Glutamat (neurotransmiter): definisi dan fungsi

The glutamat memediasi sebagian besar sinapsis rangsang dari Sistem Saraf Pusat (SSP). Ini adalah mediator utama dari sensorik, motorik, kognitif, informasi emosional dan campur tangan dalam pembentukan ingatan dan dalam pemulihan mereka, hadir di 80-90% dari sinapsis otak.

Dalam hal ini adalah sedikit manfaat semua ini, juga campur tangan dalam neuroplastisitas, proses belajar dan merupakan prekursor GABA - neurotransmitter penghambatan utama CNS-. Apa lagi yang bisa diminta molekul?

Apa itu glutamat?

Mungkin telah menjadi salah satu neurotransmiter yang paling banyak dipelajari dalam sistem saraf . Dalam beberapa tahun terakhir, penelitiannya telah meningkat karena hubungannya dengan berbagai patologi neurodegeneratif (seperti penyakit Alzheimer), yang membuatnya menjadi target farmakologis yang kuat dalam berbagai penyakit.

Juga harus disebutkan bahwa mengingat kompleksitas reseptornya, ini adalah salah satu neurotransmitter yang paling rumit untuk dipelajari.

Proses sintesis

Proses sintesis glutamat memiliki awal dalam siklus Krebs, atau siklus asam tricarboxylic. Siklus Krebs adalah jalur metabolisme atau, bagi kita untuk memahami, serangkaian reaksi kimia untuk menghasilkan respirasi seluler di mitokondria . Siklus metabolisme dapat dipahami sebagai mekanisme jam, di mana setiap gigi memenuhi fungsi dan kegagalan sederhana dari sepotong dapat menyebabkan jam untuk merusak atau tidak menandai waktu dengan baik. Siklus dalam biokimia adalah sama. Molekul, dengan cara reaksi enzimatik terus menerus - gigi jam -, mengubah bentuk dan komposisinya dengan tujuan menghasilkan fungsi seluler. Prekursor utama glutamat adalah alpha-ketoglutarat, yang akan menerima gugus amino melalui transaminasi menjadi glutamat.

Hal ini juga layak disebut prekursor lain yang cukup signifikan: glutamin. Ketika sel melepaskan glutamat ke dalam ruang ekstraseluler, astrocytes - sejenis sel glial - memulihkan glutamat ini, yang, melalui enzim yang disebut glutamin sintetase, akan menjadi glutamin. Lalu, astrosit melepaskan glutamin, yang pulih kembali oleh neuron untuk diubah kembali menjadi glutamat . Dan mungkin lebih dari satu akan menanyakan hal berikut: Dan jika mereka harus mengembalikan glutamine kembali ke glutamat di neuron, mengapa astrosit mengubah glutamin menjadi glutamat yang buruk? Yah, saya juga tidak tahu. Mungkin astrosit dan neuron tidak setuju atau mungkin Neuroscience begitu rumit. Dalam setiap kasus, saya ingin meninjau astrosit karena kolaborasi mereka mewakili 40% dari omset glutamat, yang berarti itu sebagian besar glutamat ditemukan oleh sel glia ini .

Ada prekursor lain dan jalur lain di mana glutamat yang dilepaskan ke ruang ekstraseluler pulih. Sebagai contoh, ada neuron yang mengandung transporter glutamat spesifik -EAAT1 / 2- yang secara langsung memulihkan glutamat ke neuron dan memungkinkan sinyal rangsang untuk berakhir. Untuk studi lebih lanjut tentang sintesis dan metabolisme glutamat saya merekomendasikan membaca literatur.

Reseptor glutamat

Seperti yang sering kita ajarkan, setiap neurotransmitter memiliki reseptornya di sel postsinaptik . Reseptor, yang terletak di membran sel, adalah protein yang neurotransmitter, hormon, neuropeptida, dll mengikat, untuk menimbulkan serangkaian perubahan dalam metabolisme sel sel yang terletak di reseptor. Dalam neuron biasanya kita menempatkan reseptor dalam sel postsinaptik, meskipun tidak harus seperti itu dalam kenyataan.

