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摘要

兴奋性氨基酸(EAAs)储存在谷氨酸能神经元中，并与突触间隙相关，在那里它们可以激活肌力或代谢受体。它们的作用结束于EAAT转运蛋白(EAAT1/GLAST, EAAT2/GLT1, EAAT3/EAAC1, EAAT4或EAAT5)执行的转运机制。谷氨酸神经毒性已被描述为几种神经退行性疾病，如阿尔茨海默病(AD)，亨廷顿病(HD)，帕金森病(PD)和肌萎缩性侧索硬化症(ALS)。一些药物，如紫杉醇，能够增加microRNA的翻译，可能被用于调节谷氨酸神经毒性。

缩写

AD:阿尔茨海默病;ALS:肌萎缩性侧索硬化症;AMPA:α-amino-3-hydroxy-5-methyl-isoxazole-4-propionate;Asp:天冬氨酸;脑脊液:脑脊液;EAA:兴奋性氨基酸;EAAC1 (EAAT3):兴奋性氨基酸载体;EAAT:兴奋性氨基酸转运蛋白;GABA: -氨基丁酸;GDH:谷氨酸脱氢酶; GLAST (EAAT1): glutamate – aspartate transporter; GLT1 (EAAT2): glutamate transporter; iGluR: ionotropic glutamate receptor; KA: kaninic acid; L-Glu: L-glutamate; mGluR: metabotropic glutamate receptor; miR: micro RNA; NMDA: N-methyl-D-aspartate; PD: Parkinson’s disease

简介

有些氨基酸在神经系统中充当神经递质，如谷氨酸和天冬氨酸是常见的兴奋性氨基酸，氨基丁酸、甘氨酸和牛磺酸是抑制性氨基酸。在这些氨基酸中，谷氨酸和GABA密切相关，因为它们的代谢通过谷氨酸脱羧酶(E.C. 4.1.1.15.)(图1)。此外，GABA和谷氨酸的作用是拮抗的，它们与CO有关₂固定(与中心通气有关)。谷氨酸代谢也与NH有关_3.解毒(由于a-酮戊二酸和谷氨酸含量减少，谷氨酰胺含量增加)。

数字1.谷氨酸在大脑中的代谢。谷氨酸代谢与谷氨酰胺或α-酮戊二酸(不是神经递质)或GABA(抑制性神经递质)的形成有关。GABA的形成与CO的增加有关₂而谷氨酰胺的形成与能量(ATP)的降低有关。谷氨酸脱氢酶(GDH)生成α-酮戊二酸与氨的增加有关，而谷氨酸草酸转氨酶(GOT)生成另一种激发性氨基酸(天门冬氨酸)。

谷氨酸通过血脑屏障从大脑流出远高于流入[1-3]，这意味着谷氨酸代谢在调节大脑谷氨酸水平中起着重要作用。脑放射性底物对谷氨酸/谷氨酰胺代谢生成的研究表明，有两条途径参与。葡萄糖、甘油、乳酸、丙酮酸、a-酮戊二酸和b-羟基丁酸似乎在神经元中代谢为谷氨酸[4,5]，因为谷氨酰胺的比放射性较低。在胶质细胞[6]中，存在较高的谷氨酰胺合酶[7,8]，可以获得低放射性标记的谷氨酸和较高的谷氨酰胺标记。这是醋酸、丙酸、丁酸、柠檬酸、亮氨酸、GABA、天冬氨酸和氨[9]的情况。为了减少突触间隙中的谷氨酸，兴奋性氨基酸转运蛋白具有重要作用。因此，在本文中，我们介绍了这些蛋白质的一些方面。

Glutamatergic神经传递

兴奋性氨基酸(EAAs)储存在谷氨酸能神经元的突触囊泡中，在动作电位发生时，通过胞外作用释放到突触间隙，在那里它们可以激活两种不同的受体家族:促离子性(配体门控离子通道)和代谢性(gtp结合蛋白偶联)受体。配体门控离子通道进一步分为三个家族:a-氨基-3-羟基-5-甲基异恶唑-4-丙酸(AMPA)，红酸盐(KA)和n -甲基- d-天冬氨酸(NMDA)。虽然AMPA和红氨酸受体介导哺乳动物中枢神经系统[10]中大多数突触的快速去极化反应，但NMDA受体参与突触可塑性和突触形成[11]。代谢受体家族由至少8个亚型组成，参与EAAs和其他神经递质[12]的突触信号调节。

