กลูตาเมต (สารสื่อประสาท): การสังเคราะห์การกระทำฟังก์ชั่น - ไซโค - 2026

กลูตาเมตเป็นสารสื่อประสาท excitatory ส่วนใหญ่ที่อุดมสมบูรณ์ในการทำงานของระบบประสาทในสิ่งมีชีวิตที่มีกระดูกสันหลัง มีบทบาทพื้นฐานในฟังก์ชันกระตุ้นทั้งหมดซึ่งหมายความว่าเกี่ยวข้องกับมากกว่า 90% ของการเชื่อมต่อ synaptic ทั้งหมดในสมองของมนุษย์

ตัวรับกลูตาเมตทางชีวเคมีสามารถแบ่งออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่ ตัวรับ AMPA ตัวรับ NMDA และตัวรับกลูตาเมต metabotropic ผู้เชี่ยวชาญบางคนระบุประเภทที่สี่ซึ่งเรียกว่าตัวรับ kainate พบได้ในทุกบริเวณสมอง แต่จะพบมากในบางพื้นที่

ที่มา: pixabay.com

กลูตาเมตมีบทบาทพื้นฐานในความเป็นพลาสติกแบบซินแนปติก ด้วยเหตุนี้จึงมีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งกับฟังก์ชันการเรียนรู้ขั้นสูงบางอย่างเช่นหน่วยความจำและการเรียนรู้ รูปแบบเฉพาะของความเป็นพลาสติกที่เรียกว่าศักยภาพระยะยาวเกิดขึ้นที่ซิแนปส์กลูตามาเทอร์จิกในพื้นที่เช่นฮิปโปแคมปัสหรือเยื่อหุ้มสมอง

นอกเหนือจากทั้งหมดนี้กลูตาเมตยังมีประโยชน์ต่อสุขภาพอีกมากมายเมื่อบริโภคผ่านอาหารในปริมาณที่พอเหมาะ อย่างไรก็ตามอาจทำให้เกิดผลเสียหากคุณมีสมาธิมากเกินไปทั้งในระดับสมองและในอาหาร ในบทความนี้เราจะบอกคุณทุกอย่างเกี่ยวกับเขา

สังเคราะห์

โครงสร้างของ L-Glutamate

กลูตาเมตเป็นหนึ่งในองค์ประกอบหลักของโปรตีนจำนวนมาก ด้วยเหตุนี้จึงเป็นกรดอะมิโนที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดชนิดหนึ่งในร่างกายมนุษย์ ภายใต้สถานการณ์ปกติเป็นไปได้ที่จะได้รับสารสื่อประสาทนี้เพียงพอจากการรับประทานอาหารเพื่อที่จะไม่จำเป็นต้องสังเคราะห์มัน

อย่างไรก็ตามกลูตาเมตถือเป็นกรดอะมิโนที่ไม่จำเป็น ซึ่งหมายความว่าในยามฉุกเฉินร่างกายสามารถเผาผลาญจากสารอื่นได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสามารถสังเคราะห์ได้จากกรด alpha-Ketoglutaric ซึ่งเกิดจากวงจรกรดซิตริกจากซิเตรต

ในระดับสมองกลูตาเมตไม่สามารถข้ามอุปสรรคเลือดและสมองได้ด้วยตัวเอง อย่างไรก็ตามมันเคลื่อนผ่านระบบประสาทส่วนกลางโดยใช้ระบบขนส่งที่มีความสัมพันธ์กันสูง สิ่งนี้ทำหน้าที่ควบคุมความเข้มข้นและรักษาปริมาณของสารนี้ที่พบในของเหลวในสมองให้คงที่

ในระบบประสาทส่วนกลางกลูตาเมตถูกสังเคราะห์จากกลูตามีนในกระบวนการที่เรียกว่า "วงจรกลูตาเมต - กลูตามิเนอร์จิก" ผ่านการทำงานของเอนไซม์กลูตามิเนส สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้ทั้งในเซลล์ประสาท presynaptic และในเซลล์ glial ที่ล้อมรอบพวกมัน

ในทางกลับกันกลูตาเมตเป็นสารตั้งต้นของสารสื่อประสาทที่สำคัญอีกตัวหนึ่งคือกาบา กระบวนการเปลี่ยนแปลงดำเนินการโดยการกระทำของเอนไซม์กลูตาเมตดีคาร์บอกซิเลส

