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GABA的製造者：GAD在神經系統中扮演什麼角色？
在人類的神經系統中，γ-氨基丁酸（GABA）是一種關鍵的神經傳導物質，而其合成過程中一個重要的角色便是谷氨酸脫羧酶（GAD）。GAD負責將谷氨酸轉化為GABA，這個過程不僅涉及到化學反應，也深刻影響著神經系統的功能。本篇文章將探索GAD如何作為GABA的製造者，並探討其在神經系統中的多重角色。
GAD使用磷酸吡哆醇（PLP）作為輔因子，進行谷氨酸的脫羧反應，轉化生成GABA和二氧化碳。
在哺乳動物中，GAD主要有兩種異構體，分別為GAD67和GAD65。雖然這兩種蛋白質在基因序列上有很高的相似性，但各自的功能卻截然不同。GAD67在細胞內部廣泛分佈，持續供應非神經傳導功能所需的GABA，例如神經元活動的維持和神經損傷的保護；而GAD65則主要在神經末梢合成GABA，以支持神經傳導的需要。
此外，GAD67和GAD65的表達和調控機制也存在顯著差異。
GAD67在線粒體合成GABA是為了維持細胞的基本功能，因此幾乎在任何時刻都需保持活性，而GAD65則是在神經傳導需要的時候轉為活性。
在大腦內，GAD的兩種形式均在各類突觸中存在，包括樹突間、軸突-細胞體和軸突-樹突突觸。GAD65被認為在視覺和神經內分泌系統中占據主導地位，而GAD67則可能更多出現在持續活躍的神經元中。
GAD的功能不僅限於正常生理過程，其異常表現也與多種神經精神疾病的發展密切相關。例如，在自閉症患者的大腦中，GAD的表達顯著下調，這可能與神經系統其他部分的異常發展有關。
許多自閉症患者的腦部GAD表達水平下降了約50%，尤其是在顳葉和小腦皮質中。
在與糖尿病相關的研究中，GAD67和GAD65是創建免疫耐受性以防止1型糖尿病的潛在靶標。人們在研究中發現，透過GAD65的注射可以在老鼠模型中有效預防1型糖尿病，而臨床試驗則顯示在此類患者中，注射GAD65可保留一部分胰島素生產。
針對GAD的抗體也在其他神經系統疾病中被發現，例如僵硬人症候群（SPS）和精神分裂症。在SPS病患者體內，高濃度的抗GAD抗體表明這種酶的功能受到損害，而這一現象可能成為該病的潛在病理指標。
精神分裂症患者的大腦中，GAD67的表達下調與認知功能受損密切相關。
此外，GAD還與帕金森病和小腦疾病的研究密切相關。一項研究顯示，透過特定病毒向患者的下丘腦中注入GAD可顯著改善病情。
值得注意的是，GAD的存在不僅限於哺乳動物，其他生物體中也同樣存在這一酶。例如，在植物中，GAD參與響應非生物壓力，透過調節細胞內鈣濃度來徵兆應對外界環境的變化。這一功能凸顯了GAD的生物學多樣性及其重要性。
隨著對GAD及其在神經系統中作用的深入研究，科學界對於這種酶的理解不斷深化。未來的研究可能會揭示更多GAD與疾病之間的聯繫，並為相關治療方法的開發提供新思路。透過了解GAD的作用，我們是否能解鎖更多有關神經系統健康的解答，進而改善疾病的治療方式？
