Spis treści

1. Aminokwasy pobudzające 
   1.1. Receptory glutaminergiczne jonotropowe 
   1.2. Receptory glutaminergiczne metabotropowe
   1.3. Wychwyt zwrotny oraz metabolizm kwasu glutaminowego
2. Aminokwasy hamujące
3. Podsumowanie

 

Neuroprzekaźniki aminokwasowe – aminokwasy występujące w organizmie, które pełnią rolę przenośników informacji w układzie nerwowym. Związki te można podzielić na dwie grupy: aminokwasy o działaniu pobudzającym oraz aminokwasy hamujące.

 

1. Aminokwasy pobudzające

Do grupy aminokwasów pobudzających zalicza się przede wszystkim: kwas L-glutaminowy (glutaminian) oraz kwas L-asparaginowy (asparaginian). Ten drugi pełni rolę neuroprzekaźnika tylko w niektórych warunkach. Oba aminokwasy działają pobudzająco na receptory należące do grupy receptorów glutaminergicznych. W układzie nerwowym spotyka się glutaminergiczne receptory jonotropowe oraz metabotropowe. Wśród tych pierwszych najlepiej poznanymi są: AMPA i NMDA. Ich nazwy pochodzą od pierwotnie zsyntetyzowanych agonistów tych receptorów. W przypadku AMPA agonistą był kwas α-amino-3-hydroksy-5-metylo-4-izoksazolopropianowy, a w przypadku NMDA – kwas N-metylo-D-asparaginowy. Aby neuron wykorzystujący do transmisji aminokwasy został pobudzony, musi nastąpić jednoczesna aktywacja NMDA oraz AMPA. Oprócz tego, w organizmie występuje jeszcze 8 rodzajów receptorów metabotropowych, charakteryzujących się odmiennymi właściwościami.

 

1.1. Receptory glutaminergiczne jonotropowe

Białko budujące AMPA składa się z czterech domen transbłonowych. Każda z nich złożona jest z czterech podjednostek (GluR1- GluR4). Receptor ten posiada dwa specyficzne miejsca rozpoznające neuroprzekaźnik. W obrębie drugiej domeny występuje największe skupienie kanałów, którymi przenoszone są jony Na+ do wnętrza neuronu. W znacznie mniejszym stopniu do wnętrza mogą przechodzić jony Ca2+. Spowodowane jest to obecnością łańcuchów argininy w ścianach GluR2.

Receptor NMDA utworzony jest z kolei z sześciu białek (NR1, NR2A-NR2D oraz NR3A). Funkcję podstawową spełnia tutaj białko NR1, pozostałe służą tylko do modelowania jego funkcji. Przykładem może być białko NR3, regulujące czas otwarcia kanału. W układzie nerwowym spotkać można wiele rodzajów receptorów z rodziny NMDA. Pomimo występujących pomiędzy nimi drobnych różnic funkcjonalnych, do ich aktywacji konieczna jest jednoczesna obecność dwóch neuroprzekaźników – glicyny oraz glutaminianu. Kanałami jonowymi występującymi w tym receptorze mogą przepływać zarówno jony sodu jak i jony wapnia. Przepływ ten jest możliwy dlatego, że wśród aminokwasów wyściełających kanał nie ma łańcuchów argininy. Ich zamykanie jest regulowane obecnością jonów Zn2+, Mg2+, a także H+. Do usunięcia blokad tych kanałów potrzebna jest obecność związków z grupy poliamin (związki zawierające więcej niż jedną resztę aminową lub iminową): sperminy oraz spermidyny.

 

1.2. Receptory glutaminergiczne metabotropowe

Jak wspomniano wcześniej, występuje aż osiem rodzajów tych receptorów. Posiadają one bardzo zróżnicowane właściwości. Gdy weźmie się pod uwagę rodzaj przekaźników wtórnych, które generowane są przez te receptory, można je podzielić na trzy klasy:

  • klasa I (mGluR1 i mGluR5) – receptory pobudzające fosfolipazę C, a dzięki jej aktywności możliwa jest synteza IP3 oraz DAG;
  • klasa II (mGluR2 i mGluR3) oraz klasa III (mGluR4, mGluR6, mGluR7 i mGluR8) – hamują działanie cyklazy adenylanowej, a przez to także syntezę cAMP.

Dodatkowo receptory wszystkich klas uczestniczą w regulacji przepuszczalności kanałów jonowych, głównie wapniowych oraz potasowych. Ich obecność wpływa także na otwieranie i zamykanie kanałów wapniowych znajdujących się na błonie presynaptycznej, a tym samym kontrolują wydzielanie neuroprzekaźnika z zakończeń synaptycznych.

 

1.3. Wychwyt zwrotny oraz metabolizm kwasu glutaminowego

W momencie dotarcia impulsów nerwowych do zakończeń synaptycznych, następuje uwolnienie glutaminianu z pęcherzyków synaptycznych. Dyfundując w szczelinie synaptycznej, trafia on na receptory glutaminergiczne znajdujące się na błonie komórki postsynaptycznej, a następnie zostaje usunięty z przestrzeni międzysynaptycznej. Niektóre cząsteczki glutaminianu mogą być wychwytywane przez zakończenia synaptyczne i magazynowane w pęcherzykach do późniejszego wykorzystania. W wychwycie tym i transporcie przez błonę komórkową uczestniczy nośnik aminokwasów pobudzających 1 – EAAC1 (ang. excitatory amino acid carier 1). Przeniesienie jednej cząsteczki glutaminianu do wnętrza powoduje równoczesne przeniesienie dwóch jonów Na+ w tym samym kierunku. Po dotarciu jonów sodu do cytoplazmy, następuje ich odłączenie od transportera, do którego w tym samym momencie przyłącza się jeden jon K+ i jest on przenoszony na zewnątrz. Dzięki temu w każdym cyklu pracy transportera do wnętrza komórki zostaje dostarczony jeden ładunek dodatni. Proces magazynowania cząsteczek kwasu glutaminowego w pęcherzykach jest złożony i wymaga stałego dopływu energii, pochodzącej z hydrolizy ATP.

Nie wszystkie cząsteczki są jednak wychwytywane, część z nich wnika do astrocytów. W błonie komórkowej komórek glejowych występują dwa transportery odpowiedzialne za przenoszenie cząsteczek kwasu glutaminowego: transporter glutaminowo-asparaginowy – GLAST (ang. glutamate-aspartate transporter) oraz transporter glutaminowy 1 – GLT-1 (ang. glutamete transporter-1). W astrocytach cząsteczki glutaminianu zostają przekształcone w glutaminę i w takiej właśnie postaci są w nich przechowywane. Gdy glutamina zostanie jednak uwolniona z komórki glejowej, przechodzi do neuronu, gdzie w jego mitochondriach przekształca się w kwas asparaginowy lub glutaminowy.

 

2. Aminokwasy hamujące

Głównym aminokwasem, który ma hamujący wpływ na komórkę jest kwas γ-aminomasłowy (GABA). Podobne efekty działania zauważa się także w przypadku glicyny.

 

3. Podsumowanie

Bibliografia:
1. Konturek, S., Fizjologia człowieka, Urban&Partner, 2007
2. Traczyk, W., Fizjologia człowieka w zarysie, PZWL, 2012

Dodaj komentarz