三、谷氨酸的代謝與功能
腦的游離氨基酸組成與血漿有很明顯的差別，這是由于血腦屏障的特點和腦本身氨基酸代謝特點造成的。腦和血漿中某些游離氨基酸的含量對比如表14-3。
表14－3 人腦和血漿中某些游離氨基酸的含量
| 氨基酸 | 腦 | 血漿 |
| 微克分子／克 | 微克分子／毫升 | |
| 谷氨酸 | 10.6 | 0.05 |
| N-乙酰天門冬氨酸 | 5.7 | - |
| 谷氨酰胺 | 4.3 | 0.7 |
| γ－氨基丁酸 | 2.3 | - |
| 天門冬氨酸 | 2.2 | 0.01 |
| 色氨酸 | 0.05 | 0.05 |
由表14-3可見，腦中游離氨基酸以谷氨酸(Glu)含量最高，它比其在血漿中的濃度要高出200倍以上。谷氨酸、谷氨酰胺(Gln)和γ氨基丁酸(GABA)三者含量總和約占腦中游離氨基酸總量的一半。所以，在腦的氨基酸代謝中，谷氨酸占有重要位置。
然而，谷氨酸難以通過血腦屏障，腦內(nèi)谷氨酸來源于自身的合成，同位素示蹤實驗表明腦內(nèi)谷氨酸合成的原料是葡萄糖，它來自血糖。葡萄糖進入腦細胞后先轉(zhuǎn)變成α－酮戊二酸(α－KG)，后者可在谷氨酸脫氫酶的催化下轉(zhuǎn)變成谷氨酸，亦可經(jīng)轉(zhuǎn)氨基作用生成谷氨酸，一般認(rèn)為后一途徑更切合實際，因為谷氨酸脫氫酶(GDH)催化逆反應(yīng)時KmNH4＋為8mM，遠高于細胞內(nèi)氨之濃度。谷氨酸在谷氨酰胺合成酶的作用下與氨結(jié)合成為谷氨酰胺，這是一個耗能反應(yīng)(消耗ATP)，腦中谷氨酰胺合成酶的活性強，其KmNH4＋僅為0.39mM。所生成的谷氨酰胺，與谷氨酸不同，可以通過血腦屏障而進入血中，這樣，腦組織從血中攝入葡萄糖，通過代謝，還血液以谷氨酰胺，清除了腦中的氨，以免氨的積存危害腦的功能。
圖14－1 腦中谷氨酸代謝與氨的消除
腦中谷氨酸代謝的另一個特點是脫羧生成γ－氨基丁酸(又名γ－氨酪酸GABA)，催化此反應(yīng)的酶是谷氨酸脫羧酶(GAD)，它需要磷酸吡哆醛作輔酶。GABA是一種抑制性的神經(jīng)遞質(zhì)，僅見于中樞神經(jīng)系統(tǒng)。腦內(nèi)GABA主要貯于灰質(zhì)，特別是紋狀體、黑質(zhì)、小腦的齒狀核等處。