Kami juga diajarkan di balapan pertama bahwa ada dua jenis reseptor utama: ionotropik dan metabotropik. Ionotropik adalah mereka yang ketika ligand terikat dengan "kunci" dari reseptor-mereka membuka saluran yang memungkinkan berlalunya ion ke dalam sel. Metabotropics, di sisi lain, ketika ligan terikat, menyebabkan perubahan dalam sel dengan cara utusan kedua. Dalam ulasan ini saya akan berbicara tentang jenis utama reseptor ionotropik Glutamat, meskipun saya merekomendasikan studi bibliografi untuk pengetahuan reseptor metabotropic. Di sini saya mengutip reseptor ionotropik utama:

• Penerima NMDA.
• Penerima AMPA.
• Penerima kainado.

Reseptor NMDA dan AMPA dan hubungan dekat mereka

Dipercaya bahwa kedua jenis reseptor adalah makromolekul yang dibentuk oleh empat domain transmembran - yaitu, mereka dibentuk oleh empat subunit yang melintasi bilayer lipid dari membran sel - dan keduanya reseptor glutamat yang akan membuka saluran kation bermuatan positif. Tapi, meski begitu, mereka berbeda secara signifikan.

Salah satu perbedaan mereka adalah ambang di mana mereka diaktifkan. Pertama, reseptor AMPA jauh lebih cepat untuk diaktifkan; sementara reseptor NMDA tidak dapat diaktifkan sampai neuron memiliki potensi membran sekitar -50mV - neuron ketika tidak aktif biasanya sekitar -70mV. Kedua, langkah kation akan berbeda dalam setiap kasus. Reseptor AMPA mencapai potensi membran yang jauh lebih tinggi daripada reseptor NMDA, yang menyatu jauh lebih sederhana. Sebagai imbalannya, receiver NMDA akan mencapai lebih banyak aktivasi berkelanjutan dalam waktu dibandingkan dengan AMPA. Karena itu, AMPA diaktifkan dengan cepat dan menghasilkan potensi rangsang yang lebih kuat, tetapi mereka dinonaktifkan dengan cepat . Dan mereka NMDA lambat untuk mengaktifkan, tetapi mereka berhasil menjaga potensi rangsang yang mereka hasilkan lebih lama.

Untuk memahaminya dengan lebih baik, mari kita bayangkan bahwa kita adalah tentara dan bahwa senjata kita mewakili penerima yang berbeda. Bayangkan bahwa ruang ekstraseluler adalah parit. Kami memiliki dua jenis senjata: revolver dan granat. Granat-granat itu sederhana dan cepat digunakan: Anda melepas cincin, strip-strip itu, dan menunggunya meledak. Mereka memiliki banyak potensi destruktif, tetapi begitu kita membuang semuanya, itu sudah berakhir. Pistol adalah senjata yang perlu waktu untuk memuat karena Anda harus melepas drum dan meletakkan peluru satu per satu. Tetapi setelah kami mengisinya, kami memiliki enam tembakan yang kami dapat bertahan untuk sementara waktu, meskipun dengan potensi yang jauh lebih kecil daripada granat. Revolusi otak kita adalah receiver NMDA dan granat kita adalah yang AMPA.

Kelebihan glutamat dan bahayanya

Mereka mengatakan bahwa kelebihannya tidak ada yang baik dan dalam kasus glutamat terpenuhi. Selanjutnya kami akan menyebutkan beberapa patologi dan masalah neurologis di mana kelebihan glutamat terkait .

1. Glutamat analog dapat menyebabkan eksotoksisitas

Obat mirip glutamat - yaitu, mereka memiliki fungsi yang sama dengan glutamat - seperti NMDA - yang reseptor NMDA berutang namanya - dapat menyebabkan efek neurodegeneratif dosis tinggi di daerah otak yang paling rentan seperti nukleus arkuata dari hipotalamus. Mekanisme yang terlibat dalam neurodegeneration ini beragam dan melibatkan berbagai jenis reseptor glutamat.

2. Beberapa neurotoksin yang dapat kita konsumsi dalam makanan kita menggunakan kematian neuronal melalui kelebihan glutamat

Racun yang berbeda dari beberapa hewan dan tumbuhan mengerahkan efeknya melalui jalur saraf glutamat. Contohnya adalah racun benih Cycas Circinalis, tanaman beracun yang dapat kita temukan di pulau Pasifik Guam. Racun ini menyebabkan prevalensi Amyotrophic Lateral Sclerosis yang besar di pulau ini di mana penghuninya menelannya setiap hari dan percaya itu jinak.

