Cinetica di attivazione dei recettori ampa e nmda

Cinetica di attivazione dei recettori ampa e nmda

I recettori ampa e nmda sono due importanti recettori ionotropici del glutammato e presentano caratteristiche differenti per quanto riguarda la velocità di attivazione e il funzionamento del canale ionico. Sebbene entrambi siano attivati dal legame con il glutammato, partecipano alla trasmissione eccitatoria attraverso meccanismi distinti e complementari.
I recettori ampa rappresentano i principali mediatori della risposta eccitatoria rapida indotta dal glutammato. Quando il glutammato si lega al recettore ampa, il canale ionico si apre immediatamente, permettendo il passaggio degli ioni attraverso la membrana postsinaptica.
Questi recettori sono canali a conduttanza e possono attivarsi anche quando la membrana neuronale si trova al normale potenziale di riposo. Ciò significa che non necessitano di una precedente depolarizzazione della membrana per funzionare.
L’apertura dei recettori ampa determina principalmente un ingresso di ioni sodio nella cellula postsinaptica, provocando una depolarizzazione della membrana. Questa variazione del potenziale elettrico rappresenta il primo evento necessario per l’attivazione dei recettori nmda.
I recettori nmda hanno invece una cinetica di attivazione più lenta rispetto ai recettori ampa. Sebbene anche il glutammato si leghi immediatamente a questi recettori, il canale non diventa subito permeabile agli ioni.
Il motivo è che, nelle normali condizioni fisiologiche e in presenza del potenziale di riposo della membrana, il poro ionico del recettore nmda è bloccato da uno ione magnesio. Questo ione impedisce il passaggio degli ioni attraverso il canale anche quando il glutammato si è già legato al recettore.
Per permettere l’apertura funzionale del recettore nmda è quindi necessario rimuovere il blocco esercitato dal magnesio. Questo avviene grazie alla depolarizzazione della membrana postsinaptica prodotta dall’attivazione dei recettori ampa.

Attivazione coordinata dei recettori ampa e nmda

Nelle sinapsi glutammatergiche i recettori ampa e nmda sono spesso localizzati vicini tra loro sulla membrana postsinaptica. Quando il glutammato viene liberato nello spazio sinaptico, si lega contemporaneamente a entrambi i recettori.
Il primo evento che si verifica è l’apertura dei recettori ampa. L’ingresso di ioni positivi attraverso questi canali determina la depolarizzazione della membrana postsinaptica.
La depolarizzazione provoca l’allontanamento dello ione magnesio dal poro del recettore nmda. A questo punto il canale nmda diventa permeabile e permette soprattutto l’ingresso di calcio dall’esterno verso l’interno della cellula.
I recettori ampa e nmda agiscono quindi in modo sinergico: il recettore ampa produce la depolarizzazione necessaria affinché il recettore nmda possa funzionare correttamente.
L’intero processo avviene in tempi estremamente rapidi, nell’ordine dei microsecondi, permettendo una trasmissione efficiente del segnale eccitatorio glutammatergico.

Il ruolo del calcio nei recettori nmda

L’ingresso di calcio attraverso i recettori nmda rappresenta un evento particolarmente importante perché il calcio non svolge soltanto una funzione di trasporto ionico, ma agisce anche come segnale intracellulare.
L’aumento della concentrazione di calcio all’interno del neurone può attivare diverse vie biochimiche coinvolte nella modificazione dell’attività neuronale. Questo meccanismo è alla base di importanti processi come la plasticità sinaptica, cioè la capacità delle sinapsi di modificare la propria efficacia in risposta all’attività nervosa.
Per questo motivo i recettori nmda sono fondamentali nei processi di apprendimento e memoria, nei quali le modificazioni della forza delle connessioni sinaptiche hanno un ruolo centrale.

La glicina come co-agonista dei recettori nmda

Il funzionamento del recettore nmda richiede anche la presenza di glicina. Il recettore possiede infatti un sito allosterico specifico per questo amminoacido.
Il legame della glicina a questo sito è necessario affinché il canale possa aprirsi completamente in presenza di glutammato e della corretta depolarizzazione della membrana.
Il sito allosterico della glicina non deve essere confuso con il sito di legame del glutammato. La glicina, infatti, non sostituisce il glutammato come mediatore chimico, ma agisce come co-agonista, cioè come molecola necessaria per permettere la piena attivazione del recettore.
È importante distinguere questo ruolo della glicina da quello che svolge nelle sinapsi glicinergiche. Nelle sinapsi glicinergiche, infatti, la glicina è un vero e proprio neurotrasmettitore inibitorio del sistema nervoso centrale, soprattutto a livello del midