กลูตาเมต (สารสื่อประสาท) และฟังก์ชั่น

กลูตาเมต ไกล่เกลี่ยที่น่าตื่นเต้นที่สุดของระบบประสาทส่วนกลาง (CNS) มันเป็นสื่อกลางหลักของประสาทสัมผัส, มอเตอร์, ความรู้ความเข้าใจ, ข้อมูลทางอารมณ์และการแทรกแซงในการก่อตัวของความทรงจำและในการกู้คืนของพวกเขามีอยู่ใน 80-90% ของประสาทสมอง. 

ในกรณีที่มันทำบุญเพียงเล็กน้อยทั้งหมดนี้ก็เข้าแทรกแซงในระบบประสาทกระบวนการเรียนรู้และเป็นสารตั้งต้นของ GABA ซึ่งเป็นสารสื่อประสาทยับยั้งหลักของระบบประสาทส่วนกลาง สามารถขออณูอะไรได้อีก?

กลูตาเมตคืออะไร?

น่าจะ เป็นหนึ่งในสารสื่อประสาทที่ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางมากที่สุดในระบบประสาท. ในปีที่ผ่านมาการศึกษาได้เพิ่มขึ้นเนื่องจากความสัมพันธ์กับพยาธิวิทยา neurodegenerative ต่างๆ (เช่นโรคอัลไซเมอร์) ซึ่งทำให้เป้าหมายทางเภสัชวิทยาที่มีประสิทธิภาพในโรคต่างๆ. 

นอกจากนี้ยังมีมูลค่าการกล่าวขวัญว่าเนื่องจากความซับซ้อนของตัวรับมันเป็นหนึ่งในสารสื่อประสาทที่ซับซ้อนที่สุดในการศึกษา.

กระบวนการสังเคราะห์

กระบวนการสังเคราะห์กลูตาเมตมีจุดเริ่มต้นในวัฏจักร Krebs หรือวัฏจักรของกรดไตรคาร์บอกซิลิก วงจร Krebs เป็นเส้นทางการเผาผลาญหรือเพื่อให้เราเข้าใจ, ปฏิกิริยาทางเคมีอย่างต่อเนื่องเพื่อสร้างการหายใจของเซลล์ในไมโตคอนเดรีย. วงจรการเผาผลาญสามารถเข้าใจได้ว่าเป็นกลไกของนาฬิกาซึ่งอุปกรณ์แต่ละชิ้นเติมเต็มฟังก์ชั่นและความล้มเหลวอย่างง่าย ๆ ของชิ้นส่วนสามารถทำให้นาฬิกาเสียหรือไม่ทำเครื่องหมายเวลาได้ดี รอบในชีวเคมีเหมือนกัน โมเลกุลโดยปฏิกิริยาต่อเนื่องของเอนไซม์ - นาฬิกาเกียร์ - เปลี่ยนรูปแบบและองค์ประกอบเพื่อให้เกิดการทำงานของเซลล์ สารตั้งต้นหลักของกลูตาเมตจะเป็นอัลฟา -ketoglutarate ซึ่งจะได้รับกลุ่มอะมิโนโดยการแปลงเป็นกลูตาเมต.

นอกจากนี้ยังเป็นสิ่งที่ควรค่าแก่การกล่าวถึงผู้นำคนสำคัญอีกคนหนึ่งคือกลูตามีน เมื่อเซลล์ปล่อยกลูตาเมตเข้าไปในอวกาศนอกเซลล์แอสโตรคีเตตซึ่งเป็นเซลล์กลูตาเมตจะฟื้นกลูตาเมตนี้ซึ่งผ่านเอนไซม์ที่เรียกว่ากลูตามีน synthetase จะกลายเป็นกลูตามีน แล้วก็, astrocytes ปล่อยกลูตามีนซึ่งถูกกู้คืนได้อีกครั้งโดยเซลล์ประสาทที่จะเปลี่ยนกลับไปเป็นกลูตาเมต. และอาจมีมากกว่าหนึ่งจะถามต่อไปนี้: และถ้าพวกเขาต้องคืนกลูตามีนกลับไปที่กลูตาเมตในเซลล์ประสาททำไมแอสโตรเจนเปลี่ยนกลูตามีนเป็นกลูตาเมตที่ไม่ดี? ฉันก็ไม่รู้เหมือนกัน บางทีมันอาจเป็นไปได้ว่า astrocytes และ neurons ไม่เห็นด้วยหรือบางทีประสาทวิทยานั้นซับซ้อน ในกรณีใด ๆ ฉันต้องการตรวจสอบ astrocytes เพราะการทำงานร่วมกันของพวกเขาคิดเป็น 40% ของ ผลประกอบการ ของกลูตาเมตซึ่งหมายความว่า ส่วนใหญ่ของกลูตาเมตจะถูกกู้คืนโดยเซลล์ glial เหล่านี้.

