GLUTAMAT (NEUROTRANSMIȚĂTOR): SINTEZĂ, ACȚIUNE, FUNCȚII - NEUROPSIHOLOGIE - 2025

Glutamatul este cel mai abundent neurotransmițător excitator în funcția sistemului nervos în organisme vertebrate. Acesta joacă un rol fundamental în toate funcțiile excitate, ceea ce presupune că este legat de mai mult de 90% din toate conexiunile sinaptice din creierul uman.

Receptorii biochimici ai glutamatului pot fi împărțiți în trei clase: receptorii AMPA, receptorii NMDA și receptorii metabotropi ai glutamatului. Unii experți identifică un al patrulea tip, cunoscut sub numele de receptorii kainat. Se găsesc în toate regiunile creierului, dar sunt deosebit de abundente în unele zone.

Sursa: pixabay.com

Glutamatul joacă un rol fundamental în plasticitatea sinaptică. Din această cauză, este în special legat de anumite funcții cognitive avansate, cum ar fi memoria și învățarea. O formă specifică de plasticitate, cunoscută sub numele de potențare pe termen lung, apare la sinapsele glutamatergice în zone precum hipocampul sau cortexul.

Pe lângă toate acestea, glutamatul are și o serie de beneficii pentru sănătate atunci când sunt consumate prin dietă cu moderație. Cu toate acestea, poate provoca și unele efecte negative dacă vă concentrați prea mult, atât la nivelul creierului, cât și în alimente. În acest articol vă vom spune totul despre el.

Sinteză

Structura L-Glutamatului

Glutamatul este unul dintre componentele principale ale unui număr mare de proteine. Din această cauză, este unul dintre cei mai abundenți aminoacizi din întregul corp uman. În condiții normale, este posibil să obțineți suficient din acest neurotransmițător prin dietă, astfel încât nu este necesar să-l sintetizați.

Cu toate acestea, glutamatul este considerat un aminoacid neesențial. Aceasta înseamnă că, în perioadele de urgență, organismul îl poate metaboliza din alte substanțe. Mai exact, poate fi sintetizat din acid alfa-cetoglutaric, care este produs de ciclul acidului citric din citrat.

La nivelul creierului, glutamatul nu este capabil să treacă de la sine bariera sânge-creier. Cu toate acestea, se deplasează prin sistemul nervos central folosind un sistem de transport de afinitate înaltă. Aceasta servește la reglarea concentrației sale și la menținerea constantă a acestei substanțe găsite în fluidele creierului.

În sistemul nervos central, glutamatul este sintetizat din glutamină într-un proces cunoscut sub numele de "ciclul glutamat-glutaminergic", prin acțiunea enzimei glutaminază. Acest lucru poate apărea atât în ​​neuronii presinaptici cât și în celulele gliale care îi înconjoară.

Pe de altă parte, glutamatul este în sine un precursor al altui neurotransmițător foarte important, GABA. Procesul de transformare se desfășoară prin acțiunea enzimei glutamat decarboxilază.

Mecanism de acțiune

Receptorul AMPA se leagă la un antagonist de glutamat L care prezintă terminalul amino, domeniul de legare la ligand și domeniul transmembranar, PDB 3KG2. Glutamatul Curtis Neveu își exercită efectul asupra organismului prin legarea la patru tipuri diferite de receptori biochimici: receptorii AMPA, receptorii NMDA, receptorii metabotropi ai glutamatului și receptorii kainatului. Majoritatea acestora sunt situate în cadrul sistemului nervos central.

De fapt, marea majoritate a receptorilor glutamatului sunt localizate pe dendritele celulelor postsinaptice; și se leagă de molecule eliberate în spațiul intra-sinaptic de către celulele presinaptice. Pe de altă parte, ele sunt prezente și în celule precum astrocitele și oligodendrocitele.

Receptorii de glutamină pot fi împărțiți în două subtipuri: ionotrope și metabolotrope. Mai jos vom vedea cum fiecare dintre ele funcționează mai detaliat.

Receptori ionotropi

Receptor ionotrop.

Receptorii ionotropi ai glutamatului au rolul principal de a permite trecerea prin creier a ionilor de sodiu, potasiu și, uneori, de calciu, ca răspuns la legarea glutamatului. Când are loc legarea, antagonistul stimulează acțiunea directă a porului central al receptorului, un canal ionic, permițând astfel trecerea acestor substanțe.

Trecerea ionilor de sodiu, potasiu și calciu determină un curent excitator postsinaptic. Acest curent se depolarizează; și dacă este activat un număr suficient de receptori ai glutamatului, poate fi atins potențialul de acțiune în neuronul postsinaptic.

Toate tipurile de receptori glutamat sunt capabili să producă un curent excitator postsinaptic. Cu toate acestea, viteza și durata acestui curent sunt diferite pentru fiecare dintre ele. Astfel, fiecare dintre ele are efecte diferite asupra sistemului nervos.

