Glutamato (neurotransmisor): síntesis, mecanismo de acción, funciones y peligros

El glutamato es el neurotransmisor con función excitadora más abundante en el sistema nervioso de los organismos vertebrados. Juega un papel fundamental en todas las funciones excitadoras, lo que implica que está relacionado con más del 90% de todas las conexiones sinápticas en el cerebro humano.

Los receptores bioquímicos del glutamato pueden dividirse en tres clases: receptores AMPA, receptores NMDA, y receptores metabotrópicos del glutamato. Algunos expertos identifican un cuarto tipo, conocido como receptores de kainato. Se encuentran en todas las regiones cerebrales, pero son especialmente abundantes en algunas áreas.

Fuente: pixabay.com

El glutamato juega un papel fundamental en la plasticidad sináptica. Debido a ello, está especialmente relacionado con ciertas funciones cognitivas avanzadas como la memoria y el aprendizaje. Una forma concreta de plasticidad, conocida como potenciación a largo plazo, ocurre en las sinapsis glutamatérgicas en áreas como el hipocampo o el córtex.

Además de todo esto, el glutamato también tiene una serie de beneficios para la salud cuando se consume a través de la alimentación de forma moderada. Sin embargo, también puede provocar algunos efectos negativos si se concentra en exceso, tanto a nivel cerebral como en la comida. En este artículo te lo contamos todo sobre él.

Síntesis

Estructura del L-Glutamato

El glutamato es uno de los componentes principales de una gran cantidad de proteínas. Debido a ello, es uno de los aminoácidos más abundantes en todo el cuerpo humano. En circunstancias normales, es posible obtener suficiente cantidad de este neurotransmisor a través de la alimentación, de tal manera que no es necesario sintetizarlo.

Sin embargo, el glutamato está considerado como un aminoácido no esencial. Esto quiere decir que, en momentos de emergencia, el cuerpo puede metabolizarlo a partir de otras sustancias. Concretamente, puede ser sintetizado a partir del ácido alfa – Ketoglutárico, que se produce mediante el ciclo del ácido cítrico a partir del citrato.

A nivel cerebral, el glutamato no es capaz de cruzar la barrera hematoencefálica por sí mismo. Sin embargo, se mueve por el sistema nervioso central mediante un sistema de transporte de alta afinidad. Esto sirve para regular su concentración y mantener constante la cantidad de esta sustancia que se encuentra en los fluidos cerebrales.

En el sistema nervioso central, el glutamato se sintetiza a partir de la glutamina en el proceso conocido como “ciclo glutamato – glutaminérgico”, mediante la acción de la encima glutaminasa. Esto puede ocurrir tanto en las neuronas presinápticas, como en las células gliales que las rodean.

Por otro lado, el glutamato es en sí un precursor de otro neurotransmisor de gran importancia, el GABA. El proceso de transformación se lleva a cabo mediante la acción de la encima glutamato decarboxilasa.

Mecanismo de acción

El receptor AMPA se une a un antagonista de L-glutamato mostrando el amino terminal, el dominio de unión a ligando y el dominio transmembrana, PDB 3KG2. Curtis Neveu [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)]
El glutamato ejerce su efecto sobre el organismo ligándose a cuatro tipos distintos de receptores bioquímicos: receptores AMPA, receptores NMDA, receptores metabotrópicos del glutamato, y receptores de kainato. La mayoría de ellos se encuentran localizados dentro del sistema nervioso central.

De hecho, la gran mayoría de receptores del glutamato están situados en las dendritas de las células postsinápticas; y se enlazan con las moléculas liberadas en el espacio intrasináptico por las células presinápticas. Por otro lado, también están presentes en células como los astrocitos y los oligodendrocitos.

Los receptores glutaminérgicos pueden dividirse en dos subtipos: ionotrópicos y metabotrópicos. A continuación veremos cómo funciona cada uno de ellos en más detalle.

Receptores ionotrópicos

Receptor ionotrópico.

Los receptores ionotrópicos del glutamato tienen la función principal de permitir el paso de iones de sodio, potasio y en ocasiones calcio en el cerebro como respuesta a un enlace de glutamato. Cuando se produce el enlace, el antagonista estimula la acción directa del poro central del receptor, un canal iónico, que permite así el paso de estas sustancias.

El paso de los iones de sodio, potasio y calcio provoca una corriente excitatoria postsináptica. Esta corriente es despolarizadora; y si se activa el suficiente número de receptores del glutamato, puede alcanzarse el potencial de acción en la neurona postsináptica.

Todos los tipos de receptores del glutamato son capaces de producir una corriente excitatoria postsináptica. Sin embargo, la velocidad y la duración de esta corriente es distinta para cada uno de ellos. Así, cada uno de ellos tiene unos efectos diferentes en el sistema nervioso.

