abril 23, 2016

Neurotransmisor Glutamato y Ácido Glutámico




Las neuronas activadas por el glutamato cumplen
una función central en el aprendizaje y en la memoria

Constantemente recorre nuestro cuerpo miles de moléculas implicadas en la transmisión de información que conectan unos sistemas con otros: hormonal, neuronal o inmune. Estas moléculas, hormonas, citoquinas, factores varios o neurotransmisores hacen que nuestro organismo sea una entidad particular y personal.

Neurotransmisores



Los neurotransmisores son las sustancias químicas que se encargan de la transmisión de las señales desde una neurona hasta la siguiente a través de las sinapsis.

También se encuentran en la terminal axónica de las neuronas motoras, donde estimulan las fibras musculares para contraerlas. Ellos y sus parientes cercanos son producidos en algunas glándulas como las glándulas pituitaria y adrenal.


Glutamato


El glutamato es un aminoácido, una de las piezas básicas para la vida y que configuran, sobre todo, las proteínas. Los aminoácidos se unen entre ellos y forman una cadena que se pliega sobre si misma hasta constituir una proteína funcional. Sin embargo, no todos son proteicos, ya que con frecuencia desempeñan otras funciones metabólicas. Éste es el caso del glutamato, que también actúa, en su forma libre, en numerosas vías metabólicas. Es un precursor de otras moléculas, tales como los ácidos nucleicos (ADN). A su vez, sirve como fuente energética para muchas células de la mucosa intestinal y del sistema inmunitario, participa como transportador de nitrógeno entre diferentes órganos y desempeña un papel fundamental en las sinapsis (comunicación) de las neuronas.

Aunque la función del glutamato como neurotransmisor era conocido por la comunidad científica desde 1950, no fue hasta alrededor de la segunda mitad de la década de 1970 que los científicos se dieron cuenta de que el glutamato es el neurotransmisor excitatorio (estimulante) más importante en el sistema nervioso central.


Funcionamiento cerebral del glutamato  Síntesis

El glutamato es el aminoácido producido por el cerebro a partir del momento en el que se cierra la barrera hematoencefálica y deja de poder captarse del torrente sanguíneo.

Este compuesto se sintetiza en unas células denominadas astrocitos, que forman parte del conjunto glial que, a su vez, participan en el mantenimiento del conjunto del sistema nervioso  central y periférico . Las células gliales son las células que apoyan y protegen las células nerviosas.

La mayor parte del glutamato cerebral está en las neuronas, pero cuando durante la neurotransmisión se libera para excitar a otra neurona vecina, es capturado mayoritariamente por los astrocitos. Aquí se transformará en la molécula denominada glutamina que se transportará nuevamente a la neurona para regenerar el glutamato anteriormente perdido. Un círculo perfecto si no fuera porque una parte del glutamato se oxida en el cerebro y, por tanto, se requiere sintetizarlo de nuevo.

Las neuronas excitatorias son las neuronas que pueden activar ciertas células, a diferencia de los inhibidores de las neuronas, que hacen lo contrario. El glutamato es particularmente importante para las funciones tales como la memoria y el aprendizaje.

El glutamato está en todas partes del cerebro. Interviene prácticamente en todos los circuitos del sistema nervioso central, desempeñando diversas funciones. Diferentes receptores de esta molécula modulan funciones específicas en el metabolismo de las neuronas. En cualquier mecanismo de estimulación, siempre termina el glutamato difundiendo a través de las sinapsis, uniéndose a receptores del extremo de otra neurona.

Durante la síntesis de glutamina en ácido glutámico el cerebro está protegido de los efectos negativos del amoniaco. Con esta protección de la parte tóxica, que es un obstáculo para el buen funcionamiento del cerebro, mejora la concentración y la memoria a corto y largo plazo.

Las neuronas que son activadas por el glutamato cumplen una función central en el aprendizaje y en la memoria. Su disfunción ha estado involucrada en una amplia gama de trastornos, entre los que se encuentran la esquizofrenia, la depresión y la apoplejía.

GABA es el neurotransmisor inhibitorio más importante del cerebro. Actúa como una guarda-esclusa que impide la transmisión de estímulos entre las neuronas. En otras palabras, actúa como tranquilizante, lo que favorece la concentración de manera natural. Cuando en el organismo se da una cantidad suficiente de glutamina, aumenta la producción de GABA, lo que da unos resultados positivos: actúa como tranquilizante, especialmente en momentos de estrés; favorece la concentración y el sueño. El glutamato es un pariente excitatorio del GABA.

