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Glutamato (neurotransmissor): definição e funções

Glutamato (neurotransmissor): definição e funções

Novembro 28, 2021

O glutamato medeia a maioria das sinapses excitatórias do Sistema Nervoso Central (SNC). É o principal mediador de informação sensorial, motora, cognitiva, emocional e intervém na formação de memórias e na sua recuperação, estando presente em 80-90% das sinapses cerebrais.

No caso de ser pouco mérito, tudo isso também intervém na neuroplasticidade, processos de aprendizagem e é o precursor do GABA - o principal neurotransmissor inibitório do SNC -. O que mais uma molécula pode ser solicitada?

O que é o glutamato?

Possivelmente tem sido um dos neurotransmissores mais extensivamente estudados no sistema nervoso . Nos últimos anos, o seu estudo tem aumentado devido à sua relação com várias patologias neurodegenerativas (como a doença de Alzheimer), o que o tornou um poderoso alvo farmacológico em várias doenças.


Também deve ser mencionado que, dada a complexidade de seus receptores, este é um dos mais complicados neurotransmissores a serem estudados.

O processo de síntese

O processo de síntese do glutamato tem seu início no ciclo de Krebs, ou ciclo de ácidos tricarboxílicos. O ciclo de Krebs é um caminho metabólico ou, para nós, entendermos uma sucessão de reações químicas, a fim de produzir respiração celular nas mitocôndrias . Um ciclo metabólico pode ser entendido como o mecanismo de um relógio, no qual cada engrenagem cumpre uma função e a simples falha de uma peça pode fazer com que o relógio estrague ou não marque bem o tempo. Os ciclos da bioquímica são os mesmos. Uma molécula, por meio de reações enzimáticas contínuas - engrenagens de relógio -, muda sua forma e composição com o objetivo de dar origem a uma função celular. O principal precursor do glutamato será o alfa-cetoglutarato, que receberá um grupo amino por transaminação para se tornar glutamato.


Também vale a pena mencionar outro precursor bastante significativo: a glutamina. Quando a célula libera o glutamato no espaço extracelular, os astrócitos - um tipo de célula glial - recuperam esse glutamato que, através de uma enzima chamada glutamina sintetase, se transformará em glutamina. Então, os astrócitos liberam glutamina, que é recuperada novamente pelos neurônios para serem transformados novamente em glutamato. . E possivelmente mais do que um perguntará o seguinte: E se eles tiverem que devolver a glutamina ao glutamato no neurônio, por que o astrócito transforma a glutamina em um pobre glutamato? Bem, eu também não sei. Talvez seja que astrócitos e neurônios não concordam ou talvez a neurociência seja tão complicada. Em qualquer um dos casos, eu queria rever os astrócitos porque a colaboração deles representa 40% dos rotatividade de glutamato, o que significa que a maior parte do glutamato é recuperada por essas células da glia .


Existem outros precursores e outras vias através das quais o glutamato liberado no espaço extracelular é recuperado. Por exemplo, há neurônios que contêm um transportador de glutamato específico - EAAT1 / 2- que recupera diretamente o glutamato para o neurônio e permite que o sinal excitatório termine. Para um estudo mais aprofundado da síntese e metabolismo do glutamato, recomendo a leitura da literatura.

Os receptores de glutamato

Como somos frequentemente ensinados, cada neurotransmissor tem seus receptores na célula pós-sináptica . Os receptores, localizados na membrana celular, são proteínas às quais um neurotransmissor, hormônio, neuropeptídeo, etc. se liga, para dar origem a uma série de mudanças no metabolismo celular da célula na qual ele está localizado no receptor. Nos neurônios, geralmente, colocamos os receptores nas células pós-sinápticas, embora não tenha que ser assim na realidade.