3. Glutamat berkontribusi terhadap kematian neuronal oleh iskemia

Glutamat adalah neurotransmitter utama pada gangguan otak akut seperti serangan jantung , henti jantung, hipoksia pre / perinatal. Dalam kejadian-kejadian di mana ada kekurangan oksigen di jaringan otak, neuron tetap dalam keadaan depolarisasi permanen; karena proses biokimia yang berbeda. Hal ini menyebabkan pelepasan glutamat permanen dari sel, dengan aktivasi reseptor glutamat berkelanjutan berikutnya. Reseptor NMDA terutama permeabel terhadap kalsium dibandingkan reseptor ionotropik lainnya, dan kelebihan kalsium menyebabkan kematian neuronal. Oleh karena itu, hiperaktivitas reseptor glutamatergik menyebabkan kematian neuronal karena peningkatan kalsium intraneuronal.

4. Epilepsi

Hubungan antara glutamat dan epilepsi didokumentasikan dengan baik. Hal ini dianggap bahwa aktivitas epilepsi terutama terkait dengan reseptor AMPA, meskipun seperti epilepsi berkembang, reseptor NMDA menjadi penting.

Apakah glutamat baik? Apakah glutamat buruk?

Biasanya, ketika seseorang membaca jenis teks ini, ia akhirnya memanusiakan molekul dengan melabelinya "baik" atau "buruk" - yang memiliki nama dan disebut antropomorfisme, sangat modis kembali pada abad pertengahan. Realitas jauh dari penilaian sederhana ini.

Dalam masyarakat di mana kita menghasilkan konsep "kesehatan", mudah bagi beberapa mekanisme alam untuk membuat kita tidak nyaman. Masalahnya adalah alam tidak memahami "kesehatan". Kami telah menciptakan itu melalui obat-obatan, industri farmasi, dan psikologi. Ini adalah konsep sosial, dan seperti konsep sosial apa pun yang tunduk pada kemajuan masyarakat, baik itu manusia atau ilmiah. Kemajuan menunjukkan bahwa glutamat berhubungan dengan sejumlah patologi seperti Alzheimer atau Schizophrenia.Ini bukan mata jahat evolusi kepada manusia, melainkan merupakan ketidaksesuaian biokimia dari konsep yang masih belum dipahami oleh alam: masyarakat manusia di abad ke-21.

Dan seperti biasa, mengapa mempelajari ini? Dalam hal ini saya kira jawabannya sangat jelas. Karena peran glutamat dalam berbagai patologi neurodegeneratif, itu menghasilkan target yang penting - meskipun juga kompleks - farmakologis . Beberapa contoh penyakit ini, meskipun kami belum membicarakannya dalam ulasan ini karena saya pikir Anda dapat menulis entri secara eksklusif pada ini, adalah penyakit Alzheimer dan skizofrenia. Secara subyektif, saya menemukan pencarian obat baru untuk skizofrenia sangat menarik karena pada dasarnya ada dua alasan: prevalensi penyakit ini dan biaya kesehatan yang terlibat; dan efek merugikan dari antipsikotik saat ini yang dalam banyak kasus menghambat kepatuhan terapeutik.

Teks diedit dan diedit oleh Frederic Muniente Peix

Referensi bibliografi:

Buku:

• Siegel, G. (2006). Neurokimia dasar. Amsterdam: Elsevier.

Artikel:

• Citri, A. & Malenka, R. (2007). Plastisitas Synaptic: Banyak Bentuk, Fungsi, dan Mekanisme Neuropsychopharmacology, 33 (1), 18-41. //dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Synaptic versus extrasynaptic NMDA receptor signaling: implikasi untuk gangguan neurodegeneratif. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Synaptic versus extrasynaptic NMDA receptor signaling: implikasi untuk gangguan neurodegeneratif. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerchner, G. & Nicoll, R. (2008). Sinapsis diam dan munculnya mekanisme postsynaptic untuk LTP. Nature Reviews Neuroscience, 9 (11), 813-825. //dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papouin, T. & Oliet, S. (2014). Organisasi, kontrol dan fungsi reseptor NMDA extrasynaptic.Filosofi Transaksi Dari Royal Society B: Ilmu Biologi, 369 (1654), 20130601-20130601. //dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601

Nervous System : The Events of Synaptic Transmission (April 2024).