Поділитися:
Глутаматний (нейромедіаторний) синтез, механізм дії, функції та небезпеки
The глутамат являє собою нейромедіатор з найбільш поширеною збуджуючою функцією в нервовій системі хребетних організмів. Вона грає фундаментальну роль у всіх захоплюючих функціях, що означає, що вона пов'язана з більш ніж 90% всіх синаптичних зв'язків у мозку людини.
Біохімічні рецептори глутамату можна розділити на три класи: рецептори АМРА, рецептори NMDA і метаботропні рецептори глутамату. Деякі фахівці ідентифікують четвертий тип, відомий як каинатний рецептор. Вони зустрічаються у всіх областях мозку, але в деяких районах вони особливо багаті.
Глутамат відіграє фундаментальну роль у синаптичній пластичності. Через це вона особливо пов'язана з деякими вдосконаленими когнітивними функціями, такими як пам'ять і навчання. Конкретна форма пластичності, відома як довгострокове потенціювання, відбувається в глутаматергічних синапсах в таких областях, як гіпокамп або кора..
На додаток до всього цього, глутамат також має ряд переваг для здоров'я, коли споживається через помірне харчування. Однак він може також викликати деякі негативні наслідки, якщо концентруватися надмірно, як у мозку, так і в їжі. У цій статті ми розповімо вам все про нього.
Індекс
- 1 Підсумок
- 2 Механізм дії
- 2.1 Іонотропні рецептори
- 2.2 Метаботропні рецептори
- 2.3 Рецептори поза центральної нервової системи
- 3 Функції
- 3.1 Допомога для нормальної роботи мозку
- 3.2 Це попередник ГАМК
- 3.3 Покращує функціонування травної системи
- 3.4 Регулює цикл апетиту і ситості
- 3.5 Покращує імунну систему
- 3.6 Покращує функцію м'язів і кісток
- 3.7 Може збільшити довговічність
- 4 Небезпеки
- 5 Висновок
- 6 Посилання
Синтез
Глутамат є одним з основних компонентів великої кількості білків. Через це вона є однією з найбільш поширених амінокислот у всьому тілі людини. За нормальних обставин можна отримати достатню кількість цього нейротрансмітера через годування, таким чином, щоб його не потрібно синтезувати.
Однак, глутамат вважається несуттєвою амінокислотою. Це означає, що в надзвичайні ситуації організм може метаболізувати його з інших речовин. Зокрема, він може бути синтезований з альфа-кетоглутаровой кислоти, яка продукується циклом лимонної кислоти з цитрату.
На рівні головного мозку глутамат сам по собі не здатний перетнути гематоенцефалічний бар'єр. Проте вона рухається через центральну нервову систему за допомогою високоафінної транспортної системи. Це слугує для регулювання концентрації і збереження постійної кількості цієї речовини, що міститься в рідини мозку.
У центральній нервовій системі глютамат синтезується з глутаміну в процесі, відомому як "глутамат-глутамінергічний цикл", через дію ферменту глутамінази. Це може відбуватися як у пресинаптичних нейронах, так і в гліальних клітинах, які їх оточують.
З іншого боку, глутамат сам по собі є попередником іншого важливого нейромедіатора, ГАМК. Процес трансформації здійснюють за допомогою дії ферменту глутаматдекарбоксилази.
Механізм дії
Глутамат впливає на організм, зв'язуючись з чотирма різними типами біохімічних рецепторів: рецепторами АМРА, рецепторами NMDA, метаботропними рецепторами глутамату і рецепторами каїнату. Більшість з них розташовані в центральній нервовій системі.
Насправді, переважна більшість рецепторів глутамату розташовані в дендритах постсинаптичних клітин; і вони пов'язані з молекулами, що виділяються презинаптичними клітинами в внутрішньосинаптичному просторі. З іншого боку, вони також присутні в клітинах, таких як астроцити і олігодендроцити.
Глутамінергічні рецептори можна розділити на два підтипи: іонотропний і метаботропний. Далі ми побачимо, як кожен з них працює більш детально.
Іонотропні рецептори
Головні функції іонотропних рецепторів глутамату полягають у забезпеченні проходження іонів натрію, калію і іноді кальцію в мозок у відповідь на глутаматний зв'язок. Коли зв'язок продукується, антагоніст стимулює безпосередню дію центральної пори рецептора, іонного каналу, який таким чином дозволяє проходити ці речовини.
Проходження іонів натрію, калію і кальцію викликає постсинаптичний збуджуючий струм. Цей струм деполяризується; і якщо активовано достатньо глутаматних рецепторів, то потенціал дії в постсинаптичному нейроні може бути досягнутий.
