Glutamate (neurotransmitter): ความหมายและหน้าที่
กลูตาเมต mediates synaptes excitatory มากที่สุดของระบบประสาทส่วนกลาง (CNS) เป็นตัวกลางหลักของประสาทสัมผัสยนต์ความรู้ความเข้าใจข้อมูลทางอารมณ์และการแทรกแซงในการก่อตัวของความทรงจำและในการกู้คืนของพวกเขาอยู่ใน 80-90% ของ synapses ของสมอง
ในกรณีที่เป็นประโยชน์น้อยทั้งหมดนี้ยังแทรกแซงใน neuroplasticity กระบวนการเรียนรู้และเป็นสารตั้งต้นของ GABA - neurotransmitter ยับยั้งหลักของ CNS- อะไรที่โมเลกุลจะถาม?
กลูตาเมตคืออะไร?
น่าจะ ได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางที่สุด neurotransmitters ในระบบประสาท . ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาการศึกษาของ บริษัท ได้รับความสนใจเพิ่มขึ้นจากความสัมพันธ์กับโรคทางระบบประสาท (เช่นโรคอัลไซเมอร์) ซึ่งเป็นเป้าหมายทางเภสัชวิทยาที่มีประสิทธิภาพในหลายโรค
นอกจากนี้ยังควรกล่าวด้วยว่าความซับซ้อนของตัวรับนี้เป็นหนึ่งในสารสื่อประสาทที่มีความซับซ้อนมากที่สุดในการศึกษา
กระบวนการสังเคราะห์
กระบวนการสังเคราะห์กลูตาเมตมีจุดเริ่มต้นของมันในวงจร Krebs หรือวงจรของกรด tricarboxylic วงจร Krebs เป็นเส้นทางการเผาผลาญอาหารหรือเพื่อให้เราเข้าใจ, การเกิดปฏิกิริยาทางเคมีเพื่อให้เกิดการหายใจในเซลล์ของ mitochondria . วงจรการเผาผลาญสามารถเข้าใจได้ว่าเป็นกลไกของนาฬิกาซึ่งเกียร์แต่ละตัวจะตอบสนองการทำงานและความล้มเหลวของชิ้นงานอาจทำให้นาฬิกาเสียหรือไม่ทำเครื่องหมายเวลาได้ดี วัฏจักรของชีวเคมีจะเหมือนกัน โมเลกุลโดยปฏิกิริยาของเอนไซม์ต่อเนื่อง - เกียร์นาฬิกา - เปลี่ยนรูปแบบและองค์ประกอบของโปรตีนโดยมีจุดมุ่งหมายเพื่อให้เกิดฟังก์ชันของเซลล์ สารตั้งต้นหลักของกลูตาเมตจะเป็น alpha-ketoglutarate ซึ่งจะได้รับกลุ่มอะมิโนโดยการเปลี่ยนสถานะเป็น glutamate
นอกจากนี้ยังมีการกล่าวถึงสารตั้งต้นสำคัญอื่น ๆ อีกเช่น glutamine เมื่อเซลล์เผยแพร่ glutamate เข้าไปในพื้นที่นอกเซลล์ astrocytes - ชนิดของเซลล์ประสาท - กู้ glutamate นี้ซึ่งผ่านเอนไซม์ที่เรียกว่า glutamine synthetase จะกลายเป็น glutamine แล้ว astrocytes ปล่อย glutamine ซึ่งถูกกู้คืนอีกครั้งโดยเซลล์ประสาทที่จะเปลี่ยนกลับเข้ามาในกลูตาเมต . และอาจจะมากกว่าหนึ่งคำถามต่อไปนี้: และถ้าพวกเขาต้องกลับ glutamine กลับไป glutamate ในเซลล์ประสาททำไม astrocyte เปิด glutamine ใน glutamate ยากจน? ดีฉันไม่ทราบอย่างใดอย่างหนึ่ง บางทีมันอาจจะเป็นที่ astrocytes และเซลล์ประสาทไม่เห็นด้วยหรืออาจประสาทเป็นที่ซับซ้อน ในกรณีใด ๆ ฉันต้องการทบทวน astrocytes เนื่องจากความร่วมมือของพวกเขาแสดงถึง 40% ของ ผลประกอบการ ของกลูตาเมตซึ่งหมายความว่า ส่วนใหญ่ของกลูตาเมตจะถูกค้นพบโดยเซลล์ประสาทเหล่านี้ .