กลไกการออกฤทธิ์

ตัวรับ AMPA จับกับตัวต่อต้าน L-glutamate ที่แสดงขั้วอะมิโนโดเมนที่มีผลผูกพันลิแกนด์และโดเมนทรานส์เมมเบรน PDB 3KG2 Curtis Neveu Glutamate มีผลต่อร่างกายโดยจับกับตัวรับทางชีวเคมี 4 ประเภท ได้แก่ ตัวรับ AMPA ตัวรับ NMDA ตัวรับ metabotropic glutamate และตัวรับ kainate ส่วนใหญ่จะอยู่ภายในระบบประสาทส่วนกลาง

ในความเป็นจริงตัวรับกลูตาเมตส่วนใหญ่อยู่ที่เดนไดรต์ของเซลล์โพสซิแนปติก และจับกับโมเลกุลที่ปล่อยเข้าไปในช่องว่างภายในซิแนปติกโดยเซลล์พรีซิแนปติก ในทางกลับกันพวกมันยังมีอยู่ในเซลล์เช่นแอสโตรไซต์และโอลิโกเดนโดรไซท์

ตัวรับกลูตามีนแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิดย่อย ได้แก่ ไอโนโทรปิกและเมตาโบโทรปิก ด้านล่างเราจะดูวิธีการทำงานของแต่ละคนโดยละเอียด

ตัวรับไอโอโนโทรปิก

ตัวรับไอโอโนโทรปิก

ตัวรับไอโอโนโทรปิกกลูตาเมตมีหน้าที่หลักในการปล่อยให้โซเดียมโพแทสเซียมและบางครั้งแคลเซียมไอออนผ่านเข้าสู่สมองเพื่อตอบสนองต่อการจับกลูตาเมต เมื่อเกิดการผูกมัดตัวต่อต้านจะกระตุ้นการกระทำโดยตรงของรูขุมขนกลางของตัวรับซึ่งเป็นช่องไอออนจึงทำให้สามารถผ่านสารเหล่านี้ได้

การผ่านของโซเดียมโพแทสเซียมและแคลเซียมไอออนทำให้เกิดกระแส excitatory postynaptic กระแสนี้กำลังดีโพลาไรซ์ และหากมีการเปิดใช้งานตัวรับกลูตาเมตในจำนวนที่เพียงพอก็สามารถเข้าถึงศักยภาพในการออกฤทธิ์ในเซลล์ประสาทโพสซิแนปติกได้

ตัวรับกลูตาเมตทุกประเภทสามารถสร้างกระแสกระตุ้นโพสซินแนปติกได้ อย่างไรก็ตามความเร็วและระยะเวลาของกระแสไฟฟ้านี้แตกต่างกันไปสำหรับแต่ละคน ดังนั้นแต่ละคนจึงมีผลต่อระบบประสาทที่แตกต่างกัน

ตัวรับ Metabotropic

Metabotropic glutamate receptors เป็นของวงศ์ย่อย C ของตัวรับโปรตีน G แบ่งออกเป็นสามกลุ่มซึ่งแบ่งออกเป็นแปดชนิดย่อยในกรณีของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

ตัวรับเหล่านี้ประกอบด้วยสามส่วนที่แตกต่างกัน: บริเวณภายนอกเซลล์, บริเวณ transmembrane และบริเวณภายในเซลล์ ขึ้นอยู่กับว่าเกิดพันธะกับโมเลกุลของกลูตาเมตที่ใดผลที่แตกต่างกันจะเกิดขึ้นในร่างกายหรือในระบบประสาท

พื้นที่นอกเซลล์ประกอบด้วยโมดูลที่เรียกว่า "กาบหอยแครง" ซึ่งทำหน้าที่จับกลูตาเมต นอกจากนี้ยังมีส่วนที่อุดมไปด้วยซิสเทอีนที่มีบทบาทพื้นฐานในการส่งผ่านการเปลี่ยนแปลงของกระแสไปยังส่วนของทรานส์เมมเบรน

บริเวณ transmembrane ประกอบด้วยเจ็ดส่วนและหน้าที่หลักคือเชื่อมต่อเขตนอกเซลล์กับโซนภายในเซลล์ซึ่งโดยทั่วไปการมีเพศสัมพันธ์ของโปรตีนจะเกิดขึ้น

