Neurotrasmettitori
Che cosa sono i neurotrasmettitori?
I neurotrasmettitori sono sostanze chimiche prodotte dai neuroni, contenute in vescicole sinaptiche, localizzate all'estremità distale degli assoni dove troviamo un rigonfiamento chiamato bottone sinaptico.
Tali sostanze sono alla base del meccanismo di trasmissione dell'impulso nervoso che si svolge nelle sinapsi chimiche ossia in strutture funzionali che permettono la connessione tra neuroni o tra un neurone e un'altra cellula (cellula ghiandolare o fibre muscolari): la sinapsi rappresenta quindi il contatto dei neuroni ed è costituita da un elemento presinaptico e uno postsinaptico separati da un sottile spazio extracellulare definito fessura sinaptica.
La trasmissione sinaptica inizia quando un segnale nervoso arriva all'estremità del neurone presinaptico ossia nel bottone sinaptico; le vescicole sinaptiche qui presenti rilasciano il neurotrasmettitore nella fessura sinaptica e da qui giunge rapidamente alla membrana della cellula postsinaptica.
Questa membrana è ricca di proteine che funzionano da recettori specifici che legano i neurotrasmettitori. Dipende dalle caratteristiche chimiche del neurotrasmettitore e del recettore se la risposta della cellula postsinaptica è inibita o stimolata.
Sinapsi chimica.
Classificazione e descrizione dei neurotrasmettitori
Ci sono più di 100 tipi neurotrasmettitori conosciuti che presentano caratteristiche chimiche eterogene in quanto possono differire tra loro secondo la dimensione molecolare, la modalità di sintesi ed il tipo di azione esercitata (eccitatoria o inibitoria).
Possiamo distinguere due grandi categorie di neurotrasmettitori: neurotrasmettitori classici a basso peso molecolare e neuropeptidi.
Neurotrasmettitori a basso peso molecolare
Sono sintetizzati nel citosol della terminazione presinaptica e impacchettati nelle vescicole presinaptiche. La sintesi avviene con l'intervento di enzimi che agiscono su precursori derivati dai neurotrasmettitori quando vengono riassorbiti dalla fessura sinaptica (ricaptazione). In genere sono liberati in grosse quantità e mediano reazioni rapide.
Appartengono a questa categoria i seguenti tipi di neurotrasmettitori:
- Amminoacidici
Derivano da un solo amminoacido. Il glutammato è il principale neurotrasmettitore eccitatorio del sistema nervoso centrale (SNC). Dopo la liberazione è ricaptato da trasportatori specifici e se in eccesso determina effetti citotossici che possono portare a morte cellulare (esempio: ischemia).
L'aspartato nel midollo spinale ha effetto eccitatorio.
Il GABA corrisponde all' acido gamma-ammino-butirrico ed è il principale neurotrasmettitore inibitorio del SNC. I suoi recettori hanno affinità per le benzodiazepine, barbiturici ed alcool che se presenti si legano ai siti specifici e aumentano la sensibilità del recettore al GABA.
La glicina è un neurotrasmettitore inibitorio del midollo spinale e del midollo allungato.
- Ammine biogene o monoamine
Sono amminoacidi modificati; si distinguono in catecolammine (adrenalina, noradrenalina e dopamina) e indolammine (serotonina e melatonina). L'adrenalina o epinefrina in generale è coinvolta nelle reazioni "attacco e fuga" e i suoi effetti sono il rilassamento della muscolatura liscia gastrointestinale, dilatazione dei bronchi, aumento della frequenza cardiaca con deviazione del flusso sanguigno ai muscoli, al fegato al cervello. Incrementa la glicemia.
La noradrenalina o norepinefrina è conosciuta anche come ormone dello stress ed è rilasciata quando una serie di cambiamenti fisiologici sono attivati da un evento. Attiva il sistema nervoso simpatico per aumentare il battito cardiaco e rilasciare energia ottenendo glucosio dall'idrolisi del glicogeno e aumenta il tono muscolare.
La serotonina è coinvolta nei processi di controllo degli stadi del sonno, dell'umore del comportamento sessuale.
Per quanto riguarda la dopamina, la sua principale funzione è quella di inibire il rilascio di prolattina mentre a livello gastrointestinale provoca l'emesi (vomito).
La melatonina regola il ciclo del sonno-veglia.
