興奮神經遞質——穀氨酸與大腦健康

關於穀氨酸

穀氨酸是一種多功能氨基酸，它處於多種代謝途徑的十字路口，不僅參與消化系統和免疫系統，還與大腦健康密切相關。

穀氨酸是大腦中最豐富的遊離氨基酸，也是大腦主要的興奮性神經遞質。它可以幫助我們說話、處理信息、思考、運動、學習新事物、存儲新知識和集中注意力學習等。

學習和記憶是腦的高級功能，是一個相當複雜的生理過程，其神經生物學基礎是突觸可塑性。突觸的傳遞是穀氨酸及其受體實現的。

穀氨酸也是γ-氨基丁酸（GABA）的前體，γ-氨基丁酸是腦內普遍存在的抑制性神經遞質，這二者之間的平衡對於我們大腦健康非常重要（下次我們專門講）。

很早以前人們就已經知道，穀氨酸廣泛存在於人體各組織和食物以及母乳，這凸顯了穀氨酸對人類成長中腦和軀體發育的重要性；但直至20世紀80年代，穀氨酸在中樞神經系統（CNS）和大腦內的作用才得到認識。在過去的30年中，越來越多的研究進展已揭示了穀氨酸及其受體在神經退行性疾病疾病（阿爾茨海默氏症、肌萎縮側索硬化症、多發性硬化症、癲癇、帕金森等）以及腸道疾病如克羅恩病 (CD) 和潰瘍性結腸炎 (UC)的病因中起核心作用。

根據區域的不同，每公斤腦組織含有 5-15 mmol 穀氨酸，比其他任何氨基酸都多。因此，穀氨酸應該在正確的時間、正確的比特置以正確的濃度存在。

細胞應該對穀氨酸有正確的敏感性，並且有足够的能量來承受正常的刺激，並且應該以適當的速率從正確的比特置去除穀氨酸。穀氨酸過多和穀氨酸過少都是有害的。

海馬中靠近血管的突觸周圍的穀氨酸轉運蛋白分布示意圖

Zhou Y and Danbolt NC. J Neural Transm. 2014

四個穀氨酸能神經末梢 ( T ) 顯示在樹突棘 ( S ) 上形成突觸。指示星形膠質細胞分支 ( G )。請注意星形膠質細胞的 EAAT2（紅點）和 EAAT1（藍點）的密度非常高。

隨著工業水平的發展和人類口味的發展，越來越多的穀氨酸衍生物添加到許多食物中，以賦予“鮮味”味道。鮮味感知分布在人類口腔和胃腸道中的多個受體系統，這些系統激活大腦中涉及不同功能的多個區域，從食物識別到與特定食物相關的情感價值的形成，進而影響食欲和情感等。

加工食品是遊離穀氨酸的最大來源。因此目前穀氨酸過量帶來的神經毒性不容忽視。一些研究將味精以及穀氨酸衍生添加劑與體重增加、麻木/刺痛、虛弱、高血壓、哮喘發作、胃腸道問題、代謝綜合征和敏感人群的短期副作用聯系起來。

現在强有力的證據錶明腸道微生物產生神經活性分子，如神經遞質（即去甲腎上腺素、多巴胺、血清素、GABA 和穀氨酸）和代謝物（即，色氨酸代謝物，短鏈脂肪酸等）維持宿主和細菌之間跨界跨區域交流。穀氨酸代錶了在這種跨界交流中活躍的眾多神經活性分子之一。

在我們的檢測實踐中，也發現在精神科病人或存在精神症狀的人群中，穀氨酸指標异常。

這些錶明穀氨酸以及腸道菌群的异常與大腦健康問題存在關聯，它們之間的因果及其發病機制還需更大和更精細的研究和臨床探索，但是至少我們可以看到穀氨酸及其與腸道菌群和精神健康方面不可忽視的關聯。

本文主要討論穀氨酸是什麼，對人體的健康益處和影響，通過食物或生活方式如何改善穀氨酸缺乏或中毒症，以及共同探討通過傳統藥理學方法以及使用產生神經活性分子的益生菌作為治療神經胃腸道和/ 或精神疾病以及相關的中樞神經系統疾病，如焦慮和抑鬱。

什麼是穀氨酸，為什麼如此重要？

穀氨酸(Glutamic acid), 化學構成為2-氨基-5羥基戊酸，作為一種非必需氨基酸，但卻是人體最豐富的氨基酸，廣泛存在與大腦和肌肉中，是穀氨醯胺，脯氨酸以及精氨酸的前體。

穀氨酸也被定義為功能性氨基酸，意味著其可以調節關鍵代謝途徑以改善動物和人類的健康、生長、發育和繁殖。這個將我們的視野擴展到營養必需或非必需氨基酸的營養範式之外。

在哺乳動物的中樞神經系統中，由於與特定受體的相互作用，穀氨酸充當重要的興奮性神經遞質。此外，穀氨酸還在細胞能量產生和蛋白質合成，免疫功能中發揮重要作用 。

穀氨酸為什麼重要：

化學信使：穀氨酸將信息從一個神經細胞傳遞到另一個神經細胞。

腦細胞的能量來源：當細胞的主要能量來源葡萄糖儲備低時，可以使用穀氨酸。

學習和記憶的調節：穀氨酸有助於隨著時間的推移增强或减弱神經元之間的信號，以塑造學習和記憶。

疼痛傳遞器：較高水平的穀氨酸與增加的疼痛感有關。

睡眠和清醒介質：大鼠模型研究錶明，當我們清醒或快速眼動 (REM) 睡眠期間，穀氨酸水平最高。丘腦是個例外，在非快速眼動睡眠期間穀氨酸水平最高。

穀氨酸過多過少都有影響：

穀氨酸是所謂的興奮性神經遞質。它的作用很像興奮劑，就像咖啡一樣。太多會導致問題，但太少也不好。

如果穀氨酸太少，我們無法對進入大腦的刺激做出快速反應，無法很好地記住事物，難以集中注意力，學習會更加困難。

過多的穀氨酸會導致興奮性毒性，從而破壞神經元。由於穀氨酸是神經元的興奮劑，過多會導致神經元過度激活並死亡。

如果高水平不受控制，這種神經遞質會過度刺激細胞，一直到它們采取劇烈行動自殺以保護周圍的細胞。

我們體內的細胞一直在死亡，其中大部分是可以被替換的。然而，穀氨酸導致自殺的神經元，大腦無法制造新的來代替，因此保持它們的健康和安全很重要。

穀氨酸作為興奮性毒素的作用，與多種神經退行性疾病有關，例如多發性硬化症、 阿爾茨海默病和肌萎縮性側索硬化症（ALS 或 Lou Gherig 病）。穀氨酸失調也被認為是纖維肌痛和慢性疲勞綜合征的原因之一。

結合和遊離穀氨酸

兩種形式的穀氨酸，結合的和遊離的，是顯著不同的。

穀氨酸的結合形式存在於完整的蛋白質來源中。結合穀氨酸是天然存在於未加工食品中的氨基酸形式，尤其是蛋白質含量高的食品。它與其他氨基酸結合，當你吃它時，它通常被緩慢消化和吸收，並能够精確調節你攝入的量。這種形式的穀氨酸很少有任何敏感性。因為多餘的量可以簡單地通過廢物排出，以防止毒性。

蛋白質中的穀氨酸

在蛋白質中，穀氨酸提供負電荷，這可能對穩定蛋白質結構很重要。例如，涉及穀氨醯殘基的離子對於穩定轉錄因子 GCN4 的亮氨酸拉鏈結構很重要。帶電荷的殘基，例如穀氨酸，經常出現在球狀蛋白質的外錶面。錶面上極性殘基的重要性，很容易通過血紅蛋白 (HbS) β 鏈 6 比特上的穀氨酸 → 纈氨酸突變的破壞性影響來證明，從而在具有這種突變的雜合子和鐮狀細胞中產生鐮狀細胞性狀純合子個體的疾病。

脫氧血紅蛋白在 EF 連接處有一個疏水口袋（phe B85，leu B88）。錶面上允許穀氨酸，因為它在能量上不利於它與疏水袋相互作用，因此脫氧 HbA 保持可溶性。然而，在 HbS 中取代它的纈氨醯殘基從錶面突出並很容易嵌入疏水袋中，導致 HbS 分子粘在一起，導致長而僵硬的纖維扭曲紅細胞。

穀氨酸不僅在合成蛋白質時摻入蛋白質中，而且可以在合成後作為翻譯後修飾以聚穀氨醯尾的形式添加。例如，微管蛋白的多穀氨醯化被認為會影響其與其他蛋白質的相互作用，例如微管相關蛋白 (MAP) 和分子馬達。

在蛋白質中，穀氨酸與陽離子的結合相當弱，但它對鈣的親和力可以通過維生素 K 依賴性 (VKD) 羧化作用大大增加，這種羧化作用在翻譯後將 γ-羧化穀氨醯殘基 (gla) 引入蛋白質中。

所有 VKD 蛋白都含有一個同源氨基酸序列，該序列將蛋白靶向羧化酶。羧化發生在“gla 結構域”內的多個穀氨酸殘基上。VKD 蛋白包括許多參與止血的蛋白：凝血酶原和因子 VII、IX 和 X。其他 VKD 蛋白參與骨形態發生（骨 gla 蛋白和基質 gla 蛋白）。

VKD 羧化酶功能的抑制對於基於香豆素的抗凝治療至關重要，因為 4-OH 香豆素類似物會抑制維生素 K 環氧化物還原酶 (VKOR)，該酶將維生素 K 環氧化物重新轉化為還原的維生素 K.

