Аминокислотные нейротрансмиттеры представляют собой низкомолекулярные органические соединения, участвующие в передаче сигналов в центральной и периферической нервной системе. Они выполняют ключевую роль в регуляции возбуждения и торможения нейронов, обеспечивая баланс нейрональной активности, критически важный для поддержания физиологического гомеостаза.
Структура и свойства. Глутамат — это α-аминокислота с химической формулой C₅H₉NO₄, обладающая карбоксильной и аминной группой. Он является основным возбуждающим нейротрансмиттером центральной нервной системы.
Функции. Глутамат участвует в процессах обучения и памяти через механизмы синаптической пластичности, включая долговременное потенцирование (LTP). Он активирует ионные и метаботропные рецепторы: NMDA, AMPA и kainate. Через NMDA-рецепторы глутамат регулирует поток кальция, влияя на внутриклеточные сигнальные пути и синтез белков.
Метаболизм. Глутамат синтезируется из α-кетоглутарата цикла Кребса или через деградацию глутамина, а после передачи сигнала быстро захватывается глиальными клетками и трансформируется обратно в глутамин (глутамат-глутамин цикл).
Структура и свойства. ГАМК (C₄H₉NO₂) — основной тормозной нейротрансмиттер мозга. Обладает способностью связываться с рецепторами GABA_A и GABA_B, приводя к гиперполяризации постсинаптической мембраны.
Функции. ГАМК подавляет чрезмерную нейрональную активность, поддерживая баланс возбуждения и торможения. Она играет ключевую роль в контроле мышечного тонуса, седации, регуляции сна и эмоционального состояния.
Метаболизм. Синтезируется из глутамата при участии фермента глутаматдекарбоксилазы (GAD) с использованием пиридоксальфосфата как кофермента. Деградация происходит через GABA-трансаминазу с образованием сукцината, включаемого в цикл Кребса.
Структура и свойства. Глицин (C₂H₅NO₂) — простейшая аминокислота, обладающая как возбуждающими, так и тормозными свойствами в зависимости от локализации рецепторов.
Функции. В спинном мозге и стволе мозга глицин выполняет тормозную функцию, действуя на хлоридные рецепторы GlyR. В коре головного мозга и на NMDA-рецепторах глицин действует как коагонист глутамата, способствуя возбуждающей передаче сигналов.
Метаболизм. Глицин синтезируется из серина при участии фермента серин-глициновой гидроксиметилтрансферазы. Захват и деградация происходят с участием специфических транспортёров и фермента глициноксидазы.
Структура и свойства. Аспартат (C₄H₇NO₄) является аминокислотным нейротрансмиттером с преимущественно возбуждающим действием, аналогично глутамату.
Функции. Включается в передачу сигналов через NMDA-рецепторы, участвует в пластичности синапсов, энергетическом обмене и аминокислотном метаболизме.
Метаболизм. Синтезируется из оксалоацетата с помощью трансаминаз. Деградация происходит через превращение в оксалоацетат или участие в аспартат-малатном шунте для регуляции энергетического метаболизма.
Аминокислотные нейротрансмиттеры регулируются системой специфических транспортёров, ферментативного синтеза и деградации. Нарушения их баланса приводят к различным неврологическим и психиатрическим состояниям, включая эпилепсию, тревожные расстройства, шизофрению и нейродегенеративные болезни.
Фармакологические подходы:
Аминокислотные нейротрансмиттеры представляют собой интегральную часть нейрохимической сети, где точное соотношение возбуждения и торможения обеспечивает нормальное функционирование нервной системы и устойчивость к патологическим воздействиям.