Pacientes con síntomas de agotamiento o problemas de fatiga o problemas de rendimiento mental tienen a menudo un déficit de ácido glutámico. Nerviosismo, insomnio y falta de concentración están conectados entre sí. Del ácido glutámico el cuerpo forma glutamina y viceversa. La glutamina aumenta la producción de GABA (ácido gamma-aminobutírico, en sus siglas en inglés).

El exceso de glutamato puede ser realmente tóxico para las neuronas. Algunas veces el daño cerebral o un golpe pueden llevar a un exceso de éste y terminar con muchas más células cerebrales muriendo que el propio trauma. Muchos investigadores están estudiando formas de reducir los efectos del exceso de glutamato en el cuerpo.


El cerebro adquiere su propia energía en base al neurotransmisor glutamato

Científicos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Ginebra en un estudio publicado en la revista Cell Reports en octubre 2015, investigaron si el glutamato era realmente una fuente de energía para el cerebro.

El cerebro no es capaz de extraer su energía a partir de lípidos ya que existe una barrera sangre-cerebro que impide el paso de estos para protegerlo de agentes patógenos y las toxinas que circulan en la sangre.

Además, mientras que la mayoría de órganos del cuerpo tienen la capacidad de almacenar la glucosa mediante el aumento de su masa, el cerebro, encerrado dentro de los huesos del cráneo, no puede hacerlo. Y como no puede almacenar su propio alimento, depende de la energía, en forma de azúcar (glucosa), que le suministra en tiempo real el hígado.

Los investigadores analizaron el papel de la enzima glutamato deshidrogenasa en el cerebro. Esta enzima, codificada por el gen GLUD1, es responsable del síndrome de hiperinsulinismo congénito, una enfermedad grave que produce discapacidad intelectual y un alto riesgo de epilepsia.

Suprimieron el gen GLUD1 en el cerebro de ratones. En ausencia de glutamato deshidrogenasa, el cerebro ya no era capaz de convertir el glutamato en energía, a pesar de que el aminoácido estuviera presente en el cerebro.

Dado que el cerebro se quedó sin la energía suministrada por el glutamato, enviaba señales al hígado para solicitar una compensación de glucosa, a expensas del resto del cuerpo. Por tal motivo, los ratones transgénicos no crecieron lo suficiente y mostraban atrofia muscular.

Esto muestra cómo el cerebro funciona justo a tiempo y que cada porcentaje de los recursos de energía es vital para su buen funcionamiento. Si una parte de esta energía desaparece, el cerebro se sirve primero a sí mismo y el resto del cuerpo sufre. El hígado debe entonces generar más glucosa sobre la base de la proteína muscular, lo que genera pérdida de masa muscular.

Los científicos creen que existe una correlación entre el gen GLUD1 y algunos trastornos del desarrollo neurológico como la epilepsia y la esquizofrenia. Para comprobarlo, están realizando un experimento que suministra a ratones la misma mutación GLUD1 hallada en pacientes epilépticos. Al mismo tiempo, otro equipo está trabajando con individuos esquizofrénicos para evaluar la forma en que su cerebro utiliza el glutamato.


El glutamato desempeña un papel en el mecanismo de la adicción

Investigadores del Centro Nacional Francés de Investigaciones Científicas (CNRS) y del Instituto de Salud Mental de La Universidad McGill, Montreal, en un estudio publicado en la revista Molecular Psychiatry en agosto 2015, han identificado que el neurotransmisor glutamato contribuye a regular la liberación de dopamina en el cerebro de ratones que consumen cocaína, de manera que al bloquearlo los roedores se vuelven adictos a esa sustancia con mayor facilidad.

Durante el consumo de droga, la cantidad de dopamina aumenta en las estructuras del cerebro, formando el circuito de recompensa. La intensidad y la rapidez de la descarga de dopamina son la base del proceso que conduce al desarrollo de la adicción.

Se sabía que en ese proceso intervienen las neuronas que usan la acetilcolina (neuronas colinérgicas) del núcleo accumbens del cerebro, las encargadas de regular el suministro de dopamina.

