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Studio del ruolo dei farmaci nel sistema nervoso centrale
Bando MIUR

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Il presente progetto caratterizzerà le possibili differenze istologiche e comportamentali tra i topi GITR KO e il loro controllo prima e dopo il trattamento con MPTP e dopo il trattamento farmacologico con farmaci che agiscono sui recettori dei glucocorticoidi ed NMDA e la loro combinazione, utilizzando protocolli di immunoistochimica e alcuni test comportamentali come gabbie di attività e tests rotarod.

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IL SISTEMA NERVOSO NEGLI ANIMALI
EVOLUZIONE
Sitografia

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MALATTIE DEL SISTEMA NERVOSO

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Il Sistema Nervoso coordina le attività delle diverse parti del corpo e permette di entrare in relazione con l'ambiente esterno, la gestione di tutte le informazioni è centralizzata nell'encefalo.

Esso è formato da:

Sistema nervoso centrale (SNC): encefalo e midollo spinale

Sistema nervoso periferico (SNP): nervi e gangli

Le unità funzionali del sistema nervoso sono le fibre nervose o neuroni. Circa la metà della massa del sistema nervoso centrale è formato dalle cellule gliali (o glia).

La glia sostiene le fibre nervose dal punto di vista sia strutturale che metabolico.

Tra le malattie del sistema nervoso rientrano l a schizofrenia, la sclerosi Multipla, l'epilessia, il morbo di Parkinson, e la malattia di Alzheimer, che è una grave malattia degenerativa del cervello.

Vediamole insieme.

1. Alzheimer

La malattia di Alzheimer è ormai molto diffusa: in Italia ne soffrono circa 492.000 persone, e 26,6 milioni nel mondo.

Tra tutte le demenze quella di Alzheimer è la più comune, rappresentando, a seconda della casistica, l'80-85% di tutti i casi di demenza.

Da rilevazioni europee, nella popolazione generale l'incidenza (cioè il numero di nuovi casi all'anno) è di 2,5 casi ogni 1.000 persone per la fascia di età tra i 65 e i 69 anni; sale a 9 casi su 1.000 persone tra i 75 e i 79 anni, e a 40,2 casi su 1.000 persone tra gli 85 e gli 89 anni.

La malattia di Alzheimer è una patologia neurodegenerativa, progressiva ed irreversibile, che colpisce il cervello.

Nell'anziano, rappresenta la più comune forma di demenza, intesa come una progressiva perdita delle funzioni cognitive; il morbo di Alzheimer influisce, infatti, sulle capacità di una persona di portare a termine le più semplici attività quotidiane, andando a colpire aree cerebrali che controllano funzioni come la memoria, il pensiero, la parola.

La malattia è dovuta a una diffusa distruzione di neuroni, principalmente attribuita alla beta-amiloide (una proteina che, depositandosi tra i neuroni, agisce come una sorta di collante, inglobando placche e grovigli).

La malattia è accompagnata da una forte diminuzione di acetilcolina nel cervello (si tratta di un neurotrasmettitore, ovvero di una molecola fondamentale per la comunicazione tra neuroni).

La conseguenza di queste modificazioni cerebrali è l'impossibilità per il neurone di trasmettere gli impulsi nervosi, e ne consegue quindi la morte dello stesso, con conseguente indebolimento progressivo del cervello.

A livello neurologico macroscopico, la malattia è caratterizzata da una diminuzione del peso e del volume del cervello. A livello microscopico, è riscontrabile un impoverimento neuronale.

I sintomi del morbo di Alzheimer possono essere riassunti in:

amnesia anterograda: incapacità dell'individuo affetto da morbo di Alzheimer di ricordare eventi recenti (mentre i malati tendono a mantenere un buon ricordo delle vicende passate);

aprassia: incapacità di compiere azioni comuni (ad esempio fischiettare);

agnosia: incapacità di riconoscere cose (prima note);

anomia: incapacità a nominare un oggetto pur riconoscendolo;

disorientamento spazio-temporale: accade quando l'individuo malato di Alzheimer non è più in grado di rispondere a domande come ad esempio "che giorno è oggi", "in che mese siamo", "dove ci troviamo ora";

acalculia: perdita delle capacità di compiere semplici operazioni matematiche;

agrafia: il soggetto ha difficoltà di scrittura;

deficit intellettivi: peggioramento delle capacità di ragionamento, giudizio e pianificazione.

I fattori che influiscono con lo sviluppo di questa demenza sono:

Età: Il rischio aumenta con l'età. Difficilmente viene diagnosticata demenza prima dei 65 anni (per fattori associati all'invecchiamento);

Sesso: è stato dimostrato che le donne hanno una probabilità leggermente maggiore di sviluppare il morbo di Alzheimer rispetto agli uomini(perché dopo la menopausa la donna smette di produrre estrogeni);

Fattori genetici.

ll morbo di Alzheimer viene generalmente classificato in due sottotipi in base all'età dell'insorgenza. Il morbo di Alzheimer ad insorgenza precoce rappresenta il 6% di tutti i casi di malattia di Alzheimer.

L'età a cui sopraggiunge varia tra i 30 e i 60 anni. Il morbo di Alzheimer ad insorgenza tardiva è la forma più comune, dove l'età di insorgenza è superiore ai 60-65 anni.

L'Alzheimer è una malattia degenerativa che si sviluppa in varie fasi:

La prima è la meno riconoscibile, perché i sintomi possono essere lievi e passare inosservati alla persona ammalata e a chi gli sta vicino. Inizialmente, essa si manifesta con una lieve diminuzione delle capacità di ricordare, imparare nuovi concetti ed esprimersi.

In seguito, si manifestano anche alterazioni del carattere e della personalità e difficoltà nei rapporti con il mondo esterno.

Col progredire della malattia, i sintomi diventano sempre più percettibili, e cominciano a interferire con le attività giornaliere personali e sociali, fino a impedire al malato di fare molte cose, come camminare e lavarsi da solo, costringendolo a dipendere completamente dagli altri.

2. Schizofrenia

La Schizofrenia è una malattia cronica degenerativa che colpisce il cervello.

L'individuo affetto da Schizofrenia può sentire voci ed è convinto che gli altri siano in grado di leggere i suoi pensieri o che addirittura complottino di fargli del male.

L'individuo schizofrenico può fare discorsi senza senso, può stare seduto per ore senza muoversi e parlare.

Schizofrenia deriva dal greco e significa "mente separata". Infatti la malattia impedisce all'individuo di riconoscere la realtà e di gestire le proprie emozioni. Inoltre questa malattia purtroppo influenza anche la memoria, l'attenzione, l'apprendimento e le emozioni.

Nonostante la Schizofrenia sia molto diffusa nel mondo, purtroppo non è ancora stato capito il completo funzionamento della malattia.

Si pensa però che la Schizofrenia distrugga la plasticità sinaptica (la capacità del sistema nervoso di modificare l'intensità delle relazioni interneuronali) della corteccia pre-frontale, alterando l'apprendimento e l'interazione sociale.
Fattori determinanti per l'acquisizione della malattia:

L'ereditarietà: alcuni studi hanno evidenziato che la probabilità di sviluppare la malattia è dieci volte maggiore tra i parenti che tra la popolazione generale.

Agenti infettivi: Se durante il primo trimestre di gestazione si contrae ad esempio il virus influenzale, il rischio di schizofrenia aumenta di circa sette volte.

E' una malattia difficile da riconoscere perché la maggior parte degli individui colpiti da schizofrenia non mostra i sintomi fino alla tarda adolescenza o alla gioventù.

