Нейромедиаторы — SportWiki энциклопедия

Нейромедиаторы — SportWiki энциклопедия

Глутаминовая кислота и мозг: NMDA-рецепторы

Глутаминовая кислота (глутамат) – аминокислота, которая обеспечивает работу центральной нервной системы. В головном мозге концентрация глутамата в 80 раз больше, чем в сыворотке крови, и недаром, ибо с его помощью передается до 60% нервных импульсов. Она может как образовываться в самом головном мозге, так и поступать в вещество мозга из крови через гемато-энцефалический барьер. Поступающая с пищей глутаминовая кислота проходит ряд трансформаций, не проникая непосредственно в головной мозг.

В центральной нервной системе глутаминовая кислота выполняет следующие функции:

  1. Медиаторную – является веществом-посредником в передаче сигнала с одной нервной клетке на другую
  2. Энергетическую – снабжает нервные клетки энергией, необходимой для работы
  3. Антитоксическую – связывает аммиак – ядовитое вещество, образующееся в процессе работы клеток
  4. Синтетическую – является веществом-предшественником для образования других веществ, важных в работе нервных клеток, в первую очередь тормозного нейромедиатора ГАМК – γ-аминомасляной кислоты

Глутаминовая кислота – нейромедиатор

Нейромедиаторы – вещества, которые помогают проводить сигнал от одного нейрона к другому через расщелину, которую называют синапсом. По нейрону сигнал бежит в виде электрического импульса, но чтобы преодолеть синапс электрический сигнал должен быть преобразован в химический. На кончике нервного отростка, передающего сигнал, запасены химические вещества – медиаторы или проводники. Когда импульс достигает окончания отростка, он освобождает медиатор, который плывет через синаптическую щель к другому нервному окончанию, принимающему сигнал, возбуждая в нем электрический ток. Освобожденный медиатор сразу же расщепляется ферментами, а в нервной клетке он образовывается наново из заготовок, плавающих в межклеточном пространстве.

Глутаминовая кислота — это возбуждающий нейромедиатор, т.е. она усиливает нервный импульс. В центральной нервной системе имеется порядка миллиона клеток, заточенных на принятие сигналов через глутамат (глутаматергических нейронов). Эти клетки расположены в коре головного мозга, гиппокампе, черной субстанции, обонятельной луковице, мозжечке, а также в спинном мозге, где принимают сигналы от чувствительных окончаний

Глутаматергическая система неспецифична, т.е. невозможно выделить конкретную функцию, которую выполняет глутаминовая кислота, но в то же время она участвует в работе головного мозга в целом. Глутаминовая кислота связывает в единое целое огромное количество нейронов (нервных клеток) головного мозга.

Глутаминовая кислота участвует не только в классическом проведении сигнала от нейрона к нейрону, но и в объемной нейротрансмиссии, когда импульс передается сразу на несколько нервных окончаний путем суммации глутамата, освобожденного из соседних клеток, что способствует формированию разлитого возбуждения, иначе говоря, доминантного очага. В нормальных условиях это способствует концентрации внимания на каком-либо одном деле, сосредоточенности на достижении цели.

Глутаминовая кислота играет роль в развитии нервной системы. Она способствует образованию новых отростков нейронов и установлению новых связей между ними, т.е. участвует в таких процессах, как обучение и память.

Глутаматные рецепторы

Рецепторы – это своего рода двери, закрывающие вход в клетку. Ключом к замку является сигнальная молекула – медиатор, которая взаимодействует с рецептором, он открывает дверь, куда заходят вещества, заставляющие клетку реагировать на сигнал. Для глутаматных рецепторов таким ключом являются глутаминовая кислота и аспарагиновая кислота.

В нейронах имеются два вида рецепторов, реагирующих на выброс глутамата: ионотропные и метаботропные (mGLuR 1-8).

Ионотропные рецепторы в ответ на присоединения лиганда, т.е. сигнальной молекулы, открывают «двери» клетки для ионов, т.е. заряженных частиц, которые меняют заряд клетки, вызывая таким образом «потенциал действия», т.е. направленный электрический ток.

