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[转载]兴奋神经递质——谷氨酸与大脑健康

已有 698 次阅读 2022-6-10 17:04 |系统分类:科普集锦|文章来源:转载

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关于谷氨酸


谷氨酸是一种多功能氨基酸,它处于多种代谢途径的十字路口不仅参与消化系统和免疫系统,还是大脑健康密切相关。


谷氨酸是大脑中最丰富的游离氨基酸,也是大脑主要的兴奋性神经递质。它可以帮助我们说话、处理信息、思考、运动、学习新事物、存储新知识和集中注意力学习等。


学习和记忆是脑的高级功能,是一个相当复杂的生理过程,其神经生物学基础是突触可塑性。突触的传递是谷氨酸及其受体实现的。


谷氨酸也是γ-氨基丁酸(GABA)的前体,γ-氨基丁酸是脑内普遍存在的抑制性神经递质,这二者之间的平衡对于我们大脑健康非常重要(下次我们专门讲)。


很早以前人们就已经知道,谷氨酸广泛存在于人体各组织和食物以及母乳,这凸显了谷氨酸对人类成长中脑和躯体发育的重要性;但直至20世纪80年代,谷氨酸在中枢神经系统(CNS)和大脑内的作用才得到认识。在过去的30年中,越来越多的研究进展已揭示了谷氨酸及其受体神经退行性疾病疾病(阿尔茨海默氏症、肌萎缩侧索硬化症、多发性硬化症、癫痫、帕金森等)以及肠道疾病如克罗恩病 (CD) 和溃疡性结肠炎 (UC)的病因中起核心作用。


根据区域的不同,每公斤脑组织含有 5-15 mmol 谷氨酸,比其他任何氨基酸都多。因此,谷氨酸应该在正确的时间、正确的位置以正确的浓度存在。


细胞应该对谷氨酸有正确的敏感性,并且有足够的能量来承受正常的刺激,并且应该以适当的速率从正确的位置去除谷氨酸。谷氨酸过多和谷氨酸过少都是有害的


海马中靠近血管的突触周围的谷氨酸转运蛋白分布示意图

1.pngZhou Y and Danbolt NC.  J Neural Transm. 2014

四个谷氨酸能神经末梢 ( T ) 显示在树突棘 ( S ) 上形成突触。指示星形胶质细胞分支 ( G )。请注意星形胶质细胞的 EAAT2(红点)和 EAAT1(蓝点)的密度非常高。


随着工业水平的发展和人类口味的发展,越来越多的谷氨酸衍生物添加到许多食物中,以赋予“鲜味”味道。鲜味感知分布在人类口腔和胃肠道中的多个受体系统,这些系统激活大脑中涉及不同功能的多个区域,从食物识别到与特定食物相关的情感价值的形成,进而影响食欲和情感等


加工食品是游离谷氨酸的最大来源。因此目前谷氨酸过量带来的神经毒性不容忽视。一些研究将味精以及谷氨酸衍生添加剂与体重增加、麻木/刺痛、虚弱、高血压、哮喘发作、胃肠道问题、代谢综合征和敏感人群的短期副作用联系起来。


现在强有力的证据表明肠道微生物产生神经活性分子,如神经递质(即去甲肾上腺素、多巴胺、血清素、GABA 和谷氨酸)和代谢物(即,色氨酸代谢物,短链脂肪酸等)维持宿主和细菌之间跨界跨区域交流谷氨酸代表了在这种跨界交流中活跃的众多神经活性分子之一。


在我们的检测实践中,也发现在精神科病人或存在精神症状的人群中,谷氨酸指标异常。

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<来源:谷禾健康数据库>


这些表明谷氨酸以及肠道菌群的异常与大脑健康问题存在关联,它们之间的因果及其发病机制还需更大和更精细的研究和临床探索,但是至少我们可以看到谷氨酸及其与肠道菌群和精神健康方面不可忽视的关联。


本文主要讨论谷氨酸是什么,对人体的健康益处和影响,通过食物或生活方式如何改善谷氨酸缺乏或中毒症,以及共同探讨通过传统药理学方法以及使用产生神经活性分子的益生菌作为治疗神经胃肠道和/ 或精神疾病以及相关的中枢神经系统疾病,如焦虑和抑郁。





什么是谷氨酸,为什么如此重要?