Всі типи глутаматних рецепторів здатні продукувати постсинаптичний збуджуючий струм. Однак швидкість і тривалість цього струму відрізняються для кожного з них. Таким чином, кожен з них має різний вплив на нервову систему.
Метаботропні рецептори
Метаботропние глутаматние рецептори відносяться до підродини C білкових рецепторів G. Вони поділяються на три групи, які в свою чергу діляться на вісім підтипів у випадку ссавців \ t.
Ці рецептори складаються з трьох окремих частин: позаклітинної області, трансмембранної області і внутрішньоклітинної області. Залежно від того, де відбувається зв'язок з молекулами глутамату, виникає різний вплив на організм або нервову систему.
Позаклітинна область складається з модуля, відомого як Venus Flytrap, який відповідає за зв'язування глутамату. Вона також має частину, багату цистеїном, яка відіграє фундаментальну роль у передачі зміни струму до трансмембранної частини.
Трансмембранна область складається з семи областей, і її головна функція полягає в з'єднанні позаклітинної зони з внутрішньоклітинною зоною, де зазвичай відбувається зв'язування білків..
Зв'язування молекул глутамату в позаклітинній області викликає фосфорилювання білків, які досягають внутрішньоклітинних. Це впливає на велику кількість біохімічних шляхів і іонних каналів в клітці. Через це метаботропні рецептори можуть викликати дуже широкий спектр фізіологічних ефектів.
Рецептори поза центральної нервової системи
Вважається, що глутаматні рецептори відіграють фундаментальну роль у отриманні подразників, які провокують смак "умамі", одного з п'яти основних смаків відповідно до останніх досліджень у цій галузі. Завдяки цьому відомо, що існують рецептори такого роду в мові, зокрема в смакових рецепторах.
Відомо також, що в серцевій тканині є іонотропні рецептори глутамату, хоча її функція в цій області поки невідома. Дисципліна, відома як "імунігістохімія", виявила деякі з цих рецепторів у кінцевих нервах, гангліях, провідних волокнах і деяких міокардіоцитах.
З іншого боку, також можна знайти невелику кількість цих рецепторів в певних областях підшлункової залози. Її основною функцією тут є регулювання секреції таких речовин, як інсулін і глюкагон. Це відкрило двері для досліджень щодо можливості регулювання діабету з використанням антагоністів глутамату.
Ми також знаємо, що шкіра має певну кількість NMDA-рецепторів, які можуть бути стимульовані для отримання аналгетичного ефекту. Коротше кажучи, глутамат має дуже різноманітні ефекти по всьому тілу, і його рецептори розташовані по всьому тілу.
Функції
Ми вже бачили, що глутамат є найпоширенішим нейромедіатором у мозку ссавців. Це, головним чином, пояснюється тим, що вона виконує велику кількість функцій в нашому організмі. Далі ми розповімо вам, які з них є основними.
Це допомагає нормальної функції мозку
Глутамат є нейромедіатором, що має найбільше значення для регулювання нормальних функцій мозку. Практично всі збуджуючі нейрони в головному і спинному мозку є глутаматергічними.
Глутамат посилає сигнали як до мозку, так і по всьому тілу. Ці повідомлення допомагають з функціями, такими як пам'ять, навчання або міркування, крім того, що відіграють другорядну роль у багатьох інших аспектах функціонування мозку.
Наприклад, сьогодні ми знаємо, що при низьких рівнях глутамату неможливо сформувати нові спогади. Крім того, аномально низька кількість цього нейромедіатора може викликати напади шизофренії, епілепсії або психіатричних проблем, таких як депресія та тривога.
Навіть дослідження з мишами показують, що аномально низькі рівні глутамату в мозку можуть бути пов'язані з розладами спектра аутизму.
Вона є попередником ГАМК
Глутамат також є базою, що використовується організмом для формування іншого нейромедіатора великого значення, гамма-аміномасляна кислота (ГАМК). Ця речовина відіграє дуже важливу роль у навчанні, крім скорочення м'язів. Це також пов'язано з такими функціями, як сон або релаксація.
Покращує функціонування травної системи
Глутамат може всмоктуватися з їжі, цей нейромедіатор є основним джерелом енергії клітин травної системи, а також важливим субстратом для синтезу амінокислот у цій частині тіла..
Глутамат, присутній в їжі, викликає кілька фундаментальних реакцій по всьому тілу. Наприклад, він активує блукаючий нерв, таким чином, що він сприяє виробленню серотоніну в травній системі. Це сприяє розвитку кишечника, на додаток до підвищення температури тіла і виробництва енергії.