EAA作用的终止是通过摄取Na的机制发生的⁺K⁺和pH梯度作为一种驱动力，以逆其浓度梯度转移神经递质，使其浓度低于激活其受体的水平(~1mM)[13-15](图2)。EAA受体的过度激活通过一种称为兴奋性毒性的过程导致脑损伤。因此，这种转运机制不仅对确保准确的突触信号传递很重要，而且对限制eaa介导的兴奋毒性也很重要

数字2.谷氨酸突触EAA的动员。该图说明了EAA(即谷氨酸，谷氨酸，谷氨酸)的命运^-)一旦它们激活了它们的受体:离子型谷氨酸受体(iGluR)和代谢性谷氨酸受体(mGluR)，就会由胞吐作用从突触前末端释放出来。神经元谷氨酸转运体EAAT3/EAAC1在影响EPSC的形状中起主要作用，但只运输总谷氨酸的一小部分。胶质转运蛋白，EAAT1/GLAST和EAAT2/GLT1，将细胞外谷氨酸维持在生理水平。神经胶质细胞中的谷氨酸经谷氨酰胺合成酶(GS)代谢为谷氨酰胺(Gln)，谷氨酰胺合成酶再返回神经元补充谷氨酸递质库。在突触前的神经元中，谷氨酸被钠再次填入突触囊泡⁺由囊泡atp依赖性H产生的内部正膜电位驱动的不依赖于atp的转运⁺交通工具。

兴奋性氨基酸(EAA)转运体

在大脑制剂中已经确定了EAA运输活动的三个广泛亚型。一种直接与ATP水解耦合，将谷氨酸引入囊泡，在突触末端[16]去极化时释放。它通过减少将EAA运输到细胞质所需的驱动力，间接确保了低细胞外EAA浓度。第二种活性是依赖氯离子的转运，通过质膜交换氨基酸。它的容量低，不能在细胞内集中EAA。第三种类型的转运活动是活性钠⁺它可以通过离子选择性、区域分布和对类似物EAAs抑制的敏感性来与其他化合物区分开来。由于这种转运活性非常高，一般认为这种活性主要负责清除大脑中的细胞外EAAs。

到目前为止，有5个这样的Na⁺依赖性EAA转运蛋白在哺乳动物中枢神经系统中已被发现。1992年，三个研究小组同时分离了这些转运蛋白的cDNA克隆。Kanner的研究小组用生化方法从大鼠脑中纯化了一种转运蛋白[18]，并利用该蛋白[19]肽片段的序列信息分离出了一个被鉴定为GLT1的cDNA克隆。Hediger的研究小组利用表达克隆技术从兔肠[20]的cDNA文库中分离出一个名为EAAC1(兴奋性氨基酸载体)的克隆。Stoffel的小组在从大脑中分离一种尿二磷酸半乳糖:神经酰胺半乳糖转移酶时，总是观察到一种共层析蛋白，在分析其序列后，他们确定了与一种细菌H⁺依赖EAA转运蛋白。一个编码谷氨酸和天门冬氨酸转运蛋白的cDNA克隆被分离到[21]。1994年，Amara的团队分离出了这三种转运蛋白的人类同源物，并将其命名为兴奋性氨基酸转运蛋白[22]的EAAT1-3。EAAT1是GLAST的同源物，EAAT2是GLT1的同源物，EAAT3是EAAC1的同源物。利用这些转运蛋白的序列相似性获得另外两个EAA转运蛋白克隆，分别为EAAT4和EAAT5[23,24]。