這些研究清楚地說明了穀氨酸殘基在蛋白質中所起的關鍵作用之一，包括它們的翻譯後修飾。

另一方面，遊離穀氨酸是吸收更快的修飾形式。穀氨酸敏感性在遊離形式中更為常見。遊離穀氨酸不與其他氨基酸結合，更快地被吸收到您的系統中。這種快速吸收率會導致血液中穀氨酸水平的峰值。

一些天然食物來源含有遊離穀氨酸，但最成問題的來源之一是加工和包裝食品。穀氨酸鈉 (MSG) 形式的穀氨酸在這些產品中用作防腐劑和增味劑。這種形式存在於一些完整/未加工的食品中，但在許多超加工和包裝食品中更為常見。

多年來，味精一直被用來給食物調味，尤其是湯、薯條和某些類型的亞洲食物。一些吃很多這些食物的人在進食後會出現症狀。

穀氨酸：營養和新陳代謝

穀氨酸被歸類為非必需氨基酸，這意味著它可以在體內以足够的數量合成。事實上，它必須在體內合成。這是對各種動物腸道進行仔細平衡研究的結果，結果錶明膳食穀氨酸幾乎在腸道內定量代謝，主要是通過腸細胞。

這首先由 Windmueller 和 Spaeth 在1975 -1980年間使用灌注的大鼠腸道以及在大鼠體內進行了展示。隨後，對仔猪、早產兒和成年人的研究錶明，膳食穀氨酸被腸道廣泛代謝。

1993年後，Matthews 和Battezzati 等在人群中做了臨床實驗，錶明大部分的腸內穀氨酸可以通過代謝排出。事實上，膳食穀氨酸是一種重要的代謝燃料，其中大部分被完全氧化為 CO₂。對仔猪的詳細研究錶明，只有小部分的腸內穀氨酸出現在門靜脈血中。

在腸內喂養的早產人類嬰兒中，大約 74% 的穀氨酸在第一次通過腸道時被去除。腸道穀氨酸代謝的後果之一是血漿穀氨酸水平不受膳食穀氨酸的特別影響。事實上，健康人循環中的穀氨酸鹽嚴格維持在相當低的濃度。

穀氨酸的腸道代謝有一個非常重要的後果：身體的大部分穀氨酸需要內源性合成。穀氨酸可以以兩種不同的方式合成。

• 首先，它可以通過穀氨酸脫氫酶或多種轉氨酶從α-酮戊二酸合成。
• 其次，穀氨酸可以由其他氨基酸合成；氨基酸的“穀氨酸家族”包括穀氨醯胺、精氨酸、脯氨酸和組氨酸。

哪些食物含有穀氨酸？

天然富含穀氨酸的食物通常（但不總是）富含蛋白質，包括：

肉、家禽、奶酪、蛋、蘑菇、醬油、番茄、葡萄、魚露、西蘭花、豌豆、核桃、骨湯...

穀氨酸和穀氨醯胺的區別

穀氨酸很容易與穀氨醯胺混淆，穀氨醯胺是體內富含的另一種重要氨基酸。

兩者的化學結構略有不同；穀氨醯胺具有氨 (-NH3) 基團，而不是羥基 (-OH) 基團。

穀氨醯胺

是一種非必需氨基酸（蛋白質的組成部分）。它存在於植物和動物蛋白中。一般在肌肉中大量制造，它是體內最豐富的氨基酸。穀氨醯胺有助於腸道功能、大腦功能、免疫系統、氨基酸產生和壓力。

壓力和某些藥物會消耗它，肌肉萎縮是常見的結果。在身體需要氮的地方（例如，在傷口修複中），其中三分之一來自穀氨醯胺。

穀氨醯胺有助於“治愈”腸道。它可以修複腸壁中受損的細胞，也是腸道內免疫球蛋白產生和免疫系統的重要氨基酸來源。

穀氨酸

穀氨酸也是一種非必需氨基酸。它可以通過多種方式進入人體，例如，以蛋白質或味精、穀氨酸鈉的形式。它可以完整或以結合形式提供。

但在體內，它也可以作為多種化合物的分解產物——比如來自穀氨醯胺，也來自葉酸和葡萄糖。穀氨酸廣泛存在於肌肉中所有的蛋白質儲存中。

穀氨酸對大腦和神經功能也是必不可少的。它是神經中的主要傳遞器。具有更多穀氨酸受體的人往往具有更高的智商。然而，大腦通過血腦屏障攝取的穀氨酸非常低。絕大多數穀氨酸是穀氨醯胺轉化的結果，因為神經元不能從大腦內的葡萄糖中產生穀氨酸。

穀氨醯胺是穀氨酸的來源，它是由穀氨醯胺酶產生的。

穀氨醯胺-穀氨酸循環

星形膠質細胞攝取的穀氨酸可通過三羧酸循環代謝，用於蛋白質合成或轉化為穀氨醯胺。穀氨酸向穀氨醯胺的轉化由穀氨醯胺合成酶(GLUL) 以 ATP 依賴性方式催化。但是由於穀氨醯胺轉運蛋白迄今尚未在腦組織的末端中得到陽性鑒定。因此穀氨醯胺-穀氨酸循環已經研究和爭論了很多年，至今沒有明確答案。