谷氨酸(Glutamic acid), 化学构成为2-氨基-5羟基戊酸,作为一种非必需氨基酸,但却是人体最丰富的氨基酸,广泛存在与大脑和肌肉中,是谷氨酰胺,脯氨酸以及精氨酸的前体。
谷氨酸也被定义为功能性氨基酸,意味着其可以调节关键代谢途径以改善动物和人类的健康、生长、发育和繁殖。这个将我们的视野扩展到营养必需或非必需氨基酸的营养范式之外。
在哺乳动物的中枢神经系统中,由于与特定受体的相互作用,谷氨酸充当重要的兴奋性神经递质。此外,谷氨酸还在细胞能量产生和蛋白质合成,免疫功能中发挥重要作用 。



 谷氨酸为什么重要:


化学信使:谷氨酸将信息从一个神经细胞传递到另一个神经细胞。
脑细胞的能量来源:当细胞的主要能量来源葡萄糖储备低时,可以使用谷氨酸。
学习和记忆的调节:谷氨酸有助于随着时间的推移增强或减弱神经元之间的信号,以塑造学习和记忆。
疼痛传递器:较高水平的谷氨酸与增加的疼痛感有关。
睡眠和清醒介质:大鼠模型研究表明,当我们清醒或快速眼动 (REM) 睡眠期间,谷氨酸水平最高。丘脑是个例外,在非快速眼动睡眠期间谷氨酸水平最高。


谷氨酸过多过少都有影响:


谷氨酸是所谓的兴奋性神经递质。它的作用很像兴奋剂,就像咖啡一样。太多会导致问题,但太少也不好
如果谷氨酸太少,我们无法对进入大脑的刺激做出快速反应,无法很好地记住事物难以集中注意力,学习会更加困难。
过多的谷氨酸会导致兴奋性毒性,从而破坏神经元。由于谷氨酸是神经元的兴奋剂,过多会导致神经元过度激活并死亡
如果高水平不受控制,这种神经递质会过度刺激细胞,一直到它们采取剧烈行动自杀以保护周围的细胞。
我们体内的细胞一直在死亡,其中大部分是可以被替换的。然而,谷氨酸导致自杀的神经元,大脑无法制造新的来代替,因此保持它们的健康和安全很重要。
谷氨酸作为兴奋性毒素的作用,与多种神经退行性疾病有关,例如多发性硬化症、 阿尔茨海默病和肌萎缩性侧索硬化症(ALS 或 Lou Gherig 病)。谷氨酸失调也被认为是纤维肌痛和慢性疲劳综合征的原因之一。



结合和游离谷氨酸


两种形式的谷氨酸,结合的和游离的,是显着不同的
谷氨酸的结合形式存在于完整的蛋白质来源中。结合谷氨酸是天然存在于未加工食品中的氨基酸形式,尤其是蛋白质含量高的食品。它与其他氨基酸结合,当你吃它时,它通常被缓慢消化和吸收,并能够精确调节你摄入的量。这种形式的谷氨酸很少有任何敏感性。因为多余的量可以简单地通过废物排出,以防止毒性。


蛋白质中的谷氨酸


在蛋白质中,谷氨酸提供负电荷,这可能对稳定蛋白质结构很重要。例如,涉及谷氨酰残基的离子对于稳定转录因子 GCN4 的亮氨酸拉链结构很重要。带电荷的残基,例如谷氨酸,经常出现在球状蛋白质的外表面。表面上极性残基的重要性,很容易通过血红蛋白 (HbS) β 链 6 位上的谷氨酸 → 缬氨酸突变的破坏性影响来证明,从而在具有这种突变的杂合子和镰状细胞中产生镰状细胞性状纯合子个体的疾病。

脱氧血红蛋白在 EF 连接处有一个疏水口袋(phe B85,leu B88)。表面上允许谷氨酸,因为它在能量上不利于它与疏水袋相互作用,因此脱氧 HbA 保持可溶性。然而,在 HbS 中取代它的缬氨酰残基从表面突出并很容易嵌入疏水袋中,导致 HbS 分子粘在一起,导致长而僵硬的纤维扭曲红细胞。

谷氨酸不仅在合成蛋白质时掺入蛋白质中,而且可以在合成后作为翻译后修饰以聚谷氨酰尾的形式添加。例如,微管蛋白的多谷氨酰化被认为会影响其与其他蛋白质的相互作用,例如微管相关蛋白 (MAP) 和分子马达。

在蛋白质中,谷氨酸与阳离子的结合相当弱,但它对钙的亲和力可以通过维生素 K 依赖性 (VKD) 羧化作用大大增加,这种羧化作用在翻译后将 γ-羧化谷氨酰残基 (gla) 引入蛋白质中。

所有 VKD 蛋白都含有一个同源氨基酸序列,该序列将蛋白靶向羧化酶。羧化发生在“gla 结构域”内的多个谷氨酸残基上。VKD 蛋白包括许多参与止血的蛋白:凝血酶原和因子 VII、IX 和 X。其他 VKD 蛋白参与骨形态发生(骨 gla 蛋白和基质 gla 蛋白)。

VKD 羧化酶功能的抑制对于基于香豆素的抗凝治疗至关重要,因为 4-OH 香豆素类似物会抑制维生素 K 环氧化物还原酶 (VKOR),该酶将维生素 K 环氧化物重新转化为还原的维生素 K. 