一旦这些转运蛋白的cDNA序列可用，就有可能研究它们的组织分布。胶质转运蛋白EAAT1/GLAST被定位原位与少突胶质细胞相关的伯格曼神经胶质细胞[25]的杂交和免疫化学表达，与前脑[26]相比，[25]在小脑表达更多。虽然在一项研究中也在[25]神经元中检测到EAAT1/GLAST免疫反应性，但在其他组中使用了几种抗体，没有再观察到这种定位[26,27]。EAAT1/GLAST在突触附近被发现，这意味着该转运蛋白在释放后可用于清除EAAs。

EAAT1是一个59.5 kDa的蛋白，具有饱和动力学:Km (L-Glu)=77±27 mM [21]， Km (D-Asp)=31±7[28]。其他氨基酸，包括l -丙氨酸，l -亮氨酸，l -谷氨酰胺，l -精氨酸和l -蛋氨酸运输量不显著。谷氨酸摄取的强抑制剂D, l -苏氨酸-3-羟基天冬氨酸[29]被证明会导致神经元变性[30]。

EAAT2/GLT1转运蛋白最初仅在星形胶质细胞中观察到[25,26]。现在有证据表明，它存在于发育[31]期间的神经元中，在培养[32]的神经元中，在缺血损伤[33]后的神经元中。虽然这些发现提供了神经元可以表达EAAT2/GLT1的证据，但还需要进一步的工作来揭示这种情况发生的频率以及其表达是如何被调节的。EAAT2/GLT1的表达模式一直存在争议。Rothstein et al.[25]认为它在大脑不同区域表达相对均匀，而Lehre et al.[26]认为它在前脑表达高于小脑。通过EAAT1/GLAST观察发现，该转运蛋白位于突触附近，提示其具有类似的生理作用。

EAAT2是一个62.1 kDa的蛋白[19]，其饱和动力学为Km (D-Asp)=28±13 mM[29]。该转运蛋白是一种具有2个潜在的n连接糖基化位点和2个磷酸化位点[26]的糖蛋白。它被一些受体激动剂抑制:二氢钾酸盐和l -a-氨基己二酸盐，以及其他不与谷氨酸受体结合的物质:l -反式焦酰基-2,4-二羧酸[34]。

在大脑中，EAAT3/EAAC1的表达对神经元具有选择性[20,25]，在海马区和皮层高表达，中脑、纹状体和小脑[25]低表达。在树突和细胞体中观察到EAAC1的免疫反应性，这表明它在调节突触间隙的EAAs方面没有主要作用，但似乎在扩散过程中降低EAAs浓度并限制递质外溢到附近区域[35]。

EAAT3分子量为57.2 kDa，具有饱和动力学:Km (L-Glu)=12.2±1.2 mM [36]， Km (D-Asp)=28±13 mM[29,37]。与EAAT2一样，它被l -a-氨基己二酸酯抑制，而不被二氢kainate抑制。

EAAT4在小脑浦肯野细胞的树突棘和远端树突中富集表达，与小脑[23]相比，前脑中EAAT4表达水平极低。该氨基酸序列与人谷氨酸转运蛋白EAAT1、2和3分别具有65%、41%和48%的氨基酸同源性。EAAT4的药理性质与其他谷氨酸转运体相似，Km(L-Asp)=184±0.46 mM, Km(L-Glu)=3.3±0.4 mM[38]。

EAAT5根据其mRNA分布[24]显示为视网膜。由于缺乏针对这种转运蛋白哺乳动物同源体的抗体，无法研究其蛋白分布。该氨基酸序列与人谷氨酸转运蛋白EAAT1、2和3分别具有46%、36%和37%的氨基酸同源性。对于EAAT4，观察到43%的同一性。该转运蛋白表现出饱和动力学:Km(L-Glu)=64±6 mM, Km(L-Asp)=13±5 mM，并被l -反式吡啶-2,4-二羧酸和苏-b-羟基天冬氨酸[24]强烈抑制。

