Định nghĩa và chức năng của Glutamate (chất dẫn truyền thần kinh)

các glutamate trung gian hầu hết các khớp thần kinh kích thích của hệ thần kinh trung ương (CNS). Nó là trung gian chính của thông tin cảm giác, vận động, nhận thức, cảm xúc và can thiệp vào việc hình thành ký ức và trong quá trình phục hồi của chúng, hiện diện trong 80-90% các khớp thần kinh. 

Trong trường hợp đó là một chút công đức, cũng can thiệp vào sự dẻo dai, quá trình học tập và là tiền thân của GABA - chất dẫn truyền thần kinh ức chế chính của CNS-. Những gì khác một phân tử có thể được yêu cầu??

Glutamate là gì?

Có thể là một trong những chất dẫn truyền thần kinh được nghiên cứu rộng rãi nhất trong hệ thống thần kinh. Trong những năm gần đây, nghiên cứu của nó đã tăng lên do mối quan hệ của nó với các bệnh lý thoái hóa thần kinh khác nhau (như bệnh Alzheimer), khiến nó trở thành mục tiêu dược lý mạnh mẽ trong các bệnh khác nhau.. 

Điều đáng nói là do sự phức tạp của các thụ thể của nó, đây là một trong những chất dẫn truyền thần kinh phức tạp nhất để nghiên cứu.

Quá trình tổng hợp

Quá trình tổng hợp glutamate bắt đầu trong chu trình Krebs, hoặc chu trình của axit tricarboxylic. Chu trình Krebs là một con đường trao đổi chất hoặc, để chúng ta hiểu, sự nối tiếp của các phản ứng hóa học để tạo ra sự hô hấp tế bào trong ty thể. Một chu trình trao đổi chất có thể được hiểu là cơ chế của đồng hồ, trong đó mỗi bánh răng hoàn thành một chức năng và sự thất bại đơn giản của một mảnh có thể khiến đồng hồ bị hỏng hoặc không đánh dấu thời gian tốt. Các chu trình trong hóa sinh là như nhau. Một phân tử, bằng các phản ứng enzyme liên tục - bánh răng đồng hồ -, thay đổi hình dạng và thành phần của nó để tạo ra chức năng tế bào. Tiền chất chính của glutamate sẽ là alpha-ketoglutarate, sẽ nhận được một nhóm amino bằng cách chuyển hóa để trở thành glutamate.

Nó cũng đáng được đề cập đến một tiền chất khá quan trọng khác: glutamine. Khi tế bào giải phóng glutamate vào không gian ngoại bào, tế bào hình sao - một loại tế bào thần kinh đệm - phục hồi glutamate này, thông qua một enzyme gọi là glutamine synthetase, sẽ trở thành glutamine. Sau đó, các tế bào hình sao giải phóng glutamine, được phục hồi một lần nữa bởi các tế bào thần kinh để được chuyển trở lại thành glutamate. Và có thể nhiều người sẽ hỏi như sau: Và nếu họ phải trả lại glutamine trở lại glutamate trong tế bào thần kinh, tại sao tế bào hình sao lại biến glutamine thành glutamate kém? Chà, tôi cũng không biết. Có lẽ đó là tế bào hình sao và tế bào thần kinh không đồng ý hoặc có thể Khoa học thần kinh là phức tạp. Trong mọi trường hợp, tôi muốn xem lại tế bào hình sao vì sự hợp tác của chúng chiếm 40% doanh thu của glutamate, có nghĩa là hầu hết glutamate được thu hồi bởi các tế bào thần kinh đệm.

Có những tiền chất khác và các con đường khác nhờ đó glutamate được phục hồi được giải phóng vào không gian ngoại bào. Ví dụ, có những tế bào thần kinh có chứa chất vận chuyển glutamate cụ thể -EAAT1 / 2- trực tiếp thu hồi glutamate đến tế bào thần kinh và cho phép tín hiệu kích thích kết thúc. Để nghiên cứu thêm về sự tổng hợp và chuyển hóa của glutamate, tôi khuyên bạn nên đọc thư mục.

Các thụ thể glutamate

Như họ thường dạy chúng ta, mỗi chất dẫn truyền thần kinh có các thụ thể của nó trong tế bào sau synap. Các thụ thể, nằm trong màng tế bào, là các protein mà chất dẫn truyền thần kinh, hormone, neuropeptide, vv liên kết, tạo ra một loạt các thay đổi trong quá trình chuyển hóa tế bào của tế bào mà nó nằm trong thụ thể. Trong tế bào thần kinh, chúng ta thường đặt các thụ thể trong các tế bào sau synap, mặc dù thực tế không phải như vậy. 

Chúng tôi cũng được dạy trong cuộc đua đầu tiên rằng có hai loại thụ thể chính: ionotropic và metabotropic. Ionotropics là những chất trong đó, khi phối tử của chúng bị ràng buộc - "chìa khóa" của thụ thể - chúng mở các kênh cho phép các ion đi vào tế bào. Mặt khác, metabotropics, khi phối tử bị ràng buộc, gây ra những thay đổi trong tế bào bằng các sứ giả thứ hai. Trong bài tổng quan này, tôi sẽ nói về các loại thụ thể ionotropic chính của Glutamate, mặc dù tôi khuyên bạn nên nghiên cứu thư mục để tìm hiểu về các thụ thể metabotropic. Ở đây tôi trích dẫn các thụ thể ionotropic chính:

• Máy thu NMDA.
• Máy thu AMPA.
• Máy thu Kainado.

Các thụ thể NMDA và AMPA và mối quan hệ chặt chẽ của chúng

Người ta tin rằng cả hai loại thụ thể là các đại phân tử được hình thành bởi bốn miền xuyên màng - nghĩa là chúng được hình thành bởi bốn tiểu đơn vị đi qua lớp màng lipid kép của màng tế bào - và cả hai đều là các thụ thể glutamate sẽ mở ra các kênh cation tích điện dương. Nhưng, ngay cả như vậy, chúng khác nhau đáng kể.

Một trong những khác biệt của chúng là ngưỡng mà chúng được kích hoạt. Đầu tiên, các thụ thể AMPA nhanh hơn nhiều để kích hoạt; trong khi các thụ thể NMDA không thể được kích hoạt cho đến khi tế bào thần kinh có tiềm năng màng khoảng -50mV - một tế bào thần kinh khi bị bất hoạt thường là khoảng -70mV. Thứ hai, các cation bước sẽ khác nhau trong từng trường hợp. Các thụ thể AMPA sẽ đạt được tiềm năng màng cao hơn nhiều so với các thụ thể NMDA, sẽ kết hợp một cách khiêm tốn hơn nhiều. Đổi lại, máy thu NMDA sẽ đạt được kích hoạt lâu dài hơn nhiều so với AMPA. Do đó, những AMPA được kích hoạt nhanh chóng và tạo ra tiềm năng kích thích mạnh hơn, nhưng bị vô hiệu hóa nhanh chóng. Và những người của NMDA chậm kích hoạt, nhưng họ quản lý để giữ tiềm năng kích thích mà họ tạo ra lâu hơn nhiều..

Để hiểu rõ hơn, hãy tưởng tượng rằng chúng ta là những người lính và vũ khí của chúng ta đại diện cho những người nhận khác nhau. Hãy tưởng tượng rằng không gian ngoại bào là một rãnh. Chúng tôi có hai loại vũ khí: súng lục ổ quay và lựu đạn. Lựu đạn rất đơn giản và nhanh chóng để sử dụng: bạn tháo vòng, dải và chờ cho nó phát nổ. Chúng có rất nhiều tiềm năng hủy diệt, nhưng một khi chúng ta đã vứt bỏ tất cả, nó sẽ kết thúc. Súng lục ổ quay là vũ khí cần thời gian để nạp vì bạn phải tháo trống và đặt từng viên đạn một. Nhưng một khi chúng tôi đã tải nó, chúng tôi có sáu phát mà chúng tôi có thể sống sót trong một thời gian, mặc dù với tiềm năng ít hơn nhiều so với lựu đạn. Khẩu súng lục ổ quay của chúng tôi là máy thu NMDA và lựu đạn của chúng tôi là của AMPA.

Sự dư thừa của glutamate và những nguy hiểm của nó

Họ nói rằng vượt quá không có gì là tốt và trong trường hợp glutamate được thực hiện. Tiếp theo chúng tôi sẽ đề cập đến một số bệnh lý và các vấn đề về thần kinh trong đó có quá nhiều glutamate có liên quan.

1. Chất tương tự glutamate có thể gây độc tính

Các loại thuốc tương tự glutamate - nghĩa là chúng có chức năng tương tự như glutamate - giống như NMDA - mà thụ thể NMDA nợ tên của nó- có thể gây ra tác dụng thoái hóa thần kinh liều cao ở vùng não dễ bị tổn thương nhất chẳng hạn như hạt nhân vòng cung của vùng dưới đồi. Các cơ chế liên quan đến sự thoái hóa thần kinh này rất đa dạng và liên quan đến các loại thụ thể glutamate khác nhau.

2. Một số độc tố thần kinh mà chúng ta có thể ăn vào trong chế độ ăn uống của chúng ta gây ra cái chết thần kinh thông qua glutamate dư thừa

Các chất độc khác nhau của một số động vật và thực vật phát huy tác dụng của chúng thông qua các con đường thần kinh của glutamate. Một ví dụ là chất độc của hạt Cycas Circinalis, một loại cây độc mà chúng ta có thể tìm thấy trên đảo Guam của Thái Bình Dương. Chất độc này đã gây ra một tỷ lệ lớn bệnh xơ cứng teo cơ bên trong hòn đảo này, nơi cư dân của nó ăn nó hàng ngày tin rằng nó là lành tính.