การจับกันของโมเลกุลของกลูตาเมตในบริเวณนอกเซลล์ทำให้โปรตีนที่ไปถึงบริเวณภายในเซลล์ถูกฟอสโฟรีเลต สิ่งนี้มีผลต่อวิถีทางชีวเคมีและช่องไอออนในเซลล์จำนวนมาก ด้วยเหตุนี้ metabotropic receptors จึงสามารถก่อให้เกิดผลกระทบทางสรีรวิทยาที่หลากหลายได้

ตัวรับนอกระบบประสาทส่วนกลาง

เชื่อกันว่าตัวรับกลูตาเมตมีบทบาทสำคัญในการรับสิ่งเร้าที่กระตุ้นให้เกิดรสชาติ "อูมามิ" ซึ่งเป็นหนึ่งในห้ารสชาติพื้นฐานตามการวิจัยล่าสุดในพื้นที่นี้ ด้วยเหตุนี้ตัวรับของคลาสนี้จึงทราบว่ามีอยู่ที่ลิ้นโดยเฉพาะที่ต่อมรับรส

ตัวรับไอโอโนโทรปิกกลูตาเมตเป็นที่ทราบกันดีว่ามีอยู่ในเนื้อเยื่อหัวใจแม้ว่าจะยังไม่ทราบบทบาทของมันในบริเวณนี้ ระเบียบวินัยที่เรียกว่า "อิมมูโนฮิสโตเคมี" พบตัวรับบางตัวในเส้นประสาทขั้วปมประสาทเส้นใยนำไฟฟ้าและคาร์ดิโอไมโอไซต์บางชนิด

ในทางกลับกันก็เป็นไปได้ที่จะพบตัวรับเหล่านี้จำนวนเล็กน้อยในบางบริเวณของตับอ่อน หน้าที่หลักคือควบคุมการหลั่งสารเช่นอินซูลินและกลูคากอน สิ่งนี้ได้เปิดประตูสู่การวิจัยเกี่ยวกับความเป็นไปได้ในการควบคุมโรคเบาหวานโดยใช้กลูตาเมตคู่อริ

เรายังทราบในปัจจุบันว่าผิวหนังมีตัวรับ NMDA จำนวนหนึ่งซึ่งสามารถกระตุ้นให้เกิดฤทธิ์แก้ปวดได้ ในระยะสั้นกลูตาเมตมีผลกระทบที่หลากหลายทั่วร่างกายและตัวรับของมันจะอยู่ทั่วร่างกาย

คุณสมบัติ

เราได้เห็นแล้วว่ากลูตาเมตเป็นสารสื่อประสาทที่มีอยู่มากที่สุดในสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม สาเหตุหลักมาจากการที่มันทำหน้าที่จำนวนมากในร่างกายของเรา ที่นี่เราจะบอกคุณว่าตัวไหนเป็นหลัก

รองรับการทำงานของสมองตามปกติ

กลูตาเมตเป็นสารสื่อประสาทที่สำคัญที่สุดในการควบคุมการทำงานของสมองให้เป็นปกติ เซลล์ประสาทกระตุ้นในสมองและไขสันหลังแทบทั้งหมดเป็นกลูตามาเทอร์จิก

กลูตาเมตส่งสัญญาณทั้งไปยังสมองและทั่วร่างกาย ข้อความเหล่านี้ช่วยในเรื่องการทำงานเช่นความจำการเรียนรู้หรือการใช้เหตุผลนอกเหนือจากการมีบทบาทรองในการทำงานของสมองในด้านอื่น ๆ อีกมากมาย

ตัวอย่างเช่นวันนี้เรารู้ว่าเมื่อมีระดับกลูตาเมตต่ำจะไม่สามารถสร้างความทรงจำใหม่ได้ นอกจากนี้สารสื่อประสาทนี้ในปริมาณที่ต่ำผิดปกติสามารถกระตุ้นการโจมตีของโรคจิตเภทโรคลมบ้าหมูหรือปัญหาทางจิตเวชเช่นภาวะซึมเศร้าและความวิตกกังวล

แม้แต่การศึกษากับหนูก็แสดงให้เห็นว่าระดับกลูตาเมตในสมองที่ต่ำผิดปกติสามารถเชื่อมโยงกับความผิดปกติของสเปกตรัมออทิสติก

