Concetti Chiave
- Il glutammato, principale neurotrasmettitore eccitatorio del sistema nervoso centrale, non attraversa la barriera ematoencefalica ed è sintetizzato dalla glutammina tramite la glutaminasi.
- Il trasportatore vescicolare VGLUT immagazzina il glutammato, mentre specifici trasportatori lo rimuovono, facilitando la sua riconversione in glutammina nelle cellule gliali.
- I recettori ionotropi per il glutammato comprendono i recettori AMPA, NMDA e kainato, ognuno con caratteristiche strutturali e funzionali distinte.
- I recettori AMPA sono tetramerici, generano correnti post-sinaptiche ampie, e sono prevalenti in condizioni di bassa attività sinaptica.
- I recettori NMDA, coinvolti nel Potenziamento a Lungo Termine (LTP), permettono l'ingresso di Ca2+ e richiedono sia il glutammato che una depolarizzazione postsinaptica.
Indice
Il ruolo del glutammato
Glutammato, eccitatorio principale del SNC, non attraversa la barriera ematoencefalica.
Sintetizzato per mezzo della glutaminasi dalla glutammina internalizzata tramite trasportatori di membrana (ciclo glutammmato-glutammina).
Immagazzinato tramite il trasportatore vescicolare VGLUT.
Rimosso dal vallo per mezzo di trasportatori specifici degli aa eccitatori anche nelle cellule gliali dove è riconvertito in glutammina.
Recettori:
• Ionotropi, canali cationici non selettivi permeabili a Na+ e K+ (tranne NMDA) simili ai recettori nicotinici, distinti in tre tipi:
Recettori AMPA e loro caratteristiche
• AMPA, attivati da Alfa ammino-3 idrossi-5 Metil- 4 Isossazzolo Propinato: con una struttura tetramerica asimmetrica, con quattro subinità (GluA1-GluA4) ciascuna delle quali ha un dominio extracellulare di legame ed uno transmembrana che constituisce il canale.
Dà origine a correnti post-sinaptiche ampie, prevalenti in condizioni di attività sinaptica non molto intensa (attivi in caso di stimolazione a bassa frequenza).
Recettori NMDA e potenziamento a lungo termine
• NMDA, attivati da N-Metil-D-Aspartato: strutturalmente simili agli AMPA, costituiti da 4 subunità combinate da 7 tipi diversi raccolti in 3 gruppi (N1 e N3 leganti la glicina, necessario come cotrasmettitore; N2 leganti il glutammato).
Permettono l’ingresso di Ca2+ ma solo in compresenza di Glu e di una depolarizzazione postsinaptica, questo per via della presenza di uno ione Mg2+ che blocca la conduzione se la membrana è iperpolarizzata; l’ingresso di calcio pertanto segnala la coincidenza temporale tra attività (depolarizzazione) presinaptica e postsinaptica (avviata dagli altri recettori, indice che la sinapsi è attiva).
Si pensa che questo meccanismo sia alla base del Potenziamento a Lungo Termine (LTP) nell’ippocampo, in quanto il Ca2+ agisce da secondo messaggero attivando la chinasi calcio/calmodulina dipendente e la PKC, inducendo nelle prime ore l’espressione di maggiori recettori AMPA nelle spine dendritiche postsinaptiche, più tardi regolando l’espressione genica e inducendo tramite la sintesi proteica un espansione morfologica e numerica dei contatti sinaptici.Recettori kainato e loro associazione
• Kainato, attivati da acido kainico, la cui attività è funzionalmente associata a quella dei recettori AMPA.
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Domande da interrogazione
- Qual è il ruolo del glutammato nel sistema nervoso centrale?
- Come funzionano i recettori NMDA e qual è il loro ruolo nel potenziamento a lungo termine (LTP)?
- Quali sono le differenze principali tra i recettori AMPA e NMDA?
Il glutammato è il principale neurotrasmettitore eccitatorio del sistema nervoso centrale, sintetizzato dalla glutammina e immagazzinato tramite il trasportatore vescicolare VGLUT. Non attraversa la barriera ematoencefalica e viene rimosso dal vallo tramite trasportatori specifici.
I recettori NMDA, attivati da N-Metil-D-Aspartato, permettono l’ingresso di Ca2+ solo in presenza di glutammato e di una depolarizzazione postsinaptica. Questo meccanismo segnala la coincidenza temporale tra attività presinaptica e postsinaptica, fondamentale per il potenziamento a lungo termine (LTP) nell’ippocampo.
I recettori AMPA, attivati da Alfa ammino-3 idrossi-5 Metil-4 Isossazzolo Propinato, generano correnti post-sinaptiche ampie e sono attivi a bassa frequenza di stimolazione. I recettori NMDA, invece, richiedono la presenza di glutammato e una depolarizzazione per permettere l’ingresso di Ca2+, essendo bloccati da Mg2+ in condizioni di iperpolarizzazione.
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