GLUTAMAT (NEUROTRANSMITTER): SYNTHESE, WIRKUNG, FUNKTIONEN - NEUROPSYCHOLOGIE - 2025

Das Glutamat ist der am häufigsten vorkommende exzitatorische Neurotransmitter im Nervensystem bei Wirbeltierorganismen. Es spielt eine grundlegende Rolle in allen exzitatorischen Funktionen, was impliziert, dass es mit mehr als 90% aller synaptischen Verbindungen im menschlichen Gehirn zusammenhängt.

Biochemische Glutamatrezeptoren können in drei Klassen unterteilt werden: AMPA-Rezeptoren, NMDA-Rezeptoren und metabotrope Glutamatrezeptoren. Einige Experten identifizieren einen vierten Typ, der als Kainatrezeptoren bekannt ist. Sie kommen in allen Hirnregionen vor, kommen aber in einigen Bereichen besonders häufig vor.

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Glutamat spielt eine grundlegende Rolle bei der synaptischen Plastizität. Aus diesem Grund hängt es insbesondere mit bestimmten fortgeschrittenen kognitiven Funktionen wie Gedächtnis und Lernen zusammen. Eine spezifische Form der Plastizität, die als Langzeitpotenzierung bekannt ist, tritt an glutamatergen Synapsen in Bereichen wie dem Hippocampus oder dem Cortex auf.

Darüber hinaus hat Glutamat eine Reihe von gesundheitlichen Vorteilen, wenn es in Maßen über die Nahrung aufgenommen wird. Es kann jedoch auch einige negative Auswirkungen haben, wenn Sie sich zu stark konzentrieren, sowohl auf Gehirnebene als auch in der Nahrung. In diesem Artikel werden wir Ihnen alles über ihn erzählen.

Synthese

Struktur von L-Glutamat

Glutamat ist einer der Hauptbestandteile einer Vielzahl von Proteinen. Aus diesem Grund ist es eine der am häufigsten vorkommenden Aminosäuren im gesamten menschlichen Körper. Unter normalen Umständen ist es möglich, genug von diesem Neurotransmitter über die Nahrung zu erhalten, so dass es nicht notwendig ist, ihn zu synthetisieren.

Glutamat wird jedoch als nicht essentielle Aminosäure angesehen. Dies bedeutet, dass der Körper es in Notfällen aus anderen Substanzen metabolisieren kann. Insbesondere kann es aus Alpha-Ketoglutarsäure synthetisiert werden, die durch den Zitronensäurezyklus aus Citrat hergestellt wird.

Auf Gehirnebene ist Glutamat nicht in der Lage, die Blut-Hirn-Schranke selbst zu überwinden. Es bewegt sich jedoch mit einem hochaffinen Transportsystem durch das Zentralnervensystem. Dies dient dazu, die Konzentration zu regulieren und die Menge dieser Substanz in Gehirnflüssigkeiten konstant zu halten.

Im Zentralnervensystem wird Glutamat durch die Wirkung des Enzyms Glutaminase aus Glutamin in einem als "Glutamat-Glutaminerge-Zyklus" bekannten Prozess synthetisiert. Dies kann sowohl in präsynaptischen Neuronen als auch in den sie umgebenden Gliazellen auftreten.

Andererseits ist Glutamat selbst ein Vorläufer eines anderen sehr wichtigen Neurotransmitters, GABA. Der Transformationsprozess wird durch die Wirkung des Glutamat-Decarboxylase-Enzyms durchgeführt.

Wirkmechanismus

Der AMPA-Rezeptor bindet an einen L-Glutamat-Antagonisten, der das Amino-Terminal, die Ligandenbindungsdomäne und die Transmembrandomäne PDB 3KG2 zeigt. Curtis Neveu Glutamat übt seine Wirkung auf den Körper aus, indem es an vier verschiedene Arten von biochemischen Rezeptoren bindet: AMPA-Rezeptoren, NMDA-Rezeptoren, metabotrope Glutamatrezeptoren und Kainatrezeptoren. Die meisten von ihnen befinden sich im Zentralnervensystem.