เป็นสารตั้งต้นของ GABA

กลูตาเมตยังเป็นฐานที่ร่างกายใช้ในการสร้างสารสื่อประสาทที่สำคัญอีกตัวหนึ่งคือกรดแกมมา - อะมิโนบิวทิริก (GABA) สารนี้มีบทบาทสำคัญมากในการเรียนรู้นอกเหนือจากการหดตัวของกล้ามเนื้อ นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับฟังก์ชันต่างๆเช่นการนอนหลับหรือการพักผ่อน

ปรับปรุงการทำงานของระบบย่อยอาหาร

กลูตาเมตสามารถดูดซึมได้จากอาหารเนื่องจากสารสื่อประสาทนี้เป็นแหล่งพลังงานหลักสำหรับเซลล์ของระบบย่อยอาหารรวมทั้งเป็นสารตั้งต้นที่สำคัญสำหรับการสังเคราะห์กรดอะมิโนในส่วนนี้ของร่างกาย

กลูตาเมตในอาหารทำให้เกิดปฏิกิริยาพื้นฐานหลายอย่างทั่วร่างกาย ตัวอย่างเช่นมันไปกระตุ้นเส้นประสาทวากัสในลักษณะที่ส่งเสริมการผลิตเซโรโทนินในระบบย่อยอาหาร สิ่งนี้กระตุ้นให้เกิดการเคลื่อนไหวของลำไส้รวมทั้งเพิ่มอุณหภูมิของร่างกายและการผลิตพลังงาน

การศึกษาบางชิ้นแสดงให้เห็นว่าการใช้ผลิตภัณฑ์เสริมอาหารกลูตาเมตในช่องปากสามารถปรับปรุงการย่อยอาหารในผู้ป่วยที่มีปัญหาในเรื่องนี้ นอกจากนี้สารนี้ยังสามารถป้องกันผนังกระเพาะอาหารจากอันตรายของยาบางชนิดได้อีกด้วย

ควบคุมวงจรของความอยากอาหารและความอิ่ม

แม้ว่าเราจะไม่ทราบแน่ชัดว่าผลกระทบนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร แต่กลูตาเมตมีผลบังคับใช้ที่สำคัญมากต่อวงจรความอยากอาหารและความอิ่ม

ดังนั้นการมีอยู่ในอาหารทำให้เรารู้สึกหิวและอยากกินมากขึ้น แต่ยังทำให้เรารู้สึกพึงพอใจมากขึ้นหลังจากได้ทาน

ปรับปรุงระบบภูมิคุ้มกัน

เซลล์บางส่วนของระบบภูมิคุ้มกันยังมีตัวรับกลูตาเมต ตัวอย่างเช่นเซลล์ T, เซลล์ B, มาโครฟาจและเซลล์เดนไดรติก สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าสารสื่อประสาทนี้มีบทบาทสำคัญทั้งในระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดและระบบภูมิคุ้มกันแบบปรับตัว

การศึกษาบางชิ้นที่ใช้สารนี้เป็นยาแสดงให้เห็นว่าอาจมีผลดีต่อโรคต่างๆเช่นมะเร็งหรือการติดเชื้อแบคทีเรีย นอกจากนี้ยังช่วยป้องกันความผิดปกติของระบบประสาทเช่นอัลไซเมอร์ได้ในระดับหนึ่ง

ปรับปรุงการทำงานของกล้ามเนื้อและกระดูก

วันนี้เราทราบแล้วว่ากลูตาเมตมีบทบาทพื้นฐานในการเจริญเติบโตและพัฒนาการของกระดูกตลอดจนการรักษาสุขภาพของร่างกาย

สารนี้ป้องกันการปรากฏตัวของเซลล์ที่เสื่อมสภาพของกระดูกเช่นเซลล์สร้างกระดูก และสามารถใช้ในการรักษาโรคต่างๆเช่นโรคกระดูกพรุนในมนุษย์

ในทางกลับกันเรารู้ด้วยว่ากลูตาเมตมีบทบาทพื้นฐานในการทำงานของกล้ามเนื้อ ในระหว่างการออกกำลังกายสารสื่อประสาทนี้มีหน้าที่ในการให้พลังงานแก่เส้นใยกล้ามเนื้อและผลิตกลูตาไธโอน

