谷氨酸能神经元是一类能释放兴奋性递质谷氨酸（Glutamate）到突触间隙，产生兴奋性突触后电流的神经元。作为中枢神经系统中最重要的兴奋性神经元，调节着释放进入突触间隙谷氨酸递质的量，参与了几乎所有脑功能活动。囊泡谷氨酸转运体（Vesicular glutamate transporters，VGLUTs）是位于谷氨酸能神经元内突触囊泡膜上的转运蛋白，能特异的装载谷氨酸进入突触囊泡并促进谷氨酸释放进突触间隙。到目前为止，共发现3个VGLUTs家族成员，分别是VGLUT1、VGLUT2和VGLUT3，其中VGLUT1和VGLUT2是谷氨酸能神经元高度特异的标志。

谷氨酸在中枢神经系统中的分布不均，以大脑皮层、小脑和纹状体的含量最高，脑干和下丘脑的含量较低。谷氨酸是组成蛋白质的20种氨基酸之一，但难以通过血脑屏障，因此脑内谷氨酸均来源于自身合成，进入中枢神经系统的葡萄糖最终都转化为谷氨酸。谷氨酸效应的阻断主要通过神经末梢或神经胶质细胞的摄取来实现，80%的谷氨酸被神经元摄取，其余20%被神经胶质细胞摄取。

神经系统中的谷氨酸有4种来源。谷丙转氨酶催化α-酮戊二酸生成谷氨酸；γ-氨基丁酸（GABA）在GABA转氨酶的作用下产生谷氨酸；鸟氨酸在鸟氨酸转氨酶的作用下产生谷氨酸；谷氨酰胺酶（Glutaminase，GLS）催化谷氨酰胺水解脱氨产生谷氨酸。只有由谷氨酰胺转化成的谷氨酸能发挥神经递质的作用，因此普遍认为磷酸化的谷氨酰胺酶是谷氨酸神经递质的主要合成酶，可以用作中枢神经系统谷氨酸能神经元的标志物。

谷氮酸受体分为常见的两种类型：离子型（iGluRs）和代谢型（mGluRs）。iGluRs主要包括NMDA、KA和AMPA受体。NMDA受体是四聚体蛋白复合物，由两个与甘氨酸结合的必需GLUN1亚单位和两个与谷氨酸结合的GLUN2（A-D）亚单位组成，它既需要去结合内源性的谷氨酸与协同激动剂甘氨酸，又需要细胞膜去极化，这样能够解除镁离子对通道孔的电压依赖性阻断。KA受体家族可分为两个亚型GLUK1和GLUK2，分布在整个神经系统中，包括海马、皮质、杏仁核、纹状体、下丘脑、小脑、脊髓和基底神经节。在这些部位它们参与了突触传递和可塑性。AMPA受体是四聚体离子通道，与其他iGluRs、NMDA和KA受体一起介导了中枢神经系统的大部分兴奋性神经传递。mGluRs是与细胞内异源三聚体型G蛋白偶联的具有七次跨膜片段的膜蛋白，谷氨酸与mGluRs的结合引起G蛋白依赖的细胞内信号通路的激活，调节多种胞内第二信使的合成，从而调节机体各种生理病理活动的发生和发展。

谷氨酸对大脑皮质细胞有普遍而强烈的兴奋作用，主要在谷氨酸受体的介导下实现其在脑内的众多功能。谷氨酸受体被激活后除参与快速的兴奋性突触传递外，还可以调节神经递质的释放、突触的可塑性、学习和记忆以及突触长时程增强和长时程抑制等中枢神经系统正常的生理功能。谷氨酸还参与细胞凋亡：Ca²⁺内流，与钙调蛋白结合，激活一氧化氮合酶，大量合成NO，调节酶活性，影响DNA的正常合成、修复等。

已有一些蛋白被鉴定可用作谷氨酸能神经元的标志物（见表1）

                                                  表1 谷氨酸能神经元标志物

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