Também somos ensinados na primeira corrida que existem dois tipos de receptores principais: ionotrópicos e metabotrópicos. Ionotrópicos são aqueles em que quando seu ligante está ligado - a "chave" do receptor - eles abrem canais que permitem a passagem de íons para a célula. Metabotrópicos, por outro lado, quando o ligante está ligado, causam mudanças na célula por meio de segundos mensageiros. Nesta revisão vou falar sobre os principais tipos de receptores ionotrópicos do glutamato, embora eu recomende o estudo da bibliografia para o conhecimento dos receptores metabotrópicos. Aqui cito os principais receptores ionotrópicos:

  • Receptor NMDA.
  • Receptor AMPA.
  • Receptor Kainado.

Os receptores NMDA e AMPA e sua estreita relação

Acredita-se que ambos os tipos de receptores sejam macromoléculas formadas por quatro domínios transmembrana - isto é, são formados por quatro subunidades que atravessam a bicamada lipídica da membrana celular - e ambos são receptores de glutamato que abrirão canais catiônicos carregados positivamente. Mas, mesmo assim, eles são significativamente diferentes.

Uma de suas diferenças é o limite em que elas são ativadas. Primeiro, os receptores AMPA são muito mais rápidos para ativar; enquanto os receptores NMDA não podem ser ativados até que o neurônio tenha um potencial de membrana de cerca de -50mV - um neurônio quando inativado é geralmente em torno de -70mV. Em segundo lugar, os cátions da etapa serão diferentes em cada caso. Os receptores de AMPA alcançam potenciais de membrana muito mais elevados do que os receptores de NMDA, que se aglutinam muito mais modestamente. Em troca, os receptores NMDA conseguirão ativações muito mais sustentadas no tempo do que as do AMPA. Por tanto, os do AMPA são ativados rapidamente e produzem potenciais excitatórios mais fortes, mas eles são desativados rapidamente . E os do NMDA são lentos para ativar, mas conseguem manter o potencial excitatório que geram por muito mais tempo.

Para entender melhor, vamos imaginar que somos soldados e que nossas armas representam os diferentes receptores. Imagine que o espaço extracelular é uma trincheira. Temos dois tipos de armas: revólver e granadas. As granadas são simples e rápidas de usar: você remove o anel, as tiras e espera que ele exploda. Eles têm muito potencial destrutivo, mas uma vez que jogamos tudo fora, acabou. O revólver é uma arma que leva tempo para carregar, porque você tem que remover o tambor e colocar as balas uma a uma. Mas, uma vez carregados, temos seis tiros com os quais podemos sobreviver por um tempo, embora com muito menos potencial do que uma granada. Nossos revólveres cerebrais são os receptores NMDA e nossas granadas são as AMPA.

Os excessos do glutamato e seus perigos

Dizem que em excesso nada é bom e no caso do glutamato é cumprido. A seguir vamos mencionar algumas patologias e problemas neurológicos nos quais um excesso de glutamato está relacionado .

1. Análogos de glutamato podem causar exotoxicidade

Drogas semelhantes ao glutamato - ou seja, elas têm a mesma função que o glutamato - como o NMDA - ao qual o receptor NMDA deve seu nome - pode causar altas doses de efeitos neurodegenerativos nas regiões mais vulneráveis ​​do cérebro como o núcleo arqueado do hipotálamo. Os mecanismos envolvidos nessa neurodegeneração são diversos e envolvem diferentes tipos de receptores de glutamato.

2. Algumas neurotoxinas que podemos ingerir em nossa dieta exercem a morte neuronal através do excesso de glutamato

Diferentes venenos de alguns animais e plantas exercem seus efeitos através das vias nervosas do glutamato. Um exemplo é o veneno das sementes de Cycas Circinalis, uma planta venenosa que podemos encontrar na ilha de Guam, no Pacífico. Este veneno causou uma grande prevalência de Esclerose Lateral Amiotrófica nesta ilha em que seus habitantes a ingeriram diariamente acreditando ser benigna.

