Glutamato (neurotransmissor): síntese, ação, funções

O glutamato é o neurotransmissor mais abundante no função excitatória sistema nervoso de organismos vertebrados . Ele desempenha um papel fundamental em todas as funções interessantes, o que implica que está relacionado a mais de 90% de todas as conexões sinápticas no cérebro humano.

Os receptores bioquímicos de glutamato podem ser divididos em três classes: receptores AMPA, receptores NMDA e receptores metabotrópicos de glutamato. Alguns especialistas identificam um quarto tipo, conhecido como receptores de cainato. Eles são encontrados em todas as regiões do cérebro , mas são especialmente abundantes em algumas áreas.

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Fonte: pixabay.com

O glutamato desempenha um papel fundamental na plasticidade sináptica. Por isso, está especialmente relacionado a certas funções cognitivas avançadas, como memória e aprendizado. Uma forma específica de plasticidade , conhecida como potenciação de longo prazo, ocorre nas sinapses glutamatérgicas em áreas como o hipocampo ou o córtex.

Além de tudo isso, o glutamato também possui vários benefícios para a saúde quando consumido através da alimentação moderada. No entanto, também pode causar efeitos negativos se estiver concentrado em excesso, tanto no nível do cérebro quanto nos alimentos. Neste artigo, mostramos tudo sobre isso.

Síntese

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Estrutura de L-Glutamato

O glutamato é um dos principais componentes de uma grande quantidade de proteína. Por esse motivo, é um dos aminoácidos mais abundantes em todo o corpo humano. Em circunstâncias normais, é possível obter uma quantidade suficiente desse neurotransmissor através da alimentação, para que não seja necessário sintetizá-lo.

No entanto, o glutamato é considerado um aminoácido não essencial. Isso significa que, em tempos de emergência, o corpo pode metabolizá-lo de outras substâncias. Especificamente, pode ser sintetizado a partir do ácido alfa-cetoglutárico, produzido pelo ciclo do ácido cítrico a partir do citrato.

No nível do cérebro, o glutamato não é capaz de atravessar a barreira cerebral do sangue por si só. No entanto, ele se move através do sistema nervoso central através de um sistema de transporte de alta afinidade. Isso serve para regular sua concentração e manter constante a quantidade dessa substância encontrada nos fluidos cerebrais.

No sistema nervoso central, o glutamato é sintetizado a partir da glutamina no processo conhecido como “ciclo glutamato-glutaminérgico”, por meio da ação da enzima glutaminase. Isso pode ocorrer tanto nos neurônios pré-sinápticos quanto nas células gliais que os cercam.

Por outro lado, o glutamato é, por si só, um precursor de outro neurotransmissor importante, o GABA. O processo de transformação é realizado pela ação da glutamato descarboxilase acima.

Mecanismo de ação

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O receptor AMPA se liga a um antagonista de L-glutamato, mostrando o terminal amino, domínio de ligação ao ligante e domínio transmembranar, PDB 3KG2. Curtis Neveu [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]
O glutamato exerce seu efeito sobre o corpo ligando-se a quatro tipos diferentes de receptores bioquímicos: receptores AMPA, receptores NMDA, receptores metabotrópicos de glutamato e receptores de cainato. A maioria deles está localizada dentro do sistema nervoso central .

De fato, a grande maioria dos receptores de glutamato está localizada nos dendritos das células pós-sinápticas; e se ligam a moléculas liberadas no espaço intrassináptico pelas células pré-sinápticas. Por outro lado, eles também estão presentes em células como astrócitos e oligodendrócitos .

Os receptores glutaminérgicos podem ser divididos em dois subtipos: ionotrópico e metabotrópico. A seguir, veremos como cada um deles funciona com mais detalhes.

Receptores ionotrópicos

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Receptor ionotrópico

Os receptores ionotrópicos de glutamato têm a principal função de permitir a passagem de íons sódio, potássio e, às vezes, cálcio no cérebro em resposta a uma ligação de glutamato. Quando a ligação ocorre, o antagonista estimula a ação direta do poro central do receptor, um canal iônico, que permite a passagem dessas substâncias.

A passagem de íons sódio, potássio e cálcio causa uma corrente excitatória pós-sináptica. Essa corrente é despolarizante; e se o número suficiente de receptores de glutamato for ativado, o potencial de ação no neurônio pós-sináptico pode ser alcançado.

Todos os tipos de receptores de glutamato são capazes de produzir uma corrente excitatória pós-sináptica. No entanto, a velocidade e a duração dessa corrente são diferentes para cada uma delas. Assim, cada um deles tem efeitos diferentes no sistema nervoso.

