. Dess huvudsakliga funktion här är att reglera utsöndringen av substanser som insulin och glukagon. Detta har öppnat dörren för att undersöka möjligheten att reglera diabetes med glutamatantagonister.

Vi vet också idag att huden har en viss mängd NMDA-receptorer, vilket kan stimuleras för att ge en analgetisk effekt. Kort sagt, glutamat har mycket varierade effekter i hela kroppen, och dess receptorer är belägna i hela kroppen.

funktioner

Vi har redan sett att glutamat är den mest rikliga neurotransmittorn i hjärnan hos däggdjur. Detta beror främst på att det uppfyller ett stort antal funktioner i vår organism. Här berättar vi vilka som är de viktigaste.

Det hjälper normal hjärnfunktion

Glutamat är neurotransmittorn av största vikt vid reglering av normala hjärnfunktioner. Praktiskt taget alla excitatoriska nervceller i hjärnan och ryggmärgen är glutamatergiska.

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

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

Även studier med möss visar att onormalt låga halter av glutamat i hjärnan kan vara relaterade till autismspektrum störningar.

Det är en föregångare till GABA

Glutamat är också basen som används av kroppen för att bilda en annan neurotransmittor av stor betydelse, gamma-aminosmörsyra (GABA). Detta ämne spelar en mycket viktig roll vid inlärning, förutom muskelkontraktion. Det är också förknippat med funktioner som sömn eller avkoppling.

Förbättrar matsmältningssystemet

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

Glutamatet som förekommer i mat orsakar flera grundläggande reaktioner i hela kroppen. Till exempel aktiverar den vagusnerven på ett sådant sätt att det främjar produktionen av serotonin i matsmältningssystemet. Detta främjar tarmrörelser, förutom att öka kroppstemperaturen och energiproduktionen.

Vissa studier visar att användningen av orala tillskott av glutamat kan förbättra matsmältningen hos patienter med problem i detta avseende. Dessutom kan detta ämne också skydda magsväggen från den skadliga effekten av vissa läkemedel på den.

Reglerar aptit och mättnad cykel

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

Således får deras närvaro i mat oss att känna sig hungrigare och vi vill äta mer. men det får oss också att känna sig mer mättad efter att ha tagit den.

Förbättrar immunsystemet

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

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

Förbättrar funktionen av muskler och ben

Nuförtiden vet vi att glutamat spelar en grundläggande roll i tillväxten och utvecklingen av ben, liksom för att upprätthålla hälsan.

Detta ämne förhindrar utseende av celler som försämrar ben, såsom osteoklaster; och 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, till exempel, är denna neurotransmittor ansvarig för att ge energi till muskelfibrerna och producera glutation.

Kan öka livslängden

Slutligen föreslår några senaste studier att glutamat kan ha en mycket fördelaktig effekt på åldringsprocessen hos celler. Även om det ännu inte testats med människor visar djurförsök att en ökning av detta ämne i kosten kan minska dödligheten.

Man tror att denna effekt beror på glutamat som fördröjer uppkomsten av symtom på cellförldring, vilket är en av de främsta orsakerna till åldersrelaterad död.

faror

När naturliga nivåer av glutamat förändras i hjärnan eller i kroppen är det möjligt att drabbas av alla slags problem. Detta händer om det finns mindre mängd ämne i kroppen än vad vi behöver, eller om nivåerna ökar på ett överdriven sätt.

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

Å andra sidan verkar det på fysisk nivå att ett överskott av detta ämne skulle vara förenat med problem som fetma, cancer, diabetes eller amyotrofisk lateralskleros. Det kan också ha mycket skadliga effekter på hälsan hos vissa delar av kroppen, såsom muskler och ben.

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

slutsats

Glutamat är en av de viktigaste substanserna som produceras av vår kropp och spelar en grundläggande roll i alla typer av funktioner och processer. E

n denna artikel har du lärt dig hur det fungerar och vad dess främsta fördelar är; men också de faror som den har när den finns i alltför stora mängder i vår kropp.