Метаболизм и реутилизация глутамата в возбуждающем синапсе в норме и при нейродегенерации

Глутамат — основной возбуждающий нейромедиатор головного мозга. Поддержание клеточного гомеостаза глутамата крайне важно для нормальной работы мозга и обеспечивается сложным метаболическим взаимодействием нейронов и астроцитов. Глутамат активно циркулирует между нейронами и астроцитами в рамках процесса, известного как цикл глутамат—глутамин. Реутилизация глутамата тесно связана с энергетическим обменом мозга и необходима для поддержания глутаматергической нейропередачи. Однако значительная часть глутамата также метаболизируется и служит метаболическим узлом, связывающим обмен глюкозы и аминокислот как в нейронах, так и в астроцитах. Нарушение удаления глутамата, приводящее к чрезмерному возбуждению нейронов и эксайтотоксичности, связывают с рядом нейродегенеративных заболеваний. Кроме того, связь энергетического гомеостаза мозга с метаболизмом глутамата привлекает всё больше внимания при различных неврологических заболеваниях. В этом обзоре рассматриваются динамические процессы, обеспечивающие синаптический гомеостаз глутамата, и лежащие в их основе метаболические механизмы с акцентом на нейроны и астроциты. В частности, рассмотрена недавно выявленная роль захвата глутамата нейронами в поддержании его синаптического гомеостаза, а также современные данные о клеточном метаболизме глутамата при болезни Альцгеймера и болезни Хантингтона. Понимание сложной регуляции глутамат-зависимых метаболических процессов в синапсе углубит представления о метаболических механизмах гомеостаза глутамата и может помочь выявить новые метаболические мишени для замедления нейродегенерации.