Tatsächlich befindet sich die überwiegende Mehrheit der Glutamatrezeptoren an den Dendriten postsynaptischer Zellen; und sie binden an Moleküle, die von präsynaptischen Zellen in den intra-synaptischen Raum freigesetzt werden. Andererseits sind sie auch in Zellen wie Astrozyten und Oligodendrozyten vorhanden.

Glutaminrezeptoren können in zwei Subtypen unterteilt werden: ionotrop und metabotrop. Im Folgenden werden wir sehen, wie jeder von ihnen detaillierter funktioniert.

Ionotrope Rezeptoren

Ionotroper Rezeptor.

Ionotrope Glutamatrezeptoren haben die Hauptfunktion, Natrium-, Kalium- und manchmal Calciumionen als Reaktion auf die Glutamatbindung durch das Gehirn passieren zu lassen. Wenn eine Bindung auftritt, stimuliert der Antagonist die direkte Wirkung der zentralen Pore des Rezeptors, eines Ionenkanals, und ermöglicht so den Durchgang dieser Substanzen.

Der Durchgang von Natrium-, Kalium- und Calciumionen verursacht einen postsynaptischen Erregerstrom. Dieser Strom depolarisiert; und wenn eine ausreichende Anzahl von Glutamatrezeptoren aktiviert ist, kann das Aktionspotential im postsynaptischen Neuron erreicht werden.

Alle Arten von Glutamatrezeptoren können einen postsynaptischen Erregerstrom erzeugen. Die Geschwindigkeit und Dauer dieses Stroms ist jedoch für jeden von ihnen unterschiedlich. Somit hat jeder von ihnen unterschiedliche Auswirkungen auf das Nervensystem.

Metabotrope Rezeptoren

Metabotrope Glutamatrezeptoren gehören zur C-Unterfamilie der G-Proteinrezeptoren. Sie sind in drei Gruppen unterteilt, die bei Säugetieren wiederum in acht Subtypen unterteilt sind.

Diese Rezeptoren bestehen aus drei verschiedenen Teilen: der extrazellulären Region, der Transmembranregion und der intrazellulären Region. Je nachdem, wo die Bindung mit den Glutamatmolekülen stattfindet, tritt ein unterschiedlicher Effekt im Körper oder im Nervensystem auf.

Die extrazelluläre Region besteht aus einem Modul, das als "Venusfliegenfalle" bekannt ist und für die Bindung von Glutamat verantwortlich ist. Es hat auch einen cysteinreichen Teil, der eine grundlegende Rolle bei der Übertragung der Stromänderung auf den Teil der Transmembran spielt.

Die Transmembranregion besteht aus sieben Bereichen, und ihre Hauptfunktion besteht darin, die extrazelluläre Zone mit der intrazellulären Zone zu verbinden, in der im Allgemeinen eine Proteinkopplung auftritt.

Die Bindung von Glutamatmolekülen in der extrazellulären Region bewirkt, dass die Proteine, die die intrazelluläre Region erreichen, phosphoryliert werden. Dies betrifft eine große Anzahl von biochemischen Pfaden und Ionenkanälen in der Zelle. Aus diesem Grund können metabotrope Rezeptoren eine Vielzahl physiologischer Wirkungen hervorrufen.

Rezeptoren außerhalb des Zentralnervensystems

Es wird angenommen, dass Glutamatrezeptoren eine Schlüsselrolle beim Empfang von Reizen spielen, die den "Umami" -Geschmack hervorrufen, einen der fünf Grundgeschmacksrichtungen nach den neuesten Forschungen auf diesem Gebiet. Aus diesem Grund ist bekannt, dass Rezeptoren dieser Klasse auf der Zunge existieren, insbesondere auf den Geschmacksknospen.

