Esplorazione dei recettori-canale e delle loro funzioni nel sistema nervoso

I canali ligando dipendenti, anche noti come recettori-canale, sono canali ionici che vengono attivati (aperti) dall’interazione con ligandi endogeni specifici, come l’ACh, il GABA, la glicina, la serotonina, il glutammato, neurotrasmettitori che mediano le sinapsi veloci.

Recettori-canale nicotinici.Ci sono due tipi di recettori per l’ACh. Il recettore nicotinico che prende il nome dalla nicotina, alcaloide vegetale, in grado di mimare l’effetto dell’ACh, e il recettore muscarinico, che risponde invece alla muscarina (tossina fungina presente nell’Amanita muscaria), ma non alla nicotina. Solo i recettori nicotinici (nAChR) sono recettori-canale, essendo i muscarinici recettori metabotropici, accoppiati a proteine G. I recettori nicotinici sono presenti nella membrana postsinaptica della placca neuromuscolare, nei gangli simpatici e parasimpatici, in varie aree del cervello e in elevatissime quantità negli organi elettrici di alcuni pesci (Torpedo). Nello stato aperto questi canali permettono la permeazione del Na+, K+ e Ca²+, portando quindi alla depolarizzazione ed eccitazione della membrana postsinaptica. La struttura dei recettori nicotinici è stata già descritta. Sono state clonate 10 subunitàα (α1-10), quattro subunità β (β1-4), una γ, una δ, e una ε. Delle innumerevoli possibili combinazioni, solo poche ne sono state tuttavia ritrovate.

Recettori anionici per GABA e glicina

Recettori-canale anionici per GABA e glicina.Sia i recettori per il GABA che quelli per la glicina sono canali ionici selettivi agli anioni. Vi sono tre recettori per il GABA: il GABAA, GABAB e GABAC che differiscono per struttura molecolare, meccanismo di trasduzione del segnale e profilo farmacologico. I recettori GABAB sono infatti recettori metabotropici, mentre i recettori GABAA e GABAC sono recettori-canale permeabili al Cl. A differenza dei recettori GABAA diffusamente distribuiti nella parte più rostrale del sistema nervoso centrale, i recettori GABAC sembrano confinati alla retina. A tutt’oggi, sono state identificate 18 subunità del recettore GABAA (α1-10, β1-3, γ1-3, δ, ε, π) e tre subunità del recettore GABAC (ρ1-3).Il recettore per la glicina, noto per mediare la neurotrasmissione inibitoria nel midollo spinale e nel midollo allungato, annovera invece cinque subunità (α1-4 e β). I recettori per la glicina possono essere omopentameri α, o risultare dalla combinazione di subunità α e β. La struttura generale del poro dei canali anionici attivati da GABA e glicina ricalca l’architettura del recettore nicotinico.

Recettori per la serotonina

Recettori-canale per la serotonina. La serotonina (5-idrossitriptamina, 5-HT) esercita la sua azione di neurotrasmettitore eccitatorio attivando quattro diversi tipi di recettori. Di questi, tre sono recettori metabotropici, e solo uno è un recettore-canale, il recettore 5-HT3. Quando aperto questo canale determina il passaggio del Na+, K+ e Ca²+, determinando quindi la depolarizzazione ed eccitazione della membrana postsinaptica. Il recettore 5-HT3è formato da cinque subunità. Due subunità sono state identificate per questo recettore ionotropico, la subunità 5-HT3A e la subunità 5-HT3B. Le subunità 5-HT3A formano omopentameri.

Recettori per il glutammato

Recettori-canale per il glutammato

Il glutammato, il più importante neurotrasmettitore eccitatorio del sistema nervoso centrale, media la sua azione sia tramite recettori metabotropici (recettori accoppiati a proteine G), che ionotropici (recettori-canale). I recettori ionotropici, i soli cui ci riferiremo in questo capitolo, possono essere suddivisi in due principali gruppi, in base alla diversa affinitàper il glutammato: recettori NMDA (così chiamati perché sono anche attivati dall’n-metil-d-aspartato) ad alta affinità, e recettori non-NMDA, a bassa affinità. I recettori non-NMDA sono ulteriormente distinti in recettori AMPA e kainatoperché legano rispettivamente l’acido α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionico, e il kainato. La struttura dei recettori del glutammato è stata già descritta.

Recettori attivati dall'ATP

Recettori-canali attivati ATP

L’ATP è un neurotrasmettitore eccitatorio che attiva due tipi di recettori purinergici, il recettore metabotropico P2Y e il recettore-canale P2X. Di quest’ultimo sono state finora identificate sette subunità, P2X1-7 che possono assemblarsi a costituire recettori P2X omomerici o eteromerici funzionali, con l’eccezione della subunità P2X6 che può solo esistere in canali eteromerici, e la subunità P2X7 che al contrario non si associa mai con altre subunità. I recettori P2X sono variamente distribuiti nel sistema nervoso centrale, con il recettore omomerico P2X7 trovato nei tessuti del sistema immunitario. La struttura dei recettori dell’ATP è stata già descritta.