Glutamat (neurotransmitter): sintesis, aksi, fungsi

glutamat adalah yang paling neurotransmitter rangsang berlimpah dengan fungsi dalam sistem saraf dari organisme vertebrata . Ini memainkan peran mendasar dalam semua fungsi rangsang, yang menyiratkan bahwa itu terkait dengan lebih dari 90% dari semua koneksi sinaptik di otak manusia.

Reseptor glutamat biokimia dapat dibagi menjadi tiga kelas: reseptor AMPA, reseptor NMDA, dan reseptor glutamat metabotropik. Beberapa ahli mengidentifikasi tipe keempat, yang dikenal sebagai reseptor kainate. Mereka ditemukan di semua daerah otak , tetapi sangat melimpah di beberapa daerah.

Sumber: pixabay.com

Glutamat memainkan peran mendasar dalam plastisitas sinaptik. Karena itu, ini terutama terkait dengan fungsi kognitif lanjutan tertentu seperti memori dan pembelajaran. Bentuk khusus dari plastisitas , yang dikenal sebagai potensiasi jangka panjang, terjadi pada sinapsis glutamatergik di area seperti hipokampus atau korteks.

Selain semua ini, glutamat juga memiliki sejumlah manfaat kesehatan bila dikonsumsi melalui diet dalam jumlah sedang. Namun, itu juga dapat menyebabkan beberapa efek negatif jika Anda terlalu banyak berkonsentrasi, baik di tingkat otak maupun dalam makanan. Pada artikel ini kita akan memberi tahu Anda segalanya tentang dia.

Indeks artikel

Perpaduan

Struktur L-Glutamat

Glutamat adalah salah satu komponen utama dari sejumlah besar protein. Karena itu, ini adalah salah satu asam amino paling melimpah di seluruh tubuh manusia. Dalam keadaan normal, adalah mungkin untuk mendapatkan cukup neurotransmiter ini melalui makanan, sehingga tidak perlu mensintesisnya.

Namun, glutamat dianggap sebagai asam amino non-esensial. Artinya, pada saat darurat, tubuh dapat memetabolismenya dari zat lain. Secara khusus, dapat disintesis dari asam alfa-Ketoglutarat, yang diproduksi oleh siklus asam sitrat dari sitrat.

Pada tingkat otak, glutamat tidak mampu melewati sawar darah otak dengan sendirinya. Namun, ia bergerak melalui sistem saraf pusat melalui sistem transportasi afinitas tinggi. Ini berfungsi untuk mengatur konsentrasinya dan menjaga jumlah zat ini yang ditemukan dalam cairan otak konstan.

Dalam sistem saraf pusat, glutamat disintesis dari glutamin dalam proses yang dikenal sebagai “siklus glutamat-glutaminergik”, melalui aksi enzim glutaminase. Hal ini dapat terjadi baik di neuron presinaptik maupun di sel glial yang mengelilinginya.

Di sisi lain, glutamat itu sendiri merupakan prekursor neurotransmitter lain yang sangat penting, GABA. Proses transformasi dilakukan oleh aksi enzim glutamat dekarboksilase.

Mekanisme aksi

Reseptor AMPA berikatan dengan antagonis L-glutamat yang menunjukkan terminal amino, domain pengikat ligan, dan domain transmembran, PDB 3KG2. Curtis Neveu [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]

Glutamat memberikan efeknya pada tubuh dengan mengikat empat jenis reseptor biokimia yang berbeda: reseptor AMPA, reseptor NMDA, reseptor glutamat metabotropik, dan reseptor kainate. Kebanyakan dari mereka terletak di dalam sistem saraf pusat .

Faktanya, sebagian besar reseptor glutamat terletak di dendrit sel pascasinaps; dan mereka mengikat molekul yang dilepaskan ke dalam ruang intra-sinaptik oleh sel-sel prasinaps. Di sisi lain, mereka juga hadir dalam sel seperti astrosit dan oligodendrosit .

Reseptor glutamin dapat dibagi menjadi dua subtipe: ionotropik dan metabotropik. Di bawah ini kita akan melihat bagaimana masing-masing bekerja secara lebih rinci.

Reseptor ionotropik

reseptor ionotropik.

Reseptor glutamat ionotropik memiliki fungsi utama yang memungkinkan ion natrium, kalium, dan kadang-kadang kalsium melewati otak sebagai respons terhadap pengikatan glutamat. Ketika pengikatan terjadi, antagonis merangsang aksi langsung pori pusat reseptor, saluran ion, sehingga memungkinkan zat ini melewatinya.

Lewatnya ion natrium, kalium, dan kalsium menyebabkan arus rangsang pascasinaps. Arus ini mengalami depolarisasi; dan jika jumlah reseptor glutamat yang cukup diaktifkan, potensial aksi di neuron pascasinaps dapat dicapai.

Semua jenis reseptor glutamat mampu menghasilkan arus rangsang pascasinaps. Namun, kecepatan dan durasi arus ini berbeda untuk masing-masing. Dengan demikian, masing-masing memiliki efek yang berbeda pada sistem saraf.

