حمض الجلوتاميك (رمز Glu أو E ؛ يُعرف الشكل الأيوني باسم الجلوتامات) هو حمض أميني ألفا تستخدمه جميع الكائنات الحية تقريبًا في التخليق الحيوي للبروتينات.

إنه غير ضروري في الإنسان ، مما يعني أن الجسم يمكنه تصنيعه.

 أيضًا ناقل عصبي مثير ، وهو في الواقع الأكثر وفرة ، في الجهاز العصبي للفقاريات. إنه بمثابة مقدمة لتخليق حمض جاما أمينوبوتيريك المثبط (GABA) في الخلايا العصبية GABA-ergic.

 يلعب الناقل العصبي الغلوتامات الدور الرئيسي في التنشيط العصبي.

يخلق هذا الأنيون نكهة أومامي اللذيذة للأطعمة ويوجد في نكهات الغلوتامات مثل MSG. في أوروبا يصنف على أنه مضاف غذائي E620.

يسمى الجذر المقابل للجلوتامات الجلوتاميل.

الوظيفة والاستخدامات

التمثيل الغذائي

الغلوتامات مركب رئيسي في التمثيل الغذائي الخلوي. في البشر ، يتم تكسير البروتينات الغذائية عن طريق الهضم إلى أحماض أمينية ، والتي تعمل كوقود استقلابي لأدوار وظيفية أخرى في الجسم. عملية رئيسية في تحلل الأحماض الأمينية هي النقل ، حيث يتم نقل المجموعة الأمينية من حمض أميني إلى α-ketoacid ، يتم تحفيزها عادةً بواسطة ترانساميناز. يمكن تعميم التفاعل على هذا النحو:

    R1- حمض أميني + R2-α-ketoacid ⇌ R1-α-ketoacid + R2-amino acid

حمض ألفا كيتو الشائع جدًا هو ألفا كيتوجلوتارات ، وهو وسيط في دورة حمض الستريك. يعطي انتقال ألفا كيتوجلوتارات الغلوتامات. غالبًا ما يكون منتج α-ketoacid الناتج مفيدًا أيضًا ، والذي يمكن أن يساهم كوقود أو كركيزة لمزيد من عمليات التمثيل الغذائي. الأمثلة هي كما يلي:

    ألانين + ألفا كيتوجلوتارات ⇌ بيروفات + جلوتامات

    أسبارتات + ألفا كيتوجلوتارات ⇌ أوكسالو أسيتات + غلوتامات

يعد كل من البيروفات والأوكسالو أسيتات مكونين رئيسيين لعملية التمثيل الغذائي الخلوي ، حيث يساهمان كركائز أو وسيطة في العمليات الأساسية مثل تحلل السكر وتكوين السكر ودورة حمض الستريك.

يلعب الغلوتامات أيضًا دورًا مهمًا في التخلص من النيتروجين الزائد أو الضائع في الجسم. يخضع الغلوتامات لنزع الأمين ، وهو تفاعل مؤكسد يحفزه نازعة هيدروجين الجلوتامات ،  على النحو التالي:

glutamate + H₂O + NADP⁺ → α-ketoglutarate + NADPH + NH₃ + H⁺

يتم بعد ذلك إخراج الأمونيا (مثل الأمونيوم) في الغالب على شكل يوريا ، يتم تصنيعها في الكبد. وبالتالي يمكن ربط عملية التحويل بنزع الأمين ، مما يسمح بشكل فعال بإزالة النيتروجين من المجموعات الأمينية للأحماض الأمينية ، عبر الغلوتامات كمواد وسيطة ، وأخيراً تفرز من الجسم على شكل يوريا.

الجلوتامات هو أيضًا ناقل عصبي (انظر أدناه) ، مما يجعله أحد أكثر الجزيئات وفرة في الدماغ. تستغل أورام الدماغ الخبيثة المعروفة باسم الورم الدبقي أو الورم الأرومي الدبقي هذه الظاهرة باستخدام الغلوتامات كمصدر للطاقة ، خاصة عندما تصبح هذه الأورام أكثر اعتمادًا على الغلوتامات بسبب الطفرات في الجين.

ناقل عصبي

الغلوتامات هو أكثر الناقلات العصبية إثارة في الجهاز العصبي للفقاريات. في المشابك الكيميائية ، يتم تخزين الغلوتامات في حويصلات. تؤدي النبضات العصبية إلى إطلاق الغلوتامات من الخلية قبل المشبكية. يعمل الغلوتامات على مستقبلات مؤثرة في الأيض ومستقبلات (G- بروتين مقترن). في الخلية المقابلة بعد المشبكي ، ترتبط مستقبلات الغلوتامات ، مثل مستقبل NMDA أو مستقبل AMPA ، بالجلوتامات ويتم تنشيطها.

بسبب دوره في اللدونة المشبكية ، يشارك الغلوتامات في الوظائف الإدراكية مثل التعلم والذاكرة في الدماغ.

