GLUTAMAATTI (VÄLITTÄJÄAINE): SYNTEESI, TOIMINTA, TOIMINNOT - NEUROPSYKOLOGIA - 2025

Glutamaatti on runsain eksitatorinen välittäjäaine hermoston toiminta selkärankaisten organismien. Sillä on perustava rooli kaikissa herättävissä toiminnoissa, mikä tarkoittaa, että se liittyy yli 90%: iin kaikista ihmisen aivojen synaptisista yhteyksistä.

Biokemialliset glutamaattireseptorit voidaan jakaa kolmeen luokkaan: AMPA-reseptorit, NMDA-reseptorit ja metabotrooppiset glutamaattireseptorit. Jotkut asiantuntijat tunnistavat neljännen tyypin, joka tunnetaan kainaattireseptoreina. Niitä on kaikilla aivoalueilla, mutta erityisen runsaasti joillakin alueilla.

Lähde: pixabay.com

Glutamaatilla on perustavanlaatuinen merkitys synaptisessa plastisuudessa. Tämän vuoksi se liittyy erityisesti tiettyihin edistyneisiin kognitiivisiin toimintoihin, kuten muistiin ja oppimiseen. Erityinen plastillisuuden muoto, joka tunnetaan nimellä pitkäaikainen potensointi, esiintyy glutamatergisissä synapsissa sellaisilla alueilla kuin hippokampus tai aivokuori.

Kaiken tämän lisäksi glutamaatilla on myös joukko terveyshyötyjä, kun sitä kulutetaan maltillisesti ruokavalion kautta. Se voi kuitenkin aiheuttaa myös negatiivisia vaikutuksia, jos keskityt liikaa, sekä aivojen tasoon että ruokaan. Tässä artikkelissa kerromme sinulle kaiken hänestä.

Synteesi

L-glutamaatin rakenne

Glutamaatti on yksi tärkeimmistä komponenteista monissa proteiineissa. Tämän vuoksi se on yksi runsaimmista aminohapoista koko ihmiskehossa. Normaalitilanteissa on mahdollista saada tarpeeksi tätä välittäjäaineita ruokavalion kautta, joten sen syntetisointi ei ole tarpeen.

Glutamaattia pidetään kuitenkin välttämättömänä aminohappona. Tämä tarkoittaa, että hätätilanteissa elimistö voi metaboloida sen muista aineista. Erityisesti se voidaan syntetisoida alfa-ketoglutaarihaposta, jota sitruunahapposykli tuottaa sitraatista.

Aivojen tasolla glutamaatti ei pysty yksinään ylittämään veri-aivoestettä. Se kuitenkin liikkuu keskushermoston läpi käyttämällä korkea-affiniteettista kuljetusjärjestelmää. Tämä säätelee sen pitoisuutta ja pitää tämän aivojen nesteissä olevan aineen määrän vakiona.

Keskushermostossa glutamaatti syntetisoidaan glutamiinista prosessissa, joka tunnetaan nimellä "glutamaatti-glutaminerginen sykli", entsyymin glutaminaasi vaikutuksen kautta. Tämä voi tapahtua sekä presynaptisissa neuroneissa että niitä ympäröivissä glisoluissa.

Toisaalta glutamaatti on sinänsä edeltäjä toiselle erittäin tärkeälle välittäjäaineelle, GABA: lle. Transformaatioprosessi suoritetaan glutamaattidekarboksylaasientsyymin vaikutuksella.

Toimintamekanismi

AMPA-reseptori sitoutuu L-glutamaatin antagonistiin, joka osoittaa aminoterminaalin, ligandia sitovan domeenin ja transmembraanisen domeenin, PDB 3KG2. Curtis Neveu-glutamaatti antaa vaikutuksensa kehoon sitoutumalla neljään erityyppiseen biokemialliseen reseptoriin: AMPA-reseptoreihin, NMDA-reseptoreihin, metabotrooppisiin glutamaattireseptoreihin ja kainaattireseptoreihin. Suurin osa niistä sijaitsee keskushermostossa.

Itse asiassa suurin osa glutamaattireseptoreista sijaitsee postsynaptisten solujen dendriiteissä; ja ne sitoutuvat molekyyleihin, jotka presynaptiset solut vapauttavat synaptiseen tilaan. Toisaalta niitä on läsnä myös soluissa, kuten astrosyyteissä ja oligodendrosyyteissä.