Reseptor Metabotropik

Reseptor glutamat metabotropik milik subfamili C reseptor protein G. Mereka dibagi menjadi tiga kelompok, yang pada gilirannya dibagi menjadi delapan subtipe dalam kasus mamalia.

Reseptor ini terdiri dari tiga bagian yang berbeda: wilayah ekstraseluler, wilayah transmembran, dan wilayah intraseluler. Tergantung di mana molekul glutamat terikat, efek yang berbeda akan terjadi di tubuh atau di sistem saraf.

Wilayah ekstraseluler terdiri dari modul yang dikenal sebagai ” penangkap lalat Venus ” yang bertanggung jawab untuk mengikat glutamat. Ia juga memiliki bagian kaya sistein yang memainkan peran mendasar dalam transmisi perubahan arus menuju bagian transmembran.

Daerah transmembran terdiri dari tujuh daerah, dan fungsi utamanya adalah untuk menghubungkan zona ekstraseluler dengan zona intraseluler, di mana protein coupling umumnya terjadi.

Pengikatan molekul glutamat di daerah ekstrasel menyebabkan protein yang mencapai daerah intrasel terfosforilasi. Ini mempengaruhi sejumlah besar jalur biokimia dan saluran ion dalam sel. Karena itu, reseptor metabotropik dapat menyebabkan berbagai efek fisiologis yang sangat luas.

Reseptor di luar sistem saraf pusat

Reseptor glutamat diyakini memainkan peran kunci dalam menerima rangsangan yang menimbulkan rasa “umami”, salah satu dari lima rasa dasar menurut penelitian terbaru di bidang ini. Karena itu, diketahui bahwa reseptor kelas ini ada di lidah, khususnya di indera perasa.

Reseptor glutamat ionotropik juga diketahui ada di jaringan jantung, meskipun perannya di area ini masih belum diketahui. Disiplin yang dikenal sebagai “imunhistokimia” telah menempatkan beberapa reseptor ini di saraf terminal, ganglia, serat konduktif, dan beberapa kardiomiosit.

Di sisi lain, mungkin juga untuk menemukan sejumlah kecil reseptor ini di daerah tertentu di pankreas. Fungsi utamanya di sini adalah untuk mengatur sekresi zat-zat seperti insulin dan glukagon. Ini telah membuka pintu untuk penelitian tentang kemungkinan mengatur diabetes menggunakan antagonis glutamat.

Kita juga tahu hari ini bahwa kulit memiliki sejumlah reseptor NMDA, yang dapat dirangsang untuk menghasilkan efek analgesik. Singkatnya, glutamat memiliki efek yang sangat bervariasi di seluruh tubuh, dan reseptornya terletak di seluruh tubuh.

Fitur

Kita telah melihat bahwa glutamat adalah neurotransmitter paling melimpah di otak mamalia. Ini terutama disebabkan oleh fakta bahwa ia memenuhi sejumlah besar fungsi dalam tubuh kita. Di sini kita memberi tahu Anda mana yang utama.

Mendukung fungsi otak normal

Glutamat adalah neurotransmitter yang paling penting dalam mengatur fungsi otak normal. Hampir semua neuron rangsang di otak dan sumsum tulang belakang adalah glutamatergik.

Glutamat mengirimkan sinyal baik ke otak dan ke seluruh tubuh. Pesan-pesan ini membantu fungsi-fungsi seperti memori , pembelajaran, atau penalaran, selain memainkan peran sekunder dalam banyak aspek lain dari fungsi otak kita.

Sebagai contoh, hari ini kita tahu bahwa dengan tingkat glutamat yang rendah tidak mungkin untuk membentuk ingatan baru. Selain itu, jumlah neurotransmiter yang sangat rendah ini dapat memicu serangan skizofrenia, epilepsi, atau masalah kejiwaan seperti depresi dan kecemasan.

Bahkan penelitian dengan tikus menunjukkan bahwa kadar glutamat yang sangat rendah di otak mungkin terkait dengan gangguan spektrum autisme.

Ini adalah prekursor untuk GABA

Glutamat juga merupakan basa yang digunakan oleh tubuh untuk membentuk neurotransmitter lain yang sangat penting, asam gamma-aminobutirat (GABA). Zat ini berperan sangat penting dalam pembelajaran, selain untuk kontraksi otot. Hal ini juga terkait dengan fungsi seperti tidur atau relaksasi.

Meningkatkan fungsi sistem pencernaan

Glutamat dapat diserap dari makanan, neurotransmitter ini menjadi sumber energi utama bagi sel-sel sistem pencernaan , serta substrat penting untuk sintesis asam amino di bagian tubuh ini.

Glutamat yang ada dalam makanan menyebabkan beberapa reaksi mendasar di seluruh tubuh. Misalnya, mengaktifkan saraf vagus, sedemikian rupa sehingga produksi serotonin dalam sistem pencernaan dipromosikan. Ini mendorong pergerakan usus, serta meningkatkan suhu tubuh dan produksi energi.

Beberapa penelitian menunjukkan bahwa penggunaan suplemen glutamat oral dapat meningkatkan pencernaan pada pasien dengan masalah dalam hal ini. Selain itu, zat ini juga dapat melindungi dinding lambung dari efek berbahaya obat-obatan tertentu di atasnya.