Può risultare molto difficile diagnosticare la malattia negli adolescenti, questo perché i primi sintomi possono comprendere un cambiamento delle amicizie, problemi nel dormire, irritabilità, un comportamento tipico anche degli adolescenti sani.

Tra i sintom i più comuni vi sono:—

grave stress emotivo

— problemi alla memoria

— il soggetto schizofrenico può pensare che le persone siano in grado di controllare il suo pensiero

— disturbi del pensiero: questi sono caratterizzati dall'incapacità di organizzare in maniera sensata i propri pensieri

— parlare monotono senza muovere la faccia

— mancanza di piacere nella vita di ogni giorno

— incapacità di intraprendere o sostenere attività pianificate

— parlare poco e solo se obbligati ad interagire

— ridotte capacità di prendere decisioni

— difficoltà a stare attenti e a concentrarsi

L'Organizzazione Mondiale della Sanità stima che le persone affette da questa malattia sono circa 24 milioni nel mondo.

E' una patologia che colpisce indistintamente uomini e donne anche se è stato dimostrato che gli uomini presentano un rischio maggiore.

Per quanto riguarda l'Italia, è stato stimato che sono circa 245 mila le persone affette da Schizofrenia.

3. Sclerosi Multipla

La Multiple Sclerosis è una malattia neurodegenerativa (ovvero, che con il tempo va peggiorando) detta demielinizzante, perché va a danneggiare la guaina mielinica che ricopre gli assoni di nostri neuroni.

Quindi la diffusione degli impulsi elettrici che partono o arrivano al cervello non è più la stessa; questo può comportare varie lesioni a cervello e midollo spinale.

I sintomi sono molteplici, le sintomatiche più comuni riguardano la vista, i muscoli ed i movimenti, il cervello ed i processi cognitivi.

Ad oggi non esiste un unico test per la verifica di tale patologia, ma la diagnosi viene eseguita da tre test:

Sulla base di questi esami e dei sintomi riferiti dal paziente, il medico di base formula la diagnosi.

La cura più moderna riguarda l'utilizzo di interferoni, particolari e complessi sistemi biologici in grado di arrestare la replicazione delle cellule virali.

Gli interferoni sono normalmente sintetizzate dalle cellule in risposta a delle infezioni virali, questa cura per ora riesce solo a fermare il decorso della malattia, non ad annientarla.

4. Epilessia

L'Epilessia è una condizione neurologica caratterizzata da ricorrenti e improvvise manifestazioni, dette crisi epilettiche.

La crisi epilettica è un evento parossistico tramite il quale l'Epilessia si manifesta, causato dalla scarica improvvisa eccessiva e rapida di una popolazione più o meno estesa di neuroni che fanno parte della sostanza grigia dell'encefalo.

L'aggregato di neuroni interessati dalla scarica viene definito "focolaio epilettogeno".

Il termine "epilessia" invece indica una condizione caratterizzata dalla ricorrenza di episodi convulsivi dovuti a una patologia cronica sottostante.

Un individuo che ha presentato una singola crisi, o anche più crisi dovute a una condizione clinica che può essere trattata o evitata, non è affetto da Epilessia.

L'incidenza e la prevalenza delle crisi sono influenzate da diversi fattori, ma si stima che tra 5 e il 10% degli individui presentano nel corso della vita un episodio convulsivo (con una frequenza più alta tra i bambini e gli anziani).
I caratteri specifici dell'Epilessia sono:
La crisi convulsiva si manifesta attraverso la convulsione di tutto il corpo. La vittima, nella maggior parte dei casi crolla al suolo, contorcendosi ripetutamente come in preda a una forte scarica elettrica.

È caratterizzata da un iniziale spasmo di tutti i muscoli scheletrici ( fase tonica) seguita dopo poche decine di secondi da contrazioni muscolari rapide, più o meno regolari, con movimenti ampi e veloci (fase clonica).

Questo tipo di attacco è usualmente ciò che si intende col termine epilessia nel linguaggio colloquiale. Questo tipo di crisi si conclude con una fase detta di risoluzione (o post-critica) dove la persona appare confusa, rallentata e indolenzita.

La durata della fase tonica e clonica è da 2 a 3 minuti. L'attacco tipo assenza è un'interruzione dello stato di coscienza dove la persona che sperimenta l'attacco sembra diventare assente e insensibile, per un breve periodo di tempo (di solito 20 secondi).

Possono sopraggiungere leggere contrazioni muscolari in particolare "strizzamento degli occhi". Non c'è perdita del tono posturale. Nelle assenze complesse ci può essere una perdita di coscienza più prolungata.

L'attacco mioclonico porta a sporadiche contrazioni muscolari a scatti. La manifestazione è rapida e della durata di meno di 500 ms.

L'attacco clonico porta a scosse muscolari rapide di durata maggiore a 500 ms.

L'attacco atonico porta al rilassamento del tono muscolare causando la caduta a terra della persona sofferente di epilessia. Spesso questi soggetti vanno incontro a un trauma da caduta.

Le terapie si basano ovviamente nella rimozione (se possibile) delle cause che hanno determinato l'Epilessia, talora mediante un vero e proprio intervento chirurgico (nel caso, ovviamente, delle forme secondarie).

Nelle forme primitive vengono comunque sempre somministrati farmaci antiepilettici, a scopo preventivo, da assumersi quindi giornalmente per lunghi periodi di tempo o per tutta la vita.

5. Morbo di Parkinson

Il Morbo di Parkinson è una malattia neurodegenerativa a decorso progressivo.

Colpisce di norma individui di età superiore ai 50 anni con una leggera preferenza per i soggetti di sesso maschile.

Questa patologia è diffusa in tutto il mondo ed è la più frequente fra le malattie che comportano disordini motori. La malattia di Parkinson si manifesta quando la produzione di dopamina nel cervello cala consistentemente.

Ma quali sono i sintomi di questa malattia? I sintomi sono:
* Degenerazione gangli del cervello
* Diminuzione dei neurotrasmettitori
* Alterazione impulsi nervosi
* Tremore, rigidità, lentezza dei movimenti (interessano un lato del corpo)
* Disturbi secondari: eccesso di saliva, diminuzione di peso, disturbi della funzione urinaria, crampi muscolari agli arti, alterazione della sudorazione, disturbi dell'umore e del sonno.
L'accertamento del morbo di Parkinson avviene mediante visita neurologica mirata a individuare almeno due dei sintomi tipici della malattia. Lo stadio della malattia viene stabilito tramite un punteggio che va da uno a cinque.

Per quanto riguarda l a cura e la terapia non esiste speranza di guarigione per il morbo di Parkinson.

Molti pazienti affetti da forme lievi non hanno bisogno di cure per diversi anni dopo la diagnosi iniziale; quando i sintomi si aggravano i medici di solito prescrivono inizialmente la levodopa (L-dopa), che aiuta a ristabilire gli equilibri di dopamina nel cervello.

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5 famose malattie del sistema nervoso | best5.it

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Il Sistema Nervoso coordina le attività delle diverse parti del corpo e permette di entrare in relazione con l'ambiente esterno, la gestione di tutte le informazioni è centralizzata nell'encefalo. Esso è formato da: Sistema nervoso centrale (SNC): encefalo e midollo spinale Sistema nervoso periferico (SNP): nervi e gangli Le unità funzionali del sistema nervoso sono le fibre nervose o neuroni.