这些研究清楚地说明了谷氨酸残基在蛋白质中所起的关键作用之一,包括它们的翻译后修饰。



另一方面,游离谷氨酸是吸收更快的修饰形式。谷氨酸敏感性在游离形式中更为常见。游离谷氨酸不与其他氨基酸结合,更快地被吸收到您的系统中。这种快速吸收率会导致血液中谷氨酸水平的峰值。
一些天然食物来源含有游离谷氨酸,但最成问题的来源之一是加工和包装食品。谷氨酸钠 (MSG) 形式的谷氨酸在这些产品中用作防腐剂和增味剂。这种形式存在于一些完整/未加工的食品中,但在许多超加工和包装食品中更为常见。
多年来,味精一直被用来给食物调味,尤其是汤、薯条和某些类型的亚洲食物。一些吃很多这些食物的人在进食后会出现症状。





谷氨酸:营养和新陈代谢



谷氨酸被归类为非必需氨基酸,这意味着它可以在体内以足够的数量合成。事实上,它必须在体内合成。这是对各种动物肠道进行仔细平衡研究的结果,结果表明膳食谷氨酸几乎在肠道内定量代谢,主要是通过肠细胞
这首先由 Windmueller 和 Spaeth 在1975 -1980年间使用灌注的大鼠肠道以及在大鼠体内进行了展示。随后,对仔猪、早产儿和成年人的研究表明,膳食谷氨酸被肠道广泛代谢。
1993年后,Matthews 和Battezzati 等在人群中做了临床实验,表明大部分的肠内谷氨酸可以通过代谢排出。事实上,膳食谷氨酸是一种重要的代谢燃料,其中大部分被完全氧化为 CO2。对仔猪的详细研究表明,只有小部分的肠内谷氨酸出现在门静脉血中。
在肠内喂养的早产人类婴儿中,大约 74% 的谷氨酸在第一次通过肠道时被去除。肠道谷氨酸代谢的后果之一是血浆谷氨酸水平不受膳食谷氨酸的特别影响。事实上,健康人循环中的谷氨酸盐严格维持在相当低的浓度。
谷氨酸的肠道代谢有一个非常重要的后果:身体的大部分谷氨酸需要内源性合成。谷氨酸可以以两种不同的方式合成。

  • 首先,它可以通过谷氨酸脱氢酶或多种转氨酶从α-酮戊二酸合成。

  • 其次,谷氨酸可以由其他氨基酸合成;氨基酸的“谷氨酸家族”包括谷氨酰胺、精氨酸、脯氨酸和组氨酸。



  • 哪些食物含有谷氨酸?


天然富含谷氨酸的食物通常(但不总是)富含蛋白质,包括:肉、家禽、奶酪、蛋、蘑菇、酱油、番茄、葡萄、鱼露、西兰花、豌豆、核桃、骨汤...  


谷氨酸和谷氨酰胺的区别


谷氨酸很容易与谷氨酰胺混淆,谷氨酰胺是体内富含的另一种重要氨基酸。

两者的化学结构略有不同;谷氨酰胺具有氨 (-NH3) 基团,而不是羟基 (-OH) 基团。


谷氨酰胺

是一种非必需氨基酸(蛋白质的组成部分)。它存在于植物和动物蛋白中。一般在肌肉中大量制造,它是体内最丰富的氨基酸。谷氨酰胺有助于肠道功能、大脑功能、免疫系统、氨基酸产生和压力。

压力和某些药物会消耗它,肌肉萎缩是常见的结果。在身体需要氮的地方(例如,在口修复中),其中三分之一来自谷氨酰胺。

谷氨酰胺有助于“治愈”肠道。它可以修复肠壁中受损的细胞,也是肠道内免疫球蛋白产生和免疫系统的重要氨基酸来源。 


谷氨酸

谷氨酸也是一种非必需氨基酸。它可以通过多种方式进入人体,例如,以蛋白质或味精、谷氨酸钠的形式。它可以完整或以结合形式提供。

但在体内,它也可以作为多种化合物的分解产物——比如来自谷氨酰胺,也来自叶酸和葡萄糖。谷氨酸广泛存在于肌肉中所有的蛋白质储存中。

谷氨酸对大脑和神经功能也是必不可少的。它是神经中的主要传递器。具有更多谷氨酸受体的人往往具有更高的智商。然而,大脑通过血脑屏障摄取的谷氨酸非常低。绝大多数谷氨酸是谷氨酰胺转化的结果,因为神经元不能从大脑内的葡萄糖中产生谷氨酸。

谷氨酰胺是谷氨酸的来源,它是由谷氨酰胺酶产生的。 


谷氨酰胺-谷氨酸循环


星形胶质细胞摄取的谷氨酸可通过三羧酸循环代谢,用于蛋白质合成或转化为谷氨酰胺。谷氨酸向谷氨酰胺的转化由谷氨酰胺合成酶(GLUL) 以 ATP 依赖性方式催化。但是由于谷氨酰胺转运蛋白迄今尚未在脑组织的末端中得到阳性鉴定。因此谷氨酰胺-谷氨酸循环已经研究和争论了很多年,至今没有明确答案。





谷氨酸功能和益处



1) 支持大脑功能

 