มีสารตั้งต้นอื่น ๆ และทางเดินอื่น ๆ ซึ่งกลูตาเมตจะถูกกู้คืนที่ถูกปล่อยออกสู่อวกาศนอกเซลล์ ตัวอย่างเช่นมีเซลล์ประสาทที่มีการขนส่งกลูตาเมตเฉพาะ -EAAT1 / 2- ที่กู้กลูตาเมตไปยังเซลล์ประสาทโดยตรงและอนุญาตให้สัญญาณ excitatory สิ้นสุด สำหรับการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับการสังเคราะห์และการเผาผลาญของกลูตาเมตฉันขอแนะนำให้อ่านบรรณานุกรม.

ตัวรับกลูตาเมต

ตามปกติพวกเขาจะสอนเรา, สารสื่อประสาทแต่ละตัวมีตัวรับในเซลล์ postsynaptic. ตัวรับที่อยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์นั้นเป็นโปรตีนที่สารสื่อประสาทฮอร์โมนนิวโรเปปไทด์ ฯลฯ ผูกเพื่อก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการเผาผลาญของเซลล์ในเซลล์ซึ่งมันตั้งอยู่ในตัวรับ ในเซลล์ประสาทเรามักจะวางตัวรับไว้ในเซลล์ postsynaptic แม้ว่ามันจะไม่จำเป็นต้องเป็นอย่างนั้นในความเป็นจริง. 

เรายังได้รับการสอนในการแข่งขันครั้งแรกที่มีตัวรับสัญญาณหลักสองประเภท: ionotropic และ metabotropic อิออนโทรปิคคือสิ่งที่ลิแกนด์ของพวกเขาถูกผูกไว้คือ "กุญแจ" ของตัวรับ - พวกมันเปิดช่องทางที่อนุญาตให้ไอโอนิกเข้าสู่เซลล์ ในทางตรงกันข้าม Metabotropics เมื่อแกนด์ถูกผูกไว้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในเซลล์โดยใช้วิธีการของผู้ส่งสารที่สอง ในการตรวจสอบนี้ฉันจะพูดคุยเกี่ยวกับประเภทหลักของตัวรับ ionotropic ของกลูตาเมตถึงแม้ว่าฉันจะแนะนำการศึกษาบรรณานุกรมสำหรับความรู้เกี่ยวกับตัวรับเมตาบอทรอปิก ที่นี่ฉันอ้างตัวรับ ionotropic หลัก:

• ตัวรับ NMDA.
• แอมป์รีซีฟเวอร์.
• ผู้รับ Kainado.

ตัวรับ NMDA และ AMPA และความสัมพันธ์ใกล้ชิด

เป็นที่เชื่อกันว่าตัวรับทั้งสองประเภทเป็น macromolecules ที่เกิดขึ้นจากสี่โดเมนของเซลล์รับส่งสัญญาณ - นั่นคือพวกมันจะเกิดขึ้นจากสี่หน่วยย่อยที่เข้าไปใน lipid bilayer ของเยื่อหุ้มเซลล์ - และทั้งคู่เป็นตัวรับกลูตาเมท แต่ถึงกระนั้นพวกเขาก็มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ.

หนึ่งในความแตกต่างของพวกเขาคือเกณฑ์ที่พวกเขาเปิดใช้งาน อย่างแรกตัวรับ AMPA นั้นเปิดใช้งานได้เร็วกว่ามาก ในขณะที่ตัวรับ NMDA ไม่สามารถเปิดใช้งานได้จนกว่าเซลล์ประสาทจะมีศักยภาพของเมมเบรนประมาณ -50mV - เซลล์ประสาทเมื่อปิดใช้งานมักจะอยู่ที่ -70mV ประการที่สองประจุบวกขั้นตอนจะแตกต่างกันในแต่ละกรณี ตัวรับ AMPA จะได้รับเมมเบรนที่มีศักยภาพสูงกว่าตัวรับ NMDA ซึ่งจะรวมตัวกันได้ค่อนข้างมาก ในทางกลับกันผู้รับ NMDA จะได้รับการเปิดใช้งานอย่างยั่งยืนมากกว่าเวลาของ AMPA ดังนั้น, AMPA นั้นเปิดใช้งานได้อย่างรวดเร็วและสร้างศักยภาพในการกระตุ้นที่แข็งแกร่งขึ้น แต่จะปิดใช้งานอย่างรวดเร็ว. และ NMDA นั้นเปิดใช้งานช้า แต่ก็จัดการเพื่อรักษาศักยภาพที่กระตุ้นให้พวกเขาสร้างได้นานขึ้น.

เพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้นลองจินตนาการว่าเราเป็นทหารและอาวุธของเราเป็นตัวแทนของผู้รับที่ต่างกัน ลองจินตนาการว่าช่องว่างนอกเซลล์เป็นคูน้ำ เรามีอาวุธสองประเภท: ปืนพกและลูกระเบิด ลูกระเบิดนั้นง่ายและใช้งานง่าย: คุณถอดวงแหวนแถบและรอให้มันระเบิดออก พวกมันมีศักยภาพในการทำลายล้างสูง แต่เมื่อเราทิ้งพวกมันไปหมดมันก็จบลงแล้ว ปืนพกเป็นอาวุธที่ใช้เวลาโหลดเพราะคุณต้องถอดกลองออกและใส่กระสุนทีละก้อน แต่เมื่อเราโหลดมันเรามีหกนัดที่เราสามารถอยู่รอดได้ชั่วขณะหนึ่งแม้ว่าจะมีศักยภาพน้อยกว่าลูกระเบิดมือ ปืนพกสมองของเราเป็นเครื่องรับ NMDA และระเบิดของเราเป็นของ AMPA.

ส่วนเกินของกลูตาเมตและอันตรายของมัน

พวกเขาบอกว่าไม่มีสิ่งใดดีเกินไปและในกรณีของกลูตาเมตนั้นเป็นจริง แล้วก็ เราจะพูดถึงพยาธิสภาพและปัญหาทางระบบประสาทที่เกี่ยวข้องกับกลูตาเมตส่วนเกิน.

1. กลูตาเมตแอนะล็อกสามารถทำให้เกิดความเป็นพิษ

ยาเสพติดกลูตาเมต - นั่นคือพวกเขามีฟังก์ชั่นเช่นเดียวกับกลูตาเมต - เหมือน NMDA - ที่รับ NMDA เป็นหนี้ชื่อ- สามารถก่อให้เกิดผลกระทบต่อระบบประสาทในปริมาณสูงในบริเวณที่เปราะบางที่สุดของสมอง เช่นนิวเคลียสคันศรของไฮโปทาลามัส กลไกที่เกี่ยวข้องในการพัฒนาระบบประสาทนี้มีความหลากหลายและเกี่ยวข้องกับตัวรับกลูตาเมตชนิดต่าง ๆ.

2. นิวโรทอกซินบางชนิดที่เราสามารถรับประทานเข้าไปในอาหารของเราทำให้เซลล์ประสาทมีความตายผ่านกลูตาเมตที่มากเกินไป

สารพิษที่แตกต่างกันของสัตว์และพืชบางชนิดออกแรงผลกระทบของพวกเขาผ่านทางเดินประสาทของกลูตาเมต ตัวอย่างคือพิษของเมล็ด Cycas Circinalis ซึ่งเป็นพืชพิษที่เราสามารถพบได้บนเกาะกวมในมหาสมุทรแปซิฟิก พิษนี้ทำให้เกิดความชุกของเส้นโลหิตตีบด้านข้าง Amyotrophic ที่ยอดเยี่ยมในเกาะแห่งนี้ซึ่งผู้คนอาศัยอยู่ที่เกาะติดมันทุกวันโดยเชื่อว่ามันเป็นพิษเป็นภัย.

3. กลูตาเมตมีส่วนทำให้เซลล์ประสาทตายโดยขาดเลือด

กลูตาเมตเป็นสารสื่อประสาทหลักในความผิดปกติของสมองเฉียบพลันเช่นหัวใจวาย, ภาวะหัวใจหยุดเต้น, การขาดออกซิเจนก่อน / ปริกำเนิด ในเหตุการณ์เหล่านี้ที่มีการขาดออกซิเจนในเนื้อเยื่อสมองเซลล์ประสาทยังคงอยู่ในสถานะของการสลับขั้วถาวร เนื่องจากกระบวนการทางชีวเคมีที่แตกต่างกัน สิ่งนี้นำไปสู่การปล่อยกลูตาเมตออกจากเซลล์อย่างถาวรด้วยการกระตุ้นการทำงานของตัวรับกลูตาเมตอย่างต่อเนื่อง ตัวรับ NMDA นั้นดูดซึมแคลเซียมได้ดีโดยเฉพาะเมื่อเทียบกับตัวรับอิออนโทรปิกอื่น ๆ และแคลเซียมส่วนเกินจะนำไปสู่การตายของเซลล์ประสาท ดังนั้น hyperactivity ของผู้รับกลูตาเมตทำให้เกิดการตายของเซลล์ประสาทเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของแคลเซียม intraneuronal.

4. โรคลมชัก

ความสัมพันธ์ระหว่างกลูตาเมตและโรคลมชักเป็นเอกสารที่ดี มีการพิจารณาว่ากิจกรรมโรคลมชักเกี่ยวข้องโดยเฉพาะกับตัวรับ AMPA แม้ว่าโรคลมชักจะดำเนินไปเรื่อย ๆ ตัวรับ NMDA กลายเป็นสิ่งสำคัญ.

