γ-Aminobutyric-Säure (oder GABA) ist der erste hemmende neurotransmitter im Säugetierzentralnervensystem. Es spielt eine Rolle in der Regulierung neuronal Erregbarkeit überall im Nervensystem. In Menschen ist GABA auch für die Regulierung des Muskeltons direkt verantwortlich.

Obwohl chemisch es eine Aminosäure ist, wird GABA selten solchen in den wissenschaftlichen oder medizinischen Gemeinschaften genannt, weil sich der Begriff "Aminosäure-, der" ohne einen Qualifikator verwendet ist, herkömmlich auf die Alpha-Aminosäuren bezieht, die GABA nicht ist, noch es jemals in ein Protein vereinigt wird.

In spastischem diplegia in Menschen wird GABA Absorption verschlechtert durch Nerven, die von der oberen Motorneuron-Verletzung der Bedingung beschädigt sind, die zu hypertonia der Muskeln führt, die durch jene Nerven Zeichen gegeben sind, die GABA nicht mehr absorbieren können.

Funktion

Neurotransmitter

In Wirbeltieren handelt GABA an hemmenden Synapsen im Gehirn durch die Schwergängigkeit zu spezifischen transmembrane Empfängern in der Plasmamembran sowohl prä-als auch postsynaptic neuronal Prozesse. Dieser verbindliche Ursachen die Öffnung von Ion-Kanälen, um den Fluss entweder negativ beladener Chlorid-Ionen in die Zelle oder positiv beladener Kalium-Ionen aus der Zelle zu erlauben. In beiden Fällen wird das Membranenpotenzial vermindert. Diese Handlung läuft auf eine negative Änderung im transmembrane Potenzial hinaus, gewöhnlich Hyperpolarisation verursachend. Zwei allgemeine Klassen des GABA Empfängers sind bekannt: GABA, in dem der Empfänger ein Teil eines ligand-gated Ion-Kanalkomplexes und GABA metabotropic Empfänger ist, die G Protein-verbundene Empfänger sind, die öffnen oder Ion-Kanäle über Vermittler (G Proteine) schließen.

Neurone, die GABA als ihre Produktion erzeugen, werden GABAergic Neurone genannt, und haben hauptsächlich hemmende Handlung an Empfängern im erwachsenen Wirbeltier. Mittlere Stachelige Zellen sind ein typisches Beispiel von hemmendem CNS GABAergic Zellen. Im Gegensatz stellt GABA sowohl excitatory als auch hemmende Handlungen in Kerbtieren, vermittelnde Muskelaktivierung an Synapsen zwischen Nerven und Muskelzellen und auch der Anregung von bestimmten Drüsen aus. In Säugetieren sind einige GABAergic Neurone, wie Leuchter-Zellen, auch im Stande, ihre glutamatergic Kollegen aufzuregen.

GABA Empfänger sind ligand-aktivierte Chlorid-Kanäle; d. h. wenn aktiviert, durch GABA erlauben sie den Fluss von Chlorid-Ionen über die Membran der Zelle. Ob dieser Chlorid-Fluss excitatory/depolarizing ist (macht die Stromspannung über die Membran der Zelle weniger negativ), rangierend (hat keine Wirkung auf die Membran der Zelle), oder hemmend / Hyperpolarisierung (macht die Membran der Zelle negativer) hängt von der Richtung des Flusses des Chlorids ab. Wenn Nettochlorid-Flüsse aus der Zelle, GABA excitatory oder das Depolarisieren ist; wenn die Nettochlorid-Flüsse in die Zelle, GABA hemmend oder sich hyperspaltend ist. Wenn der Nettofluss des Chlorids Null nah ist, rangiert die Handlung von GABA. Das Rangieren der Hemmung hat keine direkte Wirkung auf das Membranenpotenzial der Zelle; jedoch minimiert es die Wirkung jedes zusammenfallenden synaptic eingegeben im Wesentlichen durch das Reduzieren des elektrischen Widerstands der Membran der Zelle (hauptsächlich, gleichwertig zum Gesetz des Ohms). Ein Entwicklungsschalter in der molekularen Maschinerie-Steuern-Konzentration des Chlorids innerhalb der Zelle - und, folglich, die Richtung dieses Ion-Flusses - ist für die Änderungen in der funktionellen Rolle von GABA zwischen den erwachsenen und Neugeborenenstufen verantwortlich. Das heißt, ändert sich die Rolle von GABA von excitatory bis hemmenden, weil sich das Gehirn ins Erwachsensein entwickelt.

Gehirnentwicklung

Seit den letzten zwei Jahrzehnten war die Theorie der excitatory Handlung von GABA früh in der Entwicklung gestützt auf Experimenten in vitro auf Gehirnscheiben ungefragt. Die Hauptbeobachtung bestand darin, dass im hippocampus und neocortex des Säugetiergehirns GABA in erster Linie excitatory Effekten hat, und tatsächlich der größere excitatory neurotransmitter in vielen Gebieten des Gehirns vor der Reifung von glutamateergic Synapsen ist.

