Глутаминовая кислота – это аминокислота, которая является строительным материалом для белков нашего организма. Она также является одним из важнейших возбуждающих нейромедиаторов нервной системы. От активности глутаминовой кислоты зависят процессы обучения и запоминания информации. Однако, слишком высокая концентрация глутаминовой кислоты может привести к гибели нервных клеток.
Рассмотрим, какую еще роль играет глутаминовая кислота в организме.
Глутаминовая кислота обычно находится в организме в форме аниона, известного как глутамат. Это соединение является аминокислотой, основной органической составляющей белков. В то же время, это один из самых важных нейромедиаторов, который участвует в передаче информации между нервными клетками.
Этот термин охватывает вещества, которые играют важную роль в формировании следов памяти в мозгу. Поэтому его присутствие необходимо в процессе обучения и запоминания событий.
Однако чрезмерная концентрация глутаминовой кислоты в центральной нервной системе не приносит пользы. Она повреждает нервные клетки. Есть исследования, показывающие, что токсичность высоких уровней глутамата участвует в формировании повреждений областей мозга во время болезни Альцгеймера. Эти изменения приводят к нарушению когнитивных процессов.
Глутаминовая кислота часто ассоциируется с химическими пищевыми добавками. Это связано с тем, что ее соль, глутамат натрия, является усилителем вкуса, который добавляют в блюда и специи. Глутамат натрия – один из самых популярных химических веществ, используемых в пищевой промышленности.
Глутамат является белковым компонентом и поэтому считается обычным пищевым ингредиентом. Его вкус заметен только тогда, когда он не связан с белками. Примером продуктов, содержащих глутаминовую кислоту, является соевый соус. Ощущение вкуса, которое вызывает это химическое вещество, называется «умами».
Глутаминовая кислота как аминокислота
Глутамат, с химической точки зрения, является аминокислотой. Это означает, что в его структуре есть группа карбоновой кислоты и аминогруппа, которые находятся у одного атома углерода. Все существующие белки состоят из аминокислот, связанных между собой химическими связями и образующих длинные цепи.
Глутаминовая кислота – это эндогенная аминокислота, которая может синтезироваться нашим организмом. Но ее источником, конечно же, могут быть и белки, поставляемые с пищей. Все мясо, птица, рыба, яйца и молочные продукты являются отличными источниками глутаминовой кислоты. Также ее содержат некоторые богатые белками растительные продукты. Например, глютен, являющийся основным белком пшеницы, содержит от 30% до 35% глутаминовой кислоты.
Как открыли глутаминовую кислоту
Глутаминовая кислота была впервые выделена немецким ученым путем кислотного гидролиза глютена пшеницы в 1866 году. Напротив, процесс ферментации как вид производства глутаминовой кислоты был изобретен в 1957 году. Большое количество глутаминовой кислоты получают из патоки сахарной свеклы или сахарного тростника. В производственном процессе участвуют бактерии вида Corynebacterium glutamicum.
В промышленных масштабах ее получают путем бактериальной ферментации мелассы – побочного продукта производства сахара. Ее также можно получить из растительных белков, таких как глютен или соевый белок.
Нейротрансмиттер
Глутамат, помимо участия в формировании белков, также играет роль нейротрансмиттера. Это означает, что это вещество выделяется в промежуток между двумя нервными клетками. Попадание молекул глутамата из одной нервной клетки в рецепторы, расположенные на другой, вызывает возбуждение. Рецепторы – это специализированные белковые структуры, распознающие определенный нейромедиатор.
Глутаминовая кислота, используемая в качестве нейротрансмиттера, вырабатывается непосредственно глутаминергическими нейронами. Они составляют доминирующую часть нервных клеток, обнаруженных в мозге. Следовательно, нарушение ретрансляции, связанное с глутаминовой кислотой, имеет очень серьезные последствия. Это приводит к неврологическим заболеваниям и психическим расстройствам.
Глутаминовая кислота хранится в специальных везикулах, которые находятся в синапсах – окончаниях нервных клеток. Когда нервные импульсы достигают этих синапсов, глутамат высвобождается в синаптическую щель. Это вызывает возбуждение другого нейрона, который получает информацию, переносимую этим нейротрансмиттером.
За восприятие информации, которую несет глутаминовая кислота, отвечают глутаматные рецепторы, такие как рецептор NMDA или AMPA. Когда молекула глутамата соединяется с рецептором, он активируется и передает нервный импульс дальше.
Баланс между глутаматом и гамма-аминомасляной кислотой
Глутаминовая кислота, как главный возбуждающий нейротрансмиттер, в физиологических условиях находится в равновесии с основным тормозным нейромедиатором, то есть гамма-аминомасляной кислотой (ГАМК). Соответствующее соотношение этих веществ определяет правильное функционирование нервной системы.
В случае болезненных состояний мы обычно говорим о превосходстве передачи, связанной с глутаматом, над ГАМК. Такое нарушение равновесия приводит к психотическим состояниям. Существуют теории, связывающие гиперактивность рецепторов глутаминовой кислоты с шизофренией. По этой причине продолжаются поиски психотропных препаратов, подавляющих глутаматергическую систему.
Ученые связывают следующие расстройства с гиперактивностью или снижением активности нейротрансмиссии глутамата:
- Тревожные состояния;
- Депрессия;
- Шизофрения;
- Нейродегенеративные заболевания;
- Биполярное расстройство.
Депрессия и активность глутаминовой кислоты
Ученые и врачи не уверены в том, какую роль играет глутаматергическая система в развитии депрессии. Некоторые исследования, проведенные во время этого заболевания, предполагают увеличение активности этого нейромедиатора. Другие же исследования показывают, что происходит подавление передачи сигналов глутамата.
Исследования показали, что использование препаратов, блокирующих активность глутамата, вызывает краткосрочный антидепрессантный эффект. Примером такого препарата является кетамин, который является средством, используемым для анестезии в хирургии и ветеринарии.
Эффект улучшения самочувствия возникает и при биполярном расстройстве после приема препаратов из этой группы.
Препарат под названием рилузол обладает способностью снижать степень высвобождения глутаминовой кислоты из нейронов. Таким образом, он подавляет глутаматергическую передачу. Исследования показали, что у пациентов с таким расстройством этот препарат действует как антидепрессант.
Упомянутые исследования, связанные с препаратами, которые влияют на глутаматергическую систему, предполагают наличие сильной корреляции между ее гиперактивностью и симптомами депрессии. Дальнейшие исследования в этой области могут открыть новые перспективы в лечении депрессии и биполярного расстройства.
При шизофрении
Существует гипотеза о генезе шизофрении, связанном с нарушением активности глутамата. Теория изначально была основана на наборе клинических и невропатологических данных, свидетельствующих о недостаточной активности глутаматергической передачи сигналов через рецепторы NMDA. В более поздние годы этот тезис был подтвержден генетическими данными.
Однако современные знания показывают, что это заболевание имеет как глутаминергические, так и дофаминергические нарушения. Они являются частью сложной системы нейрохимических, психологических, психосоциальных и мозговых факторов, которые вместе составляют шизофрению.
Глутаминовая кислота и болезнь Альцгеймера
Многочисленные исследования показали связь между нефротоксичностью высокого уровня глутамата и деменцией при болезни Альцгеймера. Это повреждение является результатом воздействия чрезмерной активации рецепторов этим нейротрансмиттером. В результате происходит отек и повреждение нервных клеток.
Для уменьшения симптомов болезни Альцгеймера назначают мемантин. Этот препарат блокирует рецепторы глутамата. В конечном итоге стимуляция этим нейротрансмиттером уменьшается, что приводит к ингибированию нейродегенеративных процессов.
Вредна ли глутаминовая кислота
Глутаминовая кислота была включена FDA в список веществ GRAS, который в целом признан безопасным для употребления. Кроме того, Объединенный комитет экспертов ФАО / ВОЗ по пищевым добавкам (JECFA) не установил ограничение на максимально допустимое суточное употребление глутаминовой кислоты.
Однако из соображений предосторожности было решено не использовать эту добавку для беременных женщин и детей в возрасте до 12 недель. Глутаминовую кислоту нельзя добавлять в необработанные продукты и детское питание.