Glutamat

Rozbalit box

Obsah boxu

Glutamat (anion kyseliny glutamové) je v kontextu neurovědy a biochemie naprosto fundamentální molekulou. Jedná se o hlavní excitační neurotransmiter v centrální nervové soustavě savců. Zatímco dopamin nebo serotonin působí jen v určitých dráhách a modulují náladu ("ladí rádio"), glutamat je hrubou silou, která přenáší samotný signál. Odhaduje se, že více než 90 % všech excitačních synapsí v lidském mozku využívá právě glutamat. Bez něj by neexistovalo vnímání, myšlení, pohyb ani vědomí. Je to "plynový pedál" mozku, který stojí v dynamické rovnováze proti "brzdovému pedálu", kterým je GABA.

Mimo nervovou soustavu je glutamat jednou z dvaceti základních aminokyselin, které tvoří bílkoviny. Je klasifikován jako neesenciální, což znamená, že tělo není závislé na jeho příjmu z potravy, ale dokáže si jej samo syntetizovat z meziproduktů Krebsova cyklu. V potravinářství je znám jako nositel "páté chuti" zvané umami, což často vede k laickému zmatení a obavám z konzumace glutamátu sodného, ačkoliv dietární glutamat za běžných okolností neprochází hematoencefalickou bariérou a neovlivňuje přímo funkci mozku.

Dvojí tvář: Architekt paměti a ničitel buněk

Glutamat hraje v životě neuronu fascinující dvojroli. V fyziologických koncentracích je nezbytný pro kognitivní funkce, ale ve vysokých koncentracích se stává smrtícím toxinem. Tento jev úzce souvisí s jeho metabolismem. V mozku existuje přísně regulovaný cyklus zvaný glutamat-glutaminový cyklus. Protože volný glutamat v synaptické štěrbině je potenciálně nebezpečný, musí být po předání signálu okamžitě odstraněn. Tuto "úklidovou službu" zajišťují podpůrné buňky zvané astrocyty. Ty glutamat nasají, přemění na neaktivní glutamin a ten vrátí zpět neuronu k recyklaci. Pokud tento systém selže, dochází k hromadění glutamátu a katastrofě zvané excitotoxicita.

Právě **excitotoxicita** je patofyziologickým podkladem mnoha závažných stavů. Pokud dojde například k mozkové mrtvici (ischemii), neurony bez kyslíku nedokáží udržet glutamat uvnitř a ten se masivně vylije do okolí. Nadměrná stimulace receptorů na okolních buňkách způsobí otevření kanálů pro vápník. Masivní vtok vápníku do buňky aktivuje enzymy, které buňku doslova stráví zevnitř. Buňka umírá na "předávkování vzruchem". Tento mechanismus hraje roli nejen u mrtvice, ale i u neurodegenerativních chorob jako je Alzheimerova choroba, Huntingtonova choroba nebo ALS (Amyotrofická laterální skleróza).

Receptory: NMDA a tajemství učení

Glutamat působí na několik typů receptorů, z nichž nejdůležitější jsou ionotropní receptory (kanály) zvané AMPA a NMDA. Spolupráce těchto dvou receptorů je molekulárním základem paměti a učení. AMPA receptory jsou "dělníci", kteří zajišťují rychlý přenos běžné informace (otevřou se a vpustí sodík). Mnohem sofistikovanější je však **NMDA receptor**.

NMDA receptor je unikátní "detektor shody" (coincidence detector). V klidovém stavu je tento kanál ucpán iontem hořčíku (Magnesium), takže i když se glutamat naváže, nic se nestane. Aby se kanál otevřel, musí být splněny dvě podmínky současně: musí se navázat glutamat A ZÁROVEŇ musí být membrána neuronu již částečně depolarizována (aktivována) silným signálem přes AMPA receptory. Teprve pak hořčík "vyskočí", kanál se otevře a vpustí do buňky vápník. Tento vtok vápníku spustí kaskádu změn, která vede k trvalému posílení spoje mezi neurony. Tento proces se nazývá **Dlouhodobá potenciace (LTP)** a je fyzikálním podkladem toho, co nazýváme "paměť". Díky NMDA receptorům platí v mozku pravidlo Donalda Hebba: "Neurony, které pálí spolu, se spolu propojí."

Farmakologické využití a Ketamin

Vzhledem k riziku excitotoxicity bylo dlouho obtížné vyvinout léky, které by glutamatový systém ovlivňovaly bezpečně. Totální blokáda glutamátu by znamenala kóma a smrt, zatímco jeho posílení by vyvolalo epileptické záchvaty. Přesto se moderní psychiatrie a neurologie na tento systém stále více zaměřuje.

Látkou, která v posledních letech způsobila revoluci, je **Ketamin**. Ketamin funguje jako antagonista NMDA receptorů (blokuje je). V anestezii vyvolává disociaci (odpojení mysli od těla). V psychiatrii se však zjistilo, že nízké dávky ketaminu dokáží okamžitě zmírnit příznaky těžké deprese a anhedonie, a to i u pacientů, kterým nezabrala běžná antidepresiva typu SSRI. Ketamin pravděpodobně spouští rychlou tvorbu nových synapsí (synaptogenezi) právě manipulací s glutamátovým systémem, čímž "opravuje" stresované mozkové sítě.

Dalším významným lékem je **Memantin**, který se používá u Alzheimerovy choroby. Memantin je slabý antagonista NMDA receptorů. Jeho úkolem není zablokovat učení, ale pouze tlumit "patologický šum" – tedy onen mírně zvýšený, toxický glutamat, který uniká z poškozených buněk a ničí okolí, ale přitom nebrání silným fyziologickým signálům v přenosu paměťové stopy. V léčbě bipolární poruchy a epilepsie se pak využívá **Lamotrigin**, který snižuje uvolňování glutamátu z presynaptických neuronů, a tím působí jako stabilizátor nálady a prevence záchvatů.

Glutamat v potravě: Syndrom čínské restaurace

Nelze opomenout ani roli glutamátu v dietě. Kyselina glutamová je přirozenou součástí potravin bohatých na bílkoviny (maso, sýry, houby, rajčata). Volný glutamat sodný (MSG) se používá jako dochucovadlo zvýrazňující chuť umami. V 60. letech vznikl termín "Syndrom čínské restaurace", popisující bolesti hlavy, pocení a bušení srdce po konzumaci MSG. Rozsáhlé vědecké studie však opakovaně neprokázaly přímou kauzalitu u běžné populace. Většina lidí dokáže dietární glutamat bez problémů metabolizovat ve střevě a játrech. Navíc, jak bylo zmíněno, glutamat z krve neprochází volně do mozku, takže "snědený" glutamat nemůže přímo způsobit excitotoxicitu v CNS, pokud není narušena hematoencefalická bariéra.

📚 Zdroje