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La prossima volta che vi capiterà di osservare un albero, o anche solo un cactus della terrazza, certo li guarderete con occhio diverso. Perché le piante, dalla quercia più imponente al fiore più esile, hanno una "testa pensante": riflettono, si scambiano informazioni o avvertimenti, prendono decisioni. E il loro cervello segreto è nelle radici.

Una verità che Charles Darwin aveva già sospettato e che viene confermata dalla scienza. Su ogni singola punta delle radici (il nome è apice radicale) c'è un gruppo di cellule che comunica usando neurotrasmettitori, proprio come i nostri neuroni; e queste cellule elaborano e rispondono alle informazioni che arrivano qui da tutta la pianta.

Ciascun apice è autonomo, ma può anche coordinarsi con gli altri. Un vero e proprio cervello diffuso il cui funzionamento a rete ricorda quello di internet, e che permette agli alberi non solo di comunicare, ma persino di avere una memoria e una sorta di autocoscienza.

La scoperta è di un gruppo di ricercatori delle Università di Firenze e di Bonn e rappresenta una svolta in ciò che finora si sapeva sui vegetali. È nata persino una nuova scienza, la neurobiologia vegetale, di cui si è tenuto di recente a Firenze il primo congresso internazionale.

Gli studiosi della nuova disciplina hanno dato vita alla Society for plant neurobiology e a una rivista, Plant signaling & behavior (comunicazione e comportamento delle piante). Nel capoluogo toscano sta poi per nascere il primo laboratorio al mondo per questa materia, destinato a diventarne centro di riferimento.

"Le ricerche degli ultimi quattro anni hanno portato prove che le piante si comportano come esseri intelligenti. Il rischio per noi è stato che si equivocasse una ricerca scientifica solida con credenze popolari che hanno diffuso una serie incredibile di sciocchezze" avverte Stefano Mancuso, del dipartimento di ortoflorofrutticoltura dell'Università di Firenze.

"La neurobiologia vegetale è nata qui e all'Università di Bonn, con il team di Frantisek Baluska, dell'Istituto di botanica molecolare e cellulare. Abbiamo scoperto che in ciascun apice radicale c'è una zona, detta di transizione, le cui cellule hanno caratteristiche neuronali. Mettono cioè in atto una trasmissione sinaptica identica a quella dei tessuti neurali animali".

L'impulso scorre nel cervello della pianta attraverso molecole, i neurotrasmettitori, molti dei quali sono gli stessi con cui comunicano i neuroni animali. "In questi apici troviamo glutammato, glicina, sinaptotagmina, gaba, acetilcolina. Ci siamo chiesti: che cosa ci stanno a fare, se le piante non hanno una trasmissione sinaptica?" racconta il ricercatore. Se era noto che i vegetali producono sostanze attive neurologicamente, come caffeina, teina o cannabina, la scoperta di neurotrasmettitori ha evidenziato l'attività neurale.

Anche il ruolo del più importante ormone vegetale finora conosciuto, l'auxina, è stato ridefinito. Baluska: "Permette alla pianta di accrescersi o di emettere nuove radici ed è un neurotrasmettitore specifico dei vegetali, molto simile alle nostre melatonina o serotonina".

"È tempo di dare il benvenuto alle piante nel novero degli organismi intelligenti" afferma Peter Barlow, della School of biological science dell'Università di Bonn. Una prova di "intelligenza vegetale", del resto, è il comportamento in caso di difficoltà. Le piante agiscono infatti con lo stesso sistema prova-errore degli animali: davanti a un problema procedono per tentativi fino a trovare la soluzione ottimale di cui, poi, si ricordano quando si presenta una situazione simile.

Se per esempio manca acqua, aumentano lo spessore dell'epidermide, ne chiudono le aperture, gli stomi, evitando la traspirazione. Riducono poi il numero di foglie aumentando quello delle radici per esplorare zone vicine.

Viene da chiedersi, però, se non si tratti di stimoli puramente meccanici. "No, si tratta di un comportamento intelligente" sostiene Mancuso. "Se le radici dovessero solo trovare acqua, potrebbe essere automatico. Ma devono anche cercare ossigeno, nutrienti minerali, crescere secondo il senso della gravità, evitare attacchi.

E valutare quindi contemporaneamente le comunicazioni chimiche che le piante si scambiano attraverso l'aria e la terra: messaggi sullo stato di salute o sui parassiti. Se sono attaccate da patogeni, comunicano alle simili della stessa specie con gas e sostanze volatili che c'è un pericolo, invitandole ad aumentare le difese immunitarie. I vegetali, così, dimostrano di essere anche sociali".

Sociali ma non necessariamente socievoli. Essendo esseri territoriali, le piante si mandano segnali del tipo "qui ci sono io", emettendo sostanze disciolte nel terreno. Le radici intercettano le comunicazioni, capiscono se hanno vicino una pianta della stessa specie, e in tal caso la reazione è blanda, oppure se è un'avversaria, e allora diventano aggressive fino a lanciare sostanze velenose.

Tenendo conto di tutti questi stimoli l'apice decide cosa fare. Decisione che viene anche dal ricordo: una pianta che ha già affrontato un certo problema è in grado di rispondere in modo più efficiente. "Questa caratteristica" ricorda Mancuso "era nota: si parlava di acclimatazione. Per esempio, l'olivo a ottobre-novembre si modifica per affrontare l'inverno. Finora lo si spiegava come una risposta meccanica alle variazioni ambientali. In realtà la pianta decide di farlo quando sente le condizioni che ha memorizzato".

Le piante hanno anche una certa coscienza di sé. Diversi esperimenti hanno mostrato che, prendendone due geneticamente identiche, due cloni, e mettendole accanto, quella che è messa in ombra dall'altra si muove alla ricerca di luce. Se invece si accorge di essere essa stessa a farsi ombra con un ramo, nulla accade.

Ma tutte le piante sono ugualmente dotate? Un filo d'erba ha lo stesso Q.I. di una quercia centenaria? "È possibile che ci siano piante più intelligenti, ma ancora non lo sappiamo" riconosce Mancuso. "Per misurare il quoziente intellettivo di un ratto lo si mette in un labirinto e si guarda quanto impiega ad arrivare al cibo.

Si è visto che una radice di mais inserita in un labirinto la cui meta era dell'azoto ci arrivava senza sbagliare, trovando la via più corta: in questo caso si tratta di organi di senso più raffinati".

"Siamo appena all'inizio di una rivoluzione nel nostro modo di pensare alle piante" commenta Dieter Volkmann, del gruppo di Bonn. Questi studi, oltre a rivoluzionare le conoscenze sulle piante, hanno ricadute anche sull'uomo. I neuroni verdi possono fungere da modello per sperimentare terapie contro malattie degenerative del sistema nervoso, come il morbo di Parkinson e di Alzheimer.

"Gli animali vengono utilizzati, e con successo, in questo tipo di studi. Usare le piante non è però un regresso nella scala evolutiva" dice Mancuso. "Una cellula neuronale vegetale è sì un modello semplificato di neurone, ma proprio per questo consente di individuarne più facilmente i meccanismi.

Non ci sono problemi di vivisezione e le cellule delle piante sono facilmente trasformabili geneticamente, caratteristiche che potrebbero farne un materiale da laboratorio valido dalla ricerca di base alle applicazioni terapeutiche.

Il Medical research council di Cambridge, il laboratorio di biologia molecolare fucina di premi Nobel, collabora con noi in questo campo". Non è finita: i neuroni delle piante potrebbero presto diventare un modello anche per gli studi sull'intelligenza artificiale.

