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グルタミン酸


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グルタミン酸
glutamic acidアミノ酸の一種

  • 「1969年、ワシントン大学のオルネイは、グルタミン酸ナトリウムをサルやラットに大量に投与すると、脳の中の視床下部の細胞が破壊されることを報告」→「打ち身


中華料理店症候群
(チャイニーズ・レストラン・シンドローム)
  • 症状・・・・・のぼせ感全身の倦怠感
    「抹消性の症状で、グルタミン酸の血中濃度が急上昇したために血管に変化が生じたものであり、グルタミン酸が脳に直接作用したとは考えにくい。なぜなら、グルタミン酸の血中濃度がいくら上がっても、そのまま脳に入ることはないからである」。
    (参照→血液脳関門






グルタミン酸受容体
  • グルタミン酸は脳神経細胞間での情報伝達の40%を担うとされる脳内の情報伝達の主役。記憶などに深く関わっている。
    細胞間の情報伝達の解明には、情報を伝える物質とともに、それを受け取る細胞膜上の受容体の研究が欠かせない。ところが京都大学教授の中西重忠が研究に着手した当時、グルタミン酸の受容体はナゾだらけだった。
    細胞表面にあるタンパク質である受容体は精製するのが非常に難しく、全般的に研究が遅れていた。そこで、中西は受容体そのものを直接相手にするのを避け、その遺伝子からアポローチ出来ないかと考えた。そして思いついたのが、電気生理学と遺伝子工学の組み合わせだ。
    それはこんな方法だ。脳細胞から出来るだけたくさんの遺伝子のコピー(メッセンジャーRNA=リボ核酸)を取り出す。これらをいくつかのグループに分け、アフリカツメガエルの卵に入れておき、数日後にグルタミン酸を卵にかけて電流が発生するかどうか測定する。
    電流が流れたとしたら、それは卵表面にグルタミン酸の受容体ができてたからだ。とすればその卵に入れたたくさんのRNAの中に受容体の遺伝子もあるはず。卵に電流が流れるかどうかを目安に、実験を繰り返し受容体遺伝子を絞り込んでいく。
    この方法で中西は『NMDA受容体』と『代謝性グルタミン酸受容体』の構造を初めて明らかにした。

    NMDA受容体は記憶や学習に関与するものとして存在が予想されていたが、代謝性グルタミン酸受容体は中西が突き止めるまで全く注目されていなかった。
    今ではグルタミン酸受容体は大別して3種類あることがわかった。
    中西は、グルタミン酸とその受容体の持つ機能の一部も解き明かした。眼の網膜細胞にある代謝性グルタミン酸受容体が光の明暗をより明瞭に識別するため情報処理機能を備えている事を実証した。また、鼻の奥の細胞にある代謝性グルタミン酸受容体がにおいの記憶を形成する上で重要な働きを担っている事も明らかにした。  
    NMDA受容体はあまり大量のグルタミン酸に出会うと神経細胞の死をもたらす事が分かってきている

ALS筋萎縮側索硬化症
  • 全身の筋肉が衰える難病である『筋萎縮側索硬化症(ALS)』や、人間の感情の変化に、グルタミン酸が深く関わっているとされる






タンパク質  『GLAST』と『GLT1』
  • 東京医科歯科大学などのグループは、胎児期に脳が形成される際に不可欠な役割を担う2種類のタンパク質を突き止めた。成果は2006年8月の米科学アカデミー紀要に掲載。
    グループは、遺伝子改変によって『GLAST』と『GLT1』の2種類のタンパク質が作れないようにしたマウスを作製して調べた。
    このマウスの胎児の脳をとりだして分析したところ、脳神経細胞の突起の形成や細胞自体の分裂・増殖・移動などがうまくいかず、脳が正常に形成されて射ないことが確認できたという。
    この2種類のタンパク質は、脳の中で情報伝達を担うグルタミン酸が神経細胞から放出されて役割を終えた後に、再び、細胞内に回収する働きを持っている。
    役割を終えグルタミン酸がうまく回収されないと、脳内のグルタミン酸濃度が上がりすぎて神経細胞の壊死につながる。
    このようなグルタミン酸の回収メカニズムがスムーズに行かないと、統合失調症多動性障害 (ADHD)などの発症につながると考えられている

大脳の発達に不可欠
  • 「理化学研究所の岩里琢司研究員らは、脳の中で触覚の情報を処理する領域が正常に発達するためには、神経伝達物質のグルタミン酸の受容体が不可欠であることをマウスを使った動物実験で突き止めた。大脳が生後どう発達していくかを詳しく理解する手がかりになるという。成果は17日発行の英科学誌「ネイチャー」に掲載される。
    実験ではマウスのひげの触覚を処理している大脳の「体性感覚野」という領域に注目した。成長したマウスの場合、ヒゲが感じ取った情報を受け取る神経細胞の束が体性感覚野の中に発達しており、1本のヒゲの触覚を1束の神経細胞が処理するよう対応すけられている。こうした関係は、マウスの生後1週間ほどでできあがる。
    ところが、神経伝達物質のグルタミン酸に結びつく受容体のうちNMDA型というタイプが大脳皮質に出来ないようにしたマウスを遺伝子操作で作ったところ、成長しても体性感覚野に神経の束が形成できなかった。NMDA型グルタミン酸受容体は中枢神経系に広く存在し、記憶の形成など脳の中心的な働きに関係していることが知られている。
    マウスの体性感覚野が発達する仕組みが分かれば、人間の新生児が外界からの刺激を受けて脳を発達させていく時に脳の中で何が起きているかを解明することにつながるという