La serotonina, la noradrenalina e la dopamina sono coinvolte in meccanismi patologici che stanno alla base di alcune malattie mentali come la schizofrenia, le forme depressive ed il morbo di Parkinson.
È presente nelle giunzioni neuromuscolari ossia nelle placche motrici dei muscoli ed ha un ruolo fondamentale nella contrazione muscolare. Interviene anche nei processi di memoria e apprendimento (Alzheimer).
- Istamina
È attiva nei processi infiammatori nel controllo dei vasi sanguigni, della muscolatura liscia, e delle ghiandole esocrine. Consente una neurotrasmissione di tipo veloce ed è inoltre regolatore dei cicli sonno-veglia.
- ATP ed adenosina (purine)
Si trovano principalmente nei neuroni a contatto con la muscolatura cardiaca.
Una classificazione a parte meritano i neurotrasmettitori gassosi come il monossido di azoto (NO) e il monossido di carbonio (CO).
Neurotrasmettitori a basso peso molecolare.
Neuropeptidi
Sono formati da catene di amminoacidi (da 3 a 100 amminoacidi). Vengono sintetizzati e impacchettati in vescicole dall'apparato di Golgi nel corpo cellulare del neurone e durante il trasporto verso il bottone sinaptico avviene la loro trasformazione finale ad opera di enzimi. Tendono a modulare funzioni celebrali lente e continue; sono più potenti di quelli a basso peso molecolare anche se vengono liberati in minor quantità:
- Peptidi oppioidi
Appartengono a questa categoria le endorfine, le dinorfine e le encefaline. Sono modulatori del dolore con proprietà analgesiche, prodotti naturalmente dall'organismo. Possono procurare uno stato euforico o di sonnolenza a seconda della quantità rilasciata.
- Tachichinine
Il più noto tra questi neurotrasmettitori è la sostanza P, un potente vasodilatatore arterioso e vasocostrittore venoso. Provoca inoltre una stimolazione salivare e la diuresi.
- Somatostatine
Modulatore del sistema nervoso centrale, influenza l'attività motoria, il sonno e le funzioni cognitive. Riveste un ruolo importante nelle manifestazioni patologiche cerebrali come l'Alzheimer in cui si verifica una riduzione della quantità di somatostatina.
- Ormoni
L'ossitocina stimola le contrazioni della muscolatura liscia dell'utero durante il parto e la secrezione del latte. Favorisce l'attaccamento materno. La vasopressina interviene nel controllo della sete, dell'attività renale e dell'aggressività.
- Gastrine
Intervengono nel controllo metabolico e nell'assunzione di cibo.
Vasopressina e ossitocina.
Ciclo di attività dei neurotrasmettitori
Il ciclo di attività dei vari tipi di neurotrasmettitori è simile tra loro e può essere riassunto nei seguenti steps:
1) I neurotrasmettitori dopo essere stati sintetizzati vengono racchiusi nelle vescicole presinaptiche. Quelle dei neurotrasmettitori a basso peso molecolare sono di piccole dimensioni (50 nm) mentre le vescicole dei neuropeptidi hanno una dimensione circa il doppio maggiore.
2) Quando un segnale nervoso arriva alla parte terminale del neurone presinaptico le vescicole liberano nella fessura sinaptica, per esocitosi, una quantità fissa (quanto) di neurotrasmettitore.
3) Il neurotrasmettitore interagisce con i recettori specifici presenti sulla membrana postsinaptica dando origine ad eventi biochimici che portano alla stimolazione o inibizione cellulare. Questi recettori inoltre possono essere ionotropici e determinare risposte rapide oppure metabotropici responsabili delle risposte lente.
4) Il destino ultimo del neurotrasmettitore è il suo allontanamento dalla fessura sinaptica può avvenire nei seguenti modi:
- ricaptazione nel bottone sinaptico (neurotrasmettitori a basso peso molecolare)
- degradazione enzimatica (neuropeptidi)
- diffusione fuori dalla fessura sinaptica (tutti i tipi di neurotrasmettitori).
Occorre considerare che la cellula postsinaptica può avere un numero enorme di sinapsi e ricevere contemporaneamente imput eccitatori o inibitori; ne consegue una elaborazione delle informazioni (integrazione neurale) della cellula postsinaptica che deciderà quindi, la modalità della risposta finale.
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