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La prossima volta che vi capiterà di osservare un albero, o anche solo un cactus della terrazza, certo li guarderete con occhio diverso. Perché le piante, dalla quercia più imponente al fiore più esile, hanno una "testa pensante": riflettono, si scambiano informazioni o avvertimenti, prendono decisioni. E il loro cervello segreto è nelle radici.

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IL SISTEMA NERVOSO

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Introduzione

Il sistema nervoso ha le funzioni di ricevere, di elaborare e di trasmettere gli stimoli che provengono dal mondo esterno e dal nostro organismo. Esso è un sistema elettrochimico di comunicazione, il quale ci permette di sentire, pensare e di comportarci normalmente o meno.

Il Sistema Nervoso

Viene normalmente suddiviso in:

- Sistema Nervoso Centrale o SNC;
- Sistema Nervoso Periferico o SNP.

Il Sistema Nervoso Centrale consta di cervello e midollo spinale. Il Sistema Nervoso Periferico è costituito dai nervi che nascono dal SNC diramandosi per tutto il corpo, innervando muscoli e ghiandole.

Il SNP comprende un Sistema Nervoso Somatico ed un Sistema Nervoso Autonomo.

Il Sistema Nervoso Somatico percepisce i suoni, gli odori, i sapori, la temperatura ecc. e indirizza le risposte motorie (movimenti volontari). Il Sistema Nervoso Autonomo (SNA) controlla le funzioni dei nostri organi vitali (per esempio, regola il battito cardiaco, la digestione, la respirazione, ecc.).

Il SNA consta di un sistema simpatico e di un sistema parasimpatico. Il primo scarica adrenalina che accelera la frequenza cardiaca, aumenta la quantità di glucosio nel sangue, dilata le arterie e migliora la respirazione. Il secondo, invece, scarica l'atropina in grado di produrre calma, perché rallenta il battito cardiaco e riduce il livello di zucchero nel sangue ecc.

Quando abbiamo uno stato di allerta viene coinvolta l'adrenalina, mentre quando non abbiamo uno stato di allerta viene coinvolta l'atropina.

Neurone, Sinapsi e Potenziali d'Azione

Il sistema nervoso dell'uomo è formato da circa 100 miliardi di cellule nervose (chiamate neuroni) e da un numero ancora maggiore di cellule di sostegno (dette glia, o cellule glieli).

I neuroni comunicano fra di loro, e lo fanno attraverso segnali chimici.

Il neurone risulta essere costituito da un soma (o corpo cellulare) dai dendriti e da un assone.

Le forme dei neuroni non sono tutte uguali tra loro. Tuttavia presentano la stessa struttura fondamentale: il soma, i dendriti e l'assone.

Il soma racchiude il nucleo che ha funzioni metaboliche e riproduttive; i dendriti grazie alle loro ramificazioni possono comunicare con altri neuroni; l'assone trasmette l'informazione: l'informazione passerà successivamente a un altro neurone e così via.

Per quanto riguarda i bottoni sinaptici va detto che liberano e riassorbono i neurotrasmettitori dopo la sinapsi. I bottoni sinaptici si definiscono protuberanze localizzate nella parte estrema dell'assone.

Una sinapsi è quella fessura microscopica fra un neurone A ed un neurone B.

Esistono due tipi di sinapsi: la sinapsi elettrica ( bidirezionale) e chimica (unidirezionale).

Quella elettrica rappresenta una giunzione comunicante, in quanto i canali delle membrane cellulari si allineano tra di loro facendo passare la corrente elettrica.

Una sinapsi chimica si caratterizza per il rilascio di neurotrasmettitori (per esempio: Acetilcolina; Glutammato, Aspartato, GABA, Glicina; ATP; Dopamina, Noradrenalina, Adrenalina, Serotonina [o 5-HT], Istamina; Encefalina).

Un potenziale d'azione non è altro che l'impulso nervoso propagato all'interno dell'assone da sinistra verso destra (cioè, dal soma alla parte terminale dell'assone).

Durante un potenziale di azione gli ioni sodio Na+ entrano nella membrana cellulare e gli ioni potassio K+ escono fuori da quest'ultima, consentendo, così, la propagazione del potenziale d'azione. Quando abbiamo il potenziale di azione, diciamo che il neurone scarica.

L'Arco Riflesso Involontario

Un impulso nervoso parte dai recettori cutanei, va al cervello e da questo ai motoneuroni i cui corpi cellulari si trovano nella sostanza grigia del midollo spinale. I neuroni motori dunque fanno muovere il muscolo (l'effettore). Tale via nervosa però risulta essere lunga e la nostra risposta allo stimolo (ad esempio una pentola calda), sarà lenta danneggiando inevitabilmente i recettori cutanei. Per evitare questo problema l'impulso seguirà un breve percorso:

neurone sensoriale -> motoneurone -> dito della mano

Il midollo spinale, contenuto nel canale vertebrale e protetto anche dalla dura madre, consta di neuroni e di fibre nervose diramate alla base del cervello e alla base della colonna vertebrale.

Un'importante funzione del midollo spinale è il trasporto dell'informazione al cervello ed anche ai muscoli e agli arti.

Il Cervello, o Encefalo

È formato da due emisferi che comunicano attraverso il corpo calloso (un ammasso di fibre nervose).

Il talamo è un centro nervoso di trasmissione delle informazioni sensoriali alla corteccia cerebrale ("la sede in parte dei processi cognitivi").
Il corpo calloso risulta essere costituito dalla sostanza bianca, mentre la corteccia cerebrale consta di un sottile strato di sostanza grigia.

Per quanto riguarda la nostra corteccia, a grandi linee individuiamo:

- una corteccia motoria primaria e motoria associativa;
- una corteccia somatosensitiva primaria e sensitiva associativa;
- una corteccia visiva e visiva associativa;
- una corteccia uditiva, prefrontale, motoria associativa;
- un'area della comprensione linguistica (quella di Wernicke);
- un'altra area per la produzione del linguaggio (di Broca);
- una corteccia uditiva associativa e inferotemporale.

Il Sistema Limbico

Il sistema limbico comprende l'ippocampo, il talamo, l'ipotalamo, la circonvoluzione del cingolo e l'amigdala ("rossa" destra e sinistra). È coinvolto nelle emozioni, nella motivazione, nella memoria, e nell'apprendimento.

L'ippocampo è una struttura che interessa il funzionamento della memoria a lungo termine; il talamo è stato già definito prima; l'ipotalamo regola la riproduzione, l'omeostàsi e il ciclo sonno-veglia; la circonvoluzione del cingolo rappresenta una porzione di encefalo che si trova sul corpo calloso; l'amigdala è una massa di sostanza grigia che interessa principalmente l'attività viscerale, emotiva e sessuale.

Il Cervelletto

È situato dietro al tronco encefalico. Ha la funzione di regolare il tono muscolare e di armonizzare, nella misura e nella successione, i movimenti del corpo, fornendo informazioni sulla sua posizione e su quella della testa nello spazio. Tali aggiustamenti sono possibili anche attraverso le connessioni che il cervelletto determina con la formazione reticolare, il talamo e con la corteccia motoria. Quando un animale (uomo compreso) esegue un movimento, si attivano i neuroni del cervelletto e della corteccia motoria. Si può concludere così che il movimento è volontario.

Il cervelletto ha una quantità di neuroni maggiore, rispetto a quella dei due emisferi cerebrali. E non dimentichiamo che il nostro sistema nervoso fa parte di una macchina biologica quasi perfetta. E dal momento che è un apparato estremamente complesso, è ancora tutto da scoprire sotto tanti punti di vista (dal biologico, genetico, biochimico, sistemico, al cognitivo e comportamentale).

Per approfondire

NEUROSCIENZE. 3a Edizione Italiana, 2009. ZANICHELLI.

PRINCIPI DI NEUROSCIENZE. 3a Edizione, 2003. Editore CEA.

TRATTATO DI NEUROANATOMIA, 1996. PICCIN.

SISTEMA NERVOSO CENTRALE. XII Edizione, 2011. PICCIN.

PSICOBIOLOGIA, 2007. IL MULINO.

NEUROLOGIA. 11a Edizione Italiana, 2009. MASSON.

NEUROSCIENZE. ESPLORANDO IL CERVELLO. 3a Edizione, 2007. ELSEVIER.

Fausto Di Maria

Mi presento velocemente a voi cari lettori: - sono un dott. in Psicologia Clinica; - mi occupo da dieci anni di Psicanalisi, Neuroscienze, Psicologia cognitiva e Psichiatria; - mi sono laureato presso l'Università degli Studi di Urbino "Carlo Bo" (Laurea specialistica) nel 2011. Ho arricchito la mia formazione clinica prima e dopo la laurea, lavorando a contatto con gli psicotici, gli schizofrenici e i tossicodipendenti come educatore/operatore di comunità.

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Introduzione Il sistema nervoso ha le funzioni di ricevere, di elaborare e di trasmettere gli stimoli che provengono dal mondo esterno e dal nostro organismo. Esso è un sistema elettrochimico di comunicazione, il quale ci permette di sentire, pensare e di comportarci normalmente o meno.

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SINAPSI E NEUROTRASMETTITORI

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Esempio di sinapsi interneuronale asso-somatica. All'arrivo del potenziale d'azione, la depolarizzazione della membrana del terminale sinaptico determina la fusione delle vescicole sinaptiche con la membrana presinaptica. Il mediatore viene rilasciato nello spazio sinaptico, interagisce con recettori presenti sulla membrana postsinaptica del secondo neurone e determina effetti p. es. apertura di canali ionici, risposte metaboliche, ecc. Il mediatore viene rimosso dallo spazio sinaptico e la sinapsi è pronta a un nuovo ciclo.

La sinapsi (o giunzione sinaptica) - dal greco synapses, composto da σύν ("con") e ἅπτειν ("toccare"), vale a dire " connettere") - è una struttura altamente specializzata che consente la comunicazione delle cellule del tessuto nervoso tra loro ( neuroni) o con altre cellule (cellule muscolari, sensoriali o ghiandole endocrine). Attraverso la trasmissione sinaptica, l'impulso nervoso ( potenziale d'azione) può viaggiare da un neurone all'altro o da un neurone a una fibra per es. muscolare ( giunzione neuromuscolare).

In relazione agli elementi neuronali che entrano in contatto nella sinapsi, si possono distinguere sinapsi asso-dendritiche, in cui l'assone di un neurone contatta l'albero dendritico di un altro neurone, sinapsi asso-assoniche, in cui due assoni sono a contatto e sinapsi asso-somatiche, che si stabiliscono tra l'assone di un neurone e il corpo cellulare (soma) di un secondo neurone. Esiste anche un caso particolare in cui l'assone di un neurone forma una sinapsi con il dendrite o il soma dello stesso neurone ( autapsi).

Dal punto di vista funzionale, esistono due tipi di sinapsi: le sinapsi elettriche e le sinapsi chimiche. Nei vertebrati superiori prevalgono le sinapsi di tipo chimico.

Nella sinapsi elettrica, una cellula stimolabile e un neurone sono tra loro connesse mediante una giunzione comunicante detta anche gap junction. Le giunzioni comunicanti consentono il rapporto tra cellule per passaggio diretto di correnti elettriche da una cellula all'altra, quindi non si verificano ritardi sinaptici. In genere le sinapsi elettriche, al contrario di quelle chimiche, consentono la conduzione in entrambe direzioni. Esistono sinapsi elettriche che conducono preferenzialmente in una direzione piuttosto che nell'altra: questa proprietà prende il nome di rettificazione. Le sinapsi elettriche sono particolarmente adatte per riflessi (dette anche azioni riflesse) in cui sia necessaria una rapida trasmissione tra cellule, ovvero quando sia richiesta una risposta sincronica da parte di un numero elevato di neuroni, come ad esempio nelle risposte di attacco o di fuga. Le particelle intermembranarie delle giunzioni comunicanti sono costituite da 6 subunità che circondano un canale centrale. Le 6 subunità sono disposte a esagono e formano una struttura chiamata " connessone". Ciascuna subunità è formata da una singola proteina, la connessina. Attraverso i connessoni passano molecole, soluzioni idrosolubili e ioni il cui passaggio determina una corrente elettrica.

Una sinapsi chimica è formata da tre elementi: il terminale presinaptico, o bottone sinaptico, spazio sinaptico (detto anche fessura inter-sinaptica o vallo sinaptico) e membrana post-sinaptica. Il terminale presinaptico è un'area specializzata nell'assone del neurone presinaptico (il neurone portatore del messaggio), che contiene neurotrasmettitori incapsulati in piccole sfere chiamate vescicole sinaptiche. Il terminale presinaptico include la membrana pre-sinaptica dotata di canali per lo ione Ca ²⁺ al passaggio del quale si crea un potenziale d'azione e le vescicole sinaptiche si fondono con la membrana, rilasciando il neurotrasmettitore nello spazio sinaptico. Qui il neurotrasmettitore entra in contatto con la membrana postsinaptica dove sono presenti specifici recettori o canali ionici. Il neurotrasmettitore in eccesso viene riassorbito nella membrana presinaptica ( ricaptazione), o scisso in parti inerti da un apposito enzima. Tali parti possono poi essere riassorbite dalla membrana presinaptica permettendo, all'interno del terminale presinaptico, una resintesi del neurotrasmettitore.

Giunzione neuromuscolare

La giunzione neuromuscolare (o placca motrice) è la sinapsi che il motoneurone forma con il muscolo scheletrico. Fra nervo e muscolo c'è uno spazio sinaptico. Il nervo è pre-sinaptico e il muscolo è post-sinaptico.

Schema di una placca motrice:
1) fibra motrice e sue ramificazioni terminali;
2) bottone sinaptico;
3) sarcolemma;
4) miofibrille

In prossimità della giunzione neuromuscolare, la fibra motrice perde il suo rivestimento di mielina e si divide in 2-300 ramificazioni terminali che si adagiano lungo la doccia sinaptica sulla superficie del sarcolemma. In anatomia, il sarcolemma è la membrana cellulare delle fibre del tessuto muscolare striato, di origine connettivale. La membrana ha la funzione di ricevere e condurre stimoli. Le alterazioni della stabilità e del sistema di riparazione della membrana sarcolemmale possono portare alla distrofia muscolare.

La membrana plasmatica della fibra muscolare è notevolmente invaginata e forma numerose pliche giunzionali per aumentare la superficie di contatto fra nervo e muscolo.

Nei terminali assonici sono presenti molte vescicole sinaptiche contenenti acetilcolina (ACh), il mediatore chimico della placca motrice, sintetizzata in periferia del neurone.