穀氨酸功能和益處

1) 支持大腦功能

穀氨酸是腦功能正常的重要神經遞質

大腦和脊髓（中樞神經系統）中幾乎所有的興奮性神經元都是穀氨酸能神經元。作為主要的興奮性神經遞質，它向大腦和全身發送信號。它有助於認知功能、記憶、學習和其他大腦功能 。

人腦的質子-MRS 研究顯示穀氨酸濃度非常高（10-12 mM），但這平均了不同亞細胞區室中非常不同的穀氨酸濃度，從腦脊液中的約 1 μM 到分泌顆粒中 100 mM。

穀氨酸通過兩種主要類型的受體在中樞神經系統中發揮作用：

• 離子型穀氨酸受體包含一個離子通道，該離子通道在與穀氨酸結合時直接激活；
• 代謝型穀氨酸受體通過與 G 蛋白信號系統耦合激活離子通道，間接通過第二信使途徑或直接通過 G 蛋白的 βγ 亞基。

每種受體有許多亞型。對大腦中穀氨酸信號傳導的詳細說明不在這詳細展開，只要了解其在突觸可塑性中的作用，這是其在學習和記憶等認知功能中的作用的基礎。

有限的研究將大腦穀氨酸水平低與神經和精神疾病聯系起來。例如，在一項研究中，精神分裂症成人的穀氨酸水平低於健康成人。

代謝型穀氨酸受體5型（mGluR5）含量低錶明癲癇患者大腦發育不良。

在小鼠中，低穀氨酸釋放已被用於模擬自閉症譜系障礙。

在大鼠中，亮氨酸會增加穀氨酸進入大腦，這有助於在腦損傷後恢複大腦功能 。

2） 血腦屏障和穀氨酸

血腦屏障比特於血液和大腦間質液之間。它是在哺乳動物中受腦細胞影響後由內皮細胞形成的。另一個屏障比特於分泌腦脊液 (CSF) 的脈絡叢上皮中。

這些屏障很重要，從生理學的角度來看，維持大腦穩態，從藥理學的角度來看，可以防止藥物進入腦組織。

神經系統通過屏障將自身與血液隔離。穀氨酸是一種非必需氨基酸，不能穿過血腦屏障，必須在腦細胞內局部由穀氨醯胺和其他前體產生 。

然而，如果血腦屏障“滲漏”（由於血腦屏障損傷或功能障礙導致通透性增加），血液中的穀氨酸可能會進入大腦，這會使身體增加炎症。

更高水平的炎症也會導致血腦屏障發生滲漏。這放松了對進入大腦的內容的控制。在這種情况下，反應性代謝物可以進入大腦。

如果你已經對穀氨酸敏感，並且還在吃富含遊離穀氨酸的食物，這些情况可能會使症狀加重。

3) GABA 的前體（與GABA保持平衡）

身體使用穀氨酸來產生神經遞質 GABA（γ-氨基丁酸），這是一種在學習和肌肉收縮中起重要作用的抑制性神經遞質。

在大腦中，GABA 作用於下丘腦，幫助調節睡眠、溫度、HPA 軸和自主神經系統。下丘腦的主要作用是使身體保持體內平衡，而沒有 GABA 則無法做到這一點。

GABA—穀氨酸：

“相互作用，相輔相成，適量才和諧”

正如穀氨酸是一種興奮性神經遞質一樣，GABA（γ-氨基丁酸）是一種抑制性神經遞質。它的目的是讓大腦和神經系統慢下來。這兩種神經遞質在大腦中平衡工作。

GABA 和穀氨酸之間複雜而相互關聯，這有助於保持身體平衡，任何一種過量都會導致嚴重的疾病狀况。GABA 和穀氨酸有助於保持交感神經和副交感神經系統之間的平衡。如果沒有這兩種神經遞質，我們會不斷地發現自己受到這些系統中的一個或另一個的刺激。我們要麼對外部刺激反應過度，要麼反應不足。

“一個太少，另一個就會負重前行”

如果 GABA太少，就會過分强調穀氨酸的作用，從而在腎上腺疲勞、慢性疲勞、驚恐發作和化學敏感性的發展中發揮重要作用。體內的 GABA 過少可能會導致所謂的“超負荷現象”，即由於穀氨酸含量高而對神經元產生過多的刺激。由於過多的刺激，這最終導致神經元死亡。

據報道，代謝型 Glu 和 GABA B受體，以及細菌周質氨基酸結合蛋白，可能是從一個共同祖先進化而來的 。

Mazzoli R and Pessione E. Front Microbiol. 2016

穀氨酸能/GABA能神經網絡的錶示，包括興奮性（穀氨酸能）錐體神經元（紅色）、抑制性（GABA能）神經元（藍色）和相關連接。左側的抑制神經元集成到反饋 (FB) 電路中，而右側的抑制神經元集成到前饋 (FF) 環路中。針對錐體細胞體細胞或樹突的抑制性突觸被淺藍色染色包圍，這錶明背景 GABA 濃度有助於整體抑制。