3. Glutamate góp phần gây tử vong thần kinh do thiếu máu cục bộ

Glutamate là chất dẫn truyền thần kinh chính trong các rối loạn não cấp tính như đau tim, ngừng tim, thiếu oxy trước / sau sinh. Trong những sự kiện thiếu oxy trong mô não, các tế bào thần kinh vẫn ở trạng thái khử cực vĩnh viễn; do các quá trình sinh hóa khác nhau. Điều này dẫn đến sự giải phóng vĩnh viễn glutamate từ các tế bào, với sự kích hoạt bền vững tiếp theo của các thụ thể glutamate. Thụ thể NMDA đặc biệt thấm canxi so với các thụ thể ionotrop khác, và canxi dư thừa dẫn đến tử vong nơ-ron thần kinh. Do đó, sự tăng động của các thụ thể glutamatergic dẫn đến tử vong nơ-ron thần kinh do sự gia tăng của canxi nội sọ.

4. Động kinh

Mối quan hệ giữa glutamate và động kinh được ghi lại rõ ràng. Nó được coi là hoạt động động kinh đặc biệt liên quan đến các thụ thể AMPA, mặc dù khi động kinh tiến triển các thụ thể NMDA trở nên quan trọng.

Glutamate có tốt không? Là glutamate xấu?

Thông thường, khi bạn đọc loại văn bản này, cuối cùng bạn sẽ nhân cách hóa các phân tử bằng cách gắn nhãn cho chúng là "tốt" hoặc "xấu" - đó là một tên và được gọi là thuyết nhân hóa, rất thời trang trở lại thời trung cổ. Thực tế khác xa với những đánh giá đơn giản. 

Trong một xã hội mà chúng ta đã tạo ra một khái niệm về "sức khỏe", một số cơ chế tự nhiên dễ khiến chúng ta không thoải mái. Vấn đề là thiên nhiên không hiểu "sức khỏe". Chúng tôi đã tạo ra điều đó thông qua y học, ngành công nghiệp dược phẩm và tâm lý học. Đó là một khái niệm xã hội, và vì bất kỳ khái niệm xã hội nào cũng chịu sự tiến bộ của xã hội, dù là con người hay khoa học. Những tiến bộ cho thấy rằng glutamate có liên quan đến một số bệnh lý tốt như Alzheimer hoặc tâm thần phân liệt. Đây không phải là con mắt xấu xa của sự tiến hóa đối với con người, mà nó là một sự không phù hợp về mặt sinh hóa của một khái niệm mà thiên nhiên vẫn chưa hiểu: xã hội loài người trong thế kỷ 21.

Và như mọi khi, tại sao nghiên cứu này? Trong trường hợp này tôi nghĩ rằng câu trả lời là rất rõ ràng. Do vai trò của glutamate trong các bệnh lý thoái hóa thần kinh khác nhau, nó dẫn đến một mục tiêu quan trọng - mặc dù cũng phức tạp -. Một số ví dụ về những bệnh này, mặc dù chúng tôi chưa nói về chúng trong tổng quan này bởi vì tôi nghĩ rằng bạn có thể viết một mục riêng về vấn đề này, là bệnh Alzheimer và tâm thần phân liệt. Theo chủ quan, tôi thấy việc tìm kiếm các loại thuốc mới cho bệnh tâm thần phân liệt đặc biệt thú vị vì về cơ bản hai lý do: tỷ lệ mắc bệnh này và chi phí y tế liên quan; và các tác dụng phụ của thuốc chống loạn thần hiện nay mà trong nhiều trường hợp cản trở việc tuân thủ điều trị.

Văn bản được chỉnh sửa và chỉnh sửa bởi Frederic Muniente Peix

Tài liệu tham khảo:

Sách:

• Siegel, G. (2006). Thần kinh cơ bản. Amsterdam: Elsevier.

Bài viết:

• Citri, A. & Malenka, R. (2007). Độ dẻo synap: Nhiều hình thức, chức năng và cơ chế. Thần kinh thực vật học, 33 (1), 18-41. http://dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Tín hiệu thụ thể NMDA synap so với ngoại tiết: liên quan đến rối loạn thoái hóa thần kinh. Tự nhiên Nhận xét Khoa học thần kinh, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Tín hiệu thụ thể NMDA synap so với ngoại tiết: liên quan đến rối loạn thoái hóa thần kinh. Tự nhiên Nhận xét Khoa học thần kinh, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerchner, G. & Nicoll, R. (2008). Các khớp thần kinh im lặng và sự xuất hiện của một cơ chế postynaptic cho LTP. Tự nhiên Nhận xét Thần kinh học, 9 (11), 813-825. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papouin, T. & Oliet, S. (2014). Tổ chức, kiểm soát và chức năng của các thụ thể NMDA ngoại vi. Giao dịch quang học của Hiệp hội Hoàng gia B: Khoa học sinh học, 369 (1654), 20130601-20130601. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2013,0601