Quando il potenziale d'azione raggiunge la parte terminale dell' assone si aprono canali voltaggio potenziale elettrico-dipendenti per il (presenti nei bottoni sinaptici). Siccome la concentrazione extracellulare di Ca ²⁺ è maggiore di quella interna il Ca ²⁺ entra nella cellula secondo il gradiente di concentrazione. Inoltre è attratto nello spazio intracellulare anche dalla polarità negativa della membrana. Quindi è spinto a entrare da un doppio gradiente. Il suo ingresso permette la liberazione di ACh nello spazio sinaptico: la membrana della vescicola si avvicina alla membrana della sinapsi, le due membrane si fondono e viene rilasciata ACh. A livello presinaptico troviamo dunque due elementi fondamentali: le vescicole (contenenti ACh) e le zone attive, le zone in cui, nell'elemento presinaptico, vi è la maggior concentrazione di canali voltaggio-dipendenti per il calcio.

Sulla membrana del muscolo ci sono molecole recettoriali con grande affinità per ACh: si tratta di canali attivi che si aprono in seguito al legame con ACh. A differenza dei canali tensione-dipendenti questi canali sono aspecifici, cioè consentono il passaggio di ogni tipo di ione. All'apertura di questi recettori-canale il entra all'interno del muscolo spinto sia dalla forza chimica sia da quella elettrostatica e esce fuori dal muscolo spinto dalla forza chimica. Questo passaggio di ioni avviene contemporaneamente. (Durante il potenziale d'azione entra prima il Na⁺ e poi esce il K⁺ in maniera sequenziale, non contemporanea). Si ha quindi una depolarizzazione di membrana, perché entra più Na⁺ spinto da una forza maggiore di quella che spinge il K⁺ fuori dalla cellula. Il potenziale elettrico di membrana (E m) a riposo del muscolo è ; dopo l'apertura dei recettori-canale ACh-dipendenti e il flusso di ioni, l'E m del muscolo diventa −40 mV.

Questo valore è maggiore del valore soglia, ma non scatena un potenziale d'azione (quindi è un elettrotono), perché lungo la doccia sinaptica sulla superficie del sarcolemma non ci sono canali tensione-dipendenti per il Na⁺. Il potenziale di placca dunque, come tutti gli elettrotoni, è un potenziale locale, ma per potersi propagare lungo tutta la fibra muscolare deve essere trasformato in potenziale d'azione. Le regioni del sarcolemma adiacenti alla doccia sinaptica hanno canali tensione-dipendenti per il Na⁺; tra la regione della placca (in cui E m = −40 mV) e la regione contigua (in cui E m = −90 mV) c'è una differenza di potenziale, perciò si verifica uno spostamento di carica che forma un circuito di corrente capace di depolarizzare la regione di membrana su cui sono presenti i canali tensione-dipendenti per il Na⁺ generando un potenziale d'azione (anche questo preceduto da un elettrotono depolarizzante, quello della placca). Il potenziale d'azione si propaga lungo tutto il muscolo provocandone la contrazione.

Il potenziale di placca ha sempre un valore sufficiente per scatenare il potenziale d'azione. Quindi questa è una sinapsi "1:1", cioè in cui il potenziale di placca scatena il potenziale d'azione. Fra neuroni le sinapsi sono del tipo "molti:1", cioè occorrono più potenziali d'azione pre-sinaptici per scatenare un potenziale d'azione nel neurone post-sinaptico.

Sinapsi del sistema nervoso centrale

Il sistema nervoso centrale è una fitta rete di connessioni: è costituito da almeno trenta miliardi di neuroni interconnessi tra loro, il quadruplo dei neuroni corticali delle scimmie più evolute. L'uomo dispone di 10 ¹⁴ o 10 ¹⁶ sinapsi.

La giunzione neuromuscolare è di tipo 1:1, cioè c'è una giunzione per ogni fibra muscolare. La superficie del corpo cellulare del motoneurone è cosparsa di bottoni sinaptici (ricoprono l'80% del soma e dei dendriti): quindi, la sinapsi del motoneurone è di tipo "molti:1". Molti potenziali d'azione che arrivano attraverso gli assoni presinaptici determinano eventualmente una risposta a livello del monticolo postsinaptico.

Prendiamo in esame un solo assone presinaptico. Il potenziale d'azione che viaggia lungo l'assone causa in prossimità della sinapsi l'apertura di canali tensione-dipendenti per il Ca ²⁺. Il bottone sinaptico presenta vescicole contenenti un mediatore chimico. L'entrata di Ca ²⁺ nella parte terminale dell'assone causa il rilascio del mediatore chimico nello spazio intersinaptico attraverso la fusione delle vescicole con la membrana cellulare. Nella membrana postsinaptica ci sono recettori con alta affinità per il mediatore. Il mediatore legandosi a questi recettori-canale ne causa l'apertura, quindi nella membrana postsinaptica avviene uno spostamento di ioni e si crea una d.d.p. di tipo elettrotonico. Questa non è sempre una depolarizzazione, può essere anche una iperpolarizzazione e l'ampiezza (± 2 mV) non è elevata come quella dell'elettrotono depolarizzante che genera il potenziale di placca.

Se in seguito all'apertura dei recettori-canale si genera un potenziale depolarizzante, la membrana del neurone postsinaptico passa da - 70 mV (E r) a - 68 mV (potenziale postsinaptico eccitatorio, PPSE), cioè raggiunge un valore più vicino al valore soglia, quindi occorre un elettrotono depolarizzante di intensità inferiore affinché avvenga un potenziale d'azione. Se si forma un potenziale iperpolarizzante la membrana passa da - 70 a - 72 mV (potenziale postsinaptico inibitorio, PPSI), un valore più lontano dal valore soglia, che quindi diventa più difficile da raggiungere.

Il mediatore può aprire canali aspecifici che lasciano passare tutti gli ioni presenti nell'ambiente extracellulare (Na⁺ e K⁺) contemporaneamente secondo il loro gradiente elettrochimico (Na⁺ dentro e K⁺ fuori), si crea così un PPSE (+ 2mV), cioè un cataelettrotono. Se il recettore di membrana è specifico solo per gli ioni piccoli, quali K⁺ e Cl⁻, si crea un PPSI (- 2 mV), cioè un anaelettrotono: il K⁺ esce secondo gradiente, quindi E m non è più uguale a E r (che coincide col potenziale di equilibrio elettrochimico di Cl⁻) e perciò il Cl⁻ non essendo più all'equilibrio elettrochimico entra nel neurone.

Un'unica sinapsi attiva non porta alla generazione del potenziale d'azione perché genera un elettrotono piccolo, locale e anche perché i canali voltaggio-dipendenti per il non sono presenti nella regione immediatamente adiacente al bottone sinaptico, bensì si trovano all'inizio dell' assone. Quindi il potenziale d'azione si genera solo se la somma algebrica degli elettrotoni generati dalle sinapsi arriva al monticolo assonico con intensità sufficiente a far raggiungere il valore soglia.

Dal punto in cui si crea il PPSE e il monticolo assonico si genera una differenza di potenziale e quindi uno scambio di carica che si propaga in maniera proporzionale a CS e crea un elettrotono depolarizzante in corrispondenza della regione del monticolo assonico. Se nella regione postsinaptica si crea un PPSI, avviene comunque uno scambio di carica con il monticolo assonico, ma le cariche scambiate sono opposte, quindi si crea un elettrotono iperpolarizzante in corrispondenza della regione del monticolo assonico.

Somma di afferenze sinaptiche

Prendiamo in esame due sinapsi.