Jedoch ist diese Theorie gestützt auf Ergebnissen infrage gestellt worden zeigend, dass in Gehirnscheiben von unreifen Mäusen, die in künstlicher cerebrospinal Flüssigkeit (ACSF) ausgebrütet sind (modifiziert in einem Weg, der die normale Zusammensetzung des neuronal Milieus in Säuglingen durch das Hinzufügen einer Energiesubstrat-Alternative zu Traubenzucker, Beta-hydroxybutyrate in Betracht zieht), GABA Handlungsverschiebungen von excitatory bis hemmende Weise. Diese Wirkung ist später wenn andere Energiesubstrate, pyruvate und Laktat, ergänzter Traubenzucker in den Medien der Scheiben wiederholt worden. Die Effekten des Betas-hydroxybutyrate wurden später für pyruvate und für das Laktat bestätigt. Jedoch wurde es behauptet, dass die Konzentrationen der alternativen in diesen Experimenten verwendeten Energiesubstrate nichtphysiologisch waren und die GABA-Verschiebung stattdessen durch Änderungen im pH verursacht wurde, der sich aus den Substraten ergibt, die als "schwache Säuren" handeln. Diese Argumente wurden später durch weitere Ergebnisse widerlegt zeigend, dass Änderungen im pH, der noch größer ist als das, das durch Energiesubstrate verursacht ist, die GABA-Verschiebung nicht betreffen, die in Gegenwart von der Energie Substrat-gekräftigter ACSF beschrieben ist, und dass die Weise der Handlung des Betas-hydroxybutyrate, pyruvate und Laktats (bewertet durch das Maß NAD (P) H und Sauerstoff-Anwendung) Metabolismus-zusammenhängende Energie war.

In den Entwicklungsstufen, die der Bildung von Synaptic-Kontakten vorangehen, wird GABA durch Neurone und Taten beide als ein autocrine synthetisiert (derselben Zelle folgend), und paracrine (nahe gelegenen Zellen folgend), Signalvermittler.

GABA regelt die Proliferation von Nervenahn-Zellen die Wanderung und Unterscheidung die Verlängerung von neurites und die Bildung von Synapsen.

GABA regelt auch das Wachstum von embryonischen und Nervenstammzellen. GABA kann inuence die Entwicklung von Nervenahn-Zellen über den Ausdruck des gehirnabgeleiteten neurotrophic Faktors (BDNF). GABA aktiviert den GABA Empfänger, Zellzyklus-Verhaftung im S-phase verursachend, Wachstum beschränkend.

Außer dem Nervensystem

GABAergic Mechanismen sind in verschiedenen peripherischen Geweben und Organen einschließlich demonstriert, aber auf das Eingeweide, den Magen, die Bauchspeicheldrüse, den Eileiter, die Gebärmutter, den Eierstock, den Hoden, die Niere, die Harnblase, die Lunge und die Leber nicht eingeschränkt worden.

2007 wurde ein excitatory GABAergic System im Wetterstrecke-Epithel beschrieben. Das System aktiviert folgende Aussetzung von Allergenen und kann an den Mechanismen des Asthmas teilnehmen. GABAergic Systeme sind auch im Hoden und in der Augenlinse gefunden worden.

Struktur und Angleichung

GABA wird größtenteils als ein zwitterion, d. h. mit der carboxy Gruppe deprotonated und der amino Gruppe protonated gefunden. Seine Angleichung hängt von seiner Umgebung ab. In der Gasphase wird eine hoch gefaltete Angleichung wegen der elektrostatischen Anziehungskraft zwischen den zwei funktionellen Gruppen stark bevorzugt. Die Stabilisierung ist ungefähr 50 kcal/mol gemäß Quant-Chemie-Berechnungen. Im festen Zustand wird eine verlängertere Angleichung, mit einer trans Angleichung am Amino-Ende und einer linkischen Angleichung am Carboxyl-Ende gefunden. Das ist wegen der sich verpacken lassenden Wechselwirkungen mit den benachbarten Molekülen. In der Lösung, fünf verschiedenen conformations, einige gefaltet und haben sich einige ausgestreckt, werden infolge solvation Effekten gefunden. Die conformational Flexibilität von GABA ist für seine biologische Funktion wichtig, weil, wie man gefunden hat, es zu verschiedenen Empfängern mit verschiedenem conformations gebunden hat. Viele GABA Entsprechungen mit pharmazeutischen Anwendungen haben starrere Strukturen, um die Schwergängigkeit besser zu kontrollieren.