谷氨酸是脑功能正常的重要神经递质 


大脑和脊髓(中枢神经系统)中几乎所有的兴奋性神经元都是谷氨酸能神经元。作为主要的兴奋性神经递质,它向大脑和全身发送信号。它有助于认知功能、记忆、学习和其他大脑功能 。
人脑的质子-MRS 研究显示氨酸浓度非常高(10-12 mM),但这平均了不同亚细胞区室中非常不同的谷氨酸浓度,从脑脊液中的约 1 μM 到分泌颗粒中 100 mM。
谷氨酸通过两种主要类型的受体在中枢神经系统中发挥作用:

  • 离子型谷氨酸受体包含一个离子通道,该离子通道在与谷氨酸结合时直接激活;

  • 代谢型谷氨酸受体通过与 G 蛋白信号系统耦合激活离子通道,间接通过第二信使途径或直接通过 G 蛋白的 βγ 亚基。


  • 每种受体有许多亚型。对大脑中谷氨酸信号传导的详细说明不在这详细展开,只要了解其在突触可塑性中的作用,这是其在学习和记忆等认知功能中的作用的基础。


  • 有限的研究将大脑谷氨酸水平低神经和精神疾病联系起来。例如,在一项研究中,精神分裂症成人的谷氨酸水平低于健康成人。



  • 代谢型谷氨酸受体5型(mGluR5)含量低表明癫痫患者大脑发育不良。


  • 在小鼠中,谷氨酸释放已被用于模拟自闭症谱系障碍。


  • 在大鼠中,亮氨酸会增加谷氨酸进入大脑,这有助于在脑损伤后恢复大脑功能 。


2) 血脑屏障和谷氨酸


血脑屏障位于血液大脑间质液之间。它是在哺乳动物中受脑细胞影响后由内皮细胞形成的。另一个屏障位于分泌脑脊液 (CSF) 的脉络丛上皮中。
这些屏障很重要,从生理学的角度来看,维持大脑稳态,从药理学的角度来看,可以防止药物进入脑组织
神经系统通过屏障将自身与血液隔离。谷氨酸是一种非必需氨基酸,不能穿过血脑屏障,必须在脑细胞内局部由谷氨酰胺和其他前体产生 。
然而,如果血脑屏障“渗漏”(由于血脑屏障损伤或功能障碍导致通透性增加),血液中的谷氨酸可能会进入大脑,这会使身体增加炎症
更高水平的炎症也会导致血脑屏障发生渗漏。这放松了对进入大脑的内容的控制。在这种情况下,反应性代谢物可以进入大脑
如果你已经对谷氨酸敏感,并且还在吃富含游离谷氨酸的食物,这些情况可能会使症状加重



3) GABA 的前体(与GABA保持平衡)


身体使用谷氨酸来产生神经递质 GABA(γ-氨基丁酸),这是一种在学习肌肉收缩中起重要作用的抑制性神经递质
在大脑中,GABA 作用于下丘脑,帮助调节睡眠、温度、HPA 轴和自主神经系统。下丘脑的主要作用是使身体保持体内平衡,而没有 GABA 无法做到这一点


GABA—谷氨酸:
“相互作用,相辅相成,适量才和谐”


正如谷氨酸是一种兴奋性神经递质一样,GABA(γ-氨基丁酸)是一种抑制性神经递质。它的目的是让大脑和神经系统慢下来。这两种神经递质在大脑中平衡工作。
GABA 和谷氨酸之间复杂而相互关联,这有助于保持身体平衡,任何一种过量都会导致严重的疾病状况。GABA 和谷氨酸有助于保持交感神经和副交感神经系统之间的平衡。如果没有这两种神经递质,我们会不断地发现自己受到这些系统中的一个或另一个的刺激。我们要么对外部刺激反应过度,要么反应不足。


 “一个太少,另一个就会负重前行”


如果 GABA太少,就会过分强调谷氨酸的作用,从而在肾上腺疲劳、慢性疲劳、惊恐发作和化学敏感性的发展中发挥重要作用。体内的 GABA 过少可能会导致所谓的“超负荷现象”,即由于谷氨酸含量高而对神经元产生过多的刺激。由于过多的刺激,这最终导致神经元死亡。
据报道,代谢型 Glu 和 GABA B受体,以及细菌周质氨基酸结合蛋白,可能是从一个共同祖先进化而来的 。

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Mazzoli R  and Pessione E.  Front Microbiol. 2016

谷氨酸能/GABA能神经网络的表示,包括兴奋性(谷氨酸能)锥体神经元(红色)、抑制性(GABA能)神经元(蓝色)和相关连接。左侧的抑制神经元集成到反馈 (FB) 电路中,而右侧的抑制神经元集成到前馈 (FF) 环路中。针对锥体细胞体细胞或树突的抑制性突触被浅蓝色染色包围,这表明背景 GABA 浓度有助于整体抑制。



