الغلوتامات (الناقل العصبي): التعريف والوظائف
ال الغلوتامات يتوسط معظم نقاط الاشتباك العصبي المثيرة للجهاز العصبي المركزي (CNS). إنه الوسيط الرئيسي للمعلومات الحسية والحركية والمعرفية والعاطفية ويتدخل في تكوين الذكريات وفي تعافيها ، وهو موجود في 80-90 ٪ من نقاط الاشتباك العصبي في الدماغ.
في حالة أنها لا تستحق كل هذا ، تتدخل أيضا في المرونة العصبية ، عمليات التعلم وهي مقدمة GABA - الناقل العصبي الرئيسي المثبط للجهاز العصبي المركزي. ماذا يمكن أن يطلب جزيء؟
ما هو الغلوتامات؟
على الأرجح كانت واحدة من أكثر الناقلات العصبية التي تمت دراستها على نطاق واسع في الجهاز العصبي . في السنوات الأخيرة ، كانت دراستها تتزايد بسبب علاقتها مع مختلف الأمراض العصبية التنكسية (مثل مرض الزهايمر) ، مما جعلها هدفا دوائيا قويا في العديد من الأمراض.
وينبغي أيضا الإشارة إلى أنه نظرا لتعقيد مستقبلاتها ، وهذا هو واحد من الناقلات العصبية الأكثر تعقيدا للدراسة.
عملية التوليف
تبدأ عملية تركيب الغلوتامات بدايتها في دورة كريبس ، أو دورة أحماض tricarboxylic. إن دورة كريبس هي مسار استقلابي ، أو حتى نفهمها ، سلسلة من التفاعلات الكيميائية من أجل إنتاج التنفس الخلوي في الميتوكوندريا . يمكن فهم الدورة الاستقلابية كآلية للساعة ، حيث تستوفي كل وظيفة وظيفة ، ويمكن أن يؤدي الفشل البسيط للقطعة إلى تلف الساعة أو عدم تحديد الوقت بشكل جيد. الدورات في الكيمياء الحيوية هي نفسها. يقوم الجزيء ، عن طريق التفاعلات الأنزيمية المستمرة - تروس الساعة - بتغيير شكله وتكوينه بهدف إعطاء وظيفة خلوية. سيكون السلائف الرئيسي من الغلوتامات ألفا كيتوجلوتارات ألفا ، والتي سوف تتلقى مجموعة الأمينية عن طريق النقل لتصبح الغلوتامات.
ومن الجدير بالذكر أيضًا سلعة أخرى مهمة جدًا: الجلوتامين. عندما تطلق الخلية الغلوتامات في الفضاء خارج الخلية ، فإن الخلايا النجمية - وهي نوع من الخلايا الدبقية - تستعيد هذه الغلوتامات ، والتي ، من خلال إنزيم يسمى الجلوتامين سينثيتاز ، ستصبح الجلوتامين. ثم، تقوم الخلايا النجمية بتحرير الجلوتامين ، الذي يتم استرداده مرة أخرى من قبل الخلايا العصبية ليتم تحويله مرة أخرى إلى الغلوتامات . وربما أكثر من واحد سوف يسأل ما يلي: وإذا كان لديهم للعودة الجلوتامين مرة أخرى إلى الغلوتامات في الخلايا العصبية ، فلماذا تحول الخلايا النجمية الجلوتامين إلى الغلوتامات الفقيرة؟ حسنا ، أنا لا أعرف سواء. ربما هو أن الخلايا النجمية والخلايا العصبية لا نوافق أو ربما يكون علم الأعصاب معقدًا. في أي من الحالات ، كنت أرغب في مراجعة الخلايا النجمية لأن تعاونها يمثل 40 ٪ من دوران الغلوتامات ، مما يعني ذلك يتم استرداد معظم الغلوتامات بواسطة هذه الخلايا الدبقية .
هناك سلائف أخرى ومسارات أخرى من خلالها يتم استرداد الغلوتامات التي تطلق في الفضاء خارج الخلية. على سبيل المثال ، هناك عصبونات تحتوي على ناقل غلوتامات محدد - EAAT1 / 2 - والذي يقوم باستعادة الغلوتامات مباشرة إلى الخلية العصبية وتسمح بإنهاء الإشارة الاستثنائية. لمزيد من الدراسة للتوليف والأيض من الغلوتامات أوصي قراءة الأدب.
مستقبلات الغلوتامات
كما نحن في كثير من الأحيان تدرس ، كل ناقل عصبي له مستقبلاته في الخلية ما بعد الشبكية . إن المستقبلات ، الموجودة في غشاء الخلية ، هي بروتينات يرتبط بها ناقل عصبي ، هرمون ، نيوروببتيد ، وما إلى ذلك ، لإحداث سلسلة من التغييرات في التمثيل الغذائي الخلوي للخلية التي توجد فيها في المستقبل. في الخلايا العصبية عادة ما نضع المستقبلات في الخلايا بعد المشبكية ، على الرغم من أنه لا يجب أن يكون بهذه الطريقة في الواقع.
