Glutamát

Rozbalit box

Obsah boxu

Glutamát je aniont kyseliny glutamové, jedné ze základních aminokyselin, které tvoří proteiny v živých organismech. V neurovědě je znám především jako nejdůležitější a nejrozšířenější excitační neurotransmiter v centrální nervové soustavě (CNS) obratlovců. Kromě toho hraje klíčovou roli v buněčném metabolismu a je také široce využíván v potravinářství jako zvýrazňovač chuti, nejčastěji ve formě své sodné soli, glutamanu sodného (MSG).

🧪 Chemie a biochemie

Glutamát je chemicky odvozen od kyseliny glutamové. Při fyziologickém pH (kolem 7,4) je karboxylová skupina v postranním řetězci deprotonována, což vytváří záporně nabitý iont – glutamát. Právě tato forma je biologicky aktivní.

Patří mezi tzv. neesenciální aminokyseliny, což znamená, že si jej lidské tělo dokáže syntetizovat samo a nemusí ho přijímat výhradně v potravě. Vzniká například transaminací z α-ketoglutarátu, který je meziproduktem Citrátového cyklu.

Glutamát je také prekurzorem pro syntézu dalšího významného neurotransmiteru, kyseliny gama-aminomáselné (GABA), která má naopak v CNS převážně inhibiční (tlumivý) účinek. Přeměnu glutamátu na GABA katalyzuje enzym glutamátdekarboxyláza (GAD).

🧠 Neurobiologická funkce

Jako neurotransmiter hraje glutamát zásadní roli ve většině aspektů fungování mozku, včetně učení, paměti, kognice a vnímání. Odhaduje se, že více než 90 % všech synapsí v lidském mozku je glutamátergních (využívajících glutamát).

🎯 Glutamátové receptory

Účinky glutamátu jsou zprostředkovány vazbou na specifické receptory na povrchu neuronů. Tyto receptory se dělí do dvou hlavních skupin:

• Ionotropní receptory: Jsou to iontové kanály, které se po navázání glutamátu otevřou a umožní průtok iontů (především sodných Na⁺ a vápenatých Ca²⁺) do buňky. To vede k depolarizaci membrány a vyvolání excitačního postsynaptického potenciálu (EPSP), čímž se zvyšuje pravděpodobnost, že neuron vyšle akční potenciál. Patří sem:

   *   AMPA receptory: Zprostředkovávají rychlý excitační přenos.
   *   NMDA receptory: Jsou klíčové pro synaptickou plasticitu (viz níže). Jsou unikátní tím, že pro jejich aktivaci je potřeba nejen vazba glutamátu, ale i současná depolarizace membrány, která odstraní blokující hořčíkový iont (Mg2+). Propouštějí značné množství vápníku.
   *   Kainátové receptory: Jejich funkce je komplexnější a méně prozkoumaná, podílejí se na modulaci synaptického přenosu.

• Metabotropní receptory (mGluR): Nejsou to iontové kanály, ale jsou spojeny s G-proteiny. Jejich aktivace spouští v buňce kaskádu biochemických reakcí, které mají pomalejší, ale déletrvající modulační účinky na synaptický přenos.

♻️ Glutamát-glutaminový cyklus

Aby se zabránilo nadměrné stimulaci a poškození neuronů (tzv. excitotoxicitě), musí být glutamát po svém uvolnění do synaptické štěrbiny rychle odstraněn. Tento proces zajišťují specializované transportéry, které pumpují glutamát z štěrbiny především do okolních gliových buněk (astrocytů).

V astrocytech je glutamát pomocí enzymu glutaminsyntetáza přeměněn na glutamin. Glutamin je následně transportován zpět do presynaptického neuronu, kde je enzymem glutamináza přeměněn zpět na glutamát, který je znovu připraven k uvolnění. Tento recyklační proces se nazývá glutamát-glutaminový cyklus a je klíčový pro udržení stabilní a efektivní glutamátergní neurotransmise.

📚 Role v učení a paměti

Glutamát, zejména prostřednictvím NMDA receptorů, je nezbytný pro procesy synaptické plasticity, jako je dlouhodobá potenciace (LTP) a dlouhodobá deprese (LTD). LTP je proces posilování synaptických spojů na základě jejich zvýšené aktivity, což je považováno za buněčný základ učení a formování paměťových stop. Když dochází k silné a opakované stimulaci, NMDA receptory se aktivují, umožní masivní vstup vápníku do buňky, což spustí signální dráhy vedoucí k posílení synapse (např. vložením více AMPA receptorů do membrány).