Es ist auch bekannt, dass ionotrope Glutamatrezeptoren im Herzgewebe existieren, obwohl ihre Rolle in diesem Bereich noch unbekannt ist. Die als "Immunhistochemie" bekannte Disziplin hat einige dieser Rezeptoren in terminalen Nerven, Ganglien, leitfähigen Fasern und einigen Kardiomyozyten lokalisiert.

Andererseits ist es auch möglich, eine kleine Anzahl dieser Rezeptoren in bestimmten Regionen der Bauchspeicheldrüse zu finden. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Sekretion von Substanzen wie Insulin und Glucagon zu regulieren. Dies hat die Tür zur Erforschung der Möglichkeit der Regulierung von Diabetes mithilfe von Glutamatantagonisten geöffnet.

Wir wissen heute auch, dass die Haut eine bestimmte Menge an NMDA-Rezeptoren hat, die stimuliert werden können, um eine analgetische Wirkung hervorzurufen. Kurz gesagt, Glutamat hat im ganzen Körper sehr unterschiedliche Wirkungen, und seine Rezeptoren befinden sich im ganzen Körper.

Eigenschaften

Wir haben bereits gesehen, dass Glutamat der am häufigsten vorkommende Neurotransmitter im Gehirn von Säugetieren ist. Dies liegt hauptsächlich daran, dass es eine Vielzahl von Funktionen in unserem Körper erfüllt. Hier sagen wir Ihnen, welche die wichtigsten sind.

Unterstützt die normale Gehirnfunktion

Glutamat ist der wichtigste Neurotransmitter bei der Regulierung normaler Gehirnfunktionen. Nahezu alle exzitatorischen Neuronen im Gehirn und Rückenmark sind glutamatergisch.

Glutamat sendet Signale sowohl an das Gehirn als auch an den gesamten Körper. Diese Botschaften helfen bei Funktionen wie Gedächtnis, Lernen oder Denken und spielen in vielen anderen Aspekten der Funktionsweise unseres Gehirns eine untergeordnete Rolle.

Zum Beispiel wissen wir heute, dass es mit niedrigen Glutamatspiegeln unmöglich ist, neue Erinnerungen zu bilden. Darüber hinaus kann eine ungewöhnlich geringe Menge dieses Neurotransmitters Anfälle von Schizophrenie, Epilepsie oder psychiatrischen Problemen wie Depressionen und Angstzuständen auslösen.

Sogar Studien mit Mäusen zeigen, dass ungewöhnlich niedrige Glutamatspiegel im Gehirn mit Störungen des Autismusspektrums in Verbindung gebracht werden können.

Es ist ein Vorläufer von GABA

Glutamat ist auch die Basis, aus der der Körper einen weiteren sehr wichtigen Neurotransmitter bildet, Gamma-Aminobuttersäure (GABA). Diese Substanz spielt neben der Muskelkontraktion eine sehr wichtige Rolle beim Lernen. Es ist auch mit Funktionen wie Schlaf oder Entspannung verbunden.

Verbessert die Funktion des Verdauungssystems

Glutamat kann aus der Nahrung aufgenommen werden. Dieser Neurotransmitter ist die Hauptenergiequelle für die Zellen des Verdauungssystems und ein wichtiges Substrat für die Synthese von Aminosäuren in diesem Teil des Körpers.

Das Glutamat in der Nahrung verursacht mehrere grundlegende Reaktionen im ganzen Körper. Zum Beispiel aktiviert es den Vagusnerv so, dass die Produktion von Serotonin im Verdauungssystem gefördert wird. Dies fördert den Stuhlgang sowie die Erhöhung der Körpertemperatur und der Energieerzeugung.

Einige Studien zeigen, dass die Verwendung von oralen Glutamatpräparaten die Verdauung bei Patienten mit diesbezüglichen Problemen verbessern kann. Darüber hinaus kann diese Substanz auch die Magenwand vor der schädlichen Wirkung bestimmter Medikamente schützen.

Reguliert den Kreislauf von Appetit und Sättigung

Obwohl wir nicht genau wissen, wie dieser Effekt auftritt, hat Glutamat einen sehr wichtigen regulatorischen Effekt auf den Appetitkreislauf und das Sättigungsgefühl.