Na⁺依赖的EAA转运蛋白不仅在中枢神经系统和视网膜中表达，而且在外周也有表达[39,40]。EAAC1在肝脏、肾脏和肠道[25]中表达，GLAST在心脏、肺、骨骼肌、骨髓和胎盘中表达[41,42]。GLT1被认为在胎盘和骨髓[41]中表达。在所有这些外周组织中，这些分子的功能是运输谷氨酸和天门冬氨酸，用于其他目的(代谢)，而不是调节突触传递。

这五种转运蛋白的氨基酸序列显示出40%到65%的同源性，并且很可能形成相似的结构。根据对氨基酸序列的疏水性分析以及对引入转运蛋白的分子标签的识别，在Slotboom提出的模型中，预测这些蛋白质的氨基末端部分有6个a-螺旋反膜段，在高度保守的羧基末端区域有4个a-螺旋反膜段et al。[43]，或者Wahle和Stoffel提出的模型中的b-sheet[44]。此外，已经证明EAA转运体形成同质多聚体[45]，但仍不清楚每个亚基是否包含一个单独的孔，通过这个孔，EAA和各种离子(Na⁺H⁺和K⁺)通过，或者更多的亚基结合形成单个孔。

如开头所述，EAAs的主动输运能量来源于Na⁺K⁺以及细胞膜上的pH值梯度。吸收的化学计量是三个Na的共输运⁺和一个H⁺(或羟基离子的反运输)与一个谷氨酸或天门冬氨酸和一个K的反运输⁺．这种化学计量学产生了正电荷进入细胞的净转移，因此，可以用电生理学方法测量它。除了上述与EAA运输耦合的离子通量外，不同的转运子亚型允许不同程度的氯离子通量，其与EAA运输在热力学上不耦合。EAAT4和EAAT5允许相当大的氯通量;EAAT2/GLT1和EAAT3/EAAC1允许很少的氯离子通量，而通过EAAT1/GLAST的氯离子通量取决于底物:L-和d -天冬氨酸激活的氯离子电导大于L-谷氨酸[46]。氯离子的生理作用尚不清楚，但它可能起到电压钳的作用。

除了通过转运体的不同程度的热力学解耦氯通量外，它们还表现出相当不同的药理学特征。最重要的药理学差异是EAAT2/GLT1对二氢钾酸盐、钾酸盐和苏-3-甲基谷氨酸盐竞争性抑制的选择性敏感性[22,48]。据报道，许多其他药物通过与EAA竞争作为转运蛋白[22]的底物来抑制EAA的转运。对这些竞争性抑制剂的分析已被用于描述结合和易位的化学要求。对这些努力有价值的化合物是谷氨酸的类似物，它们的构象受到谷氨酸或天冬氨酸碳主链上取代基的限制(b-羟基天冬氨酸或甲基谷氨酸衍生物)，以及环系(羧基环丙基)甘氨酸、氨基环丁烷二羧酸酯或吡罗烷二羧酸酯的加入。谷氨酸类似物在EAA转运蛋白上不同活性的总结见表1。

	物质	系统	属性
简单天门冬氨酸和谷氨酸衍生物	L-glutamate	非洲爪蟾蜍卵母细胞	S (T1-5)
	L-aspartate	非洲爪蟾蜍卵母细胞	S (t1-5) I (t2)
	D-aspartate	非洲爪蟾蜍卵母细胞	S (t1-5) I (t2)
	L-cc——aminoadipate	M哺乳动物细胞	I (t4) I (t1-3)
	L-cysteate	M哺乳动物细胞	我(T1-3)
	L-serine-O-sulfate	M哺乳动物细胞	S (t1-2) I (t1-3)
13-threo-hydroxy-aspartate衍生品	3-threo-hydroxy-asp	非洲爪蟾蜍卵母细胞	S (t1-4) I (t1-3,5)
	3-threo-acetoxy-asp	非洲爪蟾蜍卵母细胞	S (T1)
	p-threo-benzoyloxy-asp	非洲爪蟾蜍卵母细胞	我(T1-2)
	3-threo-naphtoyloxy-asp	非洲爪蟾蜍卵母细胞	我(T1)
	3-threo-propionyloxy-asp	非洲爪蟾蜍卵母细胞	S (T1)
	3-threo-benlyloxy-asp	非洲爪蟾蜍卵母细胞	我(T1-2)

