Glutamiinihapon (E) kuljettajat EAAT

https://doi.org/10.3389/fchem.2014.00061
Kehon yleisin aminohappo on glutamiini, Q. Se antaa myös energiaa  paikallisesti  kun yksi aminoryhmä irtoaa ja siitä tulee glutamiinihappo E. Glutamiini on neutraali, mutta  glutamiinihappo on negatiivinen aminohappo.


Neuroni säilyttää glutamaattia  rakkuloiden sisällä konsentroituneena ja vapauttaa niitä synapsipäätteestä synapsirakoon ja siinä se  menee postsynaptiseen reseptoriin antamaan signaalinsa.  Mutta  synapsiraosta tämän stimuloivan aminohapon poiston suorittaa Astroglia ja se on astroglian  eräs päätehtävä, sillä  vapaa glutamiinihappo on neuronille myrkyllinen. Glutamaatilla on sen takia kuljettajiaan niin neuronissa kuin astrosyytissä.

Lähdekirjasta:
"Normaalisti solun ulkoinen glutamaattipitoisuus  vaihtelee 2 ja 5 mikromoolin (uM) välillä ja tätä korkeammalle solunulkoinen glutamaattipitoisuus nousee vain lyhyeksi hetkeksi synaptisen välittymisen aikana. Sen sijaan solunsisäinen glutamaattipitoisuus voi olla 1- 10 millimoolia (mM). Sen takia glutamaatin siirto solun ulkopulelta  solun sisään  vaatii kuljettamista melkoista konsentraatiogradianttia vastaan, siis  "siirtoa ylämäkeen" . Tähän glutamaatinkuljettajat saavat energia-apua  solukalvon  transmembraanisesta elektrokemiallisesta erosta, joka vallitsee natriumin Na+ ja kaliumin K+ välillä. yhden ainoan glutamaattimolekyylin siirtäminen soluvälistä solun sisään ylämäkeen vattii kolmen natriumjonin Na+  siirtymistä solun sisään ja yhden Kaliumjonin K+ virtaamista ulos solusta  niiden  pitoisuuksien "alamäkeen" päin.
 Glutamaatti joni vie mukanaan myös yhden H+ jonin solun sisään. Kationinen kokonaisvaikutus tässä siirrossa on glutamaatin kuljetajan  elektrogeenistä vaikutusta, mikä ilmenee sisäänpäinvirtauksena, joka depolarisoi solun samalla avustaen negatiivisesti varautuneen glutamaatin  sisäänpääsyä.

Ihmisen aivoissa on glutamaatin kuljettajia  viittä eri tyyppiä:

EAAT1- EAAT5 ( Excitatory Amino Acid Transporter).
Astrosyytillä näistä esiintyy kahta tyyppiä: EAAT1 ja EAAT2. Muita kolmea tyyppiä esiintyy erilaisilla neuroneilla.   Näiden kaikkien viiden kuljettajan   funktionaaliset ominaisuudet ovat samanlaisia.
 Jos neuroneja katoaa tai tämä glutamaattierginen  hermonvälitys poistuu neuroneista,  asia heijastuu astrosyytteihin siten,  että   astroglian glutamiininkuljettajatkin  säätyvät alas, vähenevät.

Glutamaatin kuljettajien suorituskyky  riippuu selvästi  solukalvon   sisä ja ulkopuolen välisestä  pitoisuuserosta mikä ulkopuolella runsaampien  Na+ jonien  ja sisäpuolella  runsaampien  K+ jonien kesken vallitsee . Tässä ymmärtää, että solun siaäinen liian suuri natrium Na+ määrä tai solun ulkoinen liian suuri K+ jonien määrä hankaloittaa kovasti glutamaatin siirtoa solun sisään ja samalla nostaa glutamaatin solun ulkoista neurotoksisuutta.

Tässä suhteessa glutamaatin  soluun otto  on hyvin  suuresti energiasta riippuva, sillä kautta kehon eläville soluille tärkeän   Na+/K+ konsentraatiogradientin ylläpito vaatii ATP energiaa , jota    fundamentaaliset  Na+/K+ pumput  voivat toimia normaalisti. Keskimäärin yhden ainoan glutamaattimolekyylin siirto vaatii 1,5 ATP molekyyliä.