Glutamiinireseptorit voidaan jakaa kahteen alatyyppiin: ionotrooppiset ja metabotrooppiset. Seuraavaksi näemme, kuinka kukin niistä toimii yksityiskohtaisemmin.

Ionotropiinireseptorit

Ionotrooppinen reseptori.

Ionotrooppisilla glutamaattireseptoreilla on ensisijainen tehtävä antaa natrium-, kalium- ja joskus kalsiumionien kulkea aivojen läpi vasteena glutamaatin sitoutumiseen. Kun sitoutuminen tapahtuu, antagonisti stimuloi reseptorin keskushuokon, ionikanavan, suoraa vaikutusta, mahdollistaen siten näiden aineiden läpikulun.

Natrium-, kalium- ja kalsiumionien kulkeutuminen aiheuttaa postsynaptisen viritysvirran. Tämä virta on poistumassa; ja jos riittävä määrä glutamaattireseptoreita aktivoituu, postsynaptisen neuronin toimintapotentiaali voidaan saavuttaa.

Kaikentyyppiset glutamaattireseptorit kykenevät tuottamaan postsynaptisen viritysvirran. Kuitenkin tämän virran nopeus ja kesto on erilainen jokaisella heistä. Siten jokaisella niistä on erilaisia ​​vaikutuksia hermostoon.

Metabotrooppiset reseptorit

Metabotrooppiset glutamaattireseptorit kuuluvat G-proteiinireseptoreiden C-alaryhmään, ja ne jaetaan kolmeen ryhmään, jotka puolestaan ​​jaetaan kahdeksaan alatyyppiin nisäkkäiden tapauksessa.

Nämä reseptorit koostuvat kolmesta erillisestä osasta: solunulkoinen alue, kalvon läpäisevä alue ja solunsisäinen alue. Riippuen siitä, missä sitoutuminen glutamaattimolekyyleihin tapahtuu, kehossa tai hermostoon tapahtuu erilainen vaikutus.

Ekstrasellulaarinen alue koostuu moduulista, joka tunnetaan nimellä "Venus flytrap" ja joka vastaa glutamaatin sitomisesta. Sillä on myös kysteiinirikas osa, jolla on perustavanlaatuinen rooli virranmuutoksen siirtämisessä kohti kalvon osaa.

Kalvon läpäisevä alue koostuu seitsemästä alueesta, ja sen päätehtävänä on yhdistää solunulkoinen vyöhyke solun sisäiseen alueeseen, jossa proteiinien kytkentä tapahtuu yleensä.

Glutamaatimolekyylien sitoutuminen solunulkoiseen alueeseen aiheuttaa solunsisäisen alueen saavuttavien proteiinien fosforyloitumisen. Tämä vaikuttaa suureen määrään solun biokemiallisia reittejä ja ionikanavia. Tämän takia metabotrooppiset reseptorit voivat aiheuttaa erittäin laajan joukon fysiologisia vaikutuksia.

Keskushermoston ulkopuolella olevat reseptorit

Glutamaattireseptoreiden uskotaan olevan avainasemassa sellaisten ärsykkeiden vastaanottamisessa, jotka saavat aikaan "umami" -maun, yhden viidestä perusmausta alan viimeisimmän tutkimuksen mukaan. Tämän vuoksi tämän luokan reseptoreita tiedetään olevan kielellä, erityisesti makuhermoissa.

Ionotrooppisten glutamaattireseptoreiden tiedetään myös olevan sydänkudoksessa, vaikka niiden roolia tällä alueella ei vielä tunneta. "Immunhistokemiaksi" tunnettu tiede on löytänyt osan näistä reseptoreista päähermoissa, ganglioissa, johtavissa kuiduissa ja joissain sydänsoluissa.

Toisaalta on myös mahdollista löytää pieni määrä näitä reseptoreita haiman tietyiltä alueilta. Sen päätehtävänä on säännellä sellaisten aineiden eritystä kuin insuliini ja glukagon. Tämä on avannut oven tutkimukselle mahdollisuudesta säädellä diabetesta glutamaatin antagonisteilla.

