AMPA receptor

Rozbalit box

Obsah boxu

AMPA receptor (zkratka pro α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazol-propionátový receptor) je typ iontotropního glutamátového receptoru, který zprostředkovává naprostou většinu rychlého excitačního (budivého) přenosu v centrální nervové soustavě. Nachází se na postsynaptických membránách téměř všech neuronů v mozku.

Na rozdíl od NMDA receptoru, který vyžaduje specifické podmínky k otevření, AMPA receptor reaguje okamžitě. Jakmile se na něj naváže glutamát, kanál se otevře a vpustí do buňky kladně nabité ionty sodíku. To vede k okamžité změně elektrického napětí na membráně (depolarizaci), což je základní jednotka nervového signálu.

Počet a efektivita AMPA receptorů na synapsi nejsou fixní. Jsou to dynamické jednotky, které se neustále přesouvají z nitra buňky na její povrch a zpět. Právě tato "logistika" receptorů je fyzikálním základem toho, jak se naše dlouhodobá paměť posiluje nebo oslabuje. Pokud se učíme, mozek přidává AMPA receptory (potenciace); pokud zapomínáme, mozek je odstraňuje (deprese).

⚡ AMPA pro laiky: Poštovní schránky mozku

Představte si synapsi jako komunikační kanál mezi dvěma lidmi.

**Odesílatel (Presynaptický neuron):** Hází dopisy (glutamát) do schránky.
**AMPA receptory:** Jsou to **poštovní schránky** na domě příjemce.

**Běžná komunikace:** Máte na domě jednu schránku. Odesílatel hodí dopis, vy ho dostanete a dům se mírně rozsvítí (signál).
**Učení (LTP):** Odesílatel začne posílat dopisy velmi často. Váš dům (neuron) si řekne: „Tenhle člověk mi píše důležité věci!“ a namontuje na zeď dalších pět schránek (AMPA receptorů).
**Zesílení:** Příště, když odesílatel hodí hrst dopisů, zachytí je všech šest schránek naráz. Dům se rozzáří mnohem jasněji. Spojení je silnější, zpráva prošla lépe. Právě jste si něco zapamatovali.

AMPA receptory jsou tedy "dělníci", kteří vykonávají samotnou práci přenosu síly signálu. Jsou to ony, které určují, jak moc nás ovlivní konkrétní vjem.

🔬 Molekulární struktura a podjednotky

AMPA receptor je komplex složený ze čtyř podjednotek (tetramer). Existují čtyři typy těchto podjednotek, označované jako **GluA1, GluA2, GluA3 a GluA4** (dříve GluR1–4).

Role podjednotky GluA2 (Strážce vápníku)

Podjednotka GluA2 je pro funkci mozku naprosto kritická. Většina AMPA receptorů v dospělém mozku obsahuje právě tuto podjednotku.

**RNA editace:** U GluA2 dochází k unikátnímu procesu editace genetické informace, kdy je jedna aminokyselina (glutamin) nahrazena jinou (argininem) v místě zvaném **Q/R site**.
**Důsledek:** Tato změna způsobí, že kanál přestane být propustný pro vápník ($Ca^{2+}$).
**Význam:** Pro normální komunikaci stačí sodík. Vápník je v buňce nebezpečný; pokud by do buňky nateklo moc vápníku skrze miliony AMPA receptorů, buňka by zemřela (excitotoxicita). Receptory bez GluA2 jsou "vápníkově propustné" a vyskytují se hlavně v raném vývoji nebo při patologických stavech.

Flip a Flop varianty

Každá podjednotka může existovat ve dvou verzích (tzv. alternativní splicing) – **Flip** a **Flop**. Verze "Flip" zůstává otevřená o něco déle, což umožňuje silnější přenos signálu. Mozek tak může jemně ladit rychlost komunikace jen tím, jakou verzi proteinu vyrobí.

⚙️ Funkce v synaptické plasticitě

Synaptická plasticita je schopnost synapse měnit svou sílu. AMPA receptory jsou v tomto procesu hlavním "platidlem".

Logistika: Exocytóza a Endocytóza

AMPA receptory nejsou v membráně "přibité". Neustále cirkulují.

**LTP (Posilování):** Když NMDA receptor detekuje silnou aktivitu a vpustí vápník, spustí se kaskáda, která "vystřelí" zásobní AMPA receptory z nitra buňky do membrány. Synapse se stane citlivější.
**LTD (Oslabování):** Pokud je aktivita nízká, buňka vtáhne AMPA receptory zpět dovnitř (internalizace). Synapse "vychladne" a spojení zeslábne. To je podstata zapomínání a čištění zbytečných informací.

Třídění vápníkem

Při LTP se do membrány nejprve vloží receptory typu **GluA1**, které jsou propustné pro vápník. Ty zajistí masivní posílení. Později jsou nahrazeny stabilnějšími receptory s **GluA2**, které vápník blokují a udržují synapsi v novém, silnějším, ale bezpečném stavu.

🧠 Role v učení a paměti

Bez AMPA receptorů by mozek byl jen shlukem buněk, které spolu neumí mluvit.

**Kódování informace:** Každý vjem (obraz, zvuk) je kódován specifickým vzorcem aktivace AMPA receptorů v různých částech kůry.
**Asociace:** Spolupráce AMPA a NMDA receptorů umožňuje mozku spojovat podněty. AMPA připraví půdu (depolarizuje buňku) a NMDA "odemkne" proces učení.
**Motorické učení:** V mozečku hrají AMPA receptory klíčovou roli v učení se pohybům (např. jízda na kole). Zde dochází k unikátní formě LTD, která odstraňuje chybné pohybové signály.

⚕️ Patologie: Když se systém vymkne kontrole

Excitotoxicita (Smrt z přeuzlení)

Při traumatu mozku, mrtvici nebo epilepsii dochází k masivnímu uvolnění glutamátu.

AMPA receptory zůstávají trvale otevřené.
Do buněk teče nadměrné množství sodíku, což vyvolává nasávání vody a praskání buněk (osmotický šok).
Pokud chybí podjednotka GluA2, vtéká i vápník, který buňku doslova "sežere" zevnitř aktivací destruktivních enzymů.

Autoimunitní encefalitida

Existují vzácná onemocnění, kdy imunitní systém začne vyrábět protilátky proti vlastním AMPA receptorům.

**Příznaky:** Náhlá ztráta krátkodobé paměti, zmatenost, křeče a psychóza.
Mozek v podstatě "vypne" své hlavní komunikační kanály.

Neurodegenerace a AMPA

U nemocí jako je **ALS** (amyotrofická laterální skleróza) se předpokládá, že motorické neurony umírají kvůli specifické chybě v editaci GluA2 podjednotky. Receptory propouštějí vápník, který tyto neurony postupně zabíjí.

💊 Farmakologie: Ovlivnění intelektu a nálady

Ampakiny (Nootropika)

Ampakiny jsou třídou látek, které modulují AMPA receptory. Neotevírají je přímo, ale prodlužují dobu, po kterou zůstávají otevřené po vazbě glutamátu.

**Potenciál:** Zlepšení pozornosti, zrychlení učení a léčba kognitivního poklesu u Alzheimerovy choroby.
**Rizika:** Přílišná stimulace může vést k úzkosti, nespavosti nebo poškození neuronů.

Antagonisté (Antiepileptika)

Látky, které blokují AMPA receptory (např. perampanel), se používají k léčbě těžkých forem epilepsie. Tím, že "ztlumí" hlavní excitační systém, zabrání šíření elektrické bouře v mozku.

Zdroje