Definisi dan fungsi glutamat (neurotransmitter)

itu glutamat memediasi sinapsis yang paling menarik dari Sistem Saraf Pusat (SSP). Ini adalah mediator utama sensorik, motorik, kognitif, informasi emosional dan campur tangan dalam pembentukan ingatan dan pemulihan mereka, hadir dalam 80-90% sinapsis otak. 

Dalam hal ini sedikit manfaat semua ini, juga campur tangan dalam neuroplastisitas, proses pembelajaran dan merupakan prekursor GABA - neurotransmitter penghambat utama dari 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 menjadikannya target farmakologis yang kuat dalam berbagai penyakit.. 

Perlu juga disebutkan bahwa mengingat kompleksitas reseptornya, ini adalah salah satu neurotransmiter paling rumit untuk dipelajari..

Proses sintesis

Proses sintesis glutamat dimulai pada siklus Krebs, atau siklus asam trikarboksilat. Siklus Krebs adalah jalur metabolisme atau, untuk kita pahami, suksesi reaksi kimia untuk menghasilkan respirasi seluler di mitokondria. Siklus metabolisme dapat dipahami sebagai mekanisme jam, di mana setiap gigi memenuhi fungsi dan kegagalan sederhana sepotong dapat menyebabkan jam rusak atau tidak menandai waktu dengan baik. Siklus dalam biokimia adalah sama. Molekul, melalui reaksi enzimatik yang terus menerus - roda gigi jam -, mengubah bentuk dan komposisinya untuk memunculkan fungsi seluler. Prekursor utama glutamat adalah alfa-ketoglutarat, yang akan menerima gugus amino melalui transaminasi menjadi glutamat.

Perlu juga disebutkan prekursor lain yang cukup signifikan: glutamin. Ketika sel melepaskan glutamat ke ruang ekstraseluler, astrosit - 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 bertanya sebagai berikut: Dan jika mereka harus mengembalikan glutamin kembali ke glutamat di neuron, mengapa astrosit mengubah glutamin menjadi glutamat yang buruk? Yah, aku juga tidak tahu. Mungkin astrosit dan neuron tidak setuju atau mungkin Neuroscience rumit. Dalam setiap kasus, saya ingin meninjau astrosit karena kolaborasi mereka mewakili 40% dari pergantian glutamat, yang berarti itu sebagian besar glutamat ditemukan oleh sel glial ini.

Ada prekursor lain dan jalur lain di mana glutamat diperoleh kembali yang dilepaskan ke ruang ekstraseluler. Misalnya, ada neuron yang mengandung transporter glutamat tertentu -EAAT1 / 2- yang secara langsung memulihkan glutamat ke neuron dan memungkinkan sinyal rangsang berakhir. Untuk studi lebih lanjut tentang sintesis dan metabolisme glutamat saya sarankan membaca daftar pustaka.

Reseptor glutamat

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

Kita juga diajarkan pada ras pertama bahwa ada dua jenis reseptor utama: ionotropik dan metabotropik. Ionotropik adalah di mana, ketika ligand mereka terikat - "kunci" dari reseptor - mereka membuka saluran yang memungkinkan masuknya ion ke dalam sel. Metabotropik, di sisi lain, ketika ligan terikat, menyebabkan perubahan dalam sel melalui pembawa pesan kedua. Dalam ulasan ini saya akan berbicara tentang jenis utama reseptor ionotropik dari Glutamat, meskipun saya merekomendasikan studi bibliografi untuk pengetahuan tentang reseptor metabotropik. 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 lapisan ganda lipid dari membran sel - dan keduanya adalah reseptor glutamat yang akan membuka saluran kation bermuatan positif. Tetapi, meski begitu, mereka sangat berbeda.

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, kation langkah akan berbeda dalam setiap kasus. Reseptor AMPA akan mencapai potensi membran yang jauh lebih tinggi daripada reseptor NMDA, yang akan menyatu jauh lebih sederhana. Sebagai imbalannya, penerima NMDA akan mencapai aktivasi yang jauh lebih berkelanjutan dalam waktu dibandingkan dengan AMPA. Oleh karena itu, AMPA diaktifkan dengan cepat dan menghasilkan potensi rangsang yang lebih kuat, tetapi dinonaktifkan dengan cepat. Dan NMDA lambat diaktifkan, tetapi mereka berhasil mempertahankan potensi rangsang yang mereka hasilkan lebih lama..