Al contrario de lo que pensaban hasta ahora los científicos, no es solo la acetilcolina la que regula la liberación de dopamina, sino el equilibrio entre esta y el glutamato. Las neuronas colinérgicas se sirven del glutamato para frenar la liberación de dopamina.

Los experimentos con ratones muestran que si se bloquea el gen VGLUT3, esencial para la comunicación entre las neuronas y el glutamato, los animales se vuelven más vulnerables a la cocaína.

Investigaron en pacientes politoxicómanos mutaciones de ese gen que vuelve 'adictos' a los ratones y descubrieron que existe una mutación que está diez veces más presente en los toxicómanos que en individuos sin síntomas psiquiátricos.


Neurotransmisor glutamato podría prevenir el autismo

Científicos del Instituto de Psiquiatría, Psicología y Neurociencia del King College de Londres en un estudio  publicado en la revista Cell Reports en febrero 2015, detectaron la importancia de los neurotransmisores como el glutamato, para que las neuronas se desarrollen y logren conectarse entre sí, algo clave para evitar enfermedades como el autismo y otras deficiencias.

Los investigadores observaron que la liberación espontánea del neurotransmisor glutamato puede causar que la neurona se ramifique y pueda conectarse con un sin número de otras neuronas a través de conexiones químicas llamadas sinapsis.

La importancia de las sinapsis radica en que son responsables de regular el paso de las señales eléctricas a través del cerebro. Estas sinapsis se ven afectadas en trastornos del neuro desarrollo, como en el autismo.

La existencia de una liberación espontánea ha sido durante mucho tiempo incomprendida. Los investigadores encontraron que, de hecho, tiene un papel importante en la promoción del patrón de la ramificación compleja de las dendritas neuronales, las cuales son definidas como procesos en forma de árbol que las neuronas utilizan para conectarse con otras neuronas.

La red de neuronas que forman la estructura del cerebro es esencial y esta nueva investigación sugiere que hay primero una señal clave que anticipa los eventos de liberación espontánea, que se producen mucho antes de lo que se pensaba.


Un nuevo mecanismo para la neurotransmisión glutamatérgica

Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas cuyos resultados fueron publicados en la revista Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism en noviembre 2010, han encontrado que los astrocitos requieren otro aminoácido, concretamente el aspartato, para la síntesis del glutamato y de la glutamina cerebral.

El aspartato es suministrado a la glía por la neurona, algo que ha podido demostrarse con el uso de ratones deficientes en el transportador de aspartato y glutamato de la mitocondria neuronal. Estos hallazgos permiten tener un conocimiento más completo del ciclo transcelular del glutamato y aspartato en el cerebro y ayudarán en el estudio de patologías humanas en las que se producen deficiencias en estas vías.


Estructura de un receptor de glutamato

Un equipo dirigido por Eric Gouaux de la Universidad de Oregón de Ciencia y Salud en Portland (EE.UU.) en un estudio publicado en Nature en 2009, explican cómo ha conseguido elucidar la estructura de la proteína de un receptor de glutamato.

Conocer su forma exacta no sólo permite a los científicos comprender mejor cómo funciona, sino que también permite ayudar en el desarrollo de terapias para un amplio abanico de enfermedades, desde la epilepsia al Alzheimer.

La transmisión de señales entre las neuronas se produce, habitualmente, por la liberación de un neurotransmisor en la sinapsis. El glutamato, por ejemplo, es capaz de unirse a una proteína situada en la membrana de la célula post-sináptica  un receptor de glutamato  abriendo un canal de iones en la membrana que permite la entrada o salida de iones, lo que provoca un cambio en la diferencia de potencial en la membrana, que se transmite a lo largo de la neurona. De esta forma se transmite la señal nerviosa tanto en el cerebro como en el resto del sistema nervioso.

El equipo de investigadores estudió un receptor de glutamato de rata llamado GluA2. Aislaron las proteínas a partir de las neuronas y consiguieron hacer crecer un cristal a partir de ellas. Para ello bloquearon la conformación en la posición “cerrado”, para favorecer tanto la cristalización como el posterior análisis. Este cristal fue analizado por dispersión de rayos-X, con lo que se consiguió producir una representación tridimensional a nivel atómico de la estructura de una sola proteína.