1. Supponiamo che si attivi prima l'ingresso 1 (che causa un PPSE) e dopo un certo lasso di tempo l'ingresso 2 (causante anch'esso un PPSE). Nel frattempo il PPSE creato dall'ingresso 1 si è già estinto. La situazione descritta era quella di due elettrotoni distinti creati a un certo intervallo di tempo l'uno dall'altro

2. Consideriamo che gli ingressi 1 e 2 sono attivati contemporaneamente: gli elettrotoni causati da queste si sommano. Questo fenomeno è detto sommazione spaziale: due sinapsi differenti sono attivate contemporaneamente o a brevissimo intervallo di tempo.

3. Prendiamo infine in considerazione il caso in cui l'ingresso 1 sia attivato due volte di seguito a breve distanza di tempo: i due elettrotoni che si susseguono tra loro si sommano. Questo fenomeno è detto sommazione temporale: la sinapsi attivata è sempre la stessa, però i potenziali d'azione si sommano perché si sviluppano in un brevissimo intervallo di tempo, insufficiente affinché l'elettrotono causato dalla prima attivazione si estingua.

Perché nella regione del monticolo assonico si produca un potenziale d'azione è necessario che si generino più potenziali d'azione postsinaptici in somma l'uno con l'altro. Tutti gli elettrotoni causati da PPSI e PPSE si sommano algebricamente tra loro. La sinapsi molti:1 consente l'integrazione di molti segnali afferenti in un segnale efferente: c'è un'elaborazione dell'informazione.

Ogni sinapsi funziona da valvola: il segnale si propaga unidirezionalmente dall'elemento presinaptico a quello postsinaptico e mai viceversa. PPSE e PPSI sono fenomeni elettrotonici e quindi graduati e proporzionali alla quantità di mediatore chimico liberato dal bottone sinaptico. Il mediatore chimico è liberato in maggiore quantità se la sinapsi è attivata spesso ( meccanismi di memoria) o se la sinapsi è asso-assonica. Entrambe le sinapsi sono da considerare eccitatorie. Il potenziale d'azione che viaggia verso la sinapsi si propaga anche lungo il ramo collaterale dello stesso assone presinaptico che va a formare una sinapsi su un altro assone presinaptico in cui viene generato un PPSE che ne varia il Em di 2 mV (da - 70 a - 68 mV). Su quest'ultimo assone, che ora definiremo postsinaptico (rispetto al primo assone), ci sono recettori-canale per i ligandi (in quanto elemento postsinaptico) e canali voltaggio-dipendenti per il Na⁺ (in quanto assone), alcuni dei quali (pochi), in risposta al cambiamento di E m, si aprono e generano un potenziale d'azione di ampiezza minore (perché entra meno Na⁺). Questo potenziale d'azione minore apre meno canali voltaggio-dipendenti per il Ca ²⁺ e quindi si libera meno mediatore chimico, dunque il PPSE generato da questo secondo assone è minore di quello generato dall'assone di partenza, ma comunque i due PPSE si sommano. Esistono anche connessioni fra giunzioni inibitorie ed eccitatorie.

Non è ancora chiaro il meccanismo preciso tramite il quale un aumento del Ca ²⁺ intracellulare scateni la fusione delle vescicole sinaptiche con la membrana plasmatica del terminale presinaptico. Ciò che è certo, è che nel processo sono coinvolte decine di proteine, alcune sono caratteristiche delle sinapsi neuronali, altre invece svolgono determinate funzioni sia nelle sinapsi sia all'interno di molte altre cellule per esempio a livello del reticolo endoplasmatico, degli endosomi o dell' apparato di Golgi. Una famiglia di proteine importanti nella fusione delle vescicole sinaptiche con la membrana plasmatica sono le SNARE-associated proteins.

Due di esse, la sinaptobrevina e la snapina sono proteine transmembrana presenti nella membrana delle vescicole sinaptiche. Le proteine SNAP, NSF, tomosina, complexina e nSec1 sono SNARE-associated proteins presenti nel citoplasma del terminale presinaptico, mentre la sintaxina, sintafilina e SNAP-25 sono proprie della membrana del terminale presinaptico (le prime due sono proteine transmembrana, la seconda è una proteina estrinseca ancorata alla membrana tramite lipidi). Le proteine NSF ( NEM-sensitive fusion protein) e quelle della famiglia SNAPs ( soluble NSF-attachment proteins) agiscono coordinando l'assemblaggio di alcune proteine SNARE come la sinaptobrevina, la sintaxina e SNAP-25.

La funzione delle proteine SNARE sembra quella di associarsi, formando un complesso capace di portare in stretta apposizione due membrane, in questo caso quella delle vescicole sinaptiche e quella del terminale presinaptico, in particolare le proteine SNARE del citoplasma sembrano svolgere una funzione regolatrice nei confronti delle SNARE associate alle membrane; questa è una condizione essenziale affinché le due membrane si fondano permettendo l' esocitosi nella fessura sinaptica dei neurotrasmettitori contenuti nelle vescicole sinaptiche. Certo è che sono una famiglia di proteine fondamentali per la secrezione, dal momento che le tossine che le inibiscono bloccano il rilascio di neurotrasmettitori. Tuttavia, nessuna delle proteine SNARE lega il Ca ²⁺.

Nelle sinapsi le proteine leganti Ca ²⁺ sono RIM, DOC2, CAPS, munc-13, la rabfilina, la calmodulina e la sinaptotagmina. Sembra che sia quest'ultima a legare il Ca ²⁺ a concentrazioni simili a quelle che occorrerebbero per scatenare la fusione delle vescicole sinaptiche con la membrana plasmatica del terminale presinaptico. La sinaptotagmina è una grossa proteina transmembrana che si trova nella membrana delle vescicole sinaptiche. RIM e DOC2 sono proteine leganti il Ca ²⁺ che si trovano nel citoplasma del terminale presinaptico, la rabfilina è legata a Rab3 la quale a sua volta è una proteina estrinseca della membrana delle vescicole, così come lo è la proteina chinasi II Ca ²⁺/CaM dipendente. Quando il Ca ²⁺ si lega alla sinaptotagmina le fa cambiare conformazione e le permette di interagire con le proteine della famiglia SNARE che nel frattempo hanno apposto le due membrane, per cui sembra suo il ruolo determinante nella fusione delle due membrane. Anche se il suo ruolo nell'esocitosi non è chiaro, la sinaptotagmina è certamente una proteina fondamentale poiché anche una sola delezione in un suo gene non è compatibile con la vita.

L' acetilcolina (Ach) è l'unico mediatore che agisce nella giunzione neuromuscolare, ma agisce anche nelle sinapsi del SNC e del SNP. Le sinapsi il cui mediatore è l'ACh sono dette colinergiche. L' acetilcolina viene distrutta dall'enzima acetilcolinesterasi (acetil-colina-esterasi).

Le monoammine sono mediatori che presentano il gruppo funzionale (- N H ₂). Dopamina (DA), noradrenalina (NA) e adrenalina sono caratterizzate dal catecolo, perciò sono dette catecolammine, e sono presenti nelle sinapsi di SNC e SNP. Il Parkinson è dovuto a una degenerazione dei neuroni dopaminergici. Sia l' adrenalina (detta anche epinefrina) sia la noradrenalina (norepinefrina) si ritrovano nel circolo sanguigno, agendo anche come ormoni. I neuroni che utilizzano le monoammine sono detti aminergici e le monoamine vengono distrutte dal complesso delle Monoaminossidasi (MAO). La serotonina o 5-idrossitriptamina deriva dal triptofano ed è utilizzata in alcune regioni del SNC come quella ippocampica.

