تعريف الغلوتامات (الناقل العصبي) ووظائفه

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 شفائها ، حيث يتواجد في 80 إلى 90٪ من نقاط تشابك الدماغ.. 

في حالة عدم كفاية هذا كله ، يتدخل أيضًا في المرونة العصبية وعمليات التعلم وهو مقدمة GABA - الناقل العصبي الرئيسي المثبط للجهاز العصبي المركزي. ماذا يمكن أن يطلب الجزيء؟?

ما هو الغلوتامات?

على الأرجح كان واحدا من أكثر الناقلات العصبية التي درست على نطاق واسع في الجهاز العصبي. في السنوات الأخيرة ، ازدادت دراستها بسبب علاقتها بمختلف الأمراض التنكسية العصبية (مثل مرض الزهايمر) ، مما جعلها هدفًا دوائيًا قويًا في العديد من الأمراض.. 

تجدر الإشارة أيضًا إلى أنه نظرًا لتعقيد مستقبلاته ، يعد هذا أحد أكثر الناقلات العصبية تعقيدًا التي يجب دراستها.

عملية التوليف

تبدأ عملية تخليق الغلوتامات في دورة كريبس ، أو دورة الأحماض الكربوكسيلية. دورة كريبس هي طريق استقلابي أو ، لفهمنا, سلسلة من التفاعلات الكيميائية من أجل إنتاج التنفس الخلوي في الميتوكوندريا. يمكن فهم دورة التمثيل الغذائي كآلية للساعة ، والتي تؤدي فيها كل ترس وظيفة ، ويمكن أن يؤدي الفشل البسيط للقطعة إلى تلف الساعة أو عدم تحديد الوقت بشكل جيد. دورات في الكيمياء الحيوية هي نفسها. جزيء ، عن طريق التفاعلات الأنزيمية المستمرة - التروس على مدار الساعة - يغير شكله وتكوينه من أجل خلق وظيفة خلوية. سيكون السلائف الرئيسية للغلوتامات هي ألفا كيتوغلوتارات ، والتي ستتلقى مجموعة أمينية عن طريق التحول لتصبح غلوتامات.

تجدر الإشارة إلى سلائف أخرى مهمة للغاية: 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 غلوتامين سينثيتاز ، سيصبح جلوتامين. ثم, تطلق الخلايا النجمية الجلوتامين ، الذي تستعيده الخلايا العصبية مرة أخرى ليتم تحويله مرة أخرى إلى جلوتامات. وربما يسأل أكثر من واحد ما يلي: وإذا كان عليهم إعادة الجلوتامين مرة أخرى إلى الجلوتامات في الخلايا العصبية ، فلماذا تقوم الخلايا النجمية بتحويل الجلوتامين إلى جلوتامات فقيرة؟ حسنا ، أنا لا أعرف أيضا. ربما هو أن الخلايا النجمية والخلايا العصبية لا توافق أو ربما علم الأعصاب هو أن معقدة. في أي من الحالات ، أردت أن أراجع الخلايا النجمية لأن تعاونها يمثل 40 ٪ من دوران من الغلوتامات ، مما يعني ذلك يتم استرداد معظم الغلوتامات بواسطة هذه الخلايا الدبقية.

هناك السلائف الأخرى وغيرها من المسارات التي يتم من خلالها استعادة الغلوتامات التي يتم إطلاقها في الفضاء خارج الخلية. على سبيل المثال ، هناك عصبونات تحتوي على ناقل غلوتامات محدد - EAAT1 / 2- يقوم باستعادة الغلوتامات مباشرة إلى الخلايا العصبية ويسمح للإشارة بالإثارة. لمزيد من الدراسة لتوليف والتمثيل الغذائي للجلوتامات أوصي قراءة المراجع.

مستقبلات الغلوتامات

كما يعلموننا عادة, كل ناقل عصبي له مستقبلات في الخلية بعد المشبكي. المستقبلات ، الموجودة في غشاء الخلية ، عبارة عن بروتينات يرتبط بها ناقل عصبي ، هرمون ، ببتيد عصبي ، وما إلى ذلك ، لإحداث سلسلة من التغييرات في التمثيل الغذائي الخلوي للخلية التي يوجد بها المستقبِل. في الخلايا العصبية ، عادة ما نضع المستقبلات في خلايا ما بعد المشبكية ، على الرغم من أنه لا يجب أن يكون بهذه الطريقة في الواقع. 