Geschichte

Gamma-Aminobutyric Säure wurde zuerst 1883 synthetisiert, und war zuerst nur als ein Werk und Mikrobe metabolisches Produkt bekannt. 1950, jedoch, wie man entdeckte, war GABA ein integraler Bestandteil des Säugetierzentralnervensystems.

Synthese

GABA dringt in die Blutgehirnbarriere nicht ein; es wird im Gehirn synthetisiert. Es wird von glutamate das Verwenden des Enzyms L-glutamic Säure decarboxylase und pyridoxal Phosphat synthetisiert (der die aktive Form des Vitamins B6 ist), wie ein cofactor über einen metabolischen Pfad das GABA-Rangieren genannt hat. Dieser Prozess wandelt glutamate, der hauptsächliche excitatory neurotransmitter, in den hauptsächlichen hemmenden neurotransmitter (GABA) um.

Katabolismus

GABA transaminase Enzym katalysiert die Konvertierung von 4-aminobutanoic Säure und 2-oxoglutarate in den succinic Halbaldehyd und glutamate. Halbaldehyd von Succinic wird dann in Bernsteinsäure durch den succinic Halbaldehyd dehydrogenase oxidiert, und weil solcher in den sauren Zitronenzyklus als eine verwendbare Energiequelle eingeht.

Arzneimittellehre

Rauschgifte, die als allosteric Modulatoren von GABA Empfängern (bekannt als GABA Entsprechungen oder GABAergic Rauschgifte) handeln oder den verfügbaren Betrag von GABA normalerweise vergrößern, haben das Entspannen, die Antiangst und die antikonvulsiven Effekten. Wie man bekannt, verursachen viele der Substanzen unten anterograde Amnesie und rückläufige Amnesie.

Im Allgemeinen durchquert GABA die Blutgehirnbarriere nicht, obwohl bestimmte Gebiete des Gehirns, die keine wirksame Blutgehirnbarriere wie der periventricular Kern haben, durch Rauschgifte solcher, wie systematisch eingespritzt, GABA erreicht werden können. Mindestens eine Studie weist darauf hin, dass mündlich verwalteter GABA den Betrag des Menschlichen Wachstumshormons vergrößert. Wie man berichtet hat, hat zum Gehirn direkt eingespritzter GABA sowohl stimulatory als auch hemmende Effekten auf die Produktion des Wachstumshormons abhängig von der Physiologie der Person gehabt.

GABAergic Rauschgifte

• GABA Empfänger ligands
• Modulatoren von Agonists/Positive allosteric: Alkohol, Barbitursäurepräparat, benzodiazepines, carisoprodol, Chloralhydrat, etomidate, glutethimide, L-theanine, kava, methaqualone, muscimol, neuroactive Steroiden, Z-Rauschgifte, propofol, scullcap, Valeriana, flüchtige/eingeatmete Narkosemittel.
• Gegner allosteric Modulatoren / Negative allosteric Modulatoren: bicuculline, cicutoxin, flumazenil, furosemide, gabazine, oenanthotoxin, picrotoxin, Ro15-4513, thujone.
• GABA Empfänger Ligands
• Agonists: baclofen, GBL, propofol, GHB, phenibut.
• Gegner: phaclofen, saclofen.
• GABA Wiederauffassungsvermögen-Hemmstoffe: deramciclane, hyperforin, tiagabine.
• GABA-transaminase Hemmstoffe: gabaculine, phenelzine, valproate, vigabatrin, Melissenbalsam (Melisse officinalis).
• GABA Entsprechungen: pregabalin, gabapentin.
• Andere: GABA (selbst), L-glutamine, picamilon, progabide, tetanospasmin.

GABA als eine Ergänzung

Mehrere kommerzielle Quellen verkaufen Formulierungen von GABA für den Gebrauch als eine diätetische Ergänzung manchmal für die subsprachliche Regierung. Diese Quellen erheben normalerweise Ansprüche, dass die Ergänzung eine sich beruhigende Wirkung hat. Keine wissenschaftliche Bewertung solcher Ansprüche besteht, aber wegen der umfassenden Beweise, dass GABA die Blutgehirnbarriere an bedeutenden Niveaus nicht durchquert, sind diese Ansprüche wahrscheinlich untreu. Jedoch durchqueren einige freihändige Ergänzungen wie Picamilon die Blutgehirnbarriere als ein Pro-Rauschgift dass später hydrolyze in GABA und niacin.

In Werken

GABA wird auch in Werken gefunden, wo es der grösste Teil von abudandant Aminosäure im apoplast von Tomaten ist.

Siehe auch

• Spasticity
• Spastischer diplegia, ein GABA Mangel neuromuscular Neuropathologie

Außenverbindungen

• Artikel Scholarpedia über GABA
• Liste von GABA Neuronen auf NeuroLex.org