Receptores metabotrópicos

Os receptores metabólicos do glutamato pertencem à subfamília C dos receptores da proteína G. Eles são divididos em três grupos, que por sua vez são divididos em oito subtipos no caso de mamíferos.

Esses receptores são compostos de três partes distintas: a região extracelular, a região transmembranar e a região intracelular. Dependendo de onde a ligação com as moléculas de glutamato ocorre, um efeito diferente ocorrerá no corpo ou no sistema nervoso.

A região extracelular é composta por um módulo conhecido como “armadilha Venus”, responsável pela ligação do glutamato. Também possui uma parte rica em cisteína que desempenha um papel fundamental na transmissão da mudança de corrente para a parte da transmembrana.

A região transmembranar é formada por sete áreas, e sua principal função é conectar a zona extracelular à intracelular, onde geralmente ocorre o acoplamento de proteínas.

A ligação de moléculas de glutamato na região extracelular faz com que as proteínas que atingem o intracelular sejam fosforiladas. Isso afeta um grande número de vias bioquímicas e canais de íons na célula. Por esse motivo, os receptores metabotrópicos podem causar uma ampla gama de efeitos fisiológicos.

Receptores fora do sistema nervoso central

Acredita-se que os receptores de glutamato desempenhem papel fundamental no recebimento dos estímulos que causam o sabor “umami”, um dos cinco sabores básicos, de acordo com as pesquisas mais recentes nessa área. Por isso, sabe-se que existem receptores desse tipo na linguagem, especificamente nas papilas gustativas.

Sabe-se também que existem receptores ionotrópicos de glutamato no tecido cardíaco, embora sua função nessa área ainda seja desconhecida. A disciplina conhecida como “imuno-histoquímica” localizou alguns desses receptores em nervos terminais, gânglios, fibras condutoras e alguns cardiomiócitos.

Por outro lado, também é possível encontrar um pequeno número desses receptores em certas regiões do pâncreas. Sua principal função aqui é regular a secreção de substâncias como insulina e glucagon. Isso abriu as portas para pesquisas sobre a possibilidade de regular o diabetes usando antagonistas do glutamato.

Também sabemos hoje que a pele possui uma certa quantidade de receptores NMDA, que podem ser estimulados a produzir um efeito analgésico. Em suma, o glutamato tem efeitos muito variados em todo o corpo e seus receptores estão localizados em todo o corpo.

Funções

Já vimos que o glutamato é o neurotransmissor mais abundante no cérebro dos mamíferos. Isto é principalmente devido ao fato de que ele cumpre um grande número de funções em nosso corpo. A seguir, mostramos quais são os principais.

Ajuda a função cerebral normal

O glutamato é o neurotransmissor mais importante quando se trata de regular as funções cerebrais normais. Praticamente todos os neurônios excitatórios no cérebro e na medula espinhal são glutamatérgicos.

O glutamato envia sinais para o cérebro e para todo o corpo. Essas mensagens ajudam em funções como memória, aprendizado ou raciocínio, além de desempenhar um papel secundário em muitos outros aspectos de como nosso cérebro funciona.

Por exemplo, hoje sabemos que com baixos níveis de glutamato é impossível formar novas memórias. Além disso, uma quantidade anormalmente baixa desse neurotransmissor pode desencadear ataques de esquizofrenia, epilepsia ou problemas psiquiátricos, como depressão e ansiedade.

Mesmo estudos com ratos mostram que níveis anormalmente baixos de glutamato no cérebro podem estar relacionados a distúrbios do espectro do autismo.

É um precursor do GABA

O glutamato também é a base usada pelo corpo para formar outro neurotransmissor de grande importância, o ácido gama-aminobutírico (GABA). Esta substância desempenha um papel muito importante na aprendizagem, além da contração muscular. Também está associado a funções como sono ou relaxamento.

Melhora o funcionamento do sistema digestivo

O glutamato pode ser absorvido dos alimentos, sendo este neurotransmissor a principal fonte de energia das células do sistema digestivo , além de ser um substrato importante para a síntese de aminoácidos nessa parte do corpo.

O glutamato presente nos alimentos causa várias reações fundamentais em todo o corpo. Por exemplo, ele ativa o nervo vago, de modo que a produção de serotonina no sistema digestivo é incentivada. Isso incentiva os movimentos intestinais, além de aumentar a temperatura corporal e a produção de energia.