4) 在免疫中發揮作用

穀氨酸受體存在於免疫細胞（T 細胞、B 細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞）上，這錶明穀氨酸在先天免疫系統和適應性免疫系統中均發揮作用。

穀氨酸還參與肺、腎、肝、心髒、胃、骨骼和免疫系統組織的功能。

科學家們正在研究穀氨酸對調節性 T 細胞(Treg)、B 細胞和炎症性神經退行性疾病的影響。

一項研究得出結論，穀氨酸對正常以及癌症和自身免疫病理性 T 細胞具有有效作用。這意味著它可能能够增强對抗癌症和感染的有益 T 細胞功能 。

根據至少一項針對多發性硬化症小鼠模型的研究，這些受體還具有抑制自身免疫發展和保護中樞神經系統免受炎症影響的潜力。

不過，大多數情况下，科學家發現穀氨酸對免疫系統有益還是有害，都取决於體內的濃度。

穀氨酸誘導的神經元細胞損傷的關鍵機制之一是小膠質細胞釋放穀氨酸。小膠質細胞本質上是大腦和神經系統的常駐免疫細胞。了解神經系統和免疫系統之間的聯系至關重要。小膠質細胞釋放穀氨酸是一個關鍵環節。

一旦穀氨酸的遊離池增加，穀氨酸受體，如 NMDA 就會被過度刺激。然後，這會導致大量鈣離子流入細胞，導致神經元細胞損傷和細胞死亡。

許多因素可以作為小膠質細胞激活的誘導劑。汞毒性已顯示可迅速誘導小膠質細胞活化，並且汞毒性已顯示可改變小鼠大腦中穀氨酸的轉運和攝取。有毒金屬鎘也顯示出强大的誘導小膠質細胞活化的能力。

基本上任何類型的“非自身”分子都能够引發大腦和神經元組織中的小膠質細胞活化。這包括各種病原體和抗原、病毒、疫苗、佐劑以及任何穿過血腦屏障的外源物質。

5）支持腸道

我們從食物中獲得的穀氨酸為腸道細胞提供能量，並有助於激活消化系統。

在胃腸道上皮細胞的頂膜中發現了多種介導穀氨酸吸收的轉運蛋白，主要存在於小腸中，但也存在於胃中，而氨基酸從管腔到門戶的轉運很少或沒有血液出現在結腸中。它是營養物質吸收和代謝的主要能量來源。

穀氨酸是腸細胞的主要營養素之一。對不同動物模型（包括早產兒和成人）的幾項研究一致認為，存在於 GI 腔中的大多數穀氨酸被氧化為 CO2，或者其次被腸粘膜轉化為其他氨基酸。

只有一小部分（5% 到 17%，取决於研究）攝入的 穀氨酸被轉運到門靜脈循環，但這通常不會在很大程度上影響血漿中的穀氨酸濃度。此外，血漿穀氨酸濃度增加（攝入穀氨酸後）並不一定會影響腦組織中的穀氨酸濃度，因為人們普遍認為穀氨酸不能通過血腦屏障。

發現齧齒動物的腦組織需要血漿穀氨酸濃度增加 20 倍（或更多）。膳食攝入（或腸道微生物群的穀氨酸生物合成）後血漿中達到如此高的穀氨酸濃度似乎不太可能。

穀氨酸還可以通過幫助產生抗氧化劑穀胱甘肽來保護腸壁。

一項動物研究發現，補充 L-穀氨酸有助於改善仔猪的腸道完整性，這有利於營養物質的消化和吸收。

穀氨酸還可以預防由於幽門螺杆菌 和長期使用阿司匹林等非甾體抗炎藥（非甾體抗炎藥）引起的胃腸道損傷。

α-gustducin，一種味覺特异性 G 蛋白，在胃和腸中的作用導致人們認識到味覺細胞存在於腸道中。現在很清楚，胃和小腸中都存在類似味覺的穀氨酸受體和細胞。在胃中發現了離子型和代謝型穀氨酸受體很明顯，穀氨酸是唯一能刺激傳入胃迷走神經的氨基酸。

穀氨酸的胃內輸注刺激特定的前腦區域，包括邊緣系統和下丘腦。它還刺激胃收縮活動。穀氨酸與 IMP 一起刺激大鼠十二指腸中的碳酸氫鹽分泌，這可能是中和胃蛋白消化過程中產生的胃酸的保護作用。

Cryan， Dinan，2012

腸道中 Luminal Glu/GABA（飲食或腸道微生物群來源）影響神經系統的潜在途徑。5-羥色胺，血清素；EC腸嗜鉻細胞；EEC，腸內分泌細胞；GI，胃腸道；網；內在初級傳入神經元