Метаботропные рецепторы вызывают перестройку внутри самой клетки. Эффект при стимуляции ионотропных рецепторов возникает быстро, но держится недолго, это рецепторы немедленного ответа, эффект от стимуляции метаботропных рецепторов возникает через определенное время, но держится дольше. Ионотропные активируются на несколько миллисекунд, но часто, метаботропные могут сохранять активность нейрона от секунд до нескольких минут.

Группа ионотропных рецепторов делится на три семейства: NMDA- рецепторы, AMPA-рецепторы и каинатные рецепторы (рецепторы каиновой кислоты).

Группа метаботропных рецепторов также делится на три группы: I, II, III.

Ионотропные рецепторы

NMDA-рецепторы назвали так поскольку веществом, избирательно их возбуждающим, (селективным агонистом) является N-метил-D-аспартат, т.е. аспарагиновая кислота, к которой прицепился метильный хвост.

Для AMPA-рецепторов таким веществом является α – аминометилизоксазолпропионовая кислота.

Каинатные рецепторы избирательно стимулируются каиновой кислотой. Она содержится в красных водорослях и используется в науке для моделирования эпилепсии и болезни Альцгеймера.

По последним данным δ-рецепторы, которые расположены в мозжечке млекопитающих в клетках Пуркинье , также стали причислять к ионотропным.

Механизм действия всех ионотропных рецепторов схож. Лучше всего он изучен на примере NMDA-рецепторов.

NMDA-рецепторы

NMDA-рецепторы регулируют возбудимость нервной ткани и оказывают влияние на формирование новых связей между нейронами (синаптическая пластичность).

Дверь в клетку, которую представляет собой NMDA-рецептор, имеет сложную структуру: она состоит из четырех частей – субъединиц-белков, два из которых являются представителями класса NR1, а два других – представителями класса NR2.

Внеклеточная часть белка NR2 – это замок на двери, который открывается медиатором. Ключом к замку являются глутамат, аспартат и N-метил-D-аспартат. Белок NR1 выполняет роль стопора, отодвигает стопор аминокислота глицин. Чтобы замок открылся, к каждой субъединице должен подойти свой ключ, т.е. рецептор заработает, когда к нему присоединится сразу две молекулы медиатора и коагонист Глицин. Это как замок банковской ячейки, который открывается при наличии сразу трех ключей.

Глутаминовая и аспарагиновая кислоты не являются дефицитными, люди потребляют их в огромных количествах с пищей, к тому же они могут образовываться в самом организме, глицин – вроде бы тоже заменимая аминокислота, но для ее синтеза необходима фолиевая кислота (витамин B9), а вот ее в наших северных широтах мы можем не добрать, ибо содержится она в свежей зелени. Вспомните, когда и сколько вы съели зеленой травки? Веточку укропчика на колбаске? Вот для того, чтобы восполнить дефицит глицина и продается коммерческий препарат под тем же названием, который помогает работать NMDA-рецепторам и опосредованно, через открытие ионных каналов, улучшает память, обучаемость и интеллект.

Четыре белка формируют канал для проведения ионов через клеточную мембрану внутрь клетки. Внутри канала врастопырку стоит ион Магния – этакая задвижка, не пускающая ионы.

При присоединении медиатора (глутамата или аспартата) и аминокислоты-регулятора (глицина) канал начинает работать: ион Магния выходит наружу, задвижка отодвигается, внутрь клетки начинают поступать ионы Кальция и Натрия, а из клетки в межклеточное пространство выходит Калий.

В результате направленного движения ионов в принимающем нейроне возникает электрический ток, что приводит к ускорению передачи импульсов, а значит, головной мозг работает быстрее. После того, как глутамат подействовал, специальные клетки-изоляторы нервного волокна, именуемые астроцитами, поглощают его из межклеточного пространства при помощи транспортного белка GLT1. В астроцитах глутамат захватывает аммиак, токсичное вещество, которое всегда выделяется при работе, превращается в глутамин и в таком виде возвращается в нервное окончание, где он вновь готов к работе.