Деякі дослідження показують, що застосування пероральних добавок глутамату може поліпшити травлення у пацієнтів з проблемами в цьому відношенні. Крім того, ця речовина може також захищати стінку шлунка від шкідливого впливу деяких лікарських препаратів на нього..
Регулює цикл апетиту і ситості
Хоча ми не знаємо точно, як цей ефект відбувається, глутамат має дуже важливий регуляторний вплив на ланцюг апетиту і ситості.
Таким чином, їхня присутність в їжі змушує нас почувати себе більш голодними, і ми хочемо їсти більше; але це також змушує нас відчувати себе більш насиченими після його прийняття.
Покращує імунну систему
Деякі клітини імунної системи також мають рецептори глутамату; наприклад, Т-клітини, В-клітини, макрофаги і дендритні клітини. Це говорить про те, що цей нейромедіатор відіграє важливу роль як у вроджених, так і в адаптивних імунних системах.
Деякі дослідження з використанням цієї речовини в якості лікарського засобу показали, що він може мати дуже сприятливий ефект при таких захворюваннях, як рак або бактеріальні інфекції. Крім того, він також, здається, певною мірою захищає від нейродегенеративних розладів, таких як хвороба Альцгеймера.
Покращує функцію м'язів і кісток
Сьогодні відомо, що глутамат відіграє ключову роль у рості та розвитку кісток, а також у підтримці вашого здоров'я.
Ця речовина запобігає появі клітин, які погіршують кістки, такі як остеокласти; і можуть бути використані для лікування захворювань, таких як остеопороз у людини.
З іншого боку, ми також знаємо, що глутамат відіграє основну роль у функціях м'язів. Під час тренування, наприклад, цей нейромедіатор відповідає за забезпечення енергії м'язовим волокнам і продукування глутатіону.
Може збільшити довговічність
Нарешті, деякі недавні дослідження свідчать, що глутамат може мати дуже сприятливий вплив на процес старіння клітин. Експерименти на тваринах показують, що збільшення кількості цієї речовини в раціоні може знизити рівень смертності.
Вважається, що цей ефект обумовлений глутаматом, який затримує початок симптомів старіння клітин, що є однією з провідних причин смерті, пов'язаної з віком..
Небезпеки
Коли природний рівень глутамату змінюється в головному мозку або в організмі, можна зазнати всіляких проблем. Це відбувається, чи є в організмі менша кількість речовини, ніж потрібно, як якщо б рівні зростали перебільшеним чином.
Так, наприклад, зміна рівня глутамату в організмі була пов'язана з психічними розладами, такими як депресія, тривога і шизофренія. Крім того, він також, здається, пов'язаний з аутизмом, хворобою Альцгеймера і всіма видами нейродегенеративних захворювань.
З іншого боку, на фізичному рівні здається, що надлишок цієї речовини буде пов'язаний з проблемами, такими як ожиріння, рак, діабет або аміотрофічний бічний склероз. Це також може мати дуже негативний вплив на здоров'я деяких компонентів тіла, таких як м'язи і кістки..
Всі ці небезпеки будуть пов'язані, з одного боку, з надлишком чистого глутамату в раціоні (у вигляді глутамата натрію, який, здається, здатний переходити гематоенцефалічний бар'єр). Крім того, вони також повинні мати справу з надлишком пористості в цьому ж бар'єрі.
Висновок
Глутамат є одним з найважливіших речовин, вироблених нашим організмом, і грає фундаментальну роль у всіх видах функцій і процесів. E
У цій статті ви дізналися, як вона працює і які її основні переваги; але й небезпеки, які вона має, коли вона знаходиться в надто великих кількостях у нашому тілі.
Список літератури
- - Що таке глутамат? Дослідження функцій, шляхів і збудження глутаматного нейромедіатора "в: Neurohacker. Отримано: 26 лютого 2019 від Neurohacker: neurohacker.com.
- "Огляд Glutamatergic системи" в: Національний центр біотехнологічної інформації. Отримано: 26 лютого 2019 року з Національного центру інформації про біотехнології: ncbi.nlm.nih.gov.
- "Глютаматний рецептор" в: Вікіпедії. Отримано: 26 лютого 2019 р. З Вікіпедії: en.wikipedia.org.
- "8 важливих ролей глутамату + чому це погано в надлишку" в: Self Hacked. Отримано: 26 лютого 2019 року з сайту Self Hacked: selfhacked.com.
- "Глутамат (нейромедіатор)" в: Вікіпедії. Отримано: 26 лютого 2019 р. З Вікіпедії: en.wikipedia.org.