Receptori metabolici

Receptorii metabotropi ai glutamatului aparțin subfamiliei C a receptorilor proteinei G. Sunt împărțiți în trei grupe, care la rândul lor sunt împărțite în opt subtipuri în cazul mamiferelor.

Acești receptori sunt alcătuiți din trei părți distincte: regiunea extracelulară, regiunea transmembranară și regiunea intracelulară. În funcție de locul în care are loc legătura cu moleculele de glutamat, un efect diferit va avea loc în corp sau în sistemul nervos.

Regiunea extracelulară este alcătuită dintr-un modul cunoscut sub denumirea de „acoperișul Venus” care este responsabil de legarea glutamatului. De asemenea, are o parte bogată în cisteină care joacă un rol fundamental în transmiterea schimbării curentului către partea transmembranei.

Regiunea transmembranară este formată din șapte zone, iar funcția sa principală este de a conecta zona extracelulară cu zona intracelulară, unde apare în general cuplarea proteică.

Legarea moleculelor de glutamat din regiunea extracelulară determină fosforilarea proteinelor care ajung în regiunea intracelulară. Aceasta afectează un număr mare de căi biochimice și canale ionice în celulă. Din această cauză, receptorii metabotropi pot provoca o gamă foarte largă de efecte fiziologice.

Receptori în afara sistemului nervos central

Se consideră că receptorii glutamatului joacă un rol cheie în primirea stimulilor care provoacă gustul „umami”, una dintre cele cinci arome de bază, conform ultimelor cercetări din acest domeniu. Din această cauză, receptorii din această clasă sunt cunoscuți că există pe limbă, în special pe papilele gustative.

Receptorii de glutamat ionotropic sunt, de asemenea, cunoscuți că există în țesutul cardiac, deși rolul lor în acest domeniu este încă necunoscut. Disciplina cunoscută sub denumirea de „imunhistochimie” a localizat unii dintre acești receptori în nervii terminali, ganglioni, fibre conductoare și unele cardiomiocite.

Pe de altă parte, este posibil să se găsească și un număr mic de acești receptori în anumite regiuni ale pancreasului. Funcția sa principală este de a regla secreția de substanțe precum insulina și glucagonul. Aceasta a deschis ușa către cercetarea posibilității reglării diabetului cu ajutorul antagoniștilor de glutamat.

Știm și astăzi că pielea are o anumită cantitate de receptori NMDA, care pot fi stimulați pentru a produce un efect analgezic. Pe scurt, glutamatul are efecte foarte variate pe tot corpul, iar receptorii săi sunt localizați în întregul corp.

Caracteristici

Am văzut deja că glutamatul este cel mai abundent neurotransmițător din creierul mamiferului. Acest lucru se datorează în principal faptului că îndeplinește un număr mare de funcții în corpul nostru. Aici vă spunem care sunt principalele.

Susține funcția normală a creierului

Glutamatul este cel mai important neurotransmițător în reglarea funcțiilor normale ale creierului. Practic toți neuronii excitatori din creier și măduva spinării sunt glutamatergici.

Glutamatul trimite semnale atât creierului, cât și în întregul corp. Aceste mesaje ajută cu funcții precum memoria, învățarea sau raționamentul, pe lângă faptul că joacă un rol secundar în multe alte aspecte ale funcționării creierului nostru.

De exemplu, astăzi știm că, cu niveluri scăzute de glutamat, este imposibil să formăm amintiri noi. Mai mult, o cantitate anormal de scăzută din acest neurotransmițător poate declanșa atacuri de schizofrenie, epilepsie sau probleme psihiatrice, cum ar fi depresia și anxietatea.

Chiar și studiile efectuate cu șoareci arată că nivelurile anormal de scăzute de glutamat în creier pot fi legate de tulburări ale spectrului de autism.

Este un precursor al GABA

Glutamatul este, de asemenea, baza pe care organismul o folosește pentru a forma un alt neurotransmițător foarte important, acidul gamma-aminobutiric (GABA). Această substanță joacă un rol foarte important în învățare, pe lângă contracția musculară. De asemenea, este asociat cu funcții precum somnul sau relaxarea.

Îmbunătățește funcționarea sistemului digestiv

Glutamatul poate fi absorbit din alimente, fiind acest neurotransmițător principala sursă de energie pentru celulele sistemului digestiv, precum și un substrat important pentru sinteza aminoacizilor din această parte a corpului.

Glutamatul din alimente provoacă mai multe reacții fundamentale în întregul corp. De exemplu, activează nervul vag, astfel încât se promovează producția de serotonină în sistemul digestiv. Acest lucru încurajează mișcările intestinale, precum și creșterea temperaturii corpului și a producției de energie.