يتم تعليمنا أيضًا في السباق الأول أن هناك نوعين من المستقبلات الرئيسية: متجانسة الأيض ومثيلات الأيض. المؤثرات الأيونية هي تلك التي ، عندما يرتبط ارتباطها - "مفتاح" المستقبلات - فإنها تفتح القنوات التي تسمح بمرور الأيونات إلى الخلية. الأيض ، من ناحية أخرى ، عندما تكون الرابطة مترابطة ، تتسبب في حدوث تغييرات في الخلية عن طريق رسل ثان. في هذا الاستعراض سوف أتحدث عن الأنواع الرئيسية لمستقبلات غلوتامات المؤثر على الشرايين ، على الرغم من أنني أوصي بدراسة المراجع لمعرفة مستقبلات الأيض. هنا أقتبس مستقبلات الشريان الرئيسي:

• استقبال NMDA.
• استقبال AMPA.
• كينادو المتلقي.

مستقبلات NMDA و AMPA وعلاقتها الوثيقة

من المعتقد أن كلا النوعين من المستقبلات هما جزيئات كبيرة تتكون من أربعة مجالات عبر الغشاء - أي أنها تتكون من أربعة وحدات فرعية تجتاز طبقة ثنائية الشحم في غشاء الخلية - وكلاهما مستقبلات غلوتاماتية تفتح قنوات موجبة موجبة الشحنة. لكن ، مع ذلك ، فهي مختلفة بشكل كبير.

أحد اختلافاتهم هو العتبة التي يتم تنشيطها بها. أولاً ، مستقبلات AMPA أسرع بكثير في التنشيط ؛ في حين لا يمكن تنشيط مستقبلات NMDA حتى يكون لدى الخلايا العصبية إمكانات غشاء تبلغ حوالي -50mV - وهي عبارة عن خلية عصبية عندما تكون غير نشطة حوالي 70mV. ثانيًا ، ستكون الخطوة الموجبة مختلفة في كل حالة. سوف تحقق مستقبلات AMPA إمكانات غشاء أعلى بكثير من مستقبلات NMDA ، والتي سوف تتجمع بشكل أكثر تواضعًا. في المقابل ، ستحقق أجهزة الاستقبال NMDA عمليات تنشيط أكثر استدامة في الوقت المناسب من تلك الخاصة بـ AMPA. ول, يتم تنشيط تلك AMPA بسرعة وتنتج إمكانات الإثارة أقوى ، ولكن يتم إلغاء تنشيطها بسرعة. وتلك الخاصة بـ NMDA بطيئة في التنشيط ، لكنها تنجح في الحفاظ على الإمكانات المثيرة التي تولدها لفترة أطول..

لفهمها بشكل أفضل ، دعونا نتخيل أننا جنود وأن أسلحتنا تمثل أجهزة الاستقبال المختلفة. تخيل أن الفضاء خارج الخلية هو خندق. لدينا نوعان من الأسلحة: المسدس والقنابل اليدوية. القنابل اليدوية بسيطة وسريعة الاستخدام: يمكنك إزالة الخاتم والشرائط وانتظر حتى تنفجر. لديهم الكثير من الإمكانات المدمرة ، لكن بمجرد أن نطردهم جميعًا ، انتهى الأمر. المسدس سلاح يستغرق وقتًا لتحميله لأنه يجب عليك إزالة الأسطوانة ووضع الرصاص واحدًا تلو الآخر. ولكن بمجرد تحميلها لدينا ست طلقات يمكننا البقاء على قيد الحياة لفترة من الوقت ، على الرغم من أن إمكانات أقل بكثير من قنبلة يدوية. إن مسدسات دماغنا هي مستقبلات NMDA وقنابلنا هي قنابل AMPA.

تجاوزات الغلوتامات ومخاطرها

يقولون أنه لا يوجد شيء جيد وفي حالة الجلوتامات يتحقق. ثم سنذكر بعض الأمراض والمشاكل العصبية التي يرتبط بها فائض من الغلوتامات.

1. يمكن أن يسبب النظير الغلوتامات exotoxicity

الأدوية التي تشبه الغلوتامات - أي أنها لها نفس وظيفة الغلوتامات - مثل NMDA - التي يدين لها مستقبل NMDA باسمه- يمكن أن يسبب آثار جرعة عالية من التنكس العصبي في مناطق المخ الأكثر ضعفا مثل نواة المقوسة في منطقة ما تحت المهاد. الآليات المشاركة في هذا التنكس العصبي متنوعة وتشمل أنواعًا مختلفة من مستقبلات الغلوتامات.

2. بعض السموم العصبية التي يمكننا استيعابها في نظامنا الغذائي تؤدي إلى موت الخلايا العصبية من خلال الغلوتامات الزائدة

السموم المختلفة لبعض الحيوانات والنباتات تمارس آثارها من خلال المسارات العصبية للجلوتامات. ومن الأمثلة على ذلك سم بذور Cycas Circinalis ، وهي نبات سام يمكن أن نجده في جزيرة غوام في المحيط الهادئ. تسبب هذا السم في انتشار كبير لمرض التصلب الجانبي الضموري في هذه الجزيرة ، حيث كان سكانها يبتلعونه يوميًا معتقدين أنه حميد..