4) 在免疫中发挥作用 


谷氨酸受体存在于免疫细胞(T 细胞、B 细胞、巨噬细胞和树突状细胞)上,这表明谷氨酸在先天免疫系统和适应性免疫系统中均发挥作用。
谷氨酸还参与肺、肾、肝、心脏、胃、骨骼和免疫系统组织的功能。
科学家们正在研究谷氨酸对调节性 T 细胞(Treg)、B 细胞和炎症性神经退行性疾病的影响。
一项研究得出结论,谷氨酸对正常以及癌症和自身免疫病理性 T 细胞具有有效作用。这意味着它可能能够增强对抗癌症和感染的有益 T 细胞功能 。
根据至少一项针对多发性硬化症小鼠模型的研究,这些受体还具有抑制自身免疫发展保护中枢神经系统免受炎症影响的潜力。
不过,大多数情况下,科学家发现谷氨酸对免疫系统有益还是有害,都取决于体内的浓度
谷氨酸诱导的神经元细胞损伤的关键机制之一是小胶质细胞释放谷氨酸。小胶质细胞本质上是大脑和神经系统的常驻免疫细胞。了解神经系统和免疫系统之间的联系至关重要。小胶质细胞释放谷氨酸是一个关键环节。
一旦谷氨酸的游离池增加,谷氨酸受体,如 NMDA 就会被过度刺激。然后,这会导致大量钙离子流入细胞,导致神经元细胞损伤和细胞死亡。
许多因素可以作为小胶质细胞激活的诱导剂。汞毒性已显示可迅速诱导小胶质细胞活化,并且汞毒性已显示可改变小鼠大脑中谷氨酸的转运和摄取。有毒金属镉也显示出强大的诱导小胶质细胞活化的能力。
基本上任何类型的“非自身”分子都能够引发大脑和神经元组织中的小胶质细胞活化。这包括各种病原体抗原、病毒、疫苗、佐剂以及任何穿过血脑屏障的外源物质。


5)支持肠道 


我们从食物中获得的谷氨酸为肠道细胞提供能量,并有助于激活消化系统
在胃肠道上皮细胞的顶膜中发现了多种介导谷氨酸吸收的转运蛋白,主要存在于小肠中,但也存在于中,而氨基酸从管腔到门户的转运很少或没有血液出现在结肠中。它是营养物质吸收和代谢的主要能量来源。
谷氨酸是肠细胞的主要营养素之一。对不同动物模型(包括早产儿和成人)的几项研究一致认为,存在于 GI 腔中的大多数谷氨酸被氧化为 CO2,或者其次被肠粘膜转化为其他氨基酸。
只有一小部分(5% 到 17%,取决于研究)摄入的 谷氨酸被转运到门静脉循环,但这通常不会在很大程度上影响血浆中的谷氨酸浓度。此外,血浆谷氨酸浓度增加(摄入谷氨酸后)并不一定会影响脑组织中的谷氨酸浓度,因为人们普遍认为谷氨酸不能通过血脑屏障
发现啮齿动物的脑组织需要血浆谷氨酸浓度增加 20 倍(或更多)。膳食摄入(或肠道微生物群的谷氨酸生物合成)后血浆中达到如此高的谷氨酸浓度似乎不太可能。
谷氨酸还可以通过帮助产生抗氧化剂谷胱甘肽来保护肠壁
一项动物研究发现,补充 L-谷氨酸有助于改善仔猪的肠道完整性,这有利于营养物质的消化和吸收。
谷氨酸还可以预防由于幽门螺杆菌 和长期使用阿司匹林等非甾体抗炎药(非甾体抗炎药)引起的胃肠道损伤
α-gustducin,一种味觉特异性 G 蛋白,在胃和肠中的作用导致人们认识到味觉细胞存在于肠道中。现在很清楚,胃和小肠中都存在类似味觉的谷氨酸受体和细胞。在胃中发现了离子型代谢型谷氨酸受体很明显,谷氨酸是唯一能刺激传入胃迷走神经的氨基酸。
谷氨酸的胃内输注刺激特定的前脑区域,包括边缘系统下丘脑。它还刺激胃收缩活动。谷氨酸与 IMP 一起刺激大鼠十二指肠中的碳酸氢盐分泌,这可能是中和胃蛋白消化过程中产生的胃酸的保护作用。

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Mazzoli R  and Pessione E.  Front Microbiol. 2016

肠道中 Luminal Glu/GABA(饮食或肠道微生物群来源)影响神经系统的潜在途径。5-羟色胺,血清素;EC肠嗜铬细胞;EEC,肠内分泌细胞;GI,胃肠道;网;内在初级传入神经元
此外,包括普通拟杆菌空肠弯曲杆菌在内的肠道微生物群会影响谷氨酸代谢,并减少谷氨酸代谢物 2-酮基谷氨酸。同时,具有谷氨酸消旋酶的肠道细菌,包括谷氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum、乳发酵短杆菌 Brevibacterium lactofermentumBrevibacterium avium,可以将 L-谷氨酸转化为 D-谷氨酸。由肠道细菌代谢的 D-谷氨酸可能会影响痴呆患者的谷氨酸 NMDAR 和认知功能。