كما أننا نتعلم في السباق الأول أن هناك نوعين من المستقبلات الرئيسية: الأيونوتروبيك والميتوبوتروبيك. الأيونية الأنبوبية هي تلك التي يكون فيها ربطها اللاحق هو "مفتاح" المستقبل - وهي القنوات المفتوحة التي تسمح بمرور الأيونات إلى الخلية. من ناحية أخرى ، عندما يرتبط الجندر ، يسبب تغيرات في الخلية عن طريق المرسلين الثاني. في هذا الاستعراض سأتحدث عن الأنواع الرئيسية من مستقبلات الغلوتامات الأيونية ، على الرغم من أنني أوصي بدراسة الببليوغرافيا لمعرفة المستقبلات metabotropic. هنا أقتبس المستقبلات الأيونية الدائمة الرئيسية:
- جهاز استقبال NMDA.
- AMPA المتلقي.
- استقبال Kainado.
مستقبلات NMDA و AMPA وعلاقتهما الوثيقة
ويعتقد أن كلا النوعين من المستقبلات عبارة عن جزيئات ضخمة تتكون من أربعة مجالات عبر الغشاء ، وهي تتكون من أربعة وحدات فرعية تجتاز الطبقة الثنائية الدهنية لغشاء الخلية ، وكلاهما مستقبلات الغلوتامات التي ستفتح قنوات الكاتيونات المشحونة إيجابيا. لكن ، مع ذلك ، فهي مختلفة إلى حد كبير.
واحد من الاختلافات بينهما هو العتبة التي يتم تفعيلها بها. أولاً ، مستقبلات AMPA أسرع بكثير للتفعيل ؛ في حين أن مستقبلات NMDA لا يمكن تنشيطها حتى يمتلك الخلايا العصبية إمكانات غشائية تبلغ حوالي -50mV - يكون العصبون عند عدم تنشيطه عادة حوالي -70 mV. ثانيًا ، ستكون كاتيونات الخطوة مختلفة في كل حالة. إن مستقبلات AMPA تحقق إمكانات غشائية أعلى بكثير من مستقبلات NMDA ، التي تتجمع بشكل أكثر تواضعاً. وفي المقابل ، ستحقق أجهزة استقبال NMDA عمليات تنشيط أكثر استدامة في الوقت نفسه من أجهزة AMPA. لذلك، يتم تنشيط تلك من AMPA بسرعة وتنتج إمكانات استثارة أقوى ، ولكن يتم تعطيلها بسرعة . وتلك التي في NMDA بطيئة للتنشيط ، لكنها تمكنت من الحفاظ على إمكانات الإثارة التي تولدها لفترة أطول.
لفهمها بشكل أفضل ، دعونا نتخيل أننا جنود وأن أسلحتنا تمثل المستقبلات المختلفة. تخيل أن المساحة خارج الخلية هي خندق. لدينا نوعان من الأسلحة: مسدس وقنابل. القنابل اليدوية بسيطة وسريعة الاستخدام: تقوم بإزالة الحلقة والشرائط والانتظار حتى تنفجر. لديهم الكثير من الإمكانات التدميرية ، لكن بمجرد أن نلقي بهم جميعًا ، انتهى الأمر. المسدس هو سلاح يأخذ وقته في التحميل لأنه يجب عليك إزالة الأسطوانة ووضع الرصاص الواحد تلو الآخر. ولكن بمجرد تحميلها ، لدينا ست طلقات يمكن أن نعيش بها لفترة من الوقت ، على الرغم من وجود احتمال أقل بكثير من قنبلة يدوية. المسدسات الدماغية لدينا هي مستقبلات NMDA وقنابلنا هي من AMPA.
تجاوزات الغلوتامات ومخاطرها
يقولون أنه في شيء فائض شيء جيد وفي حالة الغلوتامات يتحقق. ثم سنذكر بعض الأمراض والمشاكل العصبية التي ترتبط بها زيادة في الغلوتامات .
1. نظير الغلوتامات يمكن أن يسبب السمية الخارجية
الأدوية التي تشبه الغلوتامات - أي ، لها نفس وظيفة الغلوتامات - مثل NMDA - التي يدين بها مستقبل NMDA - يمكن أن يسبب جرعات عالية من الآثار العصبية التنكسية في أكثر مناطق الدماغ ضعفا مثل النواة المقوسة للوطين. الآليات المتضمنة في هذا التنكس العصبي متنوعة وتتضمّن أنواعًا مختلفة من مستقبلات الغلوتامات.
2. بعض السموم العصبية التي يمكننا تناولها في نظامنا الغذائي تمارس موت الخلايا العصبية من خلال الغلوتامات الزائدة
السموم المختلفة لبعض الحيوانات والنباتات تمارس آثارها من خلال المسارات العصبية للغلوتامات. مثال على ذلك هو سم بذور Cycas Circinalis ، وهو نبات سام يمكن العثور عليه في جزيرة غوام في المحيط الهادئ. تسبب هذا السم انتشارا كبيرا من مرض التصلب الجانبي الضموري في هذه الجزيرة التي يبتلعها سكانها يوميا الاعتقاد بأنها حميدة.
