الغلوتامات (الناقل العصبي): التوليف ، آلية العمل ، الوظائف والمخاطر

الغلوتامات هي ناقل عصبي له وظيفة الإثارة الأكثر وفرة في الجهاز العصبي للكائنات الفقارية. إنه يلعب دورًا أساسيًا في جميع الوظائف المثيرة ، مما يعني أنه مرتبط بأكثر من 90٪ من جميع الروابط التشابكية في الدماغ البشري.

يمكن تقسيم المستقبلات الكيميائية الحيوية للجلوتامات إلى ثلاث فئات: مستقبلات AMPA ، مستقبلات NMDA ، ومستقبلات الجلوتامات الأيضية. يحدد بعض الخبراء النوع الرابع ، المعروف باسم مستقبلات كينيت. تم العثور عليها في جميع مناطق الدماغ ، لكنها وفيرة بشكل خاص في بعض المناطق.

يلعب الغلوتامات دورًا أساسيًا في اللدونة العصبية. ولهذا السبب ، يرتبط بشكل خاص ببعض الوظائف المعرفية المتقدمة مثل الذاكرة والتعلم. يحدث شكل معين من اللدونة ، والمعروف باسم التقوية على المدى الطويل ، في نقاط التشابك الجلوتامي في مناطق مثل الحصين أو القشرة.

بالإضافة إلى كل هذا ، يحتوي الغلوتامات أيضًا على عدد من الفوائد الصحية عند تناوله من خلال تناول الطعام المعتدل. ومع ذلك ، يمكن أن يسبب أيضًا بعض الآثار السلبية إذا تم تركيزه بشكل مفرط ، سواء في الدماغ أو في الطعام. في هذه المقالة نقول لك كل شيء عنه.

تركيب

الغلوتامات هي أحد المكونات الرئيسية لكمية كبيرة من البروتينات. ولهذا السبب ، فهو أحد أكثر الأحماض الأمينية وفرة في جسم الإنسان بأكمله. في ظل الظروف العادية ، يمكن الحصول على ما يكفي من هذا الناقل العصبي من خلال التغذية ، بحيث لا يكون من الضروري توليفه.

ومع ذلك ، يعتبر الغلوتامات حمض أميني غير أساسي. هذا يعني أنه في أوقات الطوارئ ، يمكن للجسم استقلابه من مواد أخرى. على وجه التحديد ، يمكن تصنيعه من حمض ألفا كيتوغلوتاريك ، والذي يتم إنتاجه بواسطة دورة حمض الستريك من السترات.

على مستوى الدماغ ، لا يستطيع الغلوتامات عبور حاجز الدم في الدماغ من تلقاء نفسه. ومع ذلك ، فإنه يتحرك من خلال الجهاز العصبي المركزي من خلال نظام نقل تقارب عالية. هذا يساعد على تنظيم تركيزك والحفاظ على كمية هذه المادة الموجودة في سوائل المخ ثابتة.

في الجهاز العصبي المركزي ، يتم تصنيع الغلوتامات من الجلوتامين في العملية المعروفة باسم "دورة الجلوتامينات - الجلوتامين" ، من خلال عمل إنزيم الجلوتاميناز. يمكن أن يحدث هذا في كل من الخلايا العصبية قبل المشبكي ، وفي الخلايا الدبقية المحيطة بها.

من ناحية أخرى ، فإن الغلوتامات هي نفسها مقدمة لناقل عصبي آخر له أهمية كبيرة ، GABA. تتم عملية التحول من خلال عمل إنزيم الغلوتامات ديكاربوكسيلاز.

آلية العمل

يمارس الجلوتامات تأثيره على الكائن الحي من خلال ربطه بأربعة أنواع مختلفة من مستقبلات الكيمياء الحيوية: مستقبلات AMPA ، مستقبلات NMDA ، مستقبلات الجلوتامات الأيضية ، ومستقبلات كينيت. معظمهم موجودون داخل الجهاز العصبي المركزي.