6) 支持肌肉功能 


谷氨酸可能在肌肉功能中发挥重要作用。
在运动过程中,谷氨酸在提供能量支持谷胱甘肽生产方面起着核心作用。
然而,在动物模型中,谷氨酸可能会延缓缺乏维生素 D 的动物的肌肉萎缩症。进一步的研究应该探索谷氨酸、肌肉功能和肌肉萎缩疾病之间的联系。


7)对骨骼很重要 


谷氨酸也适用于骨骼和肌肉,用于神经和非神经信号。神经递质对骨骼的健康很重要,并且可能在多种骨骼疾病的潜在治疗中发挥作用。


8)谷氨酸与味觉 


鲜味,特别是谷氨酸,被认为可以调节对富含蛋白质的食物的食欲反应。因此,它们在评估食物的营养价值方面发挥着重要作用。
谷氨酸通过激活鲜味受体发挥关键的信号传导作用。这些味觉受体的激活还需要作为共配体的 5'-核糖核苷酸,例如单磷酸肌苷 (IMP) 或单磷酸鸟苷。
对于完全表达鲜味所需的受体多样性仍然存在一些不确定性。当然,涉及 G 蛋白偶联受体 T1R1 和 T1R3 的异二聚体。此外,最近利用 T1R3 敲除小鼠的研究表明,这些动物继续区分鲜味和其他促味剂,这表明其他受体的作用。特别是,两种代谢型谷氨酸受体 mGluR1 和 mGluR4 可能很重要。




谷氨酸过多的原因及症状



哪些原因可能导致谷氨酸过多?


  • 食用加工食品

  • 一个促成因素是食用加工食品,由改良的游离形式谷氨酸制成的。例如,谷氨酸用于制造味精(或谷氨酸钠),这是一种合成化学物质,会添加到许多食品中,增加咸味和吸引力。


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  • 高浓度或过度敏感的谷氨酸受体

  • 但要注意的是,有些时候这些高水平可能不是由于饮食中的谷氨酸,而是身体的其他缺陷或功能障碍。



  • 过量水平可能是由压力或对谷氨酸脱羧酶 (GAD) 的自身免疫反应引起的,谷氨酸脱羧酶 (GAD) 旨在将谷氨酸转化为其镇静伴侣 GABA。


  • 过量谷氨酸引起的症状有哪些?


谷氨酸是大脑中必不可少的(也是主要的兴奋性)神经递质。然而,谷氨酸在某些情况下会变得有毒——这一过程称为谷氨酸兴奋性毒性 (GE):如果大脑中有过量的谷氨酸或谷氨酸受体被过度刺激。GE在神经退行性变中起关键作用
兴奋性氨基酸过度激活谷氨酸受体会导致许多负面影响,即细胞钙稳态受损、自由基的产生、线粒体通透性转变的激活和继发性 GE。
GE 还与抑郁症、焦虑症、自闭症、多动症、慢性疼痛、中风和脑肿瘤以及许多其他疾病有关。
 

  • 神经系统疾病 


  • 过多的谷氨酸可能在多发性硬化症 (MS)、阿尔茨海默病、亨廷顿病、癫痫和 ALS(肌萎缩性侧索硬化症或 Lou Gehrig 病)中起作用。
    在亨廷顿舞蹈病中,谷氨酸受体的敏感性是主要特征。已经发现,降低谷氨酸的活性可以产生治疗作用。
    ALS 被认为是由谷氨酸诱导的兴奋性毒性引起的,利鲁唑等药物试图控制谷氨酸水平。
    涉及谷氨酸的通路功能障碍也可能导致多发性硬化症和阿尔茨海默病的发展。
    研究人员正在研究专注于改善谷氨酸途径以治疗退行性脑病的药物和疗法。 

  • 心理健康障碍 


  • 谷氨酸过多(或过少)也与抑郁症精神分裂症等心理健康障碍有关。


  • 大量研究发现,在患有重度抑郁症的人中经常发现高水平的谷氨酸或过度活跃的谷氨酸受体。


  • 还有一个普遍的假设是,过量(或不足)的谷氨酸活性可能导致精神分裂症症状。当然也可能没有那么简单,该领域的相互矛盾的研究表明,症状可能是由神经递质异常(包括谷氨酸)以及可能的基因突变和其他发育问题共同引起的。


  • 慢性疼痛和偏头痛 


  • 谷氨酸在痛觉传递中也起着举足轻重的作用。


  • 这意味着,可以通过靶向谷氨酸受体和降低谷氨酸的影响来缓解慢性疼痛。


  • 高浓度
  • 的谷氨酸盐和偏头痛之间也有密切的联系。一项研究发现,偏头痛患者的血浆谷氨酸水平显着升高。另一项研究得出结论,GABA 能药物(那些改变 GABA 作用的药物)可能有助于治疗偏头痛。