Читайте также:  Таблица определения пола ребенка по группе крови родителей, матери и отца

В канале, проходящем через мембрану клетки, имеются дополнительные места для присоединения регуляторных молекул, которые могут как ускорять движение заряженных частиц, так и блокировать их. Анестетик Кетамин работает, как смазка рецепторной двери, облегчая прохождение ионов через канал.

Внутриклеточная часть NMDA-рецептора является регуляторной, тут постоянно снуют ферменты, навешивая на канал дополнительные замки из остатков фосфорной кислоты или срезая их, что замедляет или ускоряет проведение ионов по каналу. Таким образом осуществляется тонкая настройка скорости движения ионов, а значит и скорости нервных процессов.

Этиловый спирт, содержащийся в алкогольных напитках, блокирует NMDA-рецепторы, т.е. выступает, как стопор, не дает им работать. Во внутриутробном периоде это приводит к гибели нейронов, что в дальнейшем может сказаться и на интеллекте, и на памяти.

В мозге новорожденных и молодых особей в составе NMDA-рецептора преобладает субъединица, образованная белком NR2B. Каналы, содержащие этот белок, остаются в открытом положении дольше, а нейроны с такими рецепторами быстрее реагируют на сигнал и длительнее находятся в рабочем режиме, что формирует быстрое и долговременное запоминание. Однако с возрастом субъединицы NR2B заменяются на NR2C и NR2A, что влияет на способность к обучению: информация воспринимается труднее, память работает хуже. Однако клетки с NR2B-субъединицами быстро погибают при перегрузке рецептора глутаматом, который в высоких концентрациях ядовит для нервной ткани, а вот белок NR2A защищает нейроны от токсического действия избытка глутамата.

NMDA-рецепторы не участвуют в возникновении быстрого и кратковременного возбуждения, с которыми связаны двигательные автоматизмы (например, рефлекс отдергивания), за них ответственны другие ионотропные рецепторы, прежде всего AMPA. NMDA-рецепторы заняты другой работой: обеспечивают усиленную и длительную активацию нейронов, что имеет значение при обучении и запоминании новой информации.

Существует гипотеза, что кратковременная память – суть ионные структуры, поэтому, чем сильнее сигнал, тем лучше кратковременная память. Ионные структуры нестойки, быстро разрушаются, что приводит к забыванию, «стиранию» информации из памяти.

Наибольшая плотность NMDA-рецепторов имеется в конечном мозге, прежде всего в гиппокампе, миндалевидном теле, полосатом теле, а также в коре больших полушарий. Гиппокамп – зона памяти, миндалевидное тело – зона эмоций и памяти, связанной с эмоциональными событиями, полосатое тело (стриатум) – регулирует мышечный тонус, объединяет в одно целое функционирование скелетной мускулатуры и внутренних органов. Кора головного мозга формирует человеческую личность и контролирует все процессы, происходящие в организме. Концентрация NMDA-рецепторов выше в ассоциативных зонах мозга, т.е. тех отделах, которые объединяют разные зоны коры между собой, по сравнению с проекционными зонами, т.е. тех, которые отдают приказы от головного мозга на двигательную мускулатуру.

В коре головного мозга NMDA-рецепторы сосредоточены в большей степени в следующих зонах:

  • Фронтальной – зона, ответственная за волю, мотивацию, социальное поведение
  • Инсула (островок) – отвечает за глубинные эмоции и речь
  • Древняя кора – осуществляет эмоциональный контроль за поведением
  • Парагиппокампальная извилина – участвует в формировании эмоций, обучения и памяти
  • Передняя поясная кора – зона, ответственная за анализ информации, решение интеллектуальных задач, связанных с концентрацией внимания, управляет поведением.

Это структуры обеспечивают способности к восприятию и переработке информации, формируют память, обеспечивают способность к запоминанию и обучению, сосредоточению, управляют волей и мотивацией, отвечают за социальное поведение и эмоциональные реакции.

Сбои в работе NMDA-рецепторов приводят к множеству тяжелых неврологических и психических нарушений, таких как эпилепсия, аутизм, шизофрения.