Tiedämme myös tänään, että iholla on tietty määrä NMDA-reseptoreita, joita voidaan stimuloida antamaan kipua lievittävä vaikutus. Lyhyesti sanottuna glutamaatilla on hyvin erilaisia ​​vaikutuksia koko kehossa, ja sen reseptorit sijaitsevat koko kehossa.

ominaisuudet

Olemme jo nähneet, että glutamaatti on yleisin välittäjäaine nisäkkäiden aivoissa. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että se täyttää suuren määrän toimintoja kehossamme. Tässä kerromme sinulle, mitkä ovat tärkeimmät.

Tukee aivojen normaalia toimintaa

Glutamaatti on tärkein välittäjäaine aivojen normaalin toiminnan säätelemisessä. Lähes kaikki aivojen ja selkäytimen herättävät neuronit ovat glutamatergisia.

Glutamaatti lähettää signaaleja sekä aivoille että koko keholle. Nämä viestit auttavat muun muassa muistin, oppimisen tai päättelytoimintojen ohella toissijaisessa roolissa monissa muissa aivojemme toiminnassa.

Esimerkiksi tänään tiedämme, että alhaisella glutamaatitasolla on mahdotonta muodostaa uusia muistoja. Lisäksi epänormaalin pieni määrä tätä välittäjäaineta voi laukaista skitsofrenian, epilepsian tai psykiatristen ongelmien, kuten masennuksen ja ahdistuksen, hyökkäyksiä.

Jopa hiirillä tehdyt tutkimukset osoittavat, että epänormaalin alhaiset glutamaatin määrät aivoissa voidaan yhdistää autismispektrin häiriöihin.

Se on GABA: n edeltäjä

Glutamaatti on myös emäs, jota vartalo käyttää toisen erittäin tärkeän välittäjäaineen, gamma-aminovoihapon (GABA) muodostamiseen. Tällä aineella on erittäin tärkeä rooli oppimisessa lihasten supistumisen lisäksi. Se liittyy myös toimintoihin, kuten uni tai rentoutuminen.

Parantaa ruuansulatuksen toimintaa

Glutamaatti voi imeytyä ruoasta, koska se on tämä välittäjäaine ruuansulatuksessa käytettävien solujen tärkein energialähde ja tärkeä substraatti aminohappojen synteesille tässä kehon osassa.

Ruoassa oleva glutamaatti aiheuttaa useita perustavanlaatuisia reaktioita koko kehossa. Esimerkiksi, se aktivoi emättimen hermoa siten, että serotoniinin tuotantoa ruuansulatuksessa edistetään. Tämä kannustaa suoliston liikkeitä sekä nostaa kehon lämpötilaa ja energiantuotantoa.

Jotkut tutkimukset osoittavat, että suun kautta annettavien glutamaattilisäaineiden käyttö voi parantaa ruuansulatusta potilailla, joilla on tässä suhteessa ongelmia. Lisäksi tämä aine voi myös suojata vatsan seinämää tiettyjen lääkkeiden haitallisilta vaikutuksilta siihen.

Säätelee ruokahalua ja kylläisyyttä

Vaikka emme tiedä tarkalleen kuinka tämä vaikutus tapahtuu, glutamaatilla on erittäin tärkeä sääntelyvaikutus ruokahalupiiriin ja kylläisyyteen.

Siksi sen esiintyminen ruoassa saa meidät tuntemaan nälkäisempiä ja haluamme syödä enemmän; mutta se saa meidät myös tuntemaan olosi tyytyväisemmäksi ottamisen jälkeen.

Parantaa immuunijärjestelmää

Joillakin immuunijärjestelmän soluista on myös glutamaattireseptoreita; esimerkiksi T-solut, B-solut, makrofagit ja dendriittisolut. Tämä viittaa siihen, että tällä välittäjäaineella on tärkeä rooli sekä luontaisessa että adaptiivisessa immuunijärjestelmässä.

Jotkut tutkimukset, joissa tätä ainetta käytetään lääkkeenä, ovat osoittaneet, että sillä voi olla erittäin hyödyllinen vaikutus sairauksiin, kuten syöpään tai bakteeri-infektioihin. Lisäksi se näyttää suojaavan jossain määrin myös neurodegeneratiivisilta häiriöiltä, ​​kuten Alzheimerin taudilta.