  • 同时,阻断谷氨酸受体的药物也可能有效治疗偏头痛。


  • 糖尿病 


  • 有一些证据表明,随着时间的推移,高水平的谷氨酸会导致 1 型和2 型糖尿病的发生。一项研究发现,谷氨酸水平对两种类型的糖尿病中 β 细胞的损失都有直接和间接的影响。





  • 如何降低谷氨酸水平 


    在饮食中降低 


    如果对谷氨酸敏感并怀疑自己的谷氨酸含量很高,最实际的方法是消除添加的游离谷氨酸的来源。尤其经过改良以改善口味的加工食品和包装食品限制味精,酱油等摄入量。选择完整的、未经加工的食物,这是让你的水平恢复到正常、健康范围内的最佳方法。
    总体而言,最好限制或避免使用富含谷氨酸的食物包括:酱油、硬奶酪、腌肉、谷物(尤其是含有麸质的)、骨汤,土豆片、快餐、方便面、沙拉酱等
    除了监测提供这种氨基酸的食物的摄入量外,增加抗炎食物的摄入量也是有益的,因为这些食物可能在一定程度上有助于抵消过量谷氨酸的影响。
    一些抗炎食物有:

    • 深色绿叶蔬菜

    • 其他蔬菜,包括十字花科蔬菜、甜菜、芹菜、辣椒等

    • 浆果

    • 姜黄和姜等香料

    • 奇亚籽和亚麻籽

    • 野生捕捞的鱼类,如鲑鱼,可提供 omega-3

    • 椰子油和橄榄油

    • 益生菌食品,如酸奶、开菲尔等


    • 关于抗炎饮食可详见之前的这篇文章:


    • 深度解析 | 炎症,肠道菌群以及抗炎饮食



    • PPAR -γ激活剂 


PPAR -γ激活剂可能是对抗 GE(谷氨酸兴奋性毒性)的最佳方法之一。
PPAR(过氧化物酶体增殖物激活受体)是对身体具有深远影响的特定蛋白质。它们属于所谓的核受体超家族(该类的其他成员包括维生素 A 和 D、雌激素甲状腺和糖皮质激素受体)。
许多食物和草药具有降低谷氨酸兴奋性毒性的能力。它们有多种作用机制,起作用的一个关键原因是 PPAR- γ激活剂。对文献的回顾发现,以下许多天然草药具有激活 PPAR 的潜力(括号中的是 PPAR -γ - 活化成分):

  • 黄芪(Formononetin)


  • 绿茶 (儿茶素)

  • 紫锥菊(Alkamides)

  • 棕榈油(生育三烯酚)

  • 大豆(染料木黄酮)

  • 厚朴(Magnolol 和 Honokion)

  • 奶蓟草(水飞蓟素)

  • 甘草(多种活性成分)

  • 牛至(来自干叶的 Biochanin A)

  • 百里香油(香芹酚)

  • 高丽参(人参皂甙 20(S) -protopanaxatriol 和 ginsenoside Rb1 在人参根中)

  • Chios乳香胶(齐墩果酸)

  • 迷迭香(鼠尾草酸和鼠尾草酚)

  • 姜黄素 - 非常强大,有超过 1500 篇论文单独研究了姜黄素的作用,支持其强大的抗炎、抗癌、抗氧化和整体神经保护作用

  • 黑籽油

  • 槲皮素 


  • 注意在多发性硬化或其他自身免疫性疾病的情况下,应谨慎使用或干脆避免使用过度刺激免疫系统的补充剂,如紫锥花、黄芪、人参甚至绿茶。



    维生素和矿物质可以对抗 GE 


维生素 B6 有助于减少谷氨酸过量,因为参与将谷氨酸转化为 GABA。维生素 B6 缺乏可能是谷氨酸过量积累并且不能正确转化为 GABA 的一个原因。B6 缺乏症不会单独发生,通常与 B12 和叶酸一起发生。
维生素 B2(核黄素)本身具有神经保护作用,可以通过几种不同的方式抵消谷氨酸过量:

  • 帮助改善线粒体功能

  • 对抗氧化应激和减少炎症

  • 激活维生素 B6


  • 核黄素依赖性酶在吡哆醇活化、色氨酸-犬尿氨酸途径和同型半胱氨酸代谢中具有重要作用。

  • 还发现维生素 B12(甲基钴胺素)对 GE 具有保护作用(可能通过 SAM 介导的甲基化改变膜特性起作用)。


  • 维生素 B9(叶酸)补充剂:仅限低剂量。谷氨酸在结构上与叶酸相似,它可能会竞争神经元上的结合位点并可能导致问题。 

    维生素 D
  •  - 单独使用或与处方药联合使用


  • 辅酶Q10 
  • - 改善谷氨酸兴奋性毒性、线粒体功能和氧化应激 


增加镁含量  


镁是健康神经信号传输所必需的矿物质。分子和动物研究表明,健康的镁水平可以防止神经元过度兴奋引起的细胞死亡
从理论上讲,意味着增加镁含量可能有助于预防与细胞死亡有关的疾病,包括:


