谷氨酸能神經元是一類能釋放興奮性遞質谷氨酸（Glutamate）到突觸間隙，產生興奮性突觸后電流的神經元。作為中樞神經系統(tǒng)中最重要的興奮性神經元，調節(jié)著釋放進入突觸間隙谷氨酸遞質的量，參與了幾乎所有腦功能活動。囊泡谷氨酸轉運體（Vesicular glutamate transporters，VGLUTs）是位于谷氨酸能神經元內突觸囊泡膜上的轉運蛋白，能特異的裝載谷氨酸進入突觸囊泡并促進谷氨酸釋放進突觸間隙。到目前為止，共發(fā)現(xiàn)3個VGLUTs家族成員，分別是VGLUT1、VGLUT2和VGLUT3，其中VGLUT1和VGLUT2是谷氨酸能神經元高度特異的標志。
谷氨酸在中樞神經系統(tǒng)中的分布不均，以大腦皮層、小腦和紋狀體的含量最高，腦干和下丘腦的含量較低。谷氨酸是組成蛋白質的20種氨基酸之一，但難以通過血腦屏障，因此腦內谷氨酸均來源于自身合成，進入中樞神經系統(tǒng)的葡萄糖最終都轉化為谷氨酸。谷氨酸效應的阻斷主要通過神經末梢或神經膠質細胞的攝取來實現(xiàn)，80%的谷氨酸被神經元攝取，其余20%被神經膠質細胞攝取。
神經系統(tǒng)中的谷氨酸有4種來源。谷丙轉氨酶催化α-酮戊二酸生成谷氨酸；γ-氨基丁酸（GABA）在GABA轉氨酶的作用下產生谷氨酸；鳥氨酸在鳥氨酸轉氨酶的作用下產生谷氨酸；谷氨酰胺酶（Glutaminase，GLS）催化谷氨酰胺水解脫氨產生谷氨酸。只有由谷氨酰胺轉化成的谷氨酸能發(fā)揮神經遞質的作用，因此普遍認為磷酸化的谷氨酰胺酶是谷氨酸神經遞質的主要合成酶，可以用作中樞神經系統(tǒng)谷氨酸能神經元的標志物。
谷氮酸受體分為常見的兩種類型：離子型（iGluRs）和代謝型（mGluRs）。iGluRs主要包括NMDA、KA和AMPA受體。NMDA受體是四聚體蛋白復合物，由兩個與甘氨酸結合的必需GLUN1亞單位和兩個與谷氨酸結合的GLUN2（A-D）亞單位組成，它既需要去結合內源性的谷氨酸與協(xié)同激動劑甘氨酸，又需要細胞膜去極化，這樣能夠解除鎂離子對通道孔的電壓依賴性阻斷。KA受體家族可分為兩個亞型GLUK1和GLUK2，分布在整個神經系統(tǒng)中，包括海馬、皮質、杏仁核、紋狀體、下丘腦、小腦、脊髓和基底神經節(jié)。在這些部位它們參與了突觸傳遞和可塑性。AMPA受體是四聚體離子通道，與其他iGluRs、NMDA和KA受體一起介導了中樞神經系統(tǒng)的大部分興奮性神經傳遞。mGluRs是與細胞內異源三聚體型G蛋白偶聯(lián)的具有七次跨膜片段的膜蛋白，谷氨酸與mGluRs的結合引起G蛋白依賴的細胞內信號通路的激活，調節(jié)多種胞內第二信使的合成，從而調節(jié)機體各種生理病理活動的發(fā)生和發(fā)展。
谷氨酸對大腦皮質細胞有普遍而強烈的興奮作用，主要在谷氨酸受體的介導下實現(xiàn)其在腦內的眾多功能。谷氨酸受體被激活后除參與快速的興奮性突觸傳遞外，還可以調節(jié)神經遞質的釋放、突觸的可塑性、學習和記憶以及突觸長時程增強和長時程抑制等中樞神經系統(tǒng)正常的生理功能。谷氨酸還參與細胞凋亡：Ca2+內流，與鈣調蛋白結合，激活一氧化氮合酶，大量合成NO，調節(jié)酶活性，影響DNA的正常合成、修復等。
已有一些蛋白被鑒定可用作谷氨酸能神經元的標志物（見表1）
表1 谷氨酸能神經元標志物
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