此外，包括普通擬杆菌和空腸彎曲杆菌在內的腸道微生物群會影響穀氨酸代謝，並减少穀氨酸代謝物 2-酮基穀氨酸。同時，具有穀氨酸消旋酶的腸道細菌，包括穀氨酸棒杆菌Corynebacterium glutamicum、乳發酵短杆菌 Brevibacterium lactofermentum和Brevibacterium avium，可以將 L-穀氨酸轉化為 D-穀氨酸。由腸道細菌代謝的 D-穀氨酸可能會影響癡呆患者的穀氨酸 NMDAR 和認知功能。

6） 支持肌肉功能

穀氨酸可能在肌肉功能中發揮重要作用。

在運動過程中，穀氨酸在提供能量和支持穀胱甘肽生產方面起著核心作用。

然而，在動物模型中，穀氨酸可能會延緩缺乏維生素 D 的動物的肌肉萎縮症。進一步的研究應該探索穀氨酸、肌肉功能和肌肉萎縮疾病之間的聯系。

7）對骨骼很重要

穀氨酸也適用於骨骼和肌肉，用於神經和非神經信號。神經遞質對骨骼的健康很重要，並且可能在多種骨骼疾病的潜在治療中發揮作用。

8）穀氨酸與味覺

鮮味，特別是穀氨酸，被認為可以調節對富含蛋白質的食物的食欲反應。因此，它們在評估食物的營養價值方面發揮著重要作用。

穀氨酸通過激活鮮味受體發揮關鍵的信號傳導作用。這些味覺受體的激活還需要作為共配體的 5'-核糖核苷酸，例如單磷酸肌苷 (IMP) 或單磷酸鳥苷。

對於完全錶達鮮味所需的受體多樣性仍然存在一些不確定性。當然，涉及 G 蛋白偶聯受體 T1R1 和 T1R3 的异二聚體。此外，最近利用 T1R3 敲除小鼠的研究錶明，這些動物繼續區分鮮味和其他促味劑，這錶明其他受體的作用。特別是，兩種代謝型穀氨酸受體 mGluR1 和 mGluR4 可能很重要。

穀氨酸過多的原因及症狀

哪些原因可能導致穀氨酸過多？

• 食用加工食品

一個促成因素是食用加工食品，由改良的遊離形式穀氨酸制成的。例如，穀氨酸用於制造味精（或穀氨酸鈉），這是一種合成化學物質，會添加到許多食品中，增加鹹味和吸引力。

• 高濃度或過度敏感的穀氨酸受體

但要注意的是，有些時候這些高水平可能不是由於飲食中的穀氨酸，而是身體的其他缺陷或功能障礙。

過量水平可能是由壓力或對穀氨酸脫羧酶 (GAD) 的自身免疫反應引起的，穀氨酸脫羧酶 (GAD) 旨在將穀氨酸轉化為其鎮靜伴侶 GABA。

過量穀氨酸引起的症狀有哪些？

穀氨酸是大腦中必不可少的（也是主要的興奮性）神經遞質。然而，穀氨酸在某些情况下會變得有毒——這一過程稱為穀氨酸興奮性毒性 (GE)：如果大腦中有過量的穀氨酸或穀氨酸受體被過度刺激。GE在神經退行性變中起關鍵作用。

興奮性氨基酸過度激活穀氨酸受體會導致許多負面影響，即細胞鈣穩態受損、自由基的產生、線粒體通透性轉變的激活和繼發性 GE。

GE 還與抑鬱症、焦慮症、自閉症、多動症、慢性疼痛、中風和腦腫瘤以及許多其他疾病有關。

• 神經系統疾病

過多的穀氨酸可能在多發性硬化症 (MS)、阿爾茨海默病、亨廷頓病、癲癇和 ALS（肌萎縮性側索硬化症或 Lou Gehrig 病）中起作用。

在亨廷頓舞蹈病中，穀氨酸受體的敏感性是主要特征。已經發現，降低穀氨酸的活性可以產生治療作用。

ALS 被認為是由穀氨酸誘導的興奮性毒性引起的，利魯唑等藥物試圖控制穀氨酸水平。

涉及穀氨酸的通路功能障礙也可能導致多發性硬化症和阿爾茨海默病的發展。

研究人員正在研究專注於改善穀氨酸途徑以治療退行性腦病的藥物和療法。

• 心理健康障礙

穀氨酸過多（或過少）也與抑鬱症和精神分裂症等心理健康障礙有關。

大量研究發現，在患有重度抑鬱症的人中經常發現高水平的穀氨酸或過度活躍的穀氨酸受體。

還有一個普遍的假設是，過量（或不足）的穀氨酸活性可能導致精神分裂症症狀。當然也可能沒有那麼簡單，該領域的相互矛盾的研究錶明，症狀可能是由神經遞質异常（包括穀氨酸）以及可能的基因突變和其他發育問題共同引起的。