Alguns estudos mostram que o uso de suplementos orais de glutamato pode melhorar a digestão em pacientes com problemas nesse sentido. Além disso, esta substância também pode proteger a parede do estômago dos efeitos nocivos de certos medicamentos.

Regula o ciclo de apetite e saciedade

Embora não saibamos exatamente como esse efeito ocorre, o glutamato tem um efeito regulador muito importante no circuito de apetite e saciedade.

Assim, sua presença na comida nos faz sentir mais fome e querer ingerir mais; mas também nos faz sentir mais saciados depois de tomá-lo.

Melhora o sistema imunológico

Algumas das células do sistema imunológico também têm receptores de glutamato; por exemplo, células T, células B, macrófagos e células dendríticas. Isso sugere que esse neurotransmissor desempenha um papel importante no sistema imunológico inato e adaptativo.

Alguns estudos que usam esta substância como medicamento mostraram que ela pode ter um efeito muito benéfico em doenças como câncer ou infecções bacterianas. Além disso, parece que também protege em certa medida distúrbios neurodegenerativos, como o Alzheimer .

Melhora a função dos músculos e ossos

Hoje sabemos que o glutamato desempenha um papel fundamental no crescimento e desenvolvimento dos ossos, bem como na manutenção de sua saúde.

Essa substância evita o aparecimento de células que deterioram os ossos, como os osteoclastos; e poderia ser usado para tratar doenças como a osteoporose em humanos.

Por outro lado, também sabemos que o glutamato tem um papel fundamental na função muscular. Durante o exercício, por exemplo, esse neurotransmissor é responsável por fornecer energia às fibras musculares e produzir glutationa.

Pode aumentar a longevidade

Finalmente, alguns estudos recentes sugerem que o glutamato pode ter um efeito muito benéfico no processo de envelhecimento celular. Embora ainda não tenha sido testado em seres humanos, experimentos em animais mostram que um aumento dessa substância na dieta pode reduzir as taxas de mortalidade.

Acredita-se que esse efeito se deva ao fato de o glutamato retardar o aparecimento dos sintomas do envelhecimento celular, uma das principais causas de morte relacionada à idade.

Perigos

Quando os níveis naturais de glutamato são alterados no cérebro ou organismo, é possível sofrer todos os tipos de problemas. Isso acontece tanto se houver menos quantidade de substância no corpo quanto a necessária, como se os níveis aumentassem de maneira exagerada.

Assim, por exemplo, a alteração nos níveis de glutamato no corpo tem sido associada a transtornos mentais, como depressão, ansiedade e esquizofrenia. Além disso, também parece estar relacionado ao autismo, à doença de Alzheimer e a todos os tipos de doenças neurodegenerativas.

Por outro lado, no nível físico, parece que um excesso dessa substância estaria associado a problemas como obesidade, câncer, diabetes ou esclerose lateral amiotrófica. Também pode ter efeitos muito prejudiciais à saúde de certos componentes do corpo, como músculos e ossos.

Todos esses perigos estariam relacionados, por um lado, ao excesso de glutamato puro na dieta (na forma de glutamato monossódico, que parece capaz de atravessar a barreira hematoencefálica). Além disso, eles também teriam a ver com um excesso de porosidade nessa mesma barreira.

Conclusão

O glutamato é uma das substâncias mais importantes produzidas pelo nosso corpo e desempenha um papel fundamental em todos os tipos de funções e processos. E

Neste artigo, você aprendeu como funciona e quais são seus principais benefícios; mas também os perigos que tem quando encontrados em quantidades muito altas em nosso corpo.

Referências

  1. “O que é glutamato? Um exame das funções, vias e excitação do neurotransmissor do glutamato ”em: Neurohacker. Retirado em: 26 de fevereiro de 2019 de Neurohacker: neurohacker.com.
  2. “ Visão geral do sistema glutamatérgico ” em: National Center for Biotechnology Information. Retirado em: 26 de fevereiro de 2019 do Centro Nacional de Informações Biotecnológicas: ncbi.nlm.nih.gov.
  3. “Receptor de glutamato” em: Wikipedia. Retirado em: 26 de fevereiro de 2019 da Wikipedia: en.wikipedia.org.
  4. “8 papéis importantes do glutamato + por que é ruim em excesso” em: auto-hackeado. Retirado em: 26 de fevereiro de 2019 de Self Hacked: selfhacked.com.
  5. “Glutamato (neurotransmissor)” em: Wikipedia. Retirado em: 26 de fevereiro de 2019 da Wikipedia: en.wikipedia.org.

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