 On aivan luonnollista, että aivohalvauksissa  seuraa  ATP vajetta ja  Na+/K+konsentraatiogradientti  menee epätasapainoon ja tällöin astrosyytin glutamaatin talteen otto  estyy. Lisäksi voi tapahtua vaikean  energiavajeen myötä että solunsisäinen natrium lisääntyy ja  nämä glutamiinihappokuljettajat alkavat toimia päin vastoin niin, että  siirtävät glutamiinihappoa solun ulkopuolella , mikä edelleen vain lisää excitotoksisuutta.

Astrosyyteillä on   runsaasti myös muita jonikuljettajia kuten  natriumin ja kalsiumin vaihtajia (NCX)  ja jos solun sisällä natriumin pitoisuus nousee liikaa,  Nämä puolestaan siirtävät natriumia ulos ja kalsiumia sisään ( reverse mode of NCX)  ja tämä prosessi voi laskea natriumin  nopeasti  solun sisällä niin että glutamaatin kuljettajille voi onnistua  saada glutamaatti solunsisään.

Adv Neurobiol. 2017;16:297-314. doi: 10.1007/978-3-319-55769-4_15.

Glutamate Transporters in the Blood-Brain Barrier.

Helms HCC¹, Nielsen CU², Waagepetersen HS³, Brodin B

Abstract

The amino acid L-glutamate serves a number of roles in the central nervous system, being an excitatory neurotransmitter, metabolite, and building block in protein synthesis. During pathophysiological events, where L-glutamate homeostasis cannot be maintained, the increased brain interstitial fluid concentration of L-glutamate causes excitotoxicity. A tight control of the brain interstitial fluid L-glutamate levels is therefore imperative, in order to maintain optimal neurotransmission and to avoid such excitotoxicity. The blood-brain barrier, i.e., the endothelial lining of the brain capillaries, regulates the exchange of nutrients, gases, and metabolic waste products between plasma and brain interstitial fluid. It has been suggested that brain capillary endothelial cells could play an important role in L-glutamate homeostasis by mediating brain-to-blood L-glutamate efflux. Both in vitro and in vivo studies have demonstrated blood-to-brain transport of L-glutamate, at least during pathological events. A number of studies have shown that brain endothelial cells express excitatory amino acid transporters, which may account for abluminal concentrative uptake of L-glutamate into the capillary endothelial cells. The mechanisms underlying transendothelial L-glutamate transport are however still not well understood. The present chapter summarizes the current knowledge on blood-brain barrier L-glutamate transporters and the suggested pathways for the brain-to-blood L-glutamate efflux.

KEYWORDS:

Brain glutamate efflux; EAAT; Excitotoxicity; Glutamate metabolism; Neurovascular unit

Mikä auttaisi   aivoja tässä glutamaatin siirtämisssä   solujen sisään  solujen ulkopuolelta?
Yksinkertaiset neuvot tulevat ravintosuosituksista.. Suositellaan, että ruokasuolan käyttöa pidettäisiin kohtuullisena.  se on NaCl molekyyli ja keho on vain sellainen että se säästää tuota Na+ jonia hyvin tarkasti. Siksi ei kannata  käyttää sitä liikaa,  kun se säästyy jo vanhoista  suoloista   uudelleen talletamalla munuaisista.

Sen sijaan mitä tulee kaliumiin (K+) , sitä on kasvisperäisessa ruoassa ja  siitä menetetään   ruoansulatuksen yhteydessä kuitenkin  päivittäin  aika paljon. Kannattaa katsoa että  käyttää vihanneksia, hedelmiä, juureksia, pähkinöitä, herneitä, papuruokaa,  siemeniä, jyviä - niistä saa kaliumia ja monista  magnesiumia, joka on myös solunsisäjoni..  Tervemunuaiset ihmiset kyllä  voivat käyttää tällaista  ruokaa ihan  "ad libitum", mutta jos on munuaisvika, silloin kaliumista tulee omat rajoitavat  suosituksena joissain munuaisvikalaaduissa,. Onhan niitä "kaliumin menettäjiäkin".