Нейромолекулы: глутамат

Читая состав на упаковке продуктов питания, мы часто видим среди ингредиентов глутамат натрия. Кто-то сразу вернёт такой продукт на полку, потому что слышал, что он вреден, а кто-то спокойно положит в свою корзину, зная его свойства. Так где же правда? Что такое глутамат и для чего он нужен (а он правда нужен) в нашем организме?

Заметим сразу: чего уж точно не стоит делать – так это бояться. Глутаминовая кислота – одна из 20 аминокислот, встречающихся во всех белках организма. Глутамат, её кислотный остаток, – это то, что остаётся, когда от неё «отваливается» катион водорода H + , что в условиях организма происходит почти всегда.

Первый среди равных

По-видимому, глутамат – один из первых нейромедиаторов. Он появился на рассвете эволюции многоклеточных, уже тогда, когда ещё даже не было самой нервной системы. Отголоски этого мы наблюдаем сегодня у губок. Эти древние и примитивные существа не имеют специализированных нервных клеток. Однако, сокращение их тела активируется глутаматом и блокируется γ-аминомасляной кислотой. Ещё более интригующим фактом выглядит наличие генов глутаматных рецепторов, а так же белков, задействованных в синтезе глутамата, у гребневиков. Эти организмы, некрупные, студенистые, похожие на безмятежно парящие в воде дирижабли, первыми отделились от общего эволюционного предка всех многоклеточных. Позднее исследования показали, что появление нервной и мышечной системы гребневиков и всех остальных многоклеточных происходило независимо. А это означает, что придирчивая эволюция как минимум дважды стояла на перепутье и дважды выбирала глутамат в качестве основного возбуждающего медиатора нервной системы.

Так уж ли велико возможное разнообразие вариантов организации животных? Или глутамат настолько универсален и удобен в роли нейромедиатора? Или же просто к моменту расхождения двух ветвей многоклеточных все предпосылки для выбора глутамата в виде пути его биосинтеза и широкого спектра подходящих рецепторов уже сложились? Скорее всего, все эти причины сыграли свою роль.

Рождённый возбуждать

В любом случае, глутамат оказался главным возбуждающим медиатором нервной системы животных. К середине ХХ века учёные накопили большой объём данных о том, что глутаминовая кислота содержится практически во всех структурах мозга.

Впервые идею о значении этого вещества для нервной системы предложил Тюсиро Хайоши в 1954 году. В своих работах он выяснил, что введение глутаминовой кислоты в желудочки головного мозга собак и обезьян вызывает судороги. К концу 50-х провели эксперименты, в которых глутамат деполяризовал и возбуждал нейроны спинного мозга кошки.

Формула глутаминовой кислоты

Кажется, что этих данных должно было с лихвой хватить для признания глутамата одним из важнейших медиаторов ЦНС. Но не тут-то было! Для сообщества нейрофизиологов того времени казалось очевидным, что определённый нейромедиатор может распространяться только в отдельных структурах мозга и выполнять какую-то одну, специализированную роль, а его концентрация в мозге не может быть слишком большой. Глутамат же возбуждал абсолютно все нейроны, на которые его капали в экспериментах. Так же выяснилось, что он – одно из наиболее заметных низкомолекулярных веществ мозга и участвует в десятках метаболических путей. А ещё кажется, что само понятие о действии нейромедиатора на рецептор подразумевает точнейшее соответствие их структур друг-другу по типу «ключ-замок».

Но на деле оказалось, что различные аналоги глутамата действуют на нейроны не сильно хуже его самого. Даже экзотический для живого организма правый оптический изомер L-глутамата – D-глутамат (об оптической изомерии мы рассказывали в тексте о леводопе) возбуждал нейроны. Да и найти подходящий для глутамата антагонист, способный заблокировать его действие на рецептор, долго не удавалось. Казалось бы, ну какой же он после этого нейромедиатор? Обычный, очень распространённый и нужный метаболит мозга.

Читайте также:  Как правильно стричь ногти новорожденному ребенку

Однако не прошло и десяти лет, как группа Джеффа Уоткинса нашла первые избирательные активаторы ещё не открытых глутаматных рецепторов. В опытах одна часть клеток, активируемых глутаматом, так же возбуждалась его структурным аналогом NMDA (N-метил-D-аспартат), а другая часть клеток – каиновой кислотой.