Parantaa lihasten ja luiden toimintaa

Tänään tiedämme, että glutamaatilla on perustavanlaatuinen rooli luiden kasvussa ja kehityksessä sekä heidän terveytensä ylläpidossa.

Tämä aine estää luita heikentävien solujen, kuten osteoklastien, muodostumisen; ja sitä voitaisiin käyttää ihmisten osteoporoosin kaltaisten sairauksien hoitamiseen.

Toisaalta tiedämme myös, että glutamaatilla on perustava rooli lihaksen toiminnassa. Esimerkiksi harjoituksen aikana tämä välittäjä on vastuussa energian toimittamisesta lihaskuiduille ja tuottamaan glutationia.

Voi lisätä pitkäikäisyyttä

Lopuksi, jotkut viimeaikaiset tutkimukset viittaavat siihen, että glutamaatilla voi olla erittäin myönteinen vaikutus solujen ikääntymisprosessiin. Vaikka sitä ei ole vielä tutkittu ihmisillä, eläinkokeet osoittavat, että tämän aineen lisääminen ruokavaliossa voi vähentää kuolleisuutta.

Tämän vaikutuksen uskotaan johtuvan glutamaatista, joka viivästyy solujen ikääntymisen oireita, mikä on yksi ikään liittyvistä kuolemista johtavia syitä.

vaaroista

Kun glutamaatin luonnolliset pitoisuudet muuttuvat aivoissa tai kehossa, on mahdollista kärsiä kaikenlaisista ongelmista. Näin tapahtuu riippumatta siitä, onko kehossa vähemmän ainetta kuin tarvitsemme, tai jos tasoja nostetaan liioitellulla tavalla.

Siten esimerkiksi muutokset kehon glutamaatitasoissa on liitetty mielisairauksiin, kuten masennus, ahdistus ja skitsofrenia. Lisäksi se näyttää liittyvän myös autismiin, Alzheimerin tautiin ja kaikenlaisiin neurodegeneratiivisiin sairauksiin.

Toisaalta fyysisellä tasolla vaikuttaa siltä, ​​että ylimäärä tätä ainetta liittyisi ongelmiin, kuten liikalihavuuteen, syöpään, diabetekseen tai amyotrofiseen lateraaliskleroosiin. Sillä voi olla myös erittäin haitallisia vaikutuksia kehon tiettyjen osien, kuten lihaksen ja luun, terveyteen.

Kaikki nämä vaarat liittyisivät toisaalta puhtaan glutamaatin määrään ruokavaliossa (mononatriumglutamaatin muodossa, joka näyttää pystyvän ylittämään veri-aivoesteen). Lisäksi niiden pitäisi liittyä myös liialliseen huokoisuuteen samassa esteessä.

johtopäätös

Glutamaatti on yksi tärkeimmistä kehomme tuottamista aineista, ja sillä on perustavanlaatuinen rooli kaikenlaisissa toiminnoissa ja prosesseissa. JA

n tästä artikkelista olet oppinut kuinka se toimii ja mitkä ovat sen tärkeimmät edut; mutta myös vaaroja, joita sillä on, kun sitä löytyy kehosta liian suurina määrinä.

Viitteet

1. "Mikä on glutamaatti? Tutkimus glutamaatin välittäjäaineen toiminnoista, reiteistä ja virityksestä ”julkaisussa: Neurohacker. Haettu: 26. helmikuuta 2019 osoitteesta Neurohacker: neurohacker.com.
2. "Yleiskatsaus glutamatergiseen järjestelmään": Kansallinen bioteknologiatietokeskus. Haettu: 26. helmikuuta 2019 Kansalliselta bioteknologiakeskukselta: ncbi.nlm.nih.gov.
3. "Glutamaattireseptori": Wikipedia. Haettu: 26. helmikuuta 2019 Wikipediasta: en.wikipedia.org.
4. "Glutamaatin 8 tärkeätä roolia + miksi se on huono liikaa" julkaisussa: Itse hakkeroitu. Haettu: 26. helmikuuta 2019 sivustolta Self Hacked: selfhacked.com.
5. "Glutamaatti (välittäjäaine)": Wikipedia. Haettu: 26. helmikuuta 2019 Wikipediasta: en.wikipedia.org.