Glutammato (neurotrasmettitore): definizione e funzioni

il glutammato media la maggior parte delle sinapsi eccitatorie del Sistema Nervoso Centrale (SNC). È il principale mediatore di informazioni sensoriali, motorie, cognitive, emozionali e interviene nella formazione dei ricordi e nel loro recupero, essendo presente nell'80-90% delle sinapsi del cervello.

Nel caso in cui sia poco merito tutto questo, interviene anche nella neuroplasticità, nei processi di apprendimento ed è il precursore di GABA - il principale neurotrasmettitore inibitorio del SNC-. Cos'altro si può chiedere una molecola?

Cos'è il glutammato?

probabile è stato uno dei neurotrasmettitori più ampiamente studiati nel sistema nervoso . Negli ultimi anni, il suo studio è in aumento a causa della sua relazione con varie patologie neurodegenerative (come il morbo di Alzheimer), che lo hanno reso un potente bersaglio farmacologico in varie malattie.

Va anche detto che data la complessità dei suoi recettori, questo è uno dei neurotrasmettitori più complicati da studiare.

Il processo di sintesi

Il processo di sintesi del glutammato ha inizio nel ciclo di Krebs, o ciclo di acidi tricarbossilici. Il ciclo di Krebs è un percorso metabolico o, per noi capire, una successione di reazioni chimiche per produrre la respirazione cellulare nei mitocondri . Un ciclo metabolico può essere inteso come il meccanismo di un orologio, in cui ogni ingranaggio svolge una funzione e il semplice fallimento di un pezzo può causare il deterioramento dell'orologio o non segnare bene il tempo. I cicli in biochimica sono gli stessi. Una molecola, mediante continue reazioni enzimatiche - ingranaggi dell'orologio -, cambia forma e composizione allo scopo di dare origine a una funzione cellulare. Il principale precursore del glutammato sarà l'alfa-chetoglutarato, che riceverà un gruppo amminico mediante transaminazione per diventare glutammato.

Vale anche la pena menzionare un altro precursore abbastanza significativo: la glutammina. Quando la cellula rilascia il glutammato nello spazio extracellulare, gli astrociti - un tipo di cellula gliale - recuperano questo glutammato che, attraverso un enzima chiamato glutammina sintetasi, diventerà la glutammina. poi, gli astrociti rilasciano la glutammina, che viene nuovamente recuperata dai neuroni per essere trasformata nuovamente in glutammato . E forse più di uno chiederà quanto segue: E se devono restituire la glutammina al glutammato nel neurone, perché l'astrocita trasforma la glutammina in povero glutammato? Beh, non lo so neanche io. Forse gli astrociti e i neuroni non sono d'accordo o forse la Neuroscienza è così complicata. In nessuno dei casi, ho voluto rivedere gli astrociti perché la loro collaborazione rappresenta il 40% del turnover di glutammato, il che significa che la maggior parte del glutammato viene recuperato da queste cellule gliali .

Ci sono altri precursori e altri percorsi attraverso i quali viene recuperato il glutammato che viene rilasciato nello spazio extracellulare. Ad esempio, ci sono neuroni che contengono uno specifico trasportatore di glutammato -EAAT1 / 2- che recupera direttamente il glutammato al neurone e consente la fine del segnale eccitatorio. Per ulteriori studi sulla sintesi e il metabolismo del glutammato, consiglio di leggere la letteratura.

I recettori del glutammato

Come spesso ci viene insegnato, ogni neurotrasmettitore ha i suoi recettori nella cellula postsinaptica . I recettori, situati nella membrana cellulare, sono proteine ​​alle quali si legano un neurotrasmettitore, ormone, neuropeptide, ecc., Per dare origine a una serie di cambiamenti nel metabolismo cellulare della cellula in cui si trova nel recettore. Nei neuroni di solito posizioniamo i recettori nelle cellule postsinaptiche, anche se in realtà non deve essere così.

Ci viene anche insegnato nella prima gara che esistono due tipi di recettori principali: ionotropico e metabotropico. Gli ionotropici sono quelli in cui quando il loro ligando è legato - la "chiave" del recettore - aprono canali che consentono il passaggio di ioni nella cellula. La metabotropia, d'altra parte, quando il ligando è legato, causa cambiamenti nella cellula per mezzo di secondi messaggeri. In questa recensione parlerò dei principali tipi di recettori ionotropici del glutammato, sebbene raccomandi lo studio della bibliografia per la conoscenza dei recettori metabotropici. Qui cito i principali recettori ionotropici:

• Ricevitore NMDA.
• Ricevitore AMPA.
• Ricevitore Kainado.

I recettori NMDA e AMPA e la loro stretta relazione

Si ritiene che entrambi i tipi di recettori siano macromolecole formate da quattro domini transmembrana - cioè sono formate da quattro subunità che attraversano il doppio strato lipidico della membrana cellulare - ed entrambi sono recettori del glutammato che aprono i canali cationici carichi positivamente. Ma, anche così, sono significativamente differenti.

Una delle loro differenze è la soglia alla quale vengono attivate. Innanzitutto, i recettori AMPA sono molto più veloci da attivare; mentre i recettori NMDA non possono essere attivati ​​fino a quando il neurone non ha un potenziale di membrana di circa -50 mV - un neurone quando inattivato è di solito intorno a -70 mV. In secondo luogo, i cationi delle fasi saranno diversi in ciascun caso. I recettori AMPA raggiungono potenze di membrana molto più elevate dei recettori NMDA, che si uniscono in modo molto più modesto. In cambio, i ricevitori NMDA realizzeranno attivazioni molto più sostenute nel tempo rispetto a quelle di AMPA. pertanto, quelli di AMPA vengono attivati ​​rapidamente e producono potenziali eccitatori più forti, ma vengono disattivati ​​rapidamente . E quelli di NMDA sono lenti ad attivarsi, ma riescono a mantenere i potenziali eccitatori che generano molto più a lungo.

