Глютаминовая кислота - это аминокислота, из которой строятся белки, из которых состоит наш организм. В то же время это важнейший возбуждающий нейромедиатор в нервной системе. Процессы обучения и памяти зависят от его активности. В то же время слишком высокая его концентрация убивает нервные клетки. Какую еще роль играет глутаминовая кислота в организме?
Глютаминовая кислота в организме обычно находится в форме аниона, называемого глутаматом. Это соединение представляет собой аминокислоту, то есть основной органический строительный блок, из которого строятся белки. В то же время это один из важнейших нейротрансмиттеров. Под этим термином понимают вещества, участвующие в передаче информации между нервными клетками. Это вещество считается важнейшим соединением, участвующим в формировании следа памяти в головном мозге. По этой причине его присутствие необходимо в процессе обучения и запоминания событий.
Чрезмерный уровень глутаминовой кислоты в центральной нервной системе, однако, не приносит пользы. Это приводит к повреждению нервных клеток. Есть исследования, свидетельствующие о том, что токсичность высоких уровней глутамата участвует в формировании повреждений участков головного мозга при болезни Альцгеймера. Эти изменения приводят к когнитивным расстройствам.
Глютаминовая кислота очень часто ассоциируется с химическими пищевыми добавками. Это связано с тем, что его соль, то есть глутамат натрия, является усилителем вкуса, добавляемым в блюда и смеси специй. Это один из самых популярных химикатов, используемых в пищевой промышленности. Глутамат натрия официально не признан вредным веществом в Европейском Союзе.
Глютамат является компонентом белка и поэтому является распространенным ингредиентом в пищевых продуктах. Его вкус заметен только тогда, когда он присутствует в виде несвязанного белка. Примером продукта, содержащего глутаминовую кислоту, является соевый соус. Ощущение вкуса, которое производит это химическое вещество, называется «умами».
Глютаминовая кислота как аминокислота
Глутамат химически представляет собой аминокислоту. Это название означает, что в его структуре есть карбоновая кислота и аминогруппа, расположенная у одного атома углерода. Аминокислоты, связанные между собой химическими связями, выстроенные в длинную цепь, составляют все существующие белки.
Глютаминовая кислота - это эндогенная аминокислота, т.е. та, которая может быть синтезирована нашим организмом. Его источником, безусловно, могут быть белки, поступающие с пищей. Все мясо, птица, рыба, яйца и молочные продукты являются отличными источниками глутаминовой кислоты. Некоторые богатые белком растительные продукты также могут быть источниками белка. Например, глютен, основной белок пшеницы, содержит от 30% до 35% глутаминовой кислоты.
Читайте также: Веганство и здоровье: как растительная диета влияет на организм?
Глутаминовая кислота как нейротрансмиттер
Глутамат, помимо участия в формировании белков, также действует как нейротрансмиттер. Это означает, что это вещество, которое выделяется в щель между двумя нервными клетками. Прохождение молекул глутамата от одной нервной клетки к рецепторам другой вызывает возбуждение. Рецепторы - это специализированные белковые структуры, которые распознают определенный нейротрансмиттер.
Глутаминовая кислота, используемая в качестве нейротрансмиттера, вырабатывается непосредственно глутаматергическими нейронами. Они составляют доминирующую часть нервных клеток головного мозга. Поэтому нарушение передачи глутаминовой кислоты имеет очень серьезные последствия. Это приводит к неврологическим заболеваниям и психическим расстройствам.
Глутаминовая кислота хранится в специальных везикулах, которые расположены в синапсах, т.е. в окончаниях нервных клеток, которые соединяются друг с другом. Нервные импульсы вызывают высвобождение глутамата в синаптическую щель, что в конечном итоге вызывает возбуждение другого нейрона. Рецепторы глутамата, такие как рецептор NMDA или AMPA, отвечают за получение информации, переносимой этим нейротрансмиттером. Соединение молекулы глутаминовой кислоты с рецептором вызывает его активацию и, таким образом, посыл нервного импульса дальше.