Receptores metabotrópicos

Los receptores metabotrópicos del glutamato pertenecen a la subfamilia C de los receptores proteínicos G. Se dividen en tres grupos, que a su vez se dividen en ocho subtipos en el caso de los mamíferos.

Estos receptores están compuestos de tres partes distintas: la región extracelular, la región transmembránica, y la región intracelular. Dependiendo de dónde se produzca el enlace con las moléculas de glutamato, ocurrirá un efecto distinto en el cuerpo o en el sistema nervioso.

La región extracelular está compuesta por un módulo conocido como “atrapamoscas de Venus” que se encarga de enlazar el glutamato. También tiene una parte rica en cisteína que juega un papel fundamental en la transmisión del cambio de corriente hacia la parte de la transmembrana.

La región transmembránica está formada por siete áreas, y su principal función es conectar la zona extracelular con la intracelular, donde generalmente se produce el acoplamiento de las proteínas.

El enlace de moléculas de glutamato en la región extracelular provoca que las proteínas que llegan a la intracelular estén fosforiladas. Esto afecta a un gran número de caminos bioquímicos y a los canales iónicos en la célula. Debido a ello, los receptores metabotrópicos pueden provocar un rango muy amplio de efectos fisiológicos.

Receptores fuera del sistema nervioso central

Se cree que los receptores del glutamato juegan un papel fundamental en la recepción de los estímulos que provocan el sabor “umami”, uno de los cinco sabores básicos de acuerdo a las últimas investigaciones en este área. Debido a ello, se sabe que existen receptores de esta clase en la lengua, concretamente en las papilas gustativas.

También se sabe que existen receptores ionotrópicos del glutamato en el tejido cardíaco, aunque todavía se desconoce cuál es su función en este área. La disciplina conocida como “inmunihistoquímica” ha localizado algunos de estos receptores en nervios terminales, ganglios, fibras conductores, y algunos miocardiocitos.

Por otra parte, también es posible encontrar un pequeño número de estos receptores en ciertas regiones del páncreas. Su principal función aquí es regular la secreción de sustancias como insulina y glucagón. Esto ha abierto la puerta a investigaciones sobre la posibilidad de regular la diabetes utilizando antagonistas del glutamato.

También sabemos hoy en día que la piel tiene una cierta cantidad de receptores NMDA, que pueden ser estimulados para producir un efecto analgésico. En definitiva, el glutamato tiene efectos muy variados en todo el cuerpo, y sus receptores se encuentran situados por todo el organismo.

Funciones

Ya hemos visto que el glutamato es el neurotransmisor más abundante en el cerebro de los mamíferos. Esto se debe, principalmente, a que cumple una gran cantidad de funciones en nuestro organismo. A continuación te contamos cuáles son las principales.

Ayuda a la función cerebral normal

El glutamato es el neurotransmisor de mayor importancia a la hora de regular las funciones cerebrales normales. Prácticamente todas las neuronas excitatorias en el cerebro y la médula espinal son glutamatérgicas.

El glutamato envía señales tanto al cerebro como a través de todo el cuerpo. Estos mensajes ayudan con funciones como la memoria, el aprendizaje, o el razonamiento, además de jugar un papel secundario en muchos otros aspectos del funcionamiento de nuestro cerebro.

Por ejemplo, hoy en día sabemos que con niveles bajos de glutamato es imposible formar recuerdos nuevos. Además, una cantidad anormalmente baja de este neurotransmisor puede desencadenar ataques de esquizofrenia, epilepsia, o problemas psiquiátricos como depresión y ansiedad.

Incluso, estudios con ratones muestran que niveles anormalmente bajos de glutamato en el cerebro pueden estar relacionados con los trastornos del espectro autista.

Es un precursor del GABA

El glutamato es también la base que utiliza el cuerpo para formar otro neurotransmisor de gran importancia, el ácido gamma – aminobutírico (GABA). Esta sustancia juega un papel muy importante en el aprendizaje, además de en la contracción muscular. También está asociado con funciones como el sueño o la relajación.

Mejora el funcionamiento del sistema digestivo

El glutamato puede ser absorbido a partir de la comida, siendo este neurotransmisor la principal fuente de energía de las células del sistema digestivo, además de un importante substrato para la síntesis de aminoácidos en esta parte del cuerpo.

El glutamato presente en la comida provoca varias reacciones fundamentales en todo el cuerpo. Por ejemplo, activa el nervio vago, de tal manera que se fomenta la producción de serotonina en el sistema digestivo. Esto fomenta los movimientos intestinales, además de aumentar la temperatura corporal y la producción de energía.

Algunos estudios muestran que el uso de suplementos orales de glutamato pueden mejorar la digestión en pacientes con problemas en este sentido. Además, esta sustancia también puede proteger la pared estomacal del efecto nocivo de ciertos medicamentos sobre ella.

