Glutamato

Qué es el glutamato

El ácido glutámico fue aislado por primera vez en 1866 por el químico alemán Karl Heinrich Ritthausen, quien lo obtuvo por hidrólisis ácida del gluten de trigo. De ahí el nombre: glutamato procede del latín gluten ("cola", "pegamento"), al que se añadió el sufijo -ato propio de los aniones ácidos. A pH fisiológico la molécula lleva carga negativa, de modo que la forma predominante en el organismo es el glutamato (anión), no el ácido glutámico (forma protonada).

Desde el punto de vista estructural, se trata de un aminoácido de cinco carbonos con dos grupos carboxilo y un grupo amino. Esa cadena lateral dicarboxílica le permite actuar como encrucijada metabólica: recibe y cede grupos amino con una facilidad que pocos aminoácidos comparten.

Papel metabólico

En el metabolismo intermediario, el glutamato ocupa una posición de enlace entre el metabolismo de los aminoácidos y el ciclo de Krebs. Las transaminasas de casi todos los tejidos transfieren el grupo amino de otros aminoácidos al alfa-cetoglutarato, y el producto de esa reacción es, invariablemente, glutamato. Una vez concentrado el nitrógeno en esta molécula, la glutamato deshidrogenasa puede liberarlo en forma de amonio en la mitocondria hepática, donde se canaliza hacia la síntesis de urea.

Esa misma reacción funciona también en sentido inverso: cuando el organismo necesita sintetizar aminoácidos a partir de esqueletos carbonados, la glutamato deshidrogenasa incorpora amonio al alfa-cetoglutarato para generar glutamato, que después distribuye sus grupos amino a otras moléculas mediante transaminación. Es difícil encontrar un nodo más transitado en el mapa metabólico del nitrógeno.

Además, el glutamato es el precursor inmediato de la glutamina (por acción de la glutamina sintetasa) y del GABA, el neurotransmisor inhibidor más importante del cerebro. Una sola reacción enzimática, catalizada por la glutamato descarboxilasa, basta para convertir el principal excitador del sistema nervioso en su principal inhibidor.

Neurotransmisión glutamatérgica

Más del 80 % de las sinapsis excitadoras de la corteza cerebral humana emplean glutamato como transmisor. La neurona presináptica almacena glutamato en vesículas y lo libera a la hendidura sináptica cuando llega un potencial de acción. Una vez liberado, el glutamato se une a receptores postsinápticos que pertenecen a dos grandes familias.

Los receptores ionotrópicos abren canales iónicos de forma directa y se subdividen según el agonista sintético que los identifica: AMPA (responsables de la transmisión excitatoria rápida), NMDA (más lentos, permeables al calcio y dependientes del voltaje de membrana) y kainato. Los receptores metabotrópicos, por su parte, actúan a través de proteínas G y producen efectos moduladores más lentos y prolongados. La coexistencia de varios subtipos en la misma sinapsis permite al glutamato generar respuestas de distinta duración e intensidad.

Tras su liberación, el glutamato debe ser retirado rápidamente de la hendidura sináptica para evitar la sobreestimulación del receptor. Los astrocitos que rodean la sinapsis captan el glutamato, lo transforman en glutamina y lo devuelven a la neurona, que regenera glutamato para un nuevo ciclo de señalización. Este circuito, conocido como ciclo glutamato-glutamina, protege a las neuronas y regula la concentración del neurotransmisor con precisión.

Excitotoxicidad

Cuando la concentración de glutamato en el espacio extracelular se eleva de forma sostenida, la activación prolongada de los receptores NMDA provoca una entrada masiva de calcio que la neurona no logra amortiguar. El exceso de calcio intracelular desencadena cascadas de destrucción que incluyen activación de proteasas, producción de radicales libres y, finalmente, muerte neuronal. Este fenómeno se denomina excitotoxicidad y se ha implicado en el daño neuronal asociado a isquemia cerebral y a enfermedades neurodegenerativas.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene el nombre glutamato?

Del latín gluten ("cola, pegamento"), porque el aminoácido se aisló por primera vez en 1866 a partir del gluten de trigo. El sufijo -ato indica que se trata de la forma ionizada (anión) del ácido glutámico, que es la que predomina en el organismo a pH fisiológico.

¿Es el glutamato lo mismo que el glutamato monosódico de los alimentos?

No exactamente. El glutamato monosódico (GMS) es la sal sódica del ácido glutámico, un aditivo alimentario identificado con el código E621 que se emplea como potenciador del sabor umami. Al disolverse en agua, el GMS libera el mismo anión glutamato que el organismo produce de forma natural. La diferencia es de contexto: uno se añade a los alimentos y el otro forma parte del metabolismo endógeno.

¿Qué relación tiene con el GABA?

Una relación directa. El GABA se sintetiza a partir del glutamato por eliminación de un grupo carboxilo, una reacción catalizada por la enzima glutamato descarboxilasa. De modo que el principal neurotransmisor excitador es el precursor biosintético del principal inhibidor del cerebro.

Referencias

1. Nestler EJ et al. Aminoácidos excitadores e inhibidores. En: Neurofarmacología molecular. Fundamentos de neurociencia clínica, 3.ª ed. McGraw Hill. Disponible en: https://accessmedicina.mhmedical.com/content.aspx?bookid=2187§ionid=165241168
2. Bhatt DK et al. Estructura y función de las subunidades del receptor a glutamato tipo NMDA. Neurología. 2012;27(5). Disponible en: https://www.elsevier.es/es-revista-neurologia-295-articulo-estructura-funcion-las-subunidades-del-S0213485311004452
3. Wikipedia en español. Glutamato. Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Glutamato
4. Flores Soto ME, Bhatt DK. Receptores de glutamato: implicaciones terapéuticas. Rev Soc Venezolana Farmacol Terap. 2004;23(2). Disponible en: https://ve.scielo.org/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0798-02642004000200002