Unele studii arată că utilizarea suplimentelor de glutamat oral poate îmbunătăți digestia la pacienții cu probleme în această privință. În plus, această substanță poate proteja peretele stomacului de efectul nociv al anumitor medicamente asupra acestuia.

Reglează ciclul apetitului și sățietii

Deși nu știm exact cum se produce acest efect, glutamatul are un efect de reglementare foarte important asupra circuitului apetitului și a sațietății.

Astfel, prezența sa în mâncare ne face să ne simțim mai înfometați și să dorim să mâncăm mai mult; dar, de asemenea, ne face să ne simțim mai mulțumiți după ce l-am luat.

Îmbunătățește sistemul imunitar

Unele dintre celulele sistemului imunitar au, de asemenea, receptori de glutamat; de exemplu, celule T, celule B, macrofage și celule dendritice. Acest lucru sugerează că acest neurotransmițător joacă un rol important atât în ​​sistemul imunitar înnăscut cât și în cel adaptativ.

Unele studii care folosesc această substanță ca medicament au arătat că poate avea un efect foarte benefic asupra bolilor precum cancerul sau infecțiile bacteriene. Mai mult, se pare că se protejează într-o oarecare măsură împotriva tulburărilor neurodegenerative, cum ar fi Alzheimer.

Îmbunătățește funcția musculară și osoasă

Astăzi știm că glutamatul joacă un rol fundamental în creșterea și dezvoltarea oaselor, precum și în menținerea sănătății acestora.

Această substanță previne apariția de celule care deteriorează oasele, cum ar fi osteoclastele; și ar putea fi folosit pentru a trata boli precum osteoporoza la om.

Pe de altă parte, știm și că glutamatul joacă un rol fundamental în funcția musculară. În timpul exercițiului, de exemplu, acest neurotransmițător este responsabil pentru furnizarea de energie fibrelor musculare și producerea de glutation.

Poate crește longevitatea

În cele din urmă, unele studii recente sugerează că glutamatul poate avea un efect foarte benefic asupra procesului de îmbătrânire a celulelor. Deși nu a fost încă testat la om, experimentele pe animale arată că o creștere a acestei substanțe în dietă poate reduce rata mortalității.

Se crede că acest efect se datorează glutamatului care întârzie debutul simptomelor îmbătrânirii celulare, care este una dintre cauzele principale ale decesului legat de vârstă.

pericolele

Atunci când nivelurile naturale de glutamat sunt modificate în creier sau corp, este posibil să suferiți tot felul de probleme. Acest lucru se întâmplă dacă există mai puțină substanță în corp decât avem nevoie sau dacă nivelurile sunt ridicate în mod exagerat.

Astfel, de exemplu, modificările nivelului de glutamat din organism au fost asociate cu tulburări mentale precum depresia, anxietatea și schizofrenia. În plus, se pare că este legat și de autism, Alzheimer și tot felul de boli neurodegenerative.

Pe de altă parte, la nivel fizic, se pare că un exces din această substanță ar fi asociat cu probleme precum obezitatea, cancerul, diabetul sau scleroza laterală amiotrofică. De asemenea, ar putea avea efecte foarte dăunătoare asupra sănătății anumitor componente ale corpului, cum ar fi mușchii și oasele.

Toate aceste pericole ar fi legate, pe de o parte, de excesul de glutamat pur din dietă (sub formă de glutamat monosodic, care pare să poată traversa bariera sânge-creier). În plus, aceștia ar avea de a face și cu un exces de porozitate în această aceeași barieră.

concluzie

Glutamatul este una dintre cele mai importante substanțe produse de corpul nostru și joacă un rol fundamental în toate tipurile de funcții și procese. ȘI

n acest articol ai învățat cum funcționează și care sunt principalele sale beneficii; dar și pericolele pe care le are atunci când se găsește în cantități prea mari în corpul nostru.

Referințe

1. „Ce este glutamatul? O examinare a funcțiilor, căilor și excitației neurotransmițătorului de glutamat ”în: Neurohacker. Preluat pe: 26 februarie 2019 de la Neurohacker: neurohacker.com.
2. „Prezentare generală a sistemului glutamatergic” din: Centrul Național de Informații Biotehnologice. Preluat pe: 26 februarie 2019 de la Centrul Național de Informații Biotehnologice: ncbi.nlm.nih.gov.
3. „Receptor al glutamatului” în: Wikipedia. Preluat pe: 26 februarie 2019 de pe Wikipedia: en.wikipedia.org.
4. "8 roluri importante ale glutamatului + de ce este rău în exces" în: Auto-hacked. Preluat pe: 26 februarie 2019 de pe Self Hacked: selfhacked.com.
5. "Glutamat (neurotransmițător)" în: Wikipedia. Preluat pe: 26 februarie 2019 de pe Wikipedia: en.wikipedia.org.