มีสารตั้งต้นอื่น ๆ และทางเดินอื่น ๆ ที่กลูตาเมตที่ถูกปล่อยออกสู่พื้นที่นอกเซลล์จะได้รับการฟื้นฟู ตัวอย่างเช่นมีเซลล์ประสาทที่มีตัวเร่งปฏิกิริยากลูตาเมตที่เฉพาะเจาะจง -EAAT1 / 2 ซึ่งสามารถกู้คืนกลูตาเมตไปยังเซลล์ประสาทได้โดยตรงและปล่อยให้สัญญาณ excitatory สิ้นสุดลง สำหรับการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับการสังเคราะห์และการเผาผลาญของกลูตาเมตผมขอแนะนำให้อ่านวรรณคดี
ตัวรับกลูตาเมต
ในฐานะที่เรามักจะได้รับการสอน, neurotransmitter แต่ละคนมีผู้รับในเซลล์ postsynaptic . ตัวรับที่อยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์เป็นโปรตีนที่สารสื่อประสาท (neurotransmitter) ฮอร์โมน neuropeptide ฯลฯ จะเกาะติดกันเพื่อก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการเผาผลาญของเซลล์ในเซลล์ซึ่งอยู่ในตัวรับ ในเซลล์ประสาทเรามักจะวางตัวรับในเซลล์ postsynaptic แม้ว่าจะไม่ได้เป็นอย่างนั้นในความเป็นจริง
นอกจากนี้เรายังได้รับการสอนในการแข่งขันครั้งแรกว่ามีตัวรับหลักสองประเภทคือไอโอโททรอปิกและ metabotropic Ionotropics คือตัวที่เมื่อแกนด์ของพวกเขาถูกผูกไว้ "กุญแจ" ของตัวรับสัญญาณ - พวกเขาเปิดช่องสัญญาณที่อนุญาตให้มีการเคลื่อนย้ายไอออนเข้าไปในเซลล์ Metabotropics ตรงกันข้ามเมื่อแกนด์ถูกผูกไว้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในเซลล์ด้วยการส่งทูตที่สอง ในการทบทวนนี้ผมจะพูดถึงประเภทของตัวรับไอโอดีนหลัก ๆ ของกลูตาเมตแม้ว่าผมจะแนะนำการศึกษาบรรณานุกรมเรื่องความรู้เกี่ยวกับตัวรับ metabotropic receptors ที่นี่ฉันอ้าง receptor ionotropic หลัก:
- ตัวรับสัญญาณ NMDA
- เครื่องรับ AMPA
- เครื่องรับ Kainado
ตัวรับ NMDA และ AMPA และความสัมพันธ์ใกล้ชิดของพวกเขา
เป็นที่เชื่อกันว่าทั้งสองประเภทรับเป็นโมเลกุลที่เกิดขึ้นจากสี่โดเมนเมมเบรน - นั่นคือพวกเขาถูกสร้างขึ้นโดยสี่ subunits ที่สำรวจ bilayer ไขมันของเยื่อหุ้มเซลล์และทั้งสองเป็นตัวรับกลูตาเมตที่จะเปิดช่องทางไอออนบวกประจุบวก แต่แม้กระนั้นก็ตามพวกเขาต่างกันมาก
หนึ่งในความแตกต่างของพวกเขาคือเกณฑ์ที่พวกเขาจะเปิดใช้งาน ครั้งแรกเครื่องรับ AMPA สามารถทำงานได้เร็วขึ้นมาก ในขณะที่ตัวรับ NMDA ไม่สามารถเปิดใช้งานได้จนกว่าเซลล์ประสาทจะมีศักย์ของเยื่อหุ้มเซลล์ประมาณ -50mV - เมื่อเซลล์ประสาทถูกยกเลิกการทำงานโดยปกติจะอยู่ที่ประมาณ -70mV ประการที่สอง cation ขั้นตอนจะแตกต่างกันในแต่ละกรณี ตัวรับ AMPA บรรลุศักยภาพของเมมเบรนที่สูงกว่าตัวรับ NMDA ซึ่งรวมกันมากขึ้นอย่างสุภาพ ในทางกลับกันเครื่องรับ NMDA จะได้รับการกระตุ้นที่ยั่งยืนมากขึ้นในเวลามากกว่า AMPA ดังนั้น AMPA จะทำงานได้อย่างรวดเร็วและมีศักยภาพในการกระตุ้นดีขึ้น แต่จะถูกปิดใช้งานอย่างรวดเร็ว . และ NMDA มีการเปิดใช้งานช้า แต่พวกเขาสามารถรักษาศักยภาพของ excitatory ไว้ได้นานขึ้น
เพื่อให้เข้าใจได้ดีขึ้นลองนึกดูว่าเราเป็นทหารและอาวุธของเราเป็นตัวแทนของผู้รับที่แตกต่างกัน ลองจินตนาการว่าพื้นที่นอกเซลล์เป็นร่องลึก เรามีอาวุธสองประเภทคือปืนพกและระเบิด ระเบิดง่ายและรวดเร็วในการใช้: คุณลบแหวน, แถบและรอให้มันระเบิด พวกเขามีศักยภาพในการทำลายล้างมาก แต่เมื่อเราโยนมันทิ้งไปหมดแล้ว ปืนพกเป็นอาวุธที่ใช้เวลาในการโหลดเพราะคุณต้องถอดกลองและใส่กระสุนทีละชิ้น แต่เมื่อเราโหลดแล้วเรามีหกภาพที่เราสามารถอยู่รอดได้ชั่วขณะหนึ่งแม้ว่าจะมีศักยภาพน้อยกว่าการระเบิด revolvers สมองของเราเป็นเครื่องรับ NMDA และระเบิดของเราเป็นคน AMPA
ความตะกละของกลูตาเมตและอันตรายของมัน
พวกเขากล่าวว่าในสิ่งที่เกินไม่เป็นสิ่งที่ดีและในกรณีของกลูตาเมตเป็นจริง แล้วก็ เราจะกล่าวถึงบาง pathologies และปัญหาทางระบบประสาทที่เกิน glutamate เกี่ยวข้อง .
