Глутамат в мозге
Глутамат в мозге - важнейший нейротрансмиттер для возбуждающих синапсов. Синапсы, которые используют в качестве трансмиттера глутамат, находятся приблизительно на 50% нейронов ЦНС. Они наиболее распространены в переднем мозге (telenzephalon) и гиппокампе . Рецепторуправляемые каналы, лигандом для которых служит глутамат , являются возбуждающими, поэтому названные синапсы образуют важнейшие возбуждающие входы систем мозга к коре большого мозга. Они участвуют в процессах обучения . Глутамат, таким образом, является важнейшим трансмиттером ЦНС. Поэтому, например, в качестве средства для наркоза применяется фармакологический препарат кетамин , представляющий собой антагонист глутамата ( табл. 21.2 ).
Освобождение глутамата происходит так же, как ACh , в зависимости от концентрации ионов Са2+ в пресинаптической области. Однако завершение синаптического переноса происходит не посредством его ферментативного разрушения в синаптической щели, а по механизму обратного захвата трансмиттера пресинаптическим нервным окончанием. Кроме того, в этом участвует и астроглия . Глутамат прямо открывает неспецифический ионный канал для катионов.
Существует по крайней мере три основных типа постсинаптических рецепторов, у каждого из которых есть много подтипов. Они различаются по своей способности связываться с экзогенными агонистами ( табл. 21.2 ). Один из типов связывается с N-метил-D-аспартатом (NMDA) и поэтому называется NMDA-рецептором . Некоторые из синапсов, снабженные этим типом рецепторов, обладают по сравнению с обычными синапсами дополнительным механизмом. Mg2+, находящийся в экстрацеллюлярной жидкости, оказывает на них влияние как неконкурентный блокатор сопряженного с этим рецептором ионного канала ( рис. 21.9 ). Таким образом, освобождение трансмиттера не приводит к эффекту. К другому типу относится рецептор, связывающийся с альфа-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолпропионовой кислотой (AMPA) . Если потенциал мембраны постсинаптической клетки благодаря возбуждающим синапсам, имеющим AMPA-рецептор, немного деполяризуется, то связывание Mg2+ с NMDA-рецептором уменьшается. После этого Mg2+ освобождает ионный канал, связанный с NMDA-рецептором, и ионы натрия могут проникать в клетку, вызывая сильную деполяризацию. Но через тот же самый ионный канал внутрь клетки могут также дополнительно попасть ионы Са2+, которые через системы вторичных мессенджеров и активацию специфических белков способствуют длительному потенциированию (долгосрочное потенциирование). Так создается основа для процессов обучения .
Уменьшение синаптической активности (долгосрочная депрессия) возможна благодаря похожему механизму. Так как информационный вход при помощи NMDA-синапса эффективен только тогда, когда одновременно активируются другие синапсы, которые деполяризуют мембрану клетки, такие постсинаптические нейроны могут выполнять "логические функции". Окись азота NO обратно влияет на NMDA-синапсы как ретроградный мессенджер пресинаптической области. Она возникает дополнительно в постсинаптической области в том случае, если при помощи входящего тока ионов Са2+ при деполяризации активируется NO-синтаза.
Чрезмерное возбуждение многих NMDA-синапсов может необратимо повредить постсинаптические клетки (так называемая эксайтотоксичность - цитотоксичность, свойственная возбуждающим нейротрансмиттерам, например, глутамату и аспартату ), по-видимому, под воздействием значительного входящего тока ионов Са2+. Очевидно, десенситизация на рецепторах этого типа наступает очень медленно. Эксайтотоксичность усиливает многие неврологические заболевания , такие как нарушение слуха , болезнь Альцгеймера или наследственные повреждения, вызванные первичной гипоксией .
На многих синапсах вместо глутамата находится аспартат. Часто глицин на NMDA-рецепторах является котрансмиттером. Кетамин , применяемый для наркоза, является неконкурентным блокатором NMDA-рецепторов. Из синаптической щели глутамат удаляется или обратным захватом в пресинаптическую область, или в клетки глии. Наряду с ионотропными рецепторами существует еще ряд метаботропных глутаматных рецепторов ( табл. 21.3 ).
