GABA (gamma-aminovõihape): definitsioon, roll ja mõju kesknärvisüsteemis

GABA (gamma-aminovõihape) — inhibeeriv neurotransmitter kesknärvisüsteemis: definitsioon, roll ja mõju neuronite erutatavusele, lihastoonusele ning närviaktiviteedi reguleerimisele.

GABA on gamma-aminovõihape (γ-aminovõihape) ja üks olulisemaid närviimpulsse pärssivaid neurotransmittereid imetajate kesknärvisüsteemis. GABA toimib peamiselt inhibeeriva signaaliedastajana: närvirakkude puhul tähendab see, et GABA seondumine postsünaptilistele retseptoritele vähendab raku erutatavust ja nõrgendab edasikantavat signaali.

Keemiline iseloom ja süntees

• GABA on aminohape, kuid ei ole tavapärase tähenduse järgi alfa-aminohape ning seda ei inkorporeerita valkudesse.
• GABA sünteesitakse peamiselt glutamaadist ensüümi glutamaaddekarboksülaasi (GAD) abil; selle protsessi käigus on vajalik koensüümina vitamiin B6 (püridoksaalfosfaat).
• Keemiliselt on GABA seega mittetavapärane (non-proteinogenic) aminohape — metafoorina nimetatakse seda vahel ka lihtsalt aminohappeks, kuid biokeemilises tähenduses see ei kuulu alfa-aminohapete hulka.

Retseptoritüübid ja toimemehhanism

• GABA_A — ionotroopne kloriidikanal: GABA_A-retseptori avamisel liiguvad kloriidianioonid (Cl−) postsünaptilisse rakku, mis tavaliselt põhjustab membraanipotentsiaali hüperpolariseerimist või takistab depolarisatsiooni, sellega tekib kiire ja lühiajaline ehk faasiline pärssiv postsünaptiline potentsiaal (IPSP).
• GABA_B — metabotroopne (G-proteiniga seotud) retseptor: selle aktiveerumisel avanevad K+ kanalid või suletakse Ca2+ kanalid ning muutub rakusisene signaalide edastus (aeglasem, pikaajaline pärssimine; lisaks presünaptiline pidurdus neurotransmitterite vabanemisel).
• Tuntakse ka teisi GABA-spetsiifilisi alamtüüpe ja ekstrasünaptilisi retseptoreid, mis vastutavad tonilise (püsiva) inhibeerimise eest, erinevalt sünaptilisest faasilisest inhibeerimisest.

Funktsioonid kesknärvisüsteemis

• GABA reguleerib, kui palju neuroneid inimestel ja teistel imetajatel stimuleeritakse, kontrollides närvivõrgustike erutatavust ja signaalide sünkroonsust.
• See aitab stabiliseerida närviaktiivsust, piirates üleerutust ja vähendades krampide tekkimist.
• GABA on tähtis une, ärevuse, lihastoonuse, motoorse kontrolli ja vaimse kohanemise (nt õppimine ja mälutööd) reguleerimisel.
• Arengujärgus (embrüonaalne ja vastsündinu periood) võib GABA mõnikord käituda erutavalt — see sõltub rakusisest kloori kontsentratsioonist ja transpordivalgu aktiivsusest (vt allpool).
• Selgrootutel ja enamikul putukatel on GABA samuti üks peamisi pärssivaid neurotransmittereid; retseptorite tüüpide ja toimemehhanismide täpne palett võib liigiti erineda.

Metabolism ja transport

• GABA sünteesitakse glutamaadist; degradatsioon toimub peamiselt GABA-transaminaasi (GABA-T) ja seotud radade kaudu.
• GABA eemaldatakse sünapsidest aktiivse tagasihaarde kaudu GABA-transporterite (GAT1–GAT3 jt) abil — nii gliaalrakkude kui ka presünaptiliste neuronite poolt.
• Need transporteri- ja metabolic-teed on ravimi- ja patoloogilise modulatsiooni sihtmärkideks (nt tagasihaarde inhibiitorid, GABA-T inhibiitorid).

Arenguline erinevus: miks GABA mõnikord ergutab?

Vastsündinutel ja embrüonaalses ajus võib rakkudes olla kõrge sisemine Kloori kontsentratsioon, mis muudab GABA_A retseptori aktiveerimise kloorivoolu suunda — selle asemel, et kloriid siseneks ja rakku hüperpolariseeriks, väljub kloor või muutub membraani potentsiaal selliseks, et GABA annab depolariseeriva (erutava) väljundi. See sõltub peamiselt kloriidi transpordivahetajatest NKCC1 ja KCC2 ning püsiv üleminek inhibeerivale toimele toimub koos KCC2 ekspressiooni tõusuga.

Kliiniline tähendus ja ravimid

• Paljud psühhofarmakoloogilised ained mõjutavad GABA süsteemi: benzodiazepiinid ja barbituraadid tugevdavad GABA_A-retseptori toimeid (rahusti-, ärevusvastane ja krambivastane efekt), baclofen on GABA_B-agonist, mida kasutatakse lihasspasmide raviks.
• Krampide ravis kasutatakse ka GABA-metabolismi moduleerivaid ravimeid (nt vigabatrin inhibeerib GABA-T, tiagabiin inhibeerib GABA tagasihaaret).
• GABA-taseme ja retseptori funktsiooni muutused on seotud epilepsiaga, ärevushäiretega, unehäirete, teatud neurodegeneratiivsete ja psühhiaatriliste seisunditega (nt depressioon, skisofreenia, autismispektri häired), mistõttu GABA-süsteem on intensiivse uurimise objekt.
• Meditsiinilised pildistamismeetodid nagu magnetresonantsspektroskoopia (MRS) võimaldavad mõõta GABA-d ajuosasid uurimisel.

Tüüpilised mõisted ja erinevused

• Faasiline inhibeerimine — kiiresti tekkiv sünaptiline pärssiv signaal GABA_A kaudu.
• Toniline inhibeerimine — püsiv madala taseme pärssimine, mille vahendajaks on sageli ekstrasünaptilised GABA_A-retseptori alamtüübid.
• Kuigi keemiliselt on GABA aminohape, kasutatakse seda bioloogilises kirjelduses eraldi kategooriana, sest see ei osale valkude sünteesis nagu klassikalised alfa-aminohapped.

GABA on seega kesknärvisüsteemi hädavajalik "pidur" — ilma selle tasakaalustava toimeeta oleks närviaktiivsus sageli kontrollimatu. Samal ajal on GABA-süsteemi düsfunktsioon seotud paljude neuroloogiliste ja psühhiaatriliste haigustega ning sellest süsteemist mõjutavad ravimid on meditsiinis laialt kasutusel.

Küsimused ja vastused

K: Mis on GABA?

K: Milline on GABA funktsioon?

K: Kuidas toimib GABA kesknärvisüsteemis?

K: Milline on GABA mõju putukaliikidele?

K: Kas GABA on aminohape?

K: Miks nimetatakse GABA-d harva aminohappena?

K: Milline on GABA tähtsus teaduslikes ja meditsiinilistes kogukondades?

Otsing