1. Glutamate analogs สามารถทำให้เกิดสารพิษจากเชื้อ Exotoxicity
ยากลูตาเมต - นั่นคือพวกเขามีหน้าที่เช่นเดียวกับกลูตาเมต - เช่น NMDA - ซึ่งตัวรับ NMDA เป็นเจ้าของชื่อ - สามารถก่อให้เกิดผลต่อระบบประสาทในระดับสูงในพื้นที่สมองที่เปราะบางที่สุด เช่นนิวเคลียสลูกโซ่ของ hypothalamus กลไกที่เกี่ยวข้องกับการเสื่อมสภาพของระบบประสาทนี้มีความหลากหลายและเกี่ยวข้องกับตัวรับกลูตาเมตชนิดต่างๆ
2. บาง neurotoxins ที่เรากินเข้าไปได้ในอาหารของเราจะทำให้เกิดความตายของเซลล์ประสาทด้วย glutamate ส่วนเกิน
สารพิษที่แตกต่างกันของสัตว์และพืชบางชนิดมีผลต่อเนื่องมาจากเส้นทางประสาทของกลูตาเมต ตัวอย่างคือพิษของเมล็ด Cycas Circinalis ซึ่งเป็นพืชที่เป็นพิษซึ่งเราสามารถหาได้ในเกาะกวมของ Pacific ยาพิษนี้ก่อให้เกิดความชุกของ Amyotrophic Later Side Sclerosis ในเกาะนี้ซึ่งชาวที่กินอาหารเป็นประจำทุกวันเชื่อว่ามันเป็นพิษเป็นภัย
3. กลูตาเมตก่อให้เกิดความตายของเส้นประสาทด้วยภาวะขาดเลือด
Glutamate เป็นสารสื่อประสาทหลักในความผิดปกติของสมองเฉียบพลันเช่นอาการหัวใจวาย , ภาวะหัวใจหยุดเต้น, ภาวะก่อนคลอด / ภาวะขาดออกซิเจนในครรภ์ ในเหตุการณ์เหล่านี้ซึ่งมีการขาดออกซิเจนในเนื้อเยื่อสมองเซลล์ประสาทอยู่ในสถานะของการขจัดเซลล์ถาวร เนื่องจากกระบวนการทางชีวเคมีต่างๆ สิ่งนี้นำไปสู่การปลดปล่อย glutamate ออกจากเซลล์อย่างถาวรโดยมีการกระตุ้น glutamate receptor อย่างต่อเนื่อง ตัวรับ NMDA สามารถซึมผ่านแคลเซียมได้ดีเมื่อเทียบกับตัวรับ ionotropic อื่น ๆ และแคลเซียมส่วนเกินจะนำไปสู่ความตายของเซลล์ประสาท hyperactivity ของ receptor glutamatergic นำไปสู่ความตายของเซลล์ประสาทเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของแคลเซียมในหลอดเลือด
4. โรคลมชัก
ความสัมพันธ์ระหว่าง glutamate กับโรคลมชักเป็นเอกสารที่ได้รับการรับรองเป็นอย่างดี ถือว่าเป็นโรคลมชักที่เกี่ยวข้องกับตัวรับ AMPA ถึงแม้จะเป็นโรคลมชักก็ตามผู้รับ NMDA ก็มีความสำคัญ
กลูตาเมตดีหรือไม่? กลูตาเมตไม่ดี?