  • 偏头痛 

  • 慢性疼痛 

  • 癫痫

  • 阿尔茨海默氏病

  • 帕金森病

  • 中风

  • 抑郁和焦虑(这是神经系统疾病的常见合并症)

  • 一项针对 60 名患有纤维肌痛的女性的小型研究发现,每天服用 300 毫克柠檬酸镁超过 8 周,可以降低压痛点的数量和报告的疼痛强度水平。然而,还需要进行更大规模的研究。


  • 除了服用镁补充剂外,还可以尝试食用更多富含镁的食物,包括: 

  • 绿叶蔬菜和其他蔬菜,包括生菜、西兰花、羽衣甘蓝、芹菜、菠菜、黄瓜

  • 坚果和种子

  • 干豆,如斑豆、腰豆、黑豆

  • 全谷类

  • 小麦胚芽

  • 燕麦麸



  • 谷氨酸过少的症状


    谷氨酸过少 


    谷氨酸是大脑里需求量比较大的一种酸性氨基酸,主要是参与脑内蛋白质或者是脂肪酸等的合成和代谢,过低可能影响人的精神状态,也可能诱发神经衰弱
    谷氨酸在情绪障碍中的作用:
    正在研究的一种此类情绪障碍是重度抑郁症(MDD),其症状包括空间记忆受损快感缺失(无法感受到快乐)。研究人员发现,阻止大鼠吸收谷氨酸会导致类似抑郁的效果,这可能反映了快感缺失。
    谷氨酸在慢性疲劳综合征中的作用:
    关于谷氨酸失调是否在慢性疲劳综合征中起作用的研究存在分歧,这种情况还涉及感觉超负荷、焦虑和运动/平衡问题。
    也有一些证据表明慢性疲劳综合征可能涉及与谷氨酸失调相关的基因。


    如何提高谷氨酸水平 


    有谷氨酸补充剂或增加谷氨酸的处方。如果想尝试提高谷氨酸水平,可能需要考虑在饮食生活方式中加入其前体,前体是身体制造其他物质所需的物质。
    提高谷氨酸水平/途径可能是一项非常复杂的任务。促进线粒体健康、减少氧化应激和炎症、平衡谷氨酸与大脑中其他神经递质以及改善糖和脂肪代谢的补充剂、疗法和生活方式的改变都是有益的。


    生活方式的改变 


    运动
    运动实际上可以帮助你的身体产生更多的谷氨酸。研究人员研究了近 40 名健康人类志愿者的谷氨酸和 GABA 水平。他们在三个持续 8 到 20 分钟的剧烈运动之前和之后立即测量了两个不同大脑区域的这些神经递质水平。
    锻炼的参与者的谷氨酸或 GABA 水平增加。即使在停止运动后效果仍然存在,这表明谷氨酸水平会随着运动而发生更持久的变化。


    补充剂 


    在服用任何膳食补充剂之前,请先咨询医生。如果患有其他疾病,包括慢性病或怀孕,这一点尤其重要。 
    有助于提高谷氨酸水平的补充剂包括:
    5-HTP:身体将 5-HTP 转化为血清素,血清素可以增强 GABA 活性,这可能会影响谷氨酸的活性。谷氨酸是 GABA 的前体。
    一些前体包括:
    GABA:理论上,由于 GABA 镇静和谷氨酸刺激,两者是对应的,一种不平衡会影响另一种。然而,研究尚未证实 GABA 是否可以纠正谷氨酸的失衡。
    谷氨酰胺:身体将谷氨酰胺转化为谷氨酸。谷氨酰胺可以作为补充剂使用,也可以在肉类、鱼类、鸡蛋、奶制品、小麦和一些蔬菜中找到。
    牛磺酸:对啮齿动物的研究表明,这种氨基酸可以改变谷氨酸的水平。牛磺酸的天然来源是肉类和海鲜。它也可作为补充剂使用,并存在于一些能量饮料中。
    茶氨酸:这种谷氨酸前体可以通过阻断受体降低大脑中的谷氨酸活性,同时提高 GABA 水平。天然存在于茶中,也可作为补充剂使用。
    不建议大多数人使用谷氨酸补充剂,一般人都可以从饮食中能获得足够的谷氨酸,而且人体会自己制造一些。

    饮食中增加 


    如上所述,经过改良以改善口味的加工食品是游离谷氨酸的最大来源。
    天然高谷氨酸食物包括:
    发酵、陈化、腌制、压力烹制的食品。其中包括:陈年奶酪、慢煮肉类和家禽、蛋、酱油、大豆蛋白、鱼露,某些蔬菜,如蘑菇、成熟的西红柿、西兰花和豌豆、核桃、大麦麦芽。
    多运动,保持足够睡眠。


    本公众号内容仅作交流参考,不作为诊断及医疗依据。


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本文转自:谷禾健康



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