Per capirlo meglio, immaginiamo di essere soldati e che le nostre armi rappresentano i diversi ricevitori. Immagina che lo spazio extracellulare sia una trincea. Abbiamo due tipi di armi: revolver e granate. Le granate sono semplici e veloci da usare: rimuovi l'anello, le strisce e attendi che esploda. Hanno un sacco di potenziale distruttivo, ma una volta che li abbiamo buttati tutti via, è finita. Il revolver è un'arma che impiega il suo tempo per caricare perché devi rimuovere il tamburo e mettere i proiettili uno alla volta. Ma una volta caricato, abbiamo sei colpi con cui possiamo sopravvivere per un po ', sebbene con molto meno potenziale di una granata. I nostri revolver cerebrali sono i ricevitori NMDA e le nostre granate sono quelle AMPA.

Gli eccessi di glutammato e i suoi pericoli

Dicono che in eccesso nulla è buono e nel caso del glutammato è soddisfatto. poi menzioneremo alcune patologie e problemi neurologici in cui è legato un eccesso di glutammato .

1. Gli analoghi del glutammato possono causare l'esotossicità

Farmaci simili al glutammato - cioè, hanno la stessa funzione del glutammato - come NMDA - a cui il recettore NMDA deve il suo nome - può causare alte dosi di effetti neurodegenerativi nelle regioni cerebrali più vulnerabili come il nucleo arcuato dell'ipotalamo. I meccanismi coinvolti in questa neurodegenerazione sono diversi e coinvolgono diversi tipi di recettori del glutammato.

2. Alcune neurotossine che possiamo ingerire nella nostra dieta esercitano la morte neuronale attraverso l'eccesso di glutammato

Diversi veleni di alcuni animali e piante esercitano i loro effetti attraverso le vie nervose del glutammato. Un esempio è il veleno dei semi di Cycas Circinalis, una pianta velenosa che possiamo trovare nell'isola del Pacifico di Guam. Questo veleno ha causato una grande prevalenza di sclerosi laterale amiotrofica in quest'isola in cui i suoi abitanti lo ingerivano quotidianamente credendo che fosse benigno.

3. Il glutammato contribuisce alla morte neuronale mediante ischemia

Il glutammato è il principale neurotrasmettitore nei disturbi cerebrali acuti come l'infarto , arresto cardiaco, ipossia pre / perinatale. In questi eventi in cui vi è una mancanza di ossigeno nel tessuto cerebrale, i neuroni rimangono in uno stato di depolarizzazione permanente; a causa di diversi processi biochimici. Questo porta al rilascio permanente di glutammato dalle cellule, con la successiva attivazione sostenuta dei recettori del glutammato. Il recettore NMDA è particolarmente permeabile al calcio rispetto ad altri recettori ionotropici e l'eccesso di calcio porta alla morte neuronale. Pertanto, l'iperattività dei recettori glutamatergici porta alla morte neuronale a causa dell'aumento del calcio intraneuronale.

4. Epilessia

La relazione tra glutammato ed epilessia è ben documentata. Si ritiene che l'attività epilettica sia particolarmente correlata ai recettori AMPA, sebbene man mano che l'epilessia progredisce, i recettori NMDA diventano importanti.

Il glutammato è buono? Il glutammato è cattivo?

Di solito, quando si legge questo tipo di testo, finisce per umanizzare le molecole etichettandole come "buone" o "cattive" - ​​che ha un nome e si chiama antropomorfismo, molto alla moda nel medioevo. La realtà è lontana da questi giudizi semplicistici.

In una società in cui abbiamo generato un concetto di "salute", è facile che alcuni dei meccanismi della natura ci facciano sentire a disagio. Il problema è che la natura non capisce la "salute". L'abbiamo creato attraverso la medicina, l'industria farmaceutica e la psicologia. È un concetto sociale, e come ogni concetto sociale è soggetto al progresso delle società, sia umane che scientifiche. I progressi mostrano che il glutammato è correlato a un buon numero di patologie come l'Alzheimer o la Schizofrenia.Questo non è un occhio malvagio di evoluzione per l'essere umano, piuttosto è una mancata corrispondenza biochimica di un concetto che la natura non capisce ancora: la società umana nel 21 ° secolo.

E come sempre, perché studiare questo? In questo caso penso che la risposta sia molto chiara. A causa del ruolo del glutammato in varie patologie neurodegenerative, risulta un obiettivo farmacologico importante, sebbene complesso . Alcuni esempi di queste malattie, sebbene non ne abbiamo parlato in questa recensione perché penso che potresti scrivere una voce esclusivamente su questo, sono il morbo di Alzheimer e la schizofrenia. Soggettivamente, trovo che la ricerca di nuovi farmaci per la schizofrenia sia particolarmente interessante per fondamentalmente due motivi: la prevalenza di questa malattia e il costo sanitario implicato; e gli effetti avversi degli attuali antipsicotici che in molti casi ostacolano l'aderenza terapeutica.

Testo modificato e modificato da Frederic Muniente Peix

Riferimenti bibliografici:

libri:

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articoli:

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• Papouin, T. & Oliet, S. (2014). Organizzazione, controllo e funzione dei recettori NMDA extrasinaptici. Transazioni filosofiche della Royal Society B: Scienze biologiche, 369 (1654), 20130601-20130601. //dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601

Il neurone: i neurotrasmettitori e i recettori (Marzo 2024).