โดยปกติเมื่ออ่านข้อความประเภทนี้จะทำให้ humanizing โดยการติดฉลากว่า "ดี" หรือ "ไม่ดี" ซึ่งมีชื่อเรียกและเรียกว่า ความเหมือนมนุษย์, ย้อนยุคที่ทันสมัยมากในยุคกลาง ความเป็นจริงอยู่ห่างไกลจากคำตัดสินที่เรียบง่ายเหล่านี้
ในสังคมที่เราได้สร้างแนวคิดเรื่อง "สุขภาพ" มันเป็นเรื่องง่ายสำหรับกลไกทางธรรมชาติบางอย่างที่ทำให้เรารู้สึกไม่สบายใจ ปัญหาคือธรรมชาติไม่เข้าใจ "สุขภาพ" เราได้สร้างสิ่งนั้นผ่านทางการแพทย์อุตสาหกรรมยาและจิตวิทยา เป็นแนวคิดทางสังคมและเหมือนแนวคิดทางสังคมใด ๆ อยู่ภายใต้ความคืบหน้าของสังคมไม่ว่าจะเป็นเรื่องของมนุษย์หรือทางวิทยาศาสตร์ ความก้าวหน้าแสดงให้เห็นว่า glutamate เกี่ยวข้องกับพยาธิสภาพที่ดี เช่นโรคอัลไซเมอร์หรือโรคจิตเภทไม่ใช่วิวัฒนาการที่ชั่วร้ายของมนุษย์ แต่เป็นการไม่สอดคล้องกันทางชีวเคมีของแนวคิดที่ว่าธรรมชาติยังไม่เข้าใจ: สังคมมนุษย์ในศตวรรษที่ 21
และเช่นเคยทำไมต้องศึกษาเรื่องนี้? ในกรณีนี้ผมคิดว่าคำตอบนั้นชัดเจนมาก เนื่องจากบทบาทของ glutamate ใน pathologies เกี่ยวกับระบบประสาทหลายอย่างทำให้เกิดเป้าหมายทางเภสัชวิทยาที่สำคัญแม้ว่าจะมีความซับซ้อน . ตัวอย่างบางส่วนของโรคเหล่านี้แม้ว่าเราจะไม่ได้พูดถึงพวกเขาในการตรวจสอบนี้เพราะฉันคิดว่าคุณสามารถเขียนรายการเฉพาะเกี่ยวกับเรื่องนี้เป็นโรคอัลไซเมอร์และโรคจิตเภท อัตถิภาวนิยมพบว่าการค้นหายาใหม่สำหรับโรคจิตเภทโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่น่าสนใจโดยมีเหตุผลสองประการคือความชุกของโรคนี้และค่าใช้จ่ายด้านสุขภาพที่เกี่ยวข้อง และผลข้างเคียงของยารักษาโรคจิตในปัจจุบันที่ในหลาย ๆ กรณีเป็นอุปสรรคต่อการยึดมั่นในการรักษา
แก้ไขและแก้ไขข้อความโดย Frederic Muniente Peixบรรณานุกรมอ้างอิง:
หนังสือ:
- Siegel, G. (2006) neurochemistry ขั้นพื้นฐาน อัมสเตอร์ดัม: Elsevier
บทความ:
- Citri, A. & Malenka, R. (2007) ความเป็นพลาสติก Synaptic: รูปแบบหลายฟังก์ชันและกลไก Neuropsychopharmacology, 33 (1), 18-41 //dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
- Hardingham, G. & Bading, H. (2010) Synaptic versus extrasynaptic NMDA receptor signaling: นัยสำหรับความผิดปรกติของ neurodegenerative รีวิวจากธรรมชาติ Neuroscience, 11 (10), 682-696 //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
- Hardingham, G. & Bading, H. (2010) Synaptic versus extrasynaptic NMDA receptor signaling: นัยสำหรับความผิดปรกติของ neurodegenerative รีวิวจากธรรมชาติ Neuroscience, 11 (10), 682-696 //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
- Kerchner, G. & Nicoll, R. (2008) Synapses เงียบและการเกิดขึ้นของกลไก postsynaptic สำหรับ LTP รีวิวจากธรรมชาติ Neuroscience, 9 (11), 813-825 //dx.doi.org/10.1038/nrn2501
- Papouin, T. & Oliet, S. (2014) องค์การการควบคุมและการทำงานของผู้รับประโยชน์ NMDA extrasynaptic.Philosophical ธุรกรรมของราชสมาคม B: วิทยาศาสตร์ชีวภาพ 369 (1654), 20130601-20130601 //dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601
