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