في الواقع ، توجد الغالبية العظمى من مستقبلات الغلوتامات في التشعبات من الخلايا بعد المشبكي. وهي مرتبطة بالجزيئات التي تم إطلاقها في الفضاء داخل المشبك بواسطة الخلايا قبل المشبكية. من ناحية أخرى ، فهي موجودة أيضًا في خلايا مثل الخلايا النجمية و oligodendrocytes.

يمكن تقسيم مستقبلات الجلوتامين إلى نوعين فرعيين: متجانسة الأيض. التالي سنرى كيف يعمل كل منهم بمزيد من التفصيل.

مستقبلات أيونوتروبيك

وتتمثل مستقبلات الغلوتامات الأيونوتروبيّة في الوظيفة الرئيسية وهي السماح بمرور أيونات الصوديوم والبوتاسيوم وأحيانًا الكالسيوم في المخ استجابةً لرابطة الغلوتامات. عندما يتم إنتاج الرابطة ، يحفز المضاد العمل المباشر للمسام المركزي للمستقبل ، وهو قناة أيونية ، مما يسمح بمرور هذه المواد.

إن مرور أيونات الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم يسبب تيارًا مثيرًا بعد المشبكي. هذا التيار هو إزالة الاستقطاب. وإذا تم تنشيط عدد كاف من مستقبلات الغلوتامات ، يمكن تحقيق إمكانات الفعل في الخلايا العصبية بعد المشبكي.

جميع أنواع مستقبلات الغلوتامات قادرة على إنتاج تيار مثير بعد المشبكي. ومع ذلك ، تختلف سرعة ومدة هذا التيار لكل منهما. وبالتالي ، كل واحد منهم له آثار مختلفة على الجهاز العصبي.

مستقبلات الأيض

تنتمي مستقبلات الغلوتامات الأيضية إلى الفئة الفرعية C لمستقبلات البروتين G. وهي مقسمة إلى ثلاث مجموعات ، والتي تنقسم بدورها إلى ثمانية أنواع فرعية في حالة الثدييات.

تتكون هذه المستقبلات من ثلاثة أجزاء مميزة: المنطقة خارج الخلية ، ومنطقة الغشاء ، والمنطقة داخل الخلايا. اعتمادًا على مكان حدوث الارتباط مع جزيئات الغلوتامات ، سيحدث تأثير مختلف في الجسم أو الجهاز العصبي.

تتكون المنطقة خارج الخلية من وحدة تعرف باسم Venus Flytrap ، وهي المسؤولة عن ربط الغلوتامات. كما أن لديها جزءًا غنيًا من السيستين يلعب دورًا أساسيًا في انتقال التغير الحالي نحو جزء الغشاء.

تتكون منطقة الغشاء بواسطة سبعة مناطق ، وتتمثل مهمتها الرئيسية في ربط المنطقة خارج الخلية بالمنطقة داخل الخلايا ، حيث يحدث عادة اقتران البروتينات.

يؤدي ربط جزيئات الغلوتامات في المنطقة خارج الخلية إلى تفسفر البروتينات التي تصل إلى داخل الخلايا. هذا يؤثر على عدد كبير من المسارات البيوكيميائية وقنوات الأيونات في الخلية. بسبب هذا ، يمكن أن تسبب مستقبلات التمثيل الغذائي مجموعة واسعة جدًا من الآثار الفسيولوجية.

مستقبلات خارج الجهاز العصبي المركزي

يعتقد أن مستقبلات الغلوتامات تلعب دورًا أساسيًا في استقبال المنبهات التي تثير طعم "أومامي" ، وهو واحد من النكهات الأساسية الخمسة وفقًا لأحدث الأبحاث في هذا المجال. بسبب هذا ، فمن المعروف أن هناك مستقبلات من هذا النوع في اللغة ، وتحديدا في براعم الذوق.

من المعروف أيضًا أن مستقبلات الغلوتامات الأيونية في الأنسجة القلبية ، على الرغم من أن وظيفتها في هذا المجال لا تزال غير معروفة. وقد حدد الانضباط المعروف باسم "الكيمياء المناعية" بعضًا من هذه المستقبلات في الأعصاب الطرفية والعقد والألياف الموصلة وبعض خلايا عضلة القلب.