Durch seine Anwesenheit in Lebensmitteln fühlen wir uns hungriger und möchten mehr essen. aber es macht uns auch zufriedener, nachdem wir es genommen haben.

Verbessert das Immunsystem

Einige der Zellen des Immunsystems haben auch Glutamatrezeptoren; zum Beispiel T-Zellen, B-Zellen, Makrophagen und dendritische Zellen. Dies legt nahe, dass dieser Neurotransmitter sowohl im angeborenen als auch im adaptiven Immunsystem eine wichtige Rolle spielt.

Einige Studien, in denen diese Substanz als Arzneimittel verwendet wird, haben gezeigt, dass sie sich sehr günstig auf Krankheiten wie Krebs oder bakterielle Infektionen auswirken kann. Darüber hinaus scheint es in gewissem Maße auch vor neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer zu schützen.

Verbessert die Muskel- und Knochenfunktion

Heute wissen wir, dass Glutamat eine grundlegende Rolle für das Wachstum und die Entwicklung von Knochen sowie für die Erhaltung ihrer Gesundheit spielt.

Diese Substanz verhindert das Auftreten von Zellen, die Knochen schädigen, wie z. B. Osteoklasten. und es könnte verwendet werden, um Krankheiten wie Osteoporose beim Menschen zu behandeln.

Andererseits wissen wir auch, dass Glutamat eine grundlegende Rolle bei der Muskelfunktion spielt. Während des Trainings ist dieser Neurotransmitter beispielsweise dafür verantwortlich, die Muskelfasern mit Energie zu versorgen und Glutathion zu produzieren.

Kann die Lebensdauer erhöhen

Schließlich legen einige neuere Studien nahe, dass Glutamat einen sehr vorteilhaften Effekt auf den Alterungsprozess von Zellen haben kann. Obwohl es noch nicht am Menschen getestet wurde, zeigen Tierversuche, dass eine Erhöhung dieser Substanz in der Nahrung die Sterblichkeitsrate senken kann.

Es wird angenommen, dass dieser Effekt auf Glutamat zurückzuführen ist, das das Auftreten von Symptomen der Zellalterung verzögert, was eine der Hauptursachen für altersbedingten Tod ist.

Gefahren

Wenn der natürliche Glutamatspiegel im Gehirn oder im Körper verändert wird, können alle Arten von Problemen auftreten. Dies geschieht unabhängig davon, ob der Körper weniger Substanz enthält als wir benötigen, oder ob die Werte übertrieben erhöht werden.

So wurden beispielsweise Veränderungen des Glutamatspiegels im Körper mit psychischen Störungen wie Depressionen, Angstzuständen und Schizophrenie in Verbindung gebracht. Darüber hinaus scheint es auch mit Autismus, Alzheimer und allen Arten von neurodegenerativen Erkrankungen in Zusammenhang zu stehen.

Auf der physischen Ebene scheint ein Überschuss dieser Substanz mit Problemen wie Fettleibigkeit, Krebs, Diabetes oder Amyotropher Lateralsklerose verbunden zu sein. Es könnte sich auch sehr nachteilig auf die Gesundheit bestimmter Körperteile wie Muskeln und Knochen auswirken.

All diese Gefahren würden einerseits mit dem Überschuss an reinem Glutamat in der Nahrung zusammenhängen (in Form von Mononatriumglutamat, das die Blut-Hirn-Schranke zu überwinden scheint). Darüber hinaus hätten sie auch mit einem Überschuss an Porosität in derselben Barriere zu tun.

Fazit

Glutamat ist eine der wichtigsten Substanzen, die unser Körper produziert, und spielt eine grundlegende Rolle bei allen Arten von Funktionen und Prozessen. UND

In diesem Artikel haben Sie erfahren, wie es funktioniert und welche Hauptvorteile es hat. aber auch die Gefahren, die es hat, wenn es in zu hohen Mengen in unserem Körper gefunden wird.

Verweise

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