กลูตาเมตดีหรือไม่? กลูตาเมตไม่ดี?

โดยปกติเมื่อคุณอ่านข้อความประเภทนี้คุณจะต้องทำให้โมเลกุลของมนุษย์เป็นมนุษย์โดยการติดฉลากว่า "ดี" หรือ "ไม่ดี" - ซึ่งมีชื่อและถูกเรียก ความเหมือนมนุษย์, สมัยนิยมมากในยุคกลาง ความเป็นจริงอยู่ไกลจากการตัดสินแบบง่าย ๆ เหล่านี้. 

ในสังคมที่เราสร้างแนวคิดของ "สุขภาพ" มันเป็นเรื่องง่ายสำหรับกลไกบางอย่างของธรรมชาติที่จะทำให้เรารู้สึกไม่สบาย ปัญหาคือว่าธรรมชาติไม่เข้าใจ "สุขภาพ" เราได้สร้างสิ่งนั้นผ่านทางการแพทย์อุตสาหกรรมยาและจิตวิทยา มันเป็นแนวคิดทางสังคมและเนื่องจากแนวคิดทางสังคมใด ๆ ขึ้นอยู่กับความก้าวหน้าของสังคมไม่ว่าจะเป็นมนุษย์หรือวิทยาศาสตร์. ความก้าวหน้าแสดงให้เห็นว่ากลูตาเมตเกี่ยวข้องกับพยาธิสภาพที่ดีจำนวนหนึ่ง เช่นอัลไซเมอร์หรือโรคจิตเภท นี่ไม่ใช่สิ่งชั่วร้ายของวิวัฒนาการต่อมนุษย์ แต่เป็นแนวคิดทางชีวเคมีที่ธรรมชาติยังไม่เข้าใจ: สังคมมนุษย์ในศตวรรษที่ 21.

และเช่นเคยทำไมต้องศึกษาสิ่งนี้ ในกรณีนี้ฉันคิดว่าคำตอบนั้นชัดเจนมาก. เนื่องจากบทบาทของกลูตาเมตในพยาธิวิทยาทางระบบประสาทต่าง ๆ จึงส่งผลให้เป้าหมายสำคัญ - แม้ว่าจะซับซ้อน - เป้าหมายทางเภสัชวิทยา. ตัวอย่างของโรคเหล่านี้ถึงแม้ว่าเราจะไม่ได้พูดถึงเรื่องนี้ในการทบทวนครั้งนี้เพราะฉันคิดว่าคุณสามารถเขียนข้อความเฉพาะเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้คือโรคอัลไซเมอร์และโรคจิตเภท ฉันพบว่าการค้นหายาใหม่สำหรับผู้ป่วยโรคจิตเภทโดยเฉพาะอย่างยิ่งน่าสนใจด้วยเหตุผลสองประการคือความชุกของโรคนี้และค่าใช้จ่ายด้านสุขภาพที่เกี่ยวข้อง และผลข้างเคียงของยารักษาโรคจิตในปัจจุบันซึ่งในหลายกรณีเป็นอุปสรรคต่อการรักษาอย่างสม่ำเสมอ.

ข้อความแก้ไขและแก้ไขโดย Frederic Muniente Peix

การอ้างอิงบรรณานุกรม:

หนังสือ:

• Siegel, G. (2006) ชีวเคมีขั้นพื้นฐาน อัมสเตอร์ดัม: เอลส์เวียร์.

บทความ:

• Citri, A. และ Malenka, R. (2007) Synaptic Plasticity: รูปแบบหลายหน้าที่และกลไก Neuropsychopharmacology, 33 (1), 18-41 http://dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010) สัญญาณ Synaptic กับ extrasynaptic ตัวรับสัญญาณ NMDA: ความหมายสำหรับความผิดปกติของระบบประสาท ความคิดเห็นธรรมชาติประสาทวิทยาศาสตร์, 11 (10), 682-696 http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010) สัญญาณ Synaptic กับ extrasynaptic ตัวรับสัญญาณ NMDA: ความหมายสำหรับความผิดปกติของระบบประสาท ความคิดเห็นธรรมชาติประสาทวิทยาศาสตร์, 11 (10), 682-696 http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerchner, G. & Nicoll, R. (2008) ไซแนปส์ที่เงียบและการเกิดขึ้นของกลไกการซิงโครไนซ์สำหรับ LTP ความคิดเห็นธรรมชาติประสาทวิทยาศาสตร์, 9 (11), 813-825 http://dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papouin, T. & Oliet, S. (2014) องค์กรการควบคุมและการทำงานของตัวรับ NMDA นอกระบบธุรกรรมทางปรัชญาของราชสมาคมข: วิทยาศาสตร์ชีวภาพ, 369 (1654), 20130601-20130601 http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601