表格1.谷氨酸类似物对EAA转运蛋白活性的影响。影响是在非洲爪蟾蜍表达克隆转运蛋白亚型的卵母细胞或哺乳动物细胞系。T1表示EAAT1, T2表示EAAT2, T1- t4表示EAATs从1到4。S和I分别表示谷氨酸类似物作为底物或抑制剂。

物质/条件	系统	转运体	活动	蛋白质	信使核糖核酸
谷氨酸	小鼠皮质星形胶质细胞	GLAST	增加	增加	不
Kainate	小鼠皮质星形胶质细胞	GLAST	增加	增加	不
dBcAlv1P	小鼠皮质星形胶质细胞	GLAST	增加	增加	增加
佛波醇酯	大鼠C6胶质瘤细胞	EAAC1”	增加	ND	ND
花生四烯酸	非洲爪蟾蜍卵母细胞	EAAT1	减少	ND	ND
花生四烯酸	非洲爪蟾蜍卵母细胞	EAAT2	减少	ND	ND
游离氧弧度	小鼠皮质星形胶质细胞	ND	减少	ND	ND
一氧化氮	大鼠突触体	ND	减少	ND	ND
杂样p肽	大鼠皮质星形胶质细胞	ND	减少	ND	ND
缺血	大鼠海马	GLT1	ND	减少	减少
高渗压力	牛肾NBL-1细胞I。	EAAC1	增加	ND	增加
Aa剥夺	牛肾NBL-1细胞I。	EAAC1	增加	增加	增加
电刺激	大鼠额叶皮层	ND	增加	ND	ND

表格2.不同物质及实验条件对EAA转运蛋白表达及活性的影响。ND和NE分别表示不确定和无影响。

谷氨酸/天冬氨酸转运的生理意义

如前所述，有效去除(摄取)过量的EAA对于正常的谷氨酸神经传递和神经元保护至关重要。据报道，EAA转运蛋白的功能障碍或缺失与几种神经退行性疾病(肌萎缩性侧索硬化症- als -、亨廷顿舞蹈症)和脑损伤(缺血、缺氧、癫痫状态)有关[49,50]。除此之外,在活的有机体内在大鼠中给予针对EAAT1/GLAST和EAAT2/GLT1的反义寡核苷酸可降低两种转运蛋白的表达水平，增加细胞外谷氨酸浓度，大鼠表现出与谷氨酸兴奋性毒性和进行性瘫痪[51]相似的病理特征。在另一项研究中，敲除小鼠EAAT2/GLT1基因导致癫痫发作和脑损伤[52]。另一方面，EAAT3/EAAC1表达的降低并没有增加细胞外谷氨酸盐浓度，但引起低兴奋性毒性，导致癫痫[51]。

越来越多的证据表明EAA转运蛋白与几种神经退行性疾病有关，这使它们成为许多关于其表达和活性调节的研究的主题。虽然EAA转运蛋白基因的表达可以通过转录、mRNA加工和翻译进行调控，但最广为人知的调控机制发生在翻译后水平。谷氨酸通过谷氨酸受体调节EAA转运蛋白[53]的水平和动力学。其他影响EAA转运蛋白的因素包括花生四烯酸[54]和cAMP[55]。调节机制可能是转运蛋白和细胞类型特异性的:磷酸化EAAT2/GLT1刺激谷氨酸转运，而磷酸化EAAT1/GLAST抑制谷氨酸转运;花生四烯酸抑制EAAT1/GLAST，增强EAAT2/GLT1，对EAAT3/EAAC1影响不大;cAMP仅显著增加EAAT2/GLT1、EAAT1/GLAST和EAAT4的合成，而降低EAAT3/EAAC1。在病理生理情况下，其他化合物，包括活性氧[56]和b -淀粉样蛋白[57]，也调节EAA转运蛋白。总结不同物质和实验条件对EAA转运蛋白表达和活性的影响(表2)。