อาจทำให้อายุยืนยาวขึ้น

ในที่สุดการศึกษาล่าสุดบางชิ้นชี้ให้เห็นว่ากลูตาเมตสามารถมีผลประโยชน์อย่างมากต่อกระบวนการชราภาพของเซลล์ แม้ว่าจะยังไม่ได้รับการทดสอบในมนุษย์ แต่การทดลองในสัตว์แสดงให้เห็นว่าการเพิ่มขึ้นของสารนี้ในอาหารสามารถลดอัตราการตายได้

ผลกระทบนี้เชื่อว่าเกิดจากการที่กลูตาเมตชะลอการเกิดอาการของความชราภาพของเซลล์ซึ่งเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของการเสียชีวิตที่เกี่ยวข้องกับอายุ

อันตราย

เมื่อระดับกลูตาเมตตามธรรมชาติมีการเปลี่ยนแปลงในสมองหรือร่างกายก็เป็นไปได้ที่จะประสบปัญหาทุกประเภท สิ่งนี้เกิดขึ้นไม่ว่าจะมีสารในร่างกายน้อยกว่าที่เราต้องการหรือหากมีการเพิ่มระดับในลักษณะที่สูงเกินจริง

ตัวอย่างเช่นการเปลี่ยนแปลงของระดับกลูตาเมตในร่างกายมีความสัมพันธ์กับความผิดปกติทางจิตเช่นภาวะซึมเศร้าความวิตกกังวลและโรคจิตเภท นอกจากนี้ยังดูเหมือนว่าจะเกี่ยวข้องกับออทิสติกอัลไซเมอร์และโรคเกี่ยวกับระบบประสาททุกชนิด

ในทางกลับกันในระดับกายภาพดูเหมือนว่าส่วนเกินของสารนี้จะเกี่ยวข้องกับปัญหาต่างๆเช่นโรคอ้วนมะเร็งเบาหวานหรือเส้นโลหิตตีบด้านข้างของอะไมโอโทรฟิค นอกจากนี้ยังอาจมีผลเสียอย่างมากต่อสุขภาพของส่วนประกอบบางอย่างของร่างกายเช่นกล้ามเนื้อและกระดูก

อันตรายทั้งหมดนี้จะเกี่ยวข้องกับกลูตาเมตบริสุทธิ์ที่มากเกินไปในอาหาร (ในรูปของโมโนโซเดียมกลูตาเมตซึ่งดูเหมือนว่าจะสามารถข้ามอุปสรรคเลือดและสมองได้) นอกจากนี้พวกเขายังต้องเกี่ยวข้องกับความพรุนที่มากเกินไปในอุปสรรคเดียวกันนี้

ข้อสรุป

กลูตาเมตเป็นหนึ่งในสารสำคัญที่ร่างกายผลิตขึ้นและมีบทบาทพื้นฐานในหน้าที่และกระบวนการต่างๆ และ

บทความนี้คุณได้เรียนรู้วิธีการทำงานและประโยชน์หลักของบทความนี้คืออะไร แต่ยังมีอันตรายเมื่อพบในปริมาณที่สูงเกินไปในร่างกายของเรา

อ้างอิง

1. "กลูตาเมตคืออะไร? การตรวจสอบการทำงานทางเดินและการกระตุ้นของสารสื่อประสาทกลูตาเมต” ใน Neurohacker สืบค้นเมื่อ: 26 กุมภาพันธ์ 2019 จาก Neurohacker: neurohacker.com.
2. "ภาพรวมของระบบกลูตามาเทอร์จิก" ใน: ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ. สืบค้นเมื่อ: 26 กุมภาพันธ์ 2019 จากศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ: ncbi.nlm.nih.gov.
3. "ตัวรับกลูตาเมต" ใน: Wikipedia สืบค้นเมื่อ: 26 กุมภาพันธ์ 2019 จาก Wikipedia: en.wikipedia.org.
4. "8 บทบาทสำคัญของกลูตาเมต + ทำไมส่วนเกินจึงไม่ดี" ใน: Self Hacked สืบค้นเมื่อ: 26 กุมภาพันธ์ 2019 จาก Self Hacked: selfhacked.com.
5. "กลูตาเมต (สารสื่อประสาท)" ใน: Wikipedia สืบค้นเมื่อ: 26 กุมภาพันธ์ 2019 จาก Wikipedia: en.wikipedia.org.