Mengatur siklus nafsu makan dan kenyang

Meskipun kita tidak tahu persis bagaimana efek ini terjadi, glutamat memiliki efek pengaturan yang sangat penting pada sirkuit nafsu makan dan rasa kenyang.

Dengan demikian, kehadirannya dalam makanan membuat kita merasa lebih lapar dan ingin makan lebih banyak; tetapi juga membuat kita merasa lebih kenyang setelah meminumnya.

Meningkatkan sistem kekebalan tubuh

Beberapa sel sistem kekebalan juga memiliki reseptor glutamat; misalnya sel T, sel B, makrofag, dan sel dendritik. Ini menunjukkan bahwa neurotransmitter ini memainkan peran penting dalam sistem kekebalan bawaan dan adaptif.

Beberapa penelitian yang menggunakan zat ini sebagai obat telah menunjukkan bahwa hal itu dapat memiliki efek yang sangat menguntungkan pada penyakit seperti kanker atau infeksi bakteri. Selain itu, tampaknya juga melindungi sampai batas tertentu terhadap gangguan neurodegeneratif, seperti Alzheimer .

Meningkatkan fungsi otot dan tulang

Hari ini kita tahu bahwa glutamat memainkan peran mendasar dalam pertumbuhan dan perkembangan tulang, serta dalam menjaga kesehatannya.

Zat ini mencegah munculnya sel-sel yang merusak tulang, seperti osteoklas; dan dapat digunakan untuk mengobati penyakit seperti osteoporosis pada manusia.

Di sisi lain, kita juga tahu bahwa glutamat memainkan peran mendasar dalam fungsi otot. Selama berolahraga, misalnya, neurotransmitter ini bertanggung jawab untuk menyediakan energi untuk serat otot dan untuk memproduksi glutathione.

Dapat meningkatkan umur panjang

Akhirnya, beberapa penelitian terbaru menunjukkan bahwa glutamat dapat memiliki efek yang sangat menguntungkan pada proses penuaan sel. Meskipun belum diuji pada manusia, percobaan pada hewan menunjukkan bahwa peningkatan zat ini dalam makanan dapat menurunkan angka kematian.

Efek ini diyakini karena glutamat menunda timbulnya gejala penuaan sel, yang merupakan salah satu penyebab utama kematian terkait usia.

bahaya

Ketika tingkat alami glutamat diubah di otak atau di dalam tubuh, adalah mungkin untuk menderita segala macam masalah. Ini terjadi baik jika jumlah zat dalam tubuh kurang dari yang kita butuhkan, atau jika kadarnya dinaikkan secara berlebihan.

Jadi, misalnya, perubahan kadar glutamat dalam tubuh telah dikaitkan dengan gangguan mental seperti depresi, kecemasan, dan skizofrenia. Selain itu, tampaknya juga terkait dengan autisme, Alzheimer, dan semua jenis penyakit neurodegeneratif.

Di sisi lain, pada tingkat fisik tampaknya kelebihan zat ini akan dikaitkan dengan masalah seperti obesitas, kanker, diabetes, atau amyotrophic lateral sclerosis. Itu juga bisa memiliki efek yang sangat merugikan pada kesehatan komponen tertentu dari tubuh, seperti otot dan tulang.

Semua bahaya ini akan terkait, di satu sisi, dengan kelebihan glutamat murni dalam makanan (dalam bentuk monosodium glutamat, yang tampaknya mampu melintasi sawar darah-otak). Selain itu, mereka juga harus melakukan dengan kelebihan porositas di penghalang yang sama.

kesimpulan

Glutamat adalah salah satu zat terpenting yang diproduksi oleh tubuh kita, dan memainkan peran mendasar dalam semua jenis fungsi dan proses. DAN

Dalam artikel ini Anda telah mempelajari cara kerjanya dan apa manfaat utamanya; tetapi juga bahayanya jika ditemukan dalam jumlah yang terlalu tinggi dalam tubuh kita.

Referensi

  1. “Apa itu glutamat? Pemeriksaan fungsi, jalur dan eksitasi neurotransmitter glutamat ”di: Neurohacker. Diperoleh pada: 26 Februari 2019 dari Neurohacker: neurohacker.com.
  2. “Ikhtisar Sistem Glutamatergic” di: Pusat Nasional Informasi Bioteknologi. Diperoleh pada: 26 Februari 2019 dari Pusat Nasional untuk Informasi Bioteknologi: ncbi.nlm.nih.gov.
  3. “Reseptor glutamat” di: Wikipedia. Diakses pada: 26 Februari 2019 dari Wikipedia: en.wikipedia.org.
  4. “8 Peran Penting Glutamat + Mengapa Ini Buruk Secara Berlebihan” di: Self Hacked. Diperoleh pada: 26 Februari 2019 dari Self Hacked: selfhacked.com.
  5. “Glutamat (neurotransmitter)” di: Wikipedia. Diakses pada: 26 Februari 2019 dari Wikipedia: en.wikipedia.org.


Related Posts