物质/条件	系统	转运体	活动	蛋白质	信使核糖核酸
谷氨酸	小鼠皮质星形胶质细胞	GLAST	增加	增加	不
Kainate	小鼠皮质星形胶质细胞	GLAST	增加	增加	不
dBcAlv1P	小鼠皮质星形胶质细胞	GLAST	增加	增加	增加
佛波醇酯	大鼠C6胶质瘤细胞	EAAC1”	增加	ND	ND
花生四烯酸	非洲爪蟾蜍卵母细胞	EAAT1	减少	ND	ND
花生四烯酸	非洲爪蟾蜍卵母细胞	EAAT2	减少	ND	ND
游离氧弧度	小鼠皮质星形胶质细胞	ND	减少	ND	ND
一氧化氮	大鼠突触体	ND	减少	ND	ND
杂样p肽	大鼠皮质星形胶质细胞	ND	减少	ND	缺血	大鼠海马	GLT1	ND	减少	减少
高渗压力	牛肾NBL-1细胞I。	EAAC1	增加	ND	增加
Aa剥夺	牛肾NBL-1细胞I。	EAAC1	增加	增加	增加
电刺激	大鼠额叶皮层	ND	增加	ND	ND

表格2.不同物质及实验条件对EAA转运蛋白表达及活性的影响。ND和NE分别表示不确定和无影响。

兴奋性氨基酸神经传递功能障碍

谷氨酸似乎是一种非常有效且作用迅速的神经毒素。暴露于100mm谷氨酸5分钟足以破坏大量培养的皮层神经元[58]。另外，谷氨酸神经毒性可被拮抗化合物阻断，谷氨酸暴露后添加拮抗剂[58]减弱。

许多关于谷氨酸水平在某些神经退行性疾病如阿尔茨海默病(AD)、亨廷顿病(HD)、帕金森病(PD)和肌萎缩性侧索硬化症(ALS)中升高的报道已经发表[59-62]。细胞外谷氨酸增加也与低氧损伤(中风)相关的神经退行性变的发生有关。有人认为，缺氧后谷氨酸的释放至少部分是由于神经元谷氨酸摄取载体逆转后的不依赖钙的机制[63]。这种细胞外谷氨酸的增加在突触后增加细胞钙水平，随后细胞死亡。

神经退行性疾病中谷氨酸增加的机制尚不清楚。这种细胞外谷氨酸增加的原因被认为是谷氨酸脱氢酶(PD)活性的降低[64]或Na数量的减少⁺-谷氨酸转运蛋白(ALS, HD)[65]。由于它是一种神经毒素，在神经退行性疾病中观察到的高谷氨酸浓度很可能是神经退行性疾病最可能的原因。

Marangos等人[66]提出了早期阿尔茨海默病的谷氨酸假说:“神经元毒性引起的细胞死亡可能是由于谷氨酸或类似谷氨酸物质的过度合成或释放、谷氨酸再摄取缺陷、谷氨酸降解降低或兴奋性神经元抑制降低所致。这些异常过程中的任何一个都可能在疾病早期增加局部谷氨酸水平，从而引发缓慢、进行性退化，最终导致神经元死亡。”

几个死后研究比较了老年痴呆症患者和对照组的大脑谷氨酸水平。一些研究人员[67-69]发现阿尔茨海默病患者额叶皮层和颞叶皮层的谷氨酸水平低于对照组。阿尔茨海默病患者脑脊液(CSF)游离谷氨酸浓度明显高于对照组[59]。应该注意的是，脑脊液中谷氨酸的测量可能比血浆谷氨酸浓度更好地近似于突触处的谷氨酸浓度。

在亨廷顿舞蹈病中，大脑纹状体和尾状核中的谷氨酸和GABA浓度降低[60,70]。然而，在患者的额叶皮层没有观察到任何减少。一种可能的可能性是，HD中尾状核和壳核的谷氨酸含量低是由于突触释放的谷氨酸的正常再摄取机制的慢性失败，伴有或不伴有这种神经递质的过量释放。Cross等人[71]的发现支持了这种可能性，他们观察到HD患者的尾状核和壳核尸检标本中高亲和力谷氨酸摄取位点大幅减少。

