Glutamatfrisättningen

Glutamatfrisättningen avser den process där glutamat frisätts från presynaptiska nervändar till synapsklyftan och därigenom möjliggör snabb excitatorisk signalering i centrala nervsystemet. Glutamat är den viktigaste excitatoriska signalsubstansen i hjärnan och är avgörande för funktioner som perception, motorik och kognition.

Frisättningen sker huvudsakligen genom aktivitet- och kalciumberoende exocytos. En aktionspotential öppnar spänningskänsliga Ca2+-kanaler i presynaptiska terminalen, vilket ökar intracellulärt Ca2+. Detta triggar fusion av glutamathaltiga vesiklar med plasmamembranet via SNARE-proteiner och frisätter glutamat till synapsklyftan. Glutamat laddas in i vesiklarna med vesikulära glutamattransportörer (VGLUT1–VGLUT3) som använder protongradienten.

Frisatt glutamat rensas snabbt från synapsklyftan främst genom EAATs (excitatoriska aminossyratransportörer) som finns på nervändar och astrocyter. I astrocyter omvandlas glutamat till glutamin av glutaminsyntetas, och glutamin återförs till neuronerna där det återbildas till glutamat. Denna glutamat-glutamin-cykel bidrar till återanvändning av signaleringen och förebygger överstimulering.

Frisättningen regleras av presynaptiska proteiner, vesikelpooler och neuromodulation samt av kalciumsignalering och det metabola tillståndet. Den är central för synaptisk plasticitet, inklusive långtidspotentiering (LTP) och LTD. För mycket glutamat eller försämrad clearance kan leda till excitotoxicitet och är kopplat till tillstånd som stroke, traumatisk hjärnskada och vissa neurodegenerativa sjukdomar. Studier av glutamatfrisättning används bland annat mikrodialys, elektrofysiologi och olika avbildningstekniker.