Через некоторое время миру открылся ещё и третий вид чувствительных к глутамату клеток – они возбуждались под действием AMPA (альфа-аминометилизоксазолпропионовой кислоты). Позже обнаружились избирательные антагонисты (блокаторы активации), а затем и сами глутаматные рецепторы.

Каждому – своё предназначение

Сейчас известно, что все рецепторы глутаминовой кислоты можно разделить на две обширные группы. Глутаматные рецепторы ионотропного типа – представляют собой ионный канал, который открывается в момент активации глутаматом и пропускает внутрь клетки поток катионов. Именно рецепторы этой группы делятся на три типа: NMDA, каинатные и AMPA-рецепторы – по названиям соединений агонистов. Каинатные и AMPA-рецепторы – пожалуй, самые распространённые типы рецепторов в мозге. Именно их взрывная активация во время приступа эпилепсии приводит к потере сознания и судорогам.

Значительно более изучены NMDA-рецепторы. Их много в коре больших полушарий, особенно в гиппокампе. В отличие от АМРА и каинатных рецепторов их ионный канал проводит не только ионы Na + и К + , но и Ca 2+ . А вот ионы Mg 2+ в нём застревают, блокируя рецептор. Но когда за счёт других рецепторов (например, тех же АМРА-рецепторов) возникает потенциал действия на нейроне, то «магниевые пробки» выбиваются из каналов, резко увеличивая количество активных рецепторов, а, значит, и чувствительность нейрона. Считается, что именно этот механизм краткосрочного усиления чувствительности нейрона к стимулам лежит в основе кратковременной памяти.

Количество различных метаботропных глутаматных рецепторов намного больше. Эти белки не имеют ионного канала и передают сигнал внутрь клетки за счёт G-белка. В ответ на связь с медиатором они изменяют свою структуру, активируя G-белок (отсюда их второе название: GPCR – G-Protein Coupled Receptors). Освобождённый G-белок запускает в клетке серию реакций, приводя к генерации или, наоборот, затуханию нервного импульса.

Известно три обширных семейства глутаматных рецепторов метаботропного типа. Все они разбросаны по различным отделам мозга, а некоторые встречаются и в столь неожиданных местах, как вкусовые почки на поверхности языка.

Пятый элемент

Кстати, сколько вкусов чувствует человек? Со школы мы помним цифру 4: сладкий, горький, солёный и кислый. Кто-то ещё вспомнит острый и будет неправ, потому что жжение перца во рту – это ощущение, создаваемое тепловыми рецепторами в ответ на химическое вещество-активатор (капсаицин) и, строго говоря, вкусом не является. Но на самом деле 5-й вкус существует, просто о нём мало кто слышал. Несмотря на то, что он имеет довольно долгую историю.

В 1907 году профессор токийского университета Икэда Кикунаэ заинтересовался источником своеобразного вкуса конбу – водоросли ламинарии японской. Через год напряжённой работы ему удалось выделить из сушёной водоросли натриевую соль глутаминовой кислоты. Вкус полученного вещества полностью соответствовал вкусу ламинарии.

Кристаллы глутаминовой кислоты

О самой глутаминовой кислоте на тот момент знали уже более 40 лет: впервые её получил немецкий химик Ритхаузен в 1866 году. Но никто не мог предположить, что эта аминокислота как-то связана с вкусовыми ощущениями. Правда, соотечественник Ритхаузена Эмиль Фишер спустя несколько десятилетий всё-таки попробовал глутаминовую кислоту, но почему-то вкус аминокислоты не произвёл впечатления на нобелевского лауреата. Очередное открытие прошло буквально в сантиметре мимо возможного автора.