من ناحية أخرى ، من الممكن أيضًا العثور على عدد صغير من هذه المستقبلات في مناطق معينة من البنكرياس. وتتمثل مهمتها الرئيسية هنا في تنظيم إفراز مواد مثل الأنسولين والجلوكاجون. وقد فتح هذا الباب للبحث عن إمكانية تنظيم مرض السكري باستخدام مضادات الغلوتامات.

نعلم اليوم أيضًا أن الجلد يحتوي على كمية معينة من مستقبلات NMDA ، والتي يمكن تحفيزها لإنتاج تأثير مسكن. باختصار ، للغلوتامات تأثيرات متنوعة للغاية في جميع أنحاء الجسم ، وتقع مستقبلاتها في جميع أنحاء الجسم.

وظائف

لقد رأينا بالفعل أن الجلوتامات هو الناقل العصبي الأكثر وفرة في دماغ الثدييات. هذا يرجع أساسا إلى حقيقة أنه يفي بعدد كبير من الوظائف في كائننا الحي. نحن هنا نقول لك ما هي أهمها.

يساعد على وظائف المخ الطبيعية

الجلوتامات هو ناقل عصبي ذو أهمية قصوى في تنظيم وظائف المخ الطبيعية. تقريبا جميع الخلايا العصبية المثيرة في الدماغ والحبل الشوكي هي glutamatergic.

يرسل الغلوتامات إشارات إلى الدماغ وكذلك في جميع أنحاء الجسم. تساعد هذه الرسائل في وظائف مثل الذاكرة أو التعلم أو التفكير المنطقي ، بالإضافة إلى لعب دور ثانوي في العديد من الجوانب الأخرى لعمل الدماغ.

على سبيل المثال ، في هذه الأيام نعلم أنه مع انخفاض مستويات الغلوتامات ، من المستحيل تكوين ذكريات جديدة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تسبب كمية منخفضة بشكل غير طبيعي من هذا الناقل العصبي نوبات من الفصام أو الصرع أو مشاكل نفسية مثل الاكتئاب والقلق.

حتى الدراسات التي أجريت على الفئران تبين أن المستويات المنخفضة بشكل غير طبيعي من الغلوتامات في المخ قد تكون مرتبطة باضطرابات طيف التوحد.

إنه مقدمة من GABA

الغلوتامات هي أيضًا القاعدة التي يستخدمها الجسم لتكوين ناقل عصبي آخر ذو أهمية كبيرة ، وهو حمض غاما أمينوبيريكريك (GABA). تلعب هذه المادة دورًا مهمًا جدًا في التعلم ، بالإضافة إلى تقلص العضلات. يرتبط أيضًا بوظائف مثل النوم أو الاسترخاء.

يحسن أداء الجهاز الهضمي

يمكن امتصاص الغلوتامات من الغذاء ، وهذا الناقل العصبي هو مصدر الطاقة الرئيسي لخلايا الجهاز الهضمي ، وكذلك ركيزة مهمة لتخليق الأحماض الأمينية في هذا الجزء من الجسم.

الغلوتامات الموجودة في الغذاء تسبب العديد من ردود الفعل الأساسية في جميع أنحاء الجسم. على سبيل المثال ، ينشط العصب المبهم ، بطريقة تشجع على إنتاج السيروتونين في الجهاز الهضمي. هذا يعزز حركات الأمعاء ، بالإضافة إلى زيادة درجة حرارة الجسم وإنتاج الطاقة.

تظهر بعض الدراسات أن استخدام المكملات عن طريق الفم من الغلوتامات يمكن أن يحسن الهضم في المرضى الذين يعانون من مشاكل في هذا الصدد. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لهذه المادة أيضًا حماية جدار المعدة من التأثير الضار لبعض الأدوية عليه.

ينظم دورة الشهية والشبع

على الرغم من أننا لا نعرف بالضبط كيف يحدث هذا التأثير ، فإن للجلوتامات تأثير تنظيمي مهم للغاية على دائرة الشهية والشبع.

وبالتالي ، فإن وجودهم في الطعام يجعلنا نشعر بالجوع أكثر ونريد أن نأكل أكثر ؛ ولكنه يسبب لنا أيضا أن نشعر بمزيد من الإشباع بعد تناوله.