ジョロウグモ毒
グルタミン酸受容体を阻害する作用がある。
  1. ジョロウグモ毒は、そのままでは血液脳関門を通過出来ない。
  2. グルタミン酸受容体は、少しずつ部分的に異なるアミノ酸組成を持つタンパク質分子(=サブユニト)が部品となり、これが数個ずつ集まって出来上がってい る。ほ乳類の脳からは、これまでに少なくとも20種類以上のサブユニット 分子が見つかっている。
  3. 脳が短時間の虚血、or血流障害を受けた後には、グルタミン酸受容体のサブ ユニットの構成が変わると考えられている。自治医科大学の坪川宏博士の研 究によると、虚血後のグルタミン酸受容体は、ジョロウグモ毒の作用を受け やすくなる。
  4. 滋賀医科大学の加藤進晶博士は、ラットの脳室に[カイニン酸]を注入すると、 海馬の神経細胞が選択的に死ぬが、あらかじめジョロウグモ毒を与えておく と、これが防げることができることを示した

ボケに関係
  • <1>培養した脳の神経細胞に高濃度のグルタミン酸を直接かけると、しばらく時間をおいてから細胞が死んでしまう。これは、多量のグルタミン酸によって 神経細胞が過剰に興奮し、細胞外からカルシウムイオンが流入することが原 因だと考えられている。
    <2>人間の脳の中の細胞でも、同じ様なことが起こる。
    動脈硬化などで脳の血管がつまって血流が低下する場合や、糖尿病治療でインスリンを与えすぎて血糖が極端に低くなったりして、脳組織が急激にエネルギー不足に陥ると、たとえわずかな時間で元の血流に回復しても、重い障害が残ることがある。
    血流が止まると、脳の特定の部位でグルタミン酸が多量に放出されることが知られている。この放出は、グルタミン酸を伝達物質として利用している部位で見られる。なかでも、特に注目されるのは、海馬と呼ばれる部分である。海馬では、極短時間の血流停止のあと、グルタミン酸が放出されて、ある決まった場所の神経細胞が死んでしまう。
    <3>スナネズミを使った実験で、脳への血流を5分間止めた後、すぐにまた元に戻すという操作を行うと、脳のほとんどの部位では大きな障害は残らないが、海馬の一部の神経細胞が選択的に死んでしまう。しかも、血流を停止した直後に死ぬのではなく、2〜3日たってから死んでいくのである。これは『遅発性神経細胞死』と呼ばれ、東京大学脳外科の桐野高明教授が見つけた現象である。
    <4>海馬は記憶の中心であり、この部分の細胞が死ぬと、人でも重い記憶障害、つまりボケの症状に陥ることが数々の証拠から明かになっている。血管性の痴呆症と呼ばれる、脳の血管障害によって起こるボケの症状のかなりの部分は、このような記憶に関するグルタミン酸受容体を持つ神経細胞の死滅によって引き起こされると考えられている。

 (川合述史著「一寸の虫にも十分の毒」p165〜167講談社より

細胞間の反応を再現・・・分析装置
  • 「東京大学の北森武彦・清水孝雄両教授と神奈川科学技術アカデミー(KAST)は細胞間の情報伝達の様子を詳しく調べることが出来るチップ状の分析装置を開発した。ガラス板内に作った小さな培養槽で細部間の反応を人為的に再現し、情報伝達に伴って放出される微量の化学物質を検出する。脳研究などで注目される神経細胞の情報伝達や記憶の仕組みを解明する手段となりそうだ。
    新装置はタテ3cmヨコ7cmのガラス板2枚を髪の毛ほどの太さのガラス管で結んだ構造。ガラス板の一方に細胞の培養液が、もう一方に分析部が設けてある。
    研究グループは、この装置を使ってラットの脳神経細胞同士の情報伝達の仕組みを調べた。神経伝達物質として知られるグルタミン酸が神経細胞間を移動する際、受け手の側の細胞から別な物質が放出されるという『プレシナプス説』を確かめることを試みた。
    まず培養液内で神経細胞を増やした上で、グルタミン酸を注入し、人工的に細胞間のやりとりを再現した。培養液の一部を分析部に引き入れ観察したところ、カルボン酸と呼ばれる物質を検出した。カルボン酸の一種であるアラキドン酸はプレシナプス説の有力な候補物質の1つであり、研究チームは「プレシナプス説を支持する有力な証拠が得られた」としている。」


関連情報 テアニン
血液脳関門
神経細胞
ボケ
のぼせ感
全身の倦怠感

クモ(蜘蛛)











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