يحدث شكل اللدونة المعروف باسم التقوية طويلة الأمد في نقاط الاشتباك العصبي الجلوتاماتي في الحُصين والقشرة المخية الحديثة وأجزاء أخرى من الدماغ. يعمل الغلوتامات ليس فقط كجهاز إرسال من نقطة إلى نقطة ، ولكن أيضًا من خلال الحديث المتبادل التشابكي الممتد بين نقاط الاشتباك العصبي حيث يؤدي تجميع الغلوتامات المنطلق من المشبك المجاور إلى إرسال إشارات / حجم خارج المشبكي. بالإضافة إلى ذلك ، يلعب الغلوتامات أدوارًا مهمة في تنظيم مخاريط النمو وتكوين المشابك أثناء نمو الدماغ كما وصفه مارك ماتسون في الأصل.

تخليق حمض جاما أمينوبوتيريك المثبط (GABA)

يعمل الجلوتامات أيضًا كمقدمة لتخليق حمض جاما أمينوبوتيريك المثبط (GABA) في الخلايا العصبية GABA-ergic. يتم تحفيز هذا التفاعل عن طريق الغلوتامات ديكاربوكسيلاز (GAD) ، وهو أكثر وفرة في المخيخ والبنكرياس.

متلازمة الشخص المتيبس هي اضطراب عصبي تسببه الأجسام المضادة لـ GAD ، مما يؤدي إلى انخفاض في تخليق GABA ، وبالتالي ضعف الوظيفة الحركية مثل تصلب العضلات وتشنجها. بما أن البنكرياس لديه غزارة في GAD ، يحدث تدمير مناعي مباشر في البنكرياس وسيصاب المرضى بداء السكري.

محسن النكهة

حمض الجلوتاميك ، باعتباره أحد مكونات البروتين ، موجود في الأطعمة التي تحتوي على البروتين ، ولكن لا يمكن تذوقه إلا عندما يكون موجودًا في شكل غير مرتبط. توجد كميات كبيرة من حمض الجلوتاميك الحر في مجموعة متنوعة من الأطعمة ، بما في ذلك الجبن وصلصة الصويا ، وحمض الجلوتاميك مسؤول عن أومامي ، وهو أحد الأذواق الخمسة الأساسية لحس التذوق البشري. غالبًا ما يستخدم حمض الجلوتاميك كمضافات غذائية ومحسن للنكهة على شكل ملح الصوديوم ، المعروف باسم الغلوتامات أحادية الصوديوم (MSG).

العناصر الغذائية

تعد جميع اللحوم والدواجن والأسماك والبيض ومنتجات الألبان والكومبو مصادر ممتازة لحمض الجلوتاميك. تعمل بعض الأطعمة النباتية الغنية بالبروتين أيضًا كمصادر. 30٪ إلى 35٪ من الغلوتين (الكثير من البروتين الموجود في القمح) هو حمض الجلوتاميك. يتم استقلاب خمسة وتسعين في المائة من الجلوتامات الغذائية عن طريق الخلايا المعوية في المرور الأول.

نمو النبات

Auxigro هو مستحضر لنمو النبات يحتوي على 30٪ حمض الجلوتاميك.

مطيافية الرنين المغناطيسي النووي

في السنوات الأخيرة ، كان هناك الكثير من الأبحاث حول استخدام اقتران ثنائي القطب المتبقي (RDC) في التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي (NMR).

غالبًا ما يستخدم أحد مشتقات حمض الغلوتاميك ، بولي-بيتا-بنزيل-إل-غلوتامات (PBLG) ، كوسيط محاذاة للتحكم في مقياس التفاعلات ثنائية القطب.

علم العقاقير

يعاكس عقار فينسيكليدين (المعروف أكثر باسم PCP أو "Angel Dust") حمض الجلوتاميك بشكل غير تنافسي في مستقبل NMDA. للأسباب نفسها ، يكون للديكستروميثورفان و الكيتامين أيضًا تأثيرات فصامية ومهلوسة قوية.

أدى التسريب الحاد للدواء LY354740 (المعروف أيضًا باسم eglumegad ، وهو ناهض لمستقبلات الغلوتامات 2 و 3) إلى تناقص ملحوظ في استجابة الإجهاد الناجم عن اليوهمبين في قرود المكاك بونيه (Macaca radiata) ؛ أدى الإعطاء الفموي المزمن لـ LY354740 في تلك الحيوانات إلى انخفاض ملحوظ في مستويات الكورتيزول الأساسية (حوالي 50 بالمائة) مقارنة بأشخاص غير مُعالجين.

كما تم إثبات أن LY354740 يعمل على مستقبلات الغلوتامات الموجهة للأيض 3 (GRM3) لخلايا قشرة الكظر البشرية ، مما يؤدي إلى تقليل تنظيم الألدوستيرون سينثيز ، CYP11B1 ، وإنتاج المنشطات الكظرية (مثل الألدوستيرون والكورتيزول).

لا يمر الغلوتامات بسهولة الحاجز الدموي الدماغي ، ولكن بدلاً من ذلك ، يتم نقله بواسطة نظام نقل عالي التقارب. يمكن أيضًا تحويله إلى جلوتامين.