يحسن الجهاز المناعي

تحتوي بعض خلايا الجهاز المناعي على مستقبلات للجلوتامات. على سبيل المثال ، الخلايا التائية والخلايا B والخلايا الضامة والخلايا الجذعية. هذا يشير إلى أن هذا الناقل العصبي يلعب دورا هاما في كل من أجهزة المناعة الفطرية والتكيفية.

أظهرت بعض الدراسات التي تستخدم هذه المادة كدواء أنه يمكن أن يكون لها تأثير مفيد للغاية في أمراض مثل السرطان أو الالتهابات البكتيرية. بالإضافة إلى ذلك ، يبدو أيضًا أنه يحمي إلى حد ما من الاضطرابات العصبية التنكسية ، مثل مرض الزهايمر.

يحسن وظيفة العضلات والعظام

في الوقت الحاضر ، نعلم أن الغلوتامات تلعب دورًا أساسيًا في نمو وتطور العظام ، وكذلك في الحفاظ على صحتها.

هذه المادة تمنع ظهور الخلايا التي تتدهور العظام ، مثل الخلايا العظمية. ويمكن استخدامها لعلاج أمراض مثل هشاشة العظام عند البشر.

من ناحية أخرى ، نعلم أيضًا أن الغلوتامات تلعب دورًا أساسيًا في وظيفة العضلات. أثناء التمرين ، على سبيل المثال ، هذا الناقل العصبي مسؤول عن توفير الطاقة لألياف العضلات وإنتاج الجلوتاثيون.

قد تزيد من طول العمر

أخيرًا ، تشير بعض الدراسات الحديثة إلى أن الغلوتامات يمكن أن يكون لها تأثير مفيد للغاية على عملية شيخوخة الخلايا. رغم أن التجارب على الحيوانات لم تختبر بعد مع البشر ، إلا أن الزيادة في هذه المادة في النظام الغذائي يمكن أن تقلل من معدلات الوفيات.

يُعتقد أن هذا التأثير ناتج عن تأخير الغلوتامات في ظهور أعراض شيخوخة الخلايا ، وهو أحد الأسباب الرئيسية للوفاة المرتبطة بالعمر.

المخاطر

عندما يتم تغيير مستويات الغلوتامات الطبيعية في المخ أو في الجسم ، فمن الممكن أن تعاني جميع أنواع المشاكل. يحدث هذا ما إذا كانت كمية المواد الموجودة في الجسم أقل مما نحتاج ، أو إذا كانت المستويات مرتفعة بشكل مبالغ فيه.

وهكذا ، على سبيل المثال ، ارتبط التغير في مستويات الغلوتامات في الجسم بالاضطرابات النفسية مثل الاكتئاب والقلق والفصام. بالإضافة إلى ذلك ، يبدو أيضًا أنه يرتبط بالتوحد ومرض الزهايمر وجميع أنواع الأمراض التنكسية العصبية.

من ناحية أخرى ، على المستوى المادي ، يبدو أن زيادة هذه المادة مرتبطة بمشاكل مثل السمنة أو السرطان أو السكري أو التصلب الجانبي الضموري. يمكن أن يكون لها أيضًا آثار ضارة جدًا على صحة مكونات معينة من الجسم ، مثل العضلات والعظام.

كل هذه المخاطر ستكون مرتبطة ، من ناحية ، بزيادة الغلوتامات النقية في النظام الغذائي (في شكل غلوتامات أحادية الصوديوم ، والتي يبدو أنها قادرة على عبور حاجز الدم في الدماغ). بالإضافة إلى ذلك ، سيتعين عليهم أيضًا القيام بزيادة في المسامية في هذا الحاجز نفسه.

استنتاج

الغلوتامات هي واحدة من أهم المواد التي ينتجها الجسم ، وتلعب دورا أساسيا في جميع أنواع الوظائف والعمليات. E

لقد تعلمت هذا المقال كيف تعمل وفوائده الرئيسية ؛ ولكن أيضا المخاطر التي يتعرض لها عندما يتم العثور عليها بكميات عالية جدا في الجسم.