如果HD患者纹状体中出现谷氨酸的过度释放或再摄取减少，则突触中的谷氨酸浓度可能会升高，从而导致神经元损伤。HD中积累在突触间隙的过量谷氨酸会被细胞外液带走，最终导致纹状体组织中谷氨酸含量降低。这一事实得到了活生生的HD患者脑脊液中谷氨酸浓度增加的支持，因为它在阿尔茨海默病患者中被观察到。

在帕金森病中，是Schapireet al。[72]证明了大脑黑质区域线粒体呼吸链复合物I的活性降低。PD患者的肌肉活检中也观察到复合物II和IV的缺乏[73]。Cedarbaumet al。[64]观察到GDH缺乏，但不缺乏丙酮酸脱氢酶复合物。由于复合物I是将等量物(如NADH)还原到呼吸链的入口点，复合物I活性的降低可能导致GDH的反馈最终产物抑制。GDH水平的降低可能通过纹状体多巴胺神经末梢的NMDA受体产生兴奋毒性谷氨酸效应[74]，并导致PD中的细胞变性。

肌萎缩性侧索硬化症(ALS)是一种导致运动皮层、脑干和脊髓退化的疾病。虽然有许多假说支持这种疾病，但谷氨酸能神经传递的增加被认为是疾病发病的关键事件，最近，这被描述为(至少部分)定位于星形胶质细胞的GLT-1谷氨酸转运体功能缺陷[65]。

最近在体外研究表明，通过转运抑制剂或反义方法对GLT-1转运体进行阻断，会导致运动神经元的缓慢、选择性损失，从而强化了GLT-1在ALS病因学中的关键作用[62,75]。此外，摄取的减少似乎与转运蛋白表达水平的降低无关[76]，并且没有证据表明与该疾病相关的特定蛋白质突变。由于自由基在ALS中的潜在作用以及家族型ALS中超氧化物歧化酶功能的紊乱，以往的研究表明自由基的增加可能会损害GLT-1的功能[77]。

谷氨酸，特别是谷氨酸转运体系统，也与缺氧相关的缺血性损伤(中风)有关。缺血的最初几分钟，细胞pH值发生缓慢的酸移，细胞外钾浓度缓慢上升，随后细胞外钠和钙含量下降。钾离子的升高使细胞去极化至-20mV左右(缺氧去极化)并释放谷氨酸[78]。谷氨酸在缺血时释放的机制一直存在争议。一些报告表明，这种释放是钙依赖性的，建议常规的水泡释放;而另一些人则声称这种释放是不依赖钙的，这意味着一种非胞吐机制，如谷氨酸摄取载体的反向操作。

在过去的几年里，microRNAs (miRNAs)已经成为体内平衡机制的重要调节因子。一些研究表明，mirna具有神经保护作用。因此,果蝇microRNA miR-1000调控囊泡谷氨酸转运体的表达，将谷氨酸装载到突触囊泡[79]。因此，由于突触间隙中谷氨酸的增加，该microRNA的遗传消融导致谷氨酸神经毒性。在哺乳动物中，microRNA miR-137通过囊泡转运体VGluT2显示出神经保护作用。许多定位于树突的其他miRNA可能受到突触活性的调控。例如，NMDA受体的激活会抑制microRNA miR-191在树突中的表达;并增加控制AMPA受体激活的microRNA miR-501-3p[80]。一些药物，如紫杉醇，可以激活一些谷氨酸受体的转录，这可能是一种对抗神经毒性的治疗作用，这还有待进一步研究[81]。

结论

高谷氨酸浓度与神经退行性疾病有关[82]。兴奋性氨基酸转运蛋白可以降低谷氨酸的突触浓度，从而降低神经元的神经毒性作用。此外，一些药物(如紫杉醇)或microrna可用于治疗神经毒性。它们的作用可能是增加谷氨酸转运体或谷氨酸受体。

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