Amminoacidi come Glutammato, glicina e acido γ-idrossibutirrico o GABA (che deriva dal glutammato per perdita di COOH). Glicina e GABA sono inibitori a livello delle sinapsi del SNC, si legano sempre a una classe di recettori che provoca effetti inibitori.

I mediatori trattati finora sono monomeri, cioè mediatori a piccola molecola. In passato si pensava che valesse il principio di Dale: ogni neurone è in grado di sintetizzare esclusivamente una sola classe di mediatori a piccola molecola, oggi si sa che questo principio è falso, ogni neurone può rilasciare più neurotrasmettitori.

I Peptidi neuroattivi sono polimeri di un numero limitato di amminoacidi (da 7 a 33-34). Questi peptidi neuroattivi sono sintetizzati all'interno del soma (a differenza dei monomeri di minute dimensioni). Questi sono trasportati lungo l'assone fino al bottone sinaptico. Alcuni sono prodotti nelle cellule nervose, altri in altre cellule. Il peptide inibitore gastrico è prodotto da una parte delle cellule intestinali, funziona come ormone ma ha anche funzione neuroattiva. Ogni neurone può produrre una classe di mediatori a piccola molecola (liberati anche solo con un potenziale d'azione) e uno o più peptidi neuroattivi (liberati dopo più potenziali d'azione a elevata frequenza).

Sono più di cinquanta le sostanze chimiche di cui è stata dimostrata la funzione di neurotrasmettitore a livello sinaptico. Ci sono due gruppi di trasmettitori sinaptici: quello costituito da trasmettitori a basso peso molecolare e a rapida azione e quello costituito da neuropeptidi di dimensioni maggiori e ad azione più lenta.

Il primo gruppo è composto da trasmettitori responsabili della maggior parte delle risposte immediate del sistema nervoso, come la trasmissione di segnali sensoriali al cervello e di comandi motori ai muscoli. I neuropeptidi sono, invece, implicati negli effetti più prolungati, come le modificazioni a lungo termine del numero di recettori e la chiusura o l'apertura prolungata di alcuni canali ionici.

I neurotrasmettitori a basso peso molecolare vengono sintetizzati nel citosol della terminazione presinaptica e, successivamente, mediante trasporto attivo, sono assorbiti all'interno delle numerose vescicole presenti nel terminale sinaptico. Quando un segnale giunge al terminale sinaptico, poche vescicole alla volta liberano il loro neurotrasmettitore nella fessura sinaptica. Tale processo avviene in genere nell'arco di un millisecondo.

I neuropeptidi, invece, vengono sintetizzati come parti di grosse molecole proteiche dai ribosomi del soma neuronale. Tali proteine sono subito trasportate all'interno del reticolo endoplasmatico e quindi all'interno dell' apparato del Golgi, dove avvengono due cambiamenti. Dapprima, la proteina da cui originerà il neuropeptide viene scissa enzimaticamente in frammenti più piccoli, alcuni dei quali costituiscono il neuropeptide come tale oppure un suo precursore; successivamente, l'apparato di Golgi impacchetta il neuropeptide in piccole vescicole che gemmano da esso. Grazie al flusso assonale le vescicole sono trasportate alle estremità delle terminazioni nervose, pronte per essere liberate nel terminale nervoso all'arrivo di un potenziale d'azione. In genere i neuropeptidi vengono liberati in quantità molto minori rispetto ai neurotrasmettitori a basso peso molecolare, ma ciò è compensato dal fatto che i neuropeptidi sono assai più potenti.

Sono molecole proteiche localizzate sulla membrana post-sinaptica.

Recettori ionotropici: sono essi stessi canali attraverso i quali passano ioni. Una porzione della molecola accoglie il mediatore, mentre il resto fa da canale attraverso il quale passano ioni. L'interazione fra il neurotrasmettitore e il recettore ne facilita l'apertura per il passaggio degli ioni. Es.: recettori colinergici di tipo nicotinico.

Recettori metabotropici: il loro legame col mediatore apre canali alla fine di reazioni a cascata che modificano il metabolismo della cellula. Per ogni molecola di mediatore che si lega al recettore si aprono più canali in seguito alla reazione a cascata indotta dal recettore. Es.: recettori colinergici di tipo muscarinici.

I recettori metabotropici agiscono attraverso l'intervento di proteine G di membrana. In prossimità del recettore è presente la proteina G, costituita da tre subunità (α, β, γ). Alla subinità α è legato il guanosindifosfato (GDP). Quando il mediatore si lega al recettore e lo attiva, la subinità α della proteina G rilascia il GDP, si lega al guanosin trifosfato (GTP) e si dissocia dal complesso βγ. α-GTP si lega a una proteina effettrice, la cui attivazione scatena una risposta a cascata, e il GTP si idrolizza spontaneamente in GDP + P. La molecola effettrice può essere un canale ionico che a contatto con α-GTP si apre. Questa via è breve. Consideriamo il caso in cui la molecola effettrice sia un enzima. Adrenalina e noradrenalina possono legarsi a 4 tipi di recettori (α, α2, β, e β2). Se la noradrenalina (primo messaggero) si lega a β attivante la proteina G si dissocia e α-GTP si lega alla molecola effettrice che è un enzima (nella maggior parte è l'adenilico ciclasi) che trasforma ATP in cAMP (secondo messaggero) che agisce su proteine chinasi che servono a fosforilare le proteine. Avvengono così fosforilazioni e reazioni chimiche a cascata il cui effetto ultimo è l'apertura di canali ionici. Ci sono due tipi di proteine G di membrana:

Attivanti (ad esempio quelle vicine al recettore β attivante): se attivate α-GTP attiva l'adenilico ciclasi.

Inibenti (ad esempio quelle vicine al recettore α2 inibitorio): se attivate α-GTP inibisce l'adenilico ciclasi

Il meccanismo con cui α-GTP agisce sull' adenilato ciclasi è sempre lo stesso. L' inibizione dell'adenilico ciclasi causa una diminuzione di cAMP e quindi una diminuzione della velocità delle reazioni a cascata. Conseguentemente a questo meccanismo uno stesso mediatore può avere sia un effetto attivante sia un effetto inibente. Un mediatore che si lega a un recettore ionotropo può avere sempre e solo effetto attivante o sempre e solo effetto inibente. I mediatori che si legano a recettori metabotropi possono avere entrambi gli effetti, a seconda del tipo di recettore al quale si legano. Il legame del mediatore a un recettore metabotropo comporta un ritardo di 50-100 m sec dell'apertura dei canali, al contrario degli ionotropi. La cascata di reazioni innescata da un singolo mediatore (che si lega a un singolo canale) comporta l'amplificazione del segnale cioè comporta l'apertura di più canali, al contrario di quanto accade per gli ionotropi (in cui ogni mediatore apre un solo canale). L'effetto complessivo in seguito all'attivazione di un metabotropo è una modulazione dell'elemento postsinaptico, poiché il segnale è ritardato, prolungato nel tempo e generalizzato.

Arthur C. Guyton e John E. Hall, Fisiologia Medica, Milano, Elsevier editore, 2006, ISBN 978-88-214-2936-1.

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La sinapsi (o giunzione sinaptica) - dal greco synapses, composto da σύν ("con") e ἅπτειν ("toccare"), vale a dire " connettere") - è una struttura altamente specializzata che consente la comunicazione delle cellule del tessuto nervoso tra loro ( neuroni) o con altre cellule (cellule muscolari, sensoriali o ghiandole endocrine).

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IL NEURONE (la cellula del sistema nervoso)

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MAPPA CONCETTUALE

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