3. يساهم الغلوتامات في موت الخلايا العصبية بسبب نقص التروية

الجلوتامات هو الناقل العصبي الرئيسي في اضطرابات الدماغ الحادة مثل النوبة القلبية, السكتة القلبية ، نقص الأكسجة قبل الولادة. في هذه الأحداث التي يوجد فيها نقص في الأكسجين في أنسجة المخ ، تبقى الخلايا العصبية في حالة من الاستقطاب الدائم ؛ بسبب العمليات الكيميائية الحيوية المختلفة. وهذا يؤدي إلى الإطلاق الدائم للجلوتامات من الخلايا ، مع التنشيط المستمر اللاحق لمستقبلات الجلوتامات. مستقبلات NMDA غير منفذة بشكل خاص للكالسيوم مقارنة بمستقبلات متجانسة أخرى ، والكالسيوم الزائد يؤدي إلى موت الخلايا العصبية. لذلك ، فرط النشاط لمستقبلات الجلوتاميتريك يؤدي إلى موت الخلايا العصبية بسبب زيادة الكالسيوم داخل العصب.

4. الصرع

العلاقة بين الجلوتامات والصرع موثقة جيدًا. يعتبر أن نشاط الصرع يرتبط بشكل خاص بمستقبلات AMPA ، على الرغم من تقدم الصرع لمستقبلات NMDA..

هل الغلوتامات جيدة؟ هو الغلوتامات سيئة?

عادة ، عندما تقرأ هذا النوع من النص ، ينتهي بك المطاف في إضفاء الطابع الإنساني على الجزيئات عن طريق وصفها بأنها "جيدة" أو "سيئة" - لها اسم وتسمى التجسيم, من المألوف جدا مرة أخرى في العصور الوسطى. الواقع أبعد ما يكون عن هذه الأحكام التبسيطية. 

في مجتمع أنشأنا 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 ، وبما أن أي مفهوم اجتماعي يخضع لتقدم المجتمعات ، سواء كان إنسانيًا أو علميًا. يظهر التقدم أن الجلوتامات يرتبط بعدد جيد من الأمراض مثل مرض الزهايمر أو الفصام. هذه ليست عينًا شريرة للتطور للإنسان ، وإنما هي عدم تطابق كيميائي حيوي لمفهوم ما زالت الطبيعة لا تفهمه: المجتمع البشري في القرن الحادي والعشرين.

وكما هو الحال دائما ، لماذا دراسة هذا؟ في هذه الحالة أعتقد أن الجواب واضح للغاية. نظرًا لدور الغلوتامات في مختلف الأمراض التنكسية العصبية ، فإنه ينتج هدفًا صيدلانيًا مهمًا - وإن كان معقدًا -. بعض الأمثلة على هذه الأمراض ، على الرغم من أننا لم نتحدث عنها في هذه المراجعة لأنني أعتقد أنه يمكنك كتابة مقال حصري حول هذا الموضوع ، هي مرض الزهايمر وانفصام الشخصية. ذاتي ، أجد أن البحث عن أدوية جديدة لمرض انفصام الشخصية مثير للاهتمام بشكل خاص لسببين أساسيين: انتشار هذا المرض والتكلفة الصحية المترتبة عليه ؛ والآثار الضارة لمضادات الذهان الحالية التي تعيق في كثير من الحالات الالتزام العلاجي.

تحرير النص وتحريره من قبل فريدريك مونينتي بيكس

المراجع الببليوغرافية:

كتب:

• سيجل ، ج. (2006). الكيمياء العصبية الأساسية. أمستردام: إلسفير.

مقالات:

• Citri، A. & Malenka، R. (2007). اللدونة المتشابكة: أشكال متعددة ، وظائف ، آليات ، علم نفس الأدوية العصبي ، 33 (1) ، 18-41. http://dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
• هاردينجهام ، جي. آند بادنج ، هـ (2010). إشارات مستقبلات NMDA متشابكة مقابل إشارات مستقبلية: الآثار المترتبة على الاضطرابات التنكسية العصبية. مراجعات الطبيعة علم الأعصاب ، 11 (10) ، 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• هاردينجهام ، جي. آند بادنج ، هـ (2010). إشارات مستقبلات NMDA متشابكة مقابل إشارات مستقبلية: الآثار المترتبة على الاضطرابات التنكسية العصبية. مراجعات الطبيعة علم الأعصاب ، 11 (10) ، 682-696. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2911
• Kerchner، G. & Nicoll، R. (2008). المشابك الصامتة وظهور آلية ما بعد المشبكي لل LTP. مراجعات الطبيعة علم الأعصاب ، 9 (11) ، 813-825. http://dx.doi.org/10.1038/nrn2501
• Papouin، T. & Oliet، S. (2014). تنظيم ومراقبة ووظيفة مستقبلات NMDA خارج المجموعة. المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية B: العلوم البيولوجية ، 369 (1654) ، 20130601-20130601. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601