Kalsiumiakin menetetään päivittäin jonkin verran, jota päivän ruoan pitäisi antaa  jotain kalsiumpitoista. Kalsiumin tallentamisessa merkitsee liikunta ja  auringonvalo  ( D vitamiini), koska kalsium  säästyy   suureen kehovarastoon, luustoon, mistä sitä sitten normaali terve aineenvaihdunta kyllä ottaa akuutin  tarpeen puolelle  akututivarastoihin. Se on tiukasti säädelty joni. Terveellä  rakentuu solun sisäisiin kalsiumium varastoihin  tiukkaan säätelyyn sellaista  akuuttia  aktiivia kalsiumjonia.  Jos kalsium aineenvaihdunta on epätasapainosa  asia on koko kehoa käsittävä epätasapainotila, jossa  olennainen alkuapu on liikunnan optimoiminen. Puolikin litraa jotain  maitotuotetta avustaa  sellaisessa epätasapainossa. Yleensä   kaliumpitoisissa kasviksissa saa myös kalsiumia.

LISÄTIETOA Glutamiinihapon kuljettajista EAAT.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16722240

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16722241

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18410911
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23506861

Otan tässä ensimmäisen kuljettajan geenitiedot EAAT1.geeni  ja siihen liittyviä  tutkimuksia:  

EAAT1 geeni, SLC1A2 Solute Carrier  family 1 member 2, Kr. 11p13,
Tätä  geeniä ilmenee paljon  aivossa, erittäin vähän myös maksassa ja hiven lisämunuaisessa.
Kliinistä tietoa:

Related articles in PubMed

1. Excitatory Amino acid transporter expression in the essential tremor dentate nucleus and cerebellar cortex: A postmortem study. Wang J, et al. Parkinsonism Relat Disord, 2016 Nov. PMID 27624392, Free PMC Article
2. SLC1A2 rs3794087 are associated with susceptibility to Parkinson's disease, but not essential tremor, amyotrophic lateral sclerosis or multiple system atrophy in a Chinese population. Xu Y, et al. J Neurol Sci, 2016 Jun 15. PMID 27206883
3. GLT-1: The elusive presynaptic glutamate transporter. Rimmele TS, et al. Neurochem Int, 2016 Sep. PMID 27129805, Free PMC Article
4. The Hydroxyl Side Chain of a Highly Conserved Serine Residue Is Required for Cation Selectivity and Substrate Transport in the Glial Glutamate Transporter GLT-1/SLC1A2. Simonin A, et al. J Biol Chem, 2015 Dec 18. PMID 26483543, Free PMC Article
5. Common variants in SLC1A2 and schizophrenia: Association and cognitive function in patients with schizophrenia and healthy individuals. Zhang B, et al. Schizophr Res, 2015 Dec. PMID 26459047 

GeneRIFs: Gene References Into FunctionsWhat's a GeneRIF?

1. This study demonstrated that EAAT2 expression is enhanced in the ET dentate nucleus, in contrast to differentially reduced EAAT2 levels in the ET cerebellar cortex.
2. we summarize the history leading up to the recognition of GLT-1a as a presynaptic glutamate transporter--{REVIEW}
3. This study provides further evidence for SLC1A2 mutations in epileptic encephalopathies and suggests a gain-of-function mechanism for this rather severe presentation.
4. GLT1 was demonstrated by luciferase assay to be a target of miR-31-5p and miR-200c-3p, and both its mRNA and protein (immunohistochemistry) significantly decreased with age in liver biopsies and in hepatic centrilobular zone, respectively
5. Mutations in SLC1A2 and CACNA1A Are Important Causes of Epileptic Encephalopathies
6. The results of this study suggested SLC1A2 rs3794087 may decrease the risk for Parkinson's disease in a Chinese cohort, but do not support a role in the susceptibility to amyotrophic lateral sclerosis or multiple system atrophy.
7. that Abeta1-42 oligomers could cause disturbances in insulin/Akt/EAAT signaling in astrocytes
8. This study showed a lack of association between of SLC1A2 rs3794087 with the risk for essential tremor.
9. Results suggest that genetic variation (rs4354668 and its haplotypes) in SLC1A2 may be involved in impaired executive function, which adds to the current body of knowledge regarding the risk of schizophrenia and the impairment of cognitive performance
10. SPAK and OSR1 are powerful negative regulators of the excitatory glutamate transporters EAAT1 and EAAT2.

Submit: New GeneRIF Correction See all GeneRIFs (97