Позднее классик немецкой химии описывал вкус аминокислоты как кислый с пресным послевкусием. Однако Кикунаэ назвал вкус глутамата «умами», дословно с японского – «приятный вкус». Отчасти столь разное восприятие объясняется тем, что Фишер пробовал собственно глутаминовую кислоту, а Кикунаэ выделив кислоту, перевёл её в натриевую соль. Большинство глутамат-содержащих продуктов, в том числе и ламинария, имеют значение кислотности, близкое к нейтральному, так что вкус «умами» определяется именно кислотным остатком – глутаматом. В кислоте же его вкус будет маскироваться кислым, возникающим из-за катионов водорода (да, все кислоты и правда кислые на вкус).

Попав на эпителий языка, глутамат активирует метаботропные глутаматные рецепторы типа 4, придавая пище насыщенный вкус, ассоциирующийся с сытной, мясной пищей. Кроме ламинарии большие концентрации свободного глутамата встречаются в томатах, сыре, бобах, соевом соусе. Глутамат высвобождается из состава белков при их термическом разрушении, и, отчасти, ответственен за наваристый вкус мясного бульона. Естественно, что при таком кулинарном значении он стал активно добавляться в продукты, особенно в те, где естественного глутамата не хватает, а сытно-мясной вкус был бы кстати – вроде лапши, завариваемой кипятком. А в азиатской кухне глутамат в виде булого порошка вообще частенько занимает отдельное место на столах, дополняя привычный нам набор из соли, сахара и перца.

Текст: Дмитрий Лебедев, ИБХ РАН

Глутамат (нейромедиатор) — Glutamate (neurotransmitter)

  • 56-86-0
  • 1369
  • C00025

В неврологии , глутамат относится к аниону из глутаминовой кислоты в его роли в качестве нейротрансмиттера : химическое вещество , которое нервные клетки используют для передачи сигналов к другим клеткам. Это с большим отрывом наиболее распространенным нейромедиатором в позвоночных нервной системы . Он используется всей основной возбуждающей функцией в позвоночном мозге, что составляет в общей сложности в течение более чем 90% синаптических связей в человеческом мозге . Он также служит в качестве основного нейротрансмиттера для некоторых локализованных областей головного мозга, таких как мозжечок зернистых клеток .

Биохимические рецепторы глутамата делятся на три основных класса, известный как АМРА рецепторы , рецепторы NMDA и метаботропные глутаматных рецепторы . Четвертый класс, известный как каинатные рецепторы , сходен во многих отношениях рецепторов АМРЫ, но гораздо менее распространены. Многие синапсы используют несколько типов рецепторов глутамата. АМРА рецепторы ионотропные рецепторы специализированные для быстрого возбуждения: во многих синапсах они производят возбуждающие электрические ответы в своих целей за доли миллисекунды после того, как стимулируется. NMDA — рецепторы также ионотропические, но они отличаются от рецепторов АМРА в является проницаемым, когда активируются, чтобы кальций. Их свойства делают их особенно важны для обучения и памяти. Метаботропные рецепторы действуют через вторую систему мессенджера , чтобы создать медленные, устойчивые эффекты на своих целях.

Из — за своей роли в синаптической пластичности , глутамат участвует в когнитивных функций , таких как обучение и память в мозге. Форма пластичность , известная как долговременная потенциация происходит на глутаматергических синапсах в гиппокампе , коре головного мозге , и другие части головного мозга. Глутамат работает не только в качестве передатчика точки-точку, но и за счетом перелива синаптических перекрестных помех между синапсами , в котором суммирование глутамата , высвобождаемом из соседнего синапсе создает внесинаптическую сигнализацию / передачу объема . Кроме того, глутамат играет важную роль в регуляции роста конусов и синаптогенез во время развития мозга.

Читайте также:  Противопоказания к МРТ полный перечень с примерами

содержание

  • 1 Биосинтез
  • 2 Клеточные эффекты
  • 3 болезни, инвалидности и фармакологии
  • 4 Сравнительная биология и эволюция
  • 5 История
  • 6 Ссылки

Биосинтез

Глутамат является основным компонентом широкого спектра белков; следовательно , он является одним из самых распространенных аминокислот в организме человека. В обычных условиях достаточно получаются из рациона , что нет никакой необходимости в синтезе. Тем не менее, глутамат формально классифицируется как несущественные аминокислоты , так как он может быть синтезирован из альфа-кетоглутаровой кислоты , который получают как часть цикла лимонной кислоты с помощью последовательности реакций, начальная точка цитрат . Глутамат не может пересечь гематоэнцефалический барьер без посторонней помощи, но он активно транспортируется в нервную систему с помощью транспортной системы с высоким сродством, который поддерживает его концентрацию в жидкости мозга на достаточно постоянном уровне.