Глутамат является наиболее распространенным возбуждающим нейротрансмиттером в нервной системе позвоночных, включая человека. Он участвует в когнитивных функциях мозга, таких как обучение и запоминание. Он присутствует в глутаматергических синапсах гиппокампа, неокортекса и других отделов головного мозга.
Баланс между глутаматом и гамма-аминомасляной кислотой
Глутаминовая кислота, как основной возбуждающий нейротрансмиттер, физиологически находится в равновесии с основным тормозным нейротрансмиттером, т.е. гамма-аминомасляной кислотой (ГАМК). Соответствующее соотношение этих веществ определяет правильное функционирование нервной системы.
В случае болезненных состояний мы обычно будем говорить о превосходстве передачи, связанной с глутаматом, над ГАМК. Такой дисбаланс приводит к психотическим состояниям. Существуют теории, связывающие гиперактивность рецепторов глутаминовой кислоты с шизофренией. По этой причине ведется поиск психотропных препаратов, угнетающих глутаматергическую систему.
Ученые связывают следующие расстройства с повышенной или пониженной активностью нейротрансмиссии глутамата:
- беспокойство
- депрессия
- шизофрения
- нейродегенеративные заболевания
- биполярное расстройство
Депрессия и активность глутаминовой кислоты
Ученые и врачи не уверены в роли глутаматергической системы при депрессии. Некоторые исследования предполагают увеличение активности этого нейротрансмиттера при этом заболевании. Другие показывают, что передача глутамата подавляется.
Исследования показали, что применение препаратов, блокирующих активность глутамата, оказывает кратковременный антидепрессивный эффект. Примером такого препарата является кетамин, анестетик, используемый в хирургии и ветеринарии.
Эффект хорошего самочувствия также наблюдается при биполярном расстройстве при приеме препаратов этого класса.
Препарат под названием рилузол обладает способностью снижать скорость высвобождения глутаминовой кислоты из нейронов. Таким образом, он ингибирует глутаматергическую передачу. Исследования показали, что этот препарат действует как антидепрессант у пациентов с этим расстройством.
Эти тесты препаратов, подавляющих глутаматергическую систему, указывают на сильную связь между ее гиперактивностью и депрессивными симптомами. Дальнейшие исследования в этой области могут задать новое направление в лечении депрессии и биполярного расстройства.
Глютаминовая кислота и шизофрения
Существует гипотеза происхождения шизофрении, связанная с нарушением активности глутамата. Теория первоначально была основана на ряде клинических и невропатологических данных, указывающих на гипофункцию глутаматергической передачи сигналов через рецепторы NMDA. В последующие годы также появились генетические данные, подтверждающие этот тезис.
Однако современные данные свидетельствуют о том, что при этом расстройстве присутствуют как глутаматергические, так и дофаминергические нарушения. Они являются частью сложного набора нейрохимических, психологических, психосоциальных и структурных факторов мозга, которые в совокупности объясняют шизофрению.
Глютаминовая кислота и болезнь Альцгеймера
Многочисленные исследования показали связь между нейротоксичностью высоких уровней глутамата и деменцией при болезни Альцгеймера. Это повреждение связано с эффектом чрезмерной активации рецепторов этим нейротрансмиттером. В результате возникает отек и повреждение нервных клеток.
Мемантадин вводят для уменьшения симптомов болезни Альцгеймера. Этот препарат блокирует глутаматные рецепторы. В конечном итоге снижается стимуляция этим нейротрансмиттером, что приводит к торможению нейродегенеративных процессов.
Важность глутаминовой кислоты для будущего медицины
В настоящее время мы находимся на стадии изучения важности глутаматергической системы. Глубокое понимание управляющих им механизмов дает надежду на создание препаратов, эффективных при лечении психических и неврологических расстройств.
Исследование активности глутаминовой кислоты в человеческом мозгу также дает возможность понять, как работает человеческая память.