Глутамат
Метаболизм глутаминовой кислоты в организме тесно связан с важнейшим циклом трикарбоновых кислот, следуя из этого, глутамат правомерно считать промежуточным продуктом энергетического обмена, доказательством тому является, что через 30 минут инъекции меченой глюкозы более 70% радиоактивности растворимой фракции приходится на долю глутамата и α-кетоглутарата в ЦНС. Также данное наблюдение является доказательством главной роли глюкозы в биосинтезе аминокислот мозга, в частности, глутаминовой кислоты [1].
Вторым важным источником глутаминовой кислоты является пища богатая белком. В живых организмах эта аминокислота в виде аниона глутамата присутствуют в составе белков, ряда низкомолекулярных веществ и в свободном виде. Глутаминовая кислота играет важную роль в азотистом обмене.
Также необходимо упомянуть аминокислоту глутамин, так как она в растворе гидролизуется до глутаминовой кислоты, то есть является ее третьим источником, данная реакция обратима.
Глутамат — наиболее распространенный возбуждающий нейротрансмиттер в нервной системе позвоночных. В химических синапсах глутамат запасается в пресинаптических пузырьках (везикулах) [1]. Нервный импульс запускает высвобождение глутамата из пресинаптического нейрона. На постсинаптическом нейроне глутамат связывается с постсинаптическими рецепторами. После взаимодействия глутамат поглощается из синаптической щели астроцитами, где при участии глутаминсинтетазы происходит превращение данной аминокислоты в глутамин. Данная реакция протекает с участием аммиака, встраивающегося в структуру глутаминовой кислоты с последующим превращением последней в глутамин, и с затратами АТФ.
ATP + L-GLUTAMATE + NH3 = ADP + ORTHOPHOSPHATE + L-GLUTAMINE
Глутамин в свою очередь поглощается нейронами глутаматэргической системы и при участии глутаминазы превращается в глутамат. Также глутамин является предшественником гамма-аминомасляной кислоты.
Выделяют ионотропные и метаботропные глутаматные рецепторы. Ионотропными рецепторами являются NMDA-рецепторы (N-метил-D-аспартатные рецепторы), AMPA-рецепторы (рецепторы α-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолпропионовой кислоты) и каинатные рецепторы (ионотропный рецептор глутамата, селективно активируемые агонистом — каиновой кислотой). К метаботропным относится группа рецепторов mGluR, в отличие от "быстродействующих" ионотропных, они обеспечивают медленную реакцию на глутаматергические сигналы. По строению метаботропные рецепторы глутамата относятся к C-классу рецепторов, сопряженных с G-белками, это семейство белков, относящихся к ГТФазам, семейству ферментов гидролаз, которые связывают и гидролизуют гуанозинтрифосфат, и функционирующих в качестве вторичных посредников во внутриклеточных сигнальных каскадах.
Как уже указано выше, глутамат является возбуждающим медиатором ЦНС. При введении глутаминовой кислоты в различные участки наблюдается возникновение судорожной активности, глутамат является одним из компонентов в патогенезе эпилепcии. Также наблюдается развитие распространяющейся депрессии. Глутамат обладает эксайотоксичностью, способностью к повреждению и гибели нервных клеток посредством гиперактивации NMDA-рецепторов [1]. Данное явление можно наблюдать при внутривенном введении глутамата: может возникнуть разрушение клеток в районах ЦНС, где плохо развит гематоэнцефалический барьер.