Глутамат синтезируется в центральной нервной системе от глютамина как часть цикла глутамат-глутамина под действием фермента glutaminase . Это может произойти в пресинаптическом нейроне или в соседних глиальных клетках.

Сам Глутамат служит метаболическим предшественником нейротрансмиттера ГАМК , посредством действия фермента глутамат декарбоксилазы .

Клеточные эффекты

Рецепторы глутамата в головном мозге млекопитающих

семья Тип Механизм
AMPA иОНОТРОПНЫХ Повышение проницаемости мембраны для натрия и калия
каинатный иОНОТРОПНЫХ Повышение проницаемости мембраны для натрия и калия
NMDA ИОНОТРОПНЫЙ, напряжение закрытого типа Повышение проницаемости мембран для кальция
метаботропная
группа I
G д -coupled Увеличение IP3 и диацилглицерин путем активации фосфолипазы С
метаботропная
группа II
G я / G -coupled Снижение внутриклеточные уровни цАМФ путем ингибирования аденилатциклазу
метаботропная
группа III
G я / G -coupled Снижение внутриклеточные уровни цАМФ путем ингибирования аденилатциклазу

Глутамат оказывает свое действие путем связывания и активации клеточной поверхности рецепторы . У млекопитающих четыре семейства глутаматных рецепторов было идентифицировано, известно как рецепторы АМРЫ , каинатные рецепторы , рецепторы NMDA и метаботропные глутаматных рецепторы . Первые три семей ионотропические, а это означает , что при активации они открывают мембранные каналы , которые позволяют ионам проходить через него . Метаботропная семья G-белок рецепторы , а это означает , что они проявляют свое действие через сложную вторую систему обмена сообщений .

Болезнь, инвалидность и фармакология

Глутамат транспортеры , EAAT и VGLUT , находятся в нейрональных и глиальных мембранах. Они быстро удалить глутамат из внеклеточного пространства. В черепно — мозговой травмы или болезни, они часто работают в обратном направлении, и избыток глутамата может накапливаться вне клеток. Этот процесс вызывает ионы кальция проникать в клетки с помощью NMDA рецепторов каналов, что приводит к повреждению нейронов и в конечном итоге гибель клеток, и называется эксайтотоксичность . Механизмы гибели клеток включают

  • Са 2+ -концентрация регулирует различные функции митохондрий , и при увеличении бесконтрольно, чрезмерно высокая внутриклеточный Са 2+ -концентрация может привести к повреждению митохондрий.
  • Са 2+ -концентрация увеличивает внутриклеточное оксид азота (NO) , концентрация. Чрезмерные NO-молекулы образуют свободные радикалы и тем самым увеличить клетки окислительного стресса .
  • Глутамат или Са 2+ опосредуют продвижение факторов транскрипции для про-апоптотических генов, или понижающей регуляции факторов транскрипции для анти-апоптотических генов. Таким образом, чистый эффект увеличения Гла / Ca 2+ -концентрации является апоптозом клеток.

Эксайтотоксичность из — за чрезмерного высвобождения глутамата и нарушение поглощения происходит как часть ишемического каскада и связан с инсультом , аутизма , некоторых форм умственной отсталости , а также заболеваний , таких как боковой амиотрофический склероз , латиризм , и болезнь Альцгеймера . В отличие от этого , уменьшение высвобождения глутамата наблюдается в условиях классической фенилкетонурии , приводящих к нарушению развития из рецепторов глутамата экспрессии .

