Synthesis, release and uptake of transmitter amino acids at central nervous synapses

Abstract

Signalmolekylene i hjernen kan enten stimulere eller hemme nabocellene. Det viktigste stimulerende signalmolekylet er glutamat. Holten og medarbeidere legger i denne avhandlingen fram data som bekrefter at også aspartat er et stimulerende signalmolekyl. Aspartat frigjøres fra både stimulerende og hemmende nerveender og regulerer sannsynligvis signaloverføringen ved disse kontaktpunktene. Det er trolig at aspartatfrigjøring kan indusere læring ved å styrke kommunikasjonen mellom naboceller.<br><br>

Aspartat dannes fra glutamat som igjen dannes fra aminosyren glutamin via enzymet fosfataktivert glutaminase. Holten og medarbeidere har vist at dannelsen av både aspartat og glutamat, såvel som av den hemmende transmitteren GABA, er avhengig av dette enzymet. <br><br>

Stimulerende signalmolekyler er giftige for hjernen hvis det blir for høy konsentrasjoner utenfor cellene. Derfor finnes det egne transportører som pumper aspartat og glutamat inn i cellene. Holten og medarbeidere har vist at også andre transportsystemer, som primært transporterer råstoffer for cellestoffskiftet deltar. Dette er antagelig særlig viktig i sykelige tilstander som hjerneinfarkt og epilepsi.

Glutamate is the most prevalent excitatory amino acid. It is demonstrated in this thesis that aspartate, which has excitatory effects, is released by regulated exocytosis in the same manner as glutamate.<br><br>

We show that aspartate is a transmitter not only at excitatory synapses, but also at inhibitory GABAergic synapses, where it has an effect on NMDA receptor. Aspartate probably has a modulating effect on signal transmission through these receptors.<br><br>

An excessive activation of the NMDA receptors could lead to cell death. The transmitters must therefore be removed from the receptors. This is primarily done by the excitatory amino acid transporters (EAATs) in astrocytic and neuronal cell membranes around the synapse. We establish that a low-affinity transport system present in astrocytes contributes if the extracellular amino acid concentration is high. This transport is probably driven by the Na+/dicarboxylate cotransporter.<br><br>

The amino acid glutamine serves as a precursor of transmitter glutamate, aspartate and GABA. During synaptic activity glutamine is released from the astrocytes and then transported into active nerve terminals, in which it is converted to glutamate, aspartate or GABA.