• 慢性疼痛和偏頭痛

穀氨酸在痛覺和傳遞中也起著舉足輕重的作用。

這意味著，可以通過靶向穀氨酸受體和降低穀氨酸的影響來緩解慢性疼痛。

高濃度的穀氨酸鹽和偏頭痛之間也有密切的聯系。一項研究發現，偏頭痛患者的血漿穀氨酸水平顯著昇高。另一項研究得出結論，GABA 能藥物（那些改變 GABA 作用的藥物）可能有助於治療偏頭痛。

同時，阻斷穀氨酸受體的藥物也可能有效治療偏頭痛。

• 糖尿病

有一些證據錶明，隨著時間的推移，高水平的穀氨酸會導致 1 型和2 型糖尿病的發生。一項研究發現，穀氨酸水平對兩種類型的糖尿病中 β 細胞的損失都有直接和間接的影響。

如何降低穀氨酸水平

在飲食中降低

如果對穀氨酸敏感並懷疑自己的穀氨酸含量很高，最實際的方法是消除添加的遊離穀氨酸的來源。尤其經過改良以改善口味的加工食品和包裝食品，限制味精，醬油等攝入量。選擇完整的、未經加工的食物，這是讓你的水平恢複到正常、健康範圍內的最佳方法。

總體而言，最好限制或避免使用富含穀氨酸的食物包括：醬油、硬奶酪、醃肉、穀物（尤其是含有麩質的）、骨湯，土豆片、快餐、方便面、沙拉醬等

除了監測提供這種氨基酸的食物的攝入量外，增加抗炎食物的攝入量也是有益的，因為這些食物可能在一定程度上有助於抵消過量穀氨酸的影響。

一些抗炎食物有：

• 深色綠葉蔬菜
• 其他蔬菜，包括十字花科蔬菜、甜菜、芹菜、辣椒等
• 漿果
• 薑黃和薑等香料
• 奇亞籽和亞麻籽
• 野生捕撈的魚類，如鮭魚，可提供 omega-3
• 椰子油和橄欖油
• 益生菌食品，如酸奶、開菲爾等

關於抗炎飲食可詳見之前的這篇文章：

深度解析 | 炎症，腸道菌群以及抗炎飲食

PPAR -γ激活劑

PPAR -γ激活劑可能是對抗 GE（穀氨酸興奮性毒性）的最佳方法之一。

PPAR（過氧化物酶體增殖物激活受體）是對身體具有深遠影響的特定蛋白質。它們屬於所謂的核受體超家族（該類的其他成員包括維生素 A 和 D、雌激素甲狀腺和糖皮質激素受體）。

許多食物和草藥具有降低穀氨酸興奮性毒性的能力。它們有多種作用機制，起作用的一個關鍵原因是 PPAR- γ激活劑。對文獻的回顧發現，以下許多天然草藥具有激活 PPAR 的潜力（括號中的是 PPAR -γ - 活化成分）：

• 黃芪（Formononetin）
• 綠茶 （兒茶素）
• 紫錐菊（Alkamides）
• 棕櫚油（生育三烯酚）
• 大豆（染料木黃酮）
• 厚樸（Magnolol 和 Honokion）
• 奶薊草（水飛薊素）
• 甘草（多種活性成分）
• 牛至（來自幹葉的 Biochanin A）
• 百裏香油（香芹酚）
• 高麗參（人參皂甙 20(S) -protopanaxatriol 和 ginsenoside Rb1 在人參根中）
• Chios乳香膠（齊墩果酸）
• 迷迭香（鼠尾草酸和鼠尾草酚）
• 薑黃素 - 非常强大，有超過 1500 篇論文單獨研究了薑黃素的作用，支持其强大的抗炎、抗癌、抗氧化和整體神經保護作用
• 黑籽油
• 槲皮素

注意在多發性硬化或其他自身免疫性疾病的情况下，應謹慎使用或幹脆避免使用過度刺激免疫系統的補充劑，如紫錐花、黃芪、人參甚至綠茶。

維生素和礦物質可以對抗 GE

維生素 B6 有助於减少穀氨酸過量，因為參與將穀氨酸轉化為 GABA。維生素 B6 缺乏可能是穀氨酸過量積累並且不能正確轉化為 GABA 的一個原因。B6 缺乏症不會單獨發生，通常與 B12 和葉酸一起發生。

維生素 B2（核黃素）本身具有神經保護作用，可以通過幾種不同的方式抵消穀氨酸過量：

• 幫助改善線粒體功能
• 對抗氧化應激和减少炎症
• 激活維生素 B6

核黃素依賴性酶在吡哆醇活化、色氨酸-犬尿氨酸途徑和同型半胱氨酸代謝中具有重要作用。

還發現維生素 B12（甲基鈷胺素）對 GE 具有保護作用（可能通過 SAM 介導的甲基化改變膜特性起作用）。

維生素 B9（葉酸）補充劑：僅限低劑量。穀氨酸在結構上與葉酸相似，它可能會競爭神經元上的結合比特點並可能導致問題。

維生素 D - 單獨使用或與處方藥聯合使用

輔酶Q10 - 改善穀氨酸興奮性毒性、線粒體功能和氧化應激

增加鎂含量

鎂是健康神經信號傳輸所必需的礦物質。分子和動物研究錶明，健康的鎂水平可以防止神經元過度興奮引起的細胞死亡。

從理論上講，意味著增加鎂含量可能有助於預防與細胞死亡有關的疾病，包括：

• 偏頭痛
• 慢性疼痛
• 癲癇
• 阿爾茨海默氏病
• 帕金森病
• 中風
• 抑鬱和焦慮（這是神經系統疾病的常見合並症）

一項針對 60 名患有纖維肌痛的女性的小型研究發現，每天服用 300 毫克檸檬酸鎂超過 8 周，可以降低壓痛點的數量和報告的疼痛强度水平。然而，還需要進行更大規模的研究。