Untuk memahaminya dengan lebih baik, mari kita bayangkan bahwa kita adalah prajurit dan bahwa senjata kita mewakili penerima yang berbeda. Bayangkan bahwa ruang ekstraseluler adalah parit. Kami memiliki dua jenis senjata: revolver dan granat. Granatnya sederhana dan cepat digunakan: Anda melepas cincin, strip dan menunggu meledak. Mereka memiliki banyak potensi destruktif, tetapi begitu kita sudah membuang semuanya, semua sudah berakhir. Revolver adalah senjata yang membutuhkan waktu untuk dimuat karena Anda harus melepaskan drum dan meletakkan peluru satu per satu. Tetapi begitu kita telah memuatnya, kita memiliki enam tembakan yang dengannya kita dapat bertahan untuk sementara waktu, walaupun dengan potensi yang jauh lebih kecil daripada granat. Revolver otak kita adalah penerima NMDA dan granat kita adalah milik AMPA.

Kelebihan glutamat dan bahayanya

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

1. Analog glutamat dapat menyebabkan eksotoksisitas

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

2. Beberapa neurotoksin yang dapat kita konsumsi dalam diet kita mengerahkan kematian neuron melalui glutamat berlebih

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

3. Glutamat berkontribusi terhadap kematian neuron akibat iskemia

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

4. Epilepsi

Hubungan antara glutamat dan epilepsi didokumentasikan dengan baik. Diperkirakan bahwa aktivitas epilepsi terutama terkait dengan reseptor AMPA, meskipun seiring perkembangan epilepsi, reseptor NMDA menjadi penting..

Apakah glutamat baik? Glutamat itu buruk?

Biasanya, ketika Anda membaca jenis teks ini, Anda akhirnya memanusiakan molekul dengan memberi label "baik" atau "buruk" -yaitu memiliki nama dan disebut antropomorfisme, kembali sangat modis di abad pertengahan. Realitas jauh dari penilaian sederhana ini. 

Dalam masyarakat di mana kita telah menghasilkan konsep "kesehatan", mudah bagi beberapa mekanisme alam untuk membuat kita tidak nyaman. Masalahnya adalah bahwa alam tidak mengerti "kesehatan". Kami telah menciptakan itu melalui kedokteran, industri farmasi dan psikologi. Ini adalah konsep sosial, dan karena konsep sosial apa pun tunduk pada kemajuan masyarakat, baik itu manusia atau ilmiah. Kemajuan menunjukkan bahwa glutamat terkait dengan sejumlah patologi yang baik seperti Alzheimer atau Skizofrenia. Ini bukan mata jahat evolusi bagi manusia, melainkan merupakan ketidakcocokan 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 pikir jawabannya sangat jelas. Karena peran glutamat dalam berbagai patologi neurodegeneratif, ia menghasilkan target farmakologis yang penting - meskipun juga kompleks -. Beberapa contoh penyakit ini, meskipun kami belum membicarakannya dalam ulasan ini karena saya pikir Anda bisa menulis entri khusus tentang ini, adalah penyakit Alzheimer dan skizofrenia. Secara subyektif, saya menemukan pencarian obat baru untuk skizofrenia terutama menarik karena pada dasarnya dua alasan: prevalensi penyakit ini dan biaya kesehatan yang terlibat; dan efek samping dari antipsikotik saat ini yang dalam banyak kasus menghambat kepatuhan terapi.

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 Sinaptik: Beragam Bentuk, Fungsi, dan Mekanisme Neuropsikofarmakologi, 33 (1), 18-41. http://dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Pensinyalan reseptor NMDA sinaptik versus ekstrasinaptik: implikasi untuk gangguan neurodegeneratif. Ulasan Alam Neuroscience, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Pensinyalan reseptor NMDA sinaptik versus ekstrasinaptik: implikasi untuk gangguan neurodegeneratif. Ulasan Alam Neuroscience, 11 (10), 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerchner, G. & Nicoll, R. (2008). Sinapsis sunyi dan munculnya mekanisme postsinaptik untuk LTP. Ulasan Alam Neuroscience, 9 (11), 813-825. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papouin, T. & Oliet, S. (2014). Organisasi, kontrol dan fungsi reseptor NMDA ekstrasinaptik. Transaksi filosofis dari Royal Society B: Ilmu Biologi, 369 (1654), 20130601-20130601. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601