3. يساهم الغلوتامات في موت الخلايا العصبية عن طريق الإسكيمية
الغلوتامات هو الناقل العصبي الرئيسي في اضطرابات الدماغ الحادة مثل النوبات القلبية ، سكتة قلبية ، ما قبل الولادة نقص الأكسجة. في هذه الأحداث التي يوجد فيها نقص في الأكسجين في أنسجة المخ ، تبقى العصبونات في حالة استقطاب دائم. بسبب العمليات البيوكيميائية المختلفة. هذا يؤدي إلى الإفراج الدائم عن الغلوتامات من الخلايا ، مع التنشيط المستمر لاحقة لمستقبلات الغلوتامات. إن مستقبل NMDA قابل للاختراق بشكل خاص للكالسيوم مقارنة بالمستقبلات الأيونية الأخرى ، والكالسيوم الزائد يؤدي إلى الموت العصبي. ولذلك ، فإن فرط النشاط من مستقبلات glutamatergic يؤدي إلى وفاة الخلايا العصبية بسبب زيادة الكالسيوم intraneuronal.
4. الصرع
العلاقة بين الغلوتامات والصرع موثقة بشكل جيد. يعتبر أن نشاط الصرع يرتبط بشكل خاص بمستقبلات AMPA ، على الرغم من تقدم الصرع ، تصبح مستقبلات NMDA مهمة.
هل الغلوتامات جيدة؟ هل الغلوتامات سيئة؟
عادة ، عندما يقرأ المرء هذا النوع من النصوص ، ينتهي به الأمر إلى إضفاء طابع إنساني على الجزيئات من خلال تصنيفها على أنها "جيدة" أو "سيئة" - لها اسم وتسمى التجسيم، من المألوف جدا مرة أخرى في العصور الوسطى. الواقع بعيد عن هذه الأحكام التبسيطية.
في مجتمع نولد فيه مفهوم "الصحة" ، من السهل على بعض آليات الطبيعة أن تجعلنا غير مرتاحين. المشكلة هي أن الطبيعة لا تفهم "الصحة". لقد أنشأنا ذلك من خلال الطب والصناعات الدوائية وعلم النفس. إنه مفهوم اجتماعي ، ومثل أي مفهوم اجتماعي يخضع لتقدم المجتمعات ، سواء كان إنسانيا أو علميا. تظهر التطورات أن الغلوتامات مرتبطة بعدد جيد من الأمراض مثل مرض الزهايمر أو الفصام.هذه ليست عين شريرة للتطور للإنسان ، بل هي عدم تطابق بيوكيميائي لمفهوم لا تزال الطبيعة لا تفهمه: المجتمع البشري في القرن الواحد والعشرين.
وكالعادة ، لماذا تدرس هذا؟ في هذه الحالة ، أعتقد أن الإجابة واضحة للغاية. بسبب دور الغلوتامات في مختلف الأمراض العصبية التنكسية ، فإنه يؤدي إلى هدف دوائي مهم - على الرغم من كونه معقدًا أيضًا - . بعض الأمثلة على هذه الأمراض ، على الرغم من أننا لم نتحدث عنها في هذه المراجعة لأنني أعتقد أنك تستطيع أن تكتب مدخلاً حصريًا على هذا ، مرض الزهايمر ومرض انفصام الشخصية. بشكل ذاتي ، أجد البحث عن أدوية جديدة لمرض انفصام الشخصية مثيرة للاهتمام بشكل خاص لسببين أساسيين: انتشار هذا المرض والتكلفة الصحية المترتبة عليهما ؛ والآثار الضارة لمضادات الذهان الحالية التي تعوق في كثير من الحالات العلاجية.
تحرير النص وتحريره من قبل Frederic Muniente Peixمراجع ببليوغرافية:
كتب:
- سيجل ، جي (2006). الكيمياء العصبية الأساسية. أمستردام: إلسفير.
مقالات:
- Citri، A. & Malenka، R. (2007). اللدونة متشابك: أشكال متعددة ، وظائف ، والآليات ، Neuropsychopharmacology ، 33 (1) ، 18-41. //dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
- Hardingham، G. & Bading، H. (2010). إشارات مستقبلية مشبكية مقابل extrasynaptic NMDA: الآثار المترتبة على الاضطرابات العصبية التنكسية. Nature Reviews Neuroscience، 11 (10)، 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
- Hardingham، G. & Bading، H. (2010). إشارات مستقبلية مشبكية مقابل extrasynaptic NMDA: الآثار المترتبة على الاضطرابات العصبية التنكسية. Nature Reviews Neuroscience، 11 (10)، 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
- Kerchner، G. & Nicoll، R. (2008). المشابك الصامتة وظهور آلية ما بعد المشبكية لل LTP. Nature Reviews Neuroscience، 9 (11)، 813-825. //dx.doi.org/10.1038/nrn2501
- Papouin، T. & Oliet، S. (2014). تنظيم ومراقبة وظيفة مستقبلات NMDA الخارجة عن الصميم. معاملات فلسفية للمجتمع الملكي ب: العلوم البيولوجية ، 369 (1654) ، 20130601-20130601. //dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601