🍲 Využití v potravinářství

Glutamát je zodpovědný za pátou základní chuť, známou jako umami. Tuto chuť lze popsat jako "lahodnou", "masitou" nebo "vývarovou" a je typická pro potraviny bohaté na proteiny a některé druhy zeleniny.

🧂 Glutaman sodný (MSG)

Nejznámější formou glutamátu používanou v potravinářství je glutaman sodný (MSG, E621). Jedná se o sodnou sůl kyseliny glutamové, která se průmyslově vyrábí fermentací z přírodních zdrojů, jako je cukrová třtina nebo kukuřice.

MSG byl poprvé izolován v roce 1908 japonským chemikem Kikunaem Ikedou z mořské řasy kombu. Ikeda identifikoval glutamát jako zdroj charakteristické chuti a dal jí jméno umami. Dnes se MSG používá celosvětově jako zvýrazňovač chuti v široké škále produktů, včetně:

• Instantních polévek a omáček
• Slaných pochutin (chipsy, krekry)
• Zpracovaných masných výrobků
• Kořenicích směsí
• Pokrmů v asijské kuchyni

Přirozeně se glutamát ve vysokých koncentracích vyskytuje například v parmezánu, rajčatech, houbách, sójové omáčce a zralých sýrech.

🩺 Zdraví a kontroverze

💥 Excitotoxicita

Zatímco glutamát je pro normální funkci mozku nezbytný, jeho nadměrná koncentrace v synaptické štěrbině může být toxická. Tento jev, nazývaný excitotoxicita, nastává, když jsou glutamátové receptory (zejména NMDA) příliš dlouho a silně stimulovány. To vede k nekontrolovanému vtoku vápenatých iontů do neuronu, což aktivuje enzymy, které buňku poškozují a mohou vést až k její apoptóze (programované buněčné smrti) nebo nekróze.

Excitotoxicita hraje roli v poškození mozkové tkáně při různých patologických stavech, jako jsou:

• Cévní mozková příhoda (mrtvice)
• Traumatické poškození mozku
• Epilepsie
• Některé neurodegenerativní nemoci (např. amyotrofická laterální skleróza, Huntingtonova choroba).

🥢 Syndrom čínské restaurace

V 60. letech 20. století se objevily zprávy o souboru příznaků (bolesti hlavy, pocení, nevolnost, bušení srdce), které někteří lidé pociťovali po konzumaci jídla v čínských restauracích. Tento jev byl nazván "syndrom čínské restaurace" a jako možný viník byl označen glutaman sodný.

Následné vědecké studie, včetně mnoha dvojitě zaslepených, placebem kontrolovaných studií, však neprokázaly konzistentní spojitost mezi konzumací MSG v běžných dávkách a těmito příznaky u většiny populace. Regulační orgány, jako je americký FDA nebo evropský EFSA, považují MSG za bezpečnou potravinářskou přídatnou látku. Uznává se, že malá část populace může být na MSG citlivější a může po konzumaci velkého množství (zejména na lačný žaludek) pociťovat mírné a dočasné příznaky.

Důležitým faktem je, že hematoencefalická bariéra účinně brání glutamátu přijatému v potravě v přestupu do mozku, takže konzumace MSG nemá přímý vliv na jeho koncentraci v CNS.

🤔 Pro laiky

• Glutamát v mozku: Představte si mozek jako obrovskou síť spínačů. Glutamát je hlavní "plynový pedál", který tyto spínače zapíná a zrychluje přenos informací. Je naprosto nezbytný pro to, abychom mohli myslet, učit se nové věci a pamatovat si je. Bez něj by komunikace mezi mozkovými buňkami byla příliš pomalá a slabá.

• Glutamát v jídle: V potravinách funguje jako kouzelné koření, které zvýrazňuje a prohlubuje chuť. Je to látka zodpovědná za pátou chuť zvanou "umami" – tu plnou, masitou a uspokojivou chuť, kterou najdete třeba ve vývaru, zralých rajčatech nebo parmazánu. Když se přidává do jídla jako glutaman sodný (MSG), dělá chuť jídla intenzivnější.

• Je bezpečný? Ano, pro drtivou většinu lidí je glutamát v jídle bezpečný. Tělo ho umí zpracovat a mozek si ho chrání speciální bariérou, takže se tam z jídla nedostane. Problém nastává pouze v mozku, pokud se ho tam z nějakého důvodu (např. při zranění) uvolní příliš mnoho – pak může buňky "přetížit" a poškodit.

Šablona:Aktualizováno