除了服用鎂補充劑外，還可以嘗試食用更多富含鎂的食物，包括：

• 綠葉蔬菜和其他蔬菜，包括生菜、西蘭花、羽衣甘藍、芹菜、菠菜、黃瓜
• 堅果和種子
• 幹豆，如斑豆、腰豆、黑豆
• 全穀類
• 小麥胚芽
• 燕麥麩

穀氨酸過少的症狀

穀氨酸是大腦裏需求量比較大的一種酸性氨基酸，主要是參與腦內蛋白質或者是脂肪酸等的合成和代謝，過低可能影響人的精神狀態，也可能誘發神經衰弱。

穀氨酸在情緒障礙中的作用：

正在研究的一種此類情緒障礙是重度抑鬱症(MDD)，其症狀包括空間記憶受損和快感缺失（無法感受到快樂）。研究人員發現，阻止大鼠吸收穀氨酸會導致類似抑鬱的效果，這可能反映了快感缺失。

穀氨酸在慢性疲勞綜合征中的作用：

關於穀氨酸失調是否在慢性疲勞綜合征中起作用的研究存在分歧，這種情况還涉及感覺超負荷、焦慮和運動/平衡問題。

也有一些證據錶明慢性疲勞綜合征可能涉及與穀氨酸失調相關的基因。

如何提高穀氨酸水平

有穀氨酸補充劑或增加穀氨酸的處方。如果想嘗試提高穀氨酸水平，可能需要考慮在飲食或生活方式中加入其前體，前體是身體制造其他物質所需的物質。

提高穀氨酸水平/途徑可能是一項非常複雜的任務。促進線粒體健康、减少氧化應激和炎症、平衡穀氨酸與大腦中其他神經遞質以及改善糖和脂肪代謝的補充劑、療法和生活方式的改變都是有益的。

生活方式的改變

運動

運動實際上可以幫助你的身體產生更多的穀氨酸。研究人員研究了近 40 名健康人類志願者的穀氨酸和 GABA 水平。他們在三個持續 8 到 20 分鐘的劇烈運動之前和之後立即測量了兩個不同大腦區域的這些神經遞質水平。

鍛煉的參與者的穀氨酸或 GABA 水平增加。即使在停止運動後效果仍然存在，這錶明穀氨酸水平會隨著運動而發生更持久的變化。

補充劑

在服用任何膳食補充劑之前，請先諮詢醫生。如果患有其他疾病，包括慢性病或懷孕，這一點尤其重要。

有助於提高穀氨酸水平的補充劑包括：

5-HTP：身體將 5-HTP 轉化為血清素，血清素可以增强 GABA 活性，這可能會影響穀氨酸的活性。穀氨酸是 GABA 的前體。

一些前體包括：

GABA：理論上，由於 GABA 鎮靜和穀氨酸刺激，兩者是對應的，一種不平衡會影響另一種。然而，研究尚未證實 GABA 是否可以糾正穀氨酸的失衡。

穀氨醯胺：身體將穀氨醯胺轉化為穀氨酸。穀氨醯胺可以作為補充劑使用，也可以在肉類、魚類、雞蛋、奶制品、小麥和一些蔬菜中找到。

牛磺酸：對齧齒動物的研究錶明，這種氨基酸可以改變穀氨酸的水平。牛磺酸的天然來源是肉類和海鮮。它也可作為補充劑使用，並存在於一些能量飲料中。

茶氨酸：這種穀氨酸前體可以通過阻斷受體降低大腦中的穀氨酸活性，同時提高 GABA 水平。天然存在於茶中，也可作為補充劑使用。

不建議大多數人使用穀氨酸補充劑，一般人都可以從飲食中能獲得足够的穀氨酸，而且人體會自己制造一些。

飲食中增加

如上所述，經過改良以改善口味的加工食品是遊離穀氨酸的最大來源。

天然高穀氨酸食物包括：

發酵、陳化、醃制、壓力烹制的食品。其中包括：

陳年奶酪、慢煮肉類和家禽、蛋、醬油、大豆蛋白、魚露，某些蔬菜，如蘑菇、成熟的西紅柿、西蘭花和豌豆、核桃、大麥麥芽。

多運動，保持足够睡眠。

本賬號內容僅作交流參考，不作為診斷及醫療依據。

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