Estructura
El receptor GluA2 tiene la forma de una letra Y, y tiene tres partes principales. En la parte de arriba están los dos brazos de la Y, que son los que permiten la modificación del receptor. Debajo está el área a la que se une el glutamato, provocando la apertura del canal iónico. Y abajo del todo está el canal iónico mismo que tiene una forma, según los autores, de un “templo maya”.

El receptor tiene cuatro subunidades, químicamente idénticas, pero que se pliegan de diferente forma. Dos sub-unidades son completamente diferentes de las otras dos.

La forma de este receptor puede ser ahora tenida en cuenta para diseñar moléculas que puedan funcionar como fármacos que se unan a él.

La importancia de las neuronas glutamatérgicas  que segregan glutamato como neurotransmisor , entre otros, en los procesos de la memoria y del aprendizaje es altísima, de aquí la importancia del descubrimiento.


El glutamato implicado en la fibromialgia

Investigadores de la Universidad de Michigan en un estudio publicado en la revista Arthritis and Rheumatism en marzo 2008, han hallado un vínculo clave entre el dolor y el glutamato.

Fibromialgia : dolor en los músculos y en el tejido fibroso, ligamentos y tendones. Se caracteriza por dolor músculo-esquelético generalizado y sensación dolorosa a la presión en unos puntos específicos (puntos dolorosos).

El dolor es un proceso complicado que implica una interacción intrincada entre un número de sustancias químicas importantes que se encuentran naturalmente en el cerebro y la médula espinal. En general, estas sustancias, llamadas neurotransmisores, transmiten impulsos nerviosos de una célula a otra.

Ya se sospechaba que el glutamato podía tener un papel en la fibromialgia, pues estudios anteriores habían mostrado, mediante el uso de resonancia magnética funcional, que algunas regiones cerebrales en pacientes con la enfermedad estaban sobreexcitadas, entre ellas la región conocida como ínsula.

Por ello, los investigadores plantearon la hipótesis de que esa sobreexcitación podía deberse al glutamato en esa región. Para comprobarlo utilizaron espectroscopia de resonancia magnética por protones, aplicada en un grupo de pacientes con fibromialgia al tiempo que se sometían a sesiones de acupuntura o falsa acupuntura para reducir el dolor. Hallaron que el glutamato de esa región era la causa de su sobreexcitación. Por este motivo, redujeron los niveles de glutamato en los pacientes afectados y constataron que el dolor decrecía.

El glutamato es un neurotransmisor encargado de transportar información entre las neuronas del sistema nervioso. Cuando es liberado por una neurona, se expande a través del espacio que hay entre las células y se une a receptores de la siguiente neurona provocando que incremente su actividad.

Las líneas actuales en la investigación de esta enfermedad se centran en la posible relación con la concentración de glutamato en el cerebro. Los resultados señalan que en una cantidad excesiva puede ser tóxica. Este desequilibrio altera la comunicación correcta entre neuronas, que distorsiona la percepción y modifica el umbral del dolor, síntoma principal de la enfermedad.

Tras cuatro semanas de tratamiento, el dolor tanto clínico como experimental disminuyó de manera significativa.

En los pacientes con fibromialgia disminuye el dolor cuando se reducen los niveles de glutamato en la ínsula. Estos resultados podrían emplearse en el desarrollo de nuevos tratamientos para la citada enfermedad.

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Ácido glutámico

Los aminoácidos glutamina y ácido glutámico están estrechamente relacionados de forma química. El cuerpo humano es capaz de producir por si mismo L-glutamina del ácido L-glutámico a través de Glutamato-Amonio-Lipasa.

Dado el número de procesos metabólicos en los que la glutamina está implicada, no es de extrañar que sea el aminoácido de mayor concentración en el plasma sanguíneo, los músculos y el líquido cerebral y de la médula espinal. De los aminoácidos disponibles la glutamina es con un 60% el que mayor participación tiene en el organismo humano.

La demanda de glutamina aumenta con el aumento del estrés físico y mental, así como con mayores niveles de estrés. La producción por parte del organismo de este aminoácido tan importante disminuye con la edad, por lo que en muchas ocasiones el organismo no tiene la cantidad suficiente.