3. O glutamato contribui para a morte neuronal por isquemia

O glutamato é o principal neurotransmissor em distúrbios cerebrais agudos, como ataque cardíaco , parada cardíaca, hipóxia pré / perinatal. Nestes eventos em que há falta de oxigênio no tecido cerebral, os neurônios permanecem em estado de despolarização permanente; por causa de diferentes processos bioquímicos. Isto conduz à libertação permanente de glutamato das células, com a subsequente ativação sustentada dos receptores de glutamato. O receptor NMDA é especialmente permeável ao cálcio em comparação com outros receptores ionotrópicos, e o excesso de cálcio leva à morte neuronal. Portanto, a hiperatividade dos receptores glutamatérgicos leva à morte neuronal devido ao aumento do cálcio intraneuronal.

4. Epilepsia

A relação entre o glutamato e a epilepsia está bem documentada. Considera-se que a actividade epiléptica está especialmente relacionada com os receptores de AMPA, embora à medida que a epilepsia progride, os receptores de NMDA tornam-se importantes.

O glutamato é bom? O glutamato é ruim?

Normalmente, quando se lê esse tipo de texto, acaba-se humanizando as moléculas, rotulando-as de "boas" ou "ruins" - que tem um nome e é chamado antropomorfismo, muito na moda nos tempos medievais. A realidade está longe desses julgamentos simplistas.

Em uma sociedade na qual geramos um conceito de "saúde", é fácil para alguns dos mecanismos da natureza nos deixar desconfortáveis. O problema é que a natureza não entende "saúde". Nós criamos isso através da medicina, indústrias farmacêuticas e psicologia. É um conceito social e, como qualquer conceito social, está sujeito ao progresso das sociedades, sejam elas humanas ou científicas. Os avanços mostram que o glutamato está relacionado a um bom número de patologias como a doença de Alzheimer ou esquizofrenia.Este não é um mau olhado da evolução para o ser humano, mas sim um desequilíbrio bioquímico de um conceito que a natureza ainda não compreende: a sociedade humana no século XXI.

E como sempre, por que estudar isso? Neste caso, acho que a resposta é muito clara. Devido ao papel do glutamato em várias patologias neurodegenerativas, resulta num alvo farmacológico importante - embora também complexo - . Alguns exemplos dessas doenças, embora não tenhamos falado sobre eles nesta revisão porque eu acho que você poderia escrever uma entrada exclusivamente sobre isso, são a doença de Alzheimer e esquizofrenia. Subjetivamente, acho interessante a busca de novos medicamentos para a esquizofrenia por basicamente duas razões: a prevalência dessa doença e o custo de saúde envolvido; e os efeitos adversos dos antipsicóticos atuais que, em muitos casos, dificultam a adesão terapêutica.

Texto editado e editado por Frederic Muniente Peix

Referências bibliográficas:

Livros:

  • Siegel, G. (2006). Neuroquímica básica. Amesterdão: Elsevier.

Artigos:

  • Citri, A. & Malenka, R. (2007). Plasticidade Sináptica: Formas, Funções e Mecanismos Múltiplos, Neuropsychopharmacology, 33 (1), 18-41. //dx.doi.org/10.1038/sj.npp.1301559
  • Hardingham, G. & Bading, H. (2010). Sinalização do receptor NMDA sináptico versus extra-sináptico: implicações para distúrbios neurodegenerativos. Nature Reviews Neuroscience, 11 (10), 682-696. //dx.doi.org/10.1038/nrn2911
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  • Kerchner, G. & Nicoll, R. (2008). Sinapses silenciosas e o surgimento de um mecanismo pós-sináptico para LTP. Nature Reviews Neuroscience, 9 (11), 813-825. //dx.doi.org/10.1038/nrn2501
  • Papouin, T. & Oliet, S. (2014). Organização, controle e função de receptores NMDA extra-sinápticos. Transações filosóficas da Royal Society B: Ciências Biológicas, 369 (1654), 20130601-20130601. //dx.doi.org/10.1098/rstb.2013.0601

Vídeo Aula 147 - Sistema Nervoso - Neurotransmissores: Serotonina, Dopamina e Endorfinas | Anatomia (Novembro 2021).


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