Глутаминовая кислота участвует в эпилептических припадках . Микроинъекция глутаминовой кислоты в нейроны производит спонтанные depolarisations около одной секунды друга от друга, и этот узор стрельбы подобен тому , что известно как пароксизмальный деполяризующим сдвиг в эпилептических припадках. Это изменение в покое мембранного потенциала при эпилептическом фокусе может вызвать самопроизвольное открытие напряжения активированного кальциевых каналов , что приводит к высвобождению глутаминовой кислоты и дальнейшей деполяризации.

Сравнительная биология и эволюция

Глутамат действует как нейромедиатор в каждом типе животного , которое имеет нервную систему, в том числе гребневиков (гребневики), который ответвляется от других фил на ранней стадии эволюции и отсутствие других нейротрансмиттеров , найденные Повсеместно среди животных, в том числе серотонина и ацетилхолина . Скорее, гребневики имеют функционально различные типы ионотропных глутаматных рецепторов, такие , что активация этих рецепторов может вызвать сокращение мышц и другие ответы.

Губки не имеют нервную систему, но и использовать глутамат для клетки к клетке сигнализации. Губки обладают метаботропными глутаматными рецепторами, а также применение глутамата губки может вызвать реакцию всего тела , что губки используют , чтобы избавить себя от загрязнений. Геном Trichoplax , примитивный организм , который также испытывает недостаток в нервную систему, содержит многочисленные метаботропных глутаматных рецепторов, но их функция пока не известно.

В членистоногими и нематодами, глутамат стимулирует глутамата закрытого канала хлорида. В бета — субъединицы рецептора реагировать с очень высоким сродством к глутамата и глицина. Ориентация на эти рецепторы были терапевтическая цель антигельминтных терапии с использованием авермектинов . Авермектины целевой альфа — субъединицу глутамата закрытого хлоридных каналов с высокой аффинностью. Эти рецепторы также были описаны в членистоногих, таких как дрозофилы и Lepeophtheirus salmonis . Необратимые активации этих рецепторов с авермектины приводит к гиперполяризации в синапсах и нервно — мышечных синапсах в результате периферического паралича и гибели нематод и членистоногих.

история

Присутствие глутамата в каждой части тела в качестве строительных блоков для белка из его особую роль в нервной системе трудно признать: ее функции , как нейромедиатор не общепринято до 1970 — х годов, десятилетий после идентификации ацетилхолина , норадреналина и серотонин , как нейротрансмиттер. Первое предположение , что глутамат может функционировать как передатчик вышел из T. Hayoshi в 1952 году, который был мотивировано находкой , что инъекции глутамата в желудочки мозга собак могут привести к их припадкам. Другая поддержка этой идеи вскоре появился, но большинство физиологов были настроены скептически, по целому ряду теоретических и эмпирических причин. Одной из наиболее распространенных причин для скептицизма была универсальность возбуждающих эффектов глутамата в центральной нервной системе, которые казались несовместимыми со спецификой ожидаемой нейромедиатора. Другие причины для скептицизма относятся отсутствие известных антагонистов и отсутствие известного механизма инактивации. Ряд открытий в течение 1970 — х годов решить большинство из этих сомнений, и к 1980 году неотразимый характер доказательств почти всеобщее признание.

Ссылка на основную публикацию
Нейродикловит инструкция по применению, цена, отзывы, аналоги
Таблетки «Нейродикловит»: инструкция, цена, отзывы и аналоги Противовоспалительным препаратом в сочетании с витаминами группы В является «Нейродикловит». Инструкция по применению...
Недорогие и эффективные средства для похудения в аптеке, отзывы о них
10 лучших средств для похудения Все хотят выглядеть стройными, но не у каждого это получается. Неправильное питание, малоподвижный образ жизни...
Недорогие мази от ветрянки – что лучше выбрать
Мамам на заметку! Для тех кто борется с опрелостями или предстоит советовала бы приобрести цинковую мазь. Всякие бепантены, десятины и...
Нейрокс — официальная инструкция по применению, аналоги, цена, наличие в аптеках
Нейрокс Цены в интернет-аптеках: Нейрокс – антиоксидантный препарат, противосудорожного, анксиолитического, ноотропного и антигипоксического действия. Форма выпуска и состав Нейрокс выпускают...
Adblock detector