Beneficios

* Puede elevar el Cociente de Inteligencia (IQ).
* Ayuda a producir diferentes neurotransmisores.
* Repara los agujeros digestivos.
* Repara la mucosa intestinal.
* Mantiene saludable la mucosa del tracto digestivo.
* Nutre el torrente sanguíneo así como a diversos órganos a la que llega esta misma.
* Eficaz en el tratamiento de ileítis (inflamación del íleon, una parte del intestino delgado) y enfermedad del colon.
* Combate y elimina los radicales libres.
* Absorbe y desecha sustancias tóxicas alojadas en el cuerpo.
* Contra enfermedades cardiacas, diabetes y presión alta.
* Protege a los ojos contra el daño por los radicales libres.
* Contra las cataratas y otros tipos de ceguera.
* Regula la síntesis de proteínas en los músculos y de glucógeno en el hígado.
* Contra afecciones como la impotencia, artritis y las alergias.
* Reduce la inflamación causada por las toxinas o las enfermedades que permiten el acceso de bacterias.
* Aumenta la hormona del crecimiento, la cual ayuda a conservar la masa muscular y proporcionar beneficios contra el envejecimiento.
* Combate el desequilibrio hormonal causante a su vez de la impotencia, cáncer de mama, cáncer de próstata y anormalidades menstruales.

La glutamina regula el equilibrio ácido-base y así consigue rejuvenecer la piel

El suministro adecuado de determinados micronutrientes fomenta la producción de nuevas células cutáneas y retrasa el envejecimiento. Por este motivo una alimentación equilibrada es un requisito indispensable para tener una piel sana. Alimentarse con comida «basura» produce un desequilibrio ácido-base con el resultado de que las células y los tejidos son destruidos.

El aminoácido más importante para la regulación del equilibrio ácido-base es la glutamina. Este aminoácido puede disociar el amoníaco en los riñones, proceso conocido como reacción de la glutaminasa.

Un suministro adecuado de glutamina es importante para una piel firme y elástica y la produce el propio organismo. Sin embargo, a medida que se envejece deja de producirse en cantidades suficientes, entonces el organismo toma las proteínas de la masa muscular existente y las transforma en glutamina y energía. De esta manera se pierde proteínas de los músculos, las fibras musculares se hacen más delgadas y toda la piel pierde su tersura.

La glutamina mejora el sistema auto-inmune y es esencial para el crecimiento del pelo

La glutamina es una fuente de carbono y nitrógeno, así como una base importante para la formación y mantenimiento de los músculos. Los aminoácidos son necesarios para la síntesis de nucleótidos, y sólo las células que se dividen rápidamente, que incluyen las células del sistema inmune y los folículos pilosos, dependen de esta fuente de energía.

La glutamina combate la acumulación de grasa

La glutamina puede transformarse en glucosa en los riñones sin interferir con los valores del glucagón ni la insulina. Esto redunda al mismo tiempo en una ganancia de energía que es capaz de evitar la acumulación de grasa inducida por la insulina. La glutamina contrarresta la acumulación de grasa proveniente de los alimentos lo que en consecuencia, ayuda a controlar el peso. Adicionalmente, también evita el deseo de azúcar y alcohol.

Fuentes alimenticias de glutamato

Prácticamente, todos los alimentos contienen glutamato. Es uno de los principales componentes en la mayoría de los alimentos proteicos naturales. El cuerpo utiliza otros aminoácidos como materia prima para producir glutamato.

Son buenas fuentes de ácido glutámico :

productos lácteos
productos avícolas (huevos, pollo, pato)
carne (vacuna, cerdo)
pescado (bacalao, caballa, salmón)
verduras (arvejas, maíz, remolachas, zanahorias, cebollas, espinacas, tomates, pimientos verdes).

Glutamato monosódico : condimento alimenticio nocivo

El glutamato monosódico (E-621) es un potenciador del sabor que actúa sobre unos receptores específicos de la lengua y que otorga a los alimentos un gusto especial denominado umami, que significa "gusto sabroso" en japonés. Su sabor es similar al de la carne.

Es un aditivo que se usa como conservante y saborizante en muchos alimentos salados, platos preparados, cubitos de caldo, aliños para ensaladas, mezclas de especias y precocinados (pizzas, canelones y lasañas).

El glutamato monosódico es una excitoxina, es decir una sustancia química que excita las neuronas hasta provocar su muerte.