Regula el ciclo de apetito y saciedad

Aunque no sabemos exactamente cómo se produce este efecto, el glutamato tiene un efecto regulador muy importante sobre el circuito del apetito y la saciedad.

Así, su presencia en la comida hace que sintamos más hambre y queramos ingerir más; pero también provoca que nos sintamos más saciados después de tomarla.

Mejora el sistema inmune

Algunas de las células del sistema inmune tienen también receptores del glutamato; por ejemplo, las células T, las B, los macrófagos, y las células dendríticas. Esto apunta a que este neurotransmisor juega un papel importante tanto en el sistema inmune innato como en el adaptativo.

Algunos estudios utilizando esta sustancia como medicamento han mostrado que puede tener un efecto muy beneficioso en enfermedades como el cáncer o las infecciones bacterianas. Además, parece que también protege en cierta medida de trastornos neurodegenerativos, como el Alzheimer.

Mejora la función de los músculos y los huesos

Hoy en día sabemos que el glutamato juega un papel fundamental en el crecimiento y desarrollo de los huesos, así como en el mantenimiento de su salud.

Esta sustancia evita la aparición de células que deterioran los huesos, como los osteoclastos; y podría utilizarse para tratar enfermedades como la osteoporosis en humanos.

Por otra parte, también sabemos que el glutamato tiene un papel fundamental en la función muscular. Durante el ejercicio, por ejemplo, este neurotransmisor se encarga de proporcionar energía a las fibras musculares y de producir glutatión.

Puede incrementar la longevidad

Por último, algunos estudios recientes apuntan a que el glutamato puede tener un efecto muy beneficioso sobre el proceso de envejecimiento de las células. Aunque todavía no se ha probado con humanos, experimentos con animales muestran que un aumento de esta sustancia en la dieta puede reducir las tasas de mortalidad.

Se cree que este efecto se debe a que el glutamato retrasaría la aparición de los síntomas del envejecimiento celular, que es una de las causas principales de la muerte relacionada con la edad.

Peligros

Cuando los niveles naturales de glutamato se encuentran alterados en el cerebro o en el organismo, es posible sufrir todo tipo de problemas. Esto ocurre tanto si hay menos cantidad de sustancia en el organismo de la que necesitamos, como si los niveles se elevan de manera exagerada.

Así, por ejemplo, la alteración en los niveles de glutamato en el organismo se ha asociado con trastornos mentales como la depresión, la ansiedad y la esquizofrenia. Además, también parece tener relación con el autismo, el Alzheimer y todo tipo de enfermedades neurodegenerativas.

Por otra parte, a nivel físico parece que un exceso de esta sustancia estaría asociado con problemas como obesidad, cáncer, diabetes, o esclerosis lateral amiotrófica. También podría tener efectos muy perjudiciales sobre la salud de ciertos componentes del cuerpo, como los músculos y los huesos.

Todos estos peligros estarían relacionados, por un lado, por el exceso de glutamato puro en la alimentación (en forma de glutamato monosódico, que parece que es capaz de atravesar la barrera hematoencefálica). Además, también tendrían que ver con un exceso de porosidad en esta misma barrera.

Conclusión

El glutamato es una de las sustancias más importantes producidas por nuestro organismo, y juega un papel fundamental en todo tipo de funciones y procesos. E

n este artículo has aprendido cómo funciona y cuáles son sus beneficios principales; pero también los peligros que tiene cuando se encuentra en cantidades demasiado elevadas en nuestro cuerpo.

Referencias

  1. “What is glutamate? An examination of the functions, pathways and excitation of the glutamate neurotransmitter” en: Neurohacker. Recuperado en: 26 Febrero 2019 de Neurohacker: neurohacker.com.
  2. Overview of the Glutamatergic System” en: National Center for Biotechnology Information. Recuperado en: 26 Febrero 2019 de National Center for Biotechnology Information: ncbi.nlm.nih.gov.
  3. “Glutamate receptor” en: Wikipedia. Recuperado en: 26 Febrero 2019 de Wikipedia: en.wikipedia.org.
  4. “8 Important Roles of Glutamate + Why It’s Bad in Excess” en: Self Hacked. Recuperado en: 26 Febrero 2019 de Self Hacked: selfhacked.com.
  5. “Glutamate (neurotransmitter)” en: Wikipedia. Recuperado en: 26 Febrero 2019 de Wikipedia: en.wikipedia.org.
Alejandro Rodríguez Puerta es un psicólogo y coach titulado por la Universidad Autónoma de Madrid, que compatibiliza su trabajo en el campo de la salud mental humana con sus labores como escritor y divulgador. Actualmente colabora con varias páginas de psicología y salud, hablando sobre distintos temas relacionados con el bienestar de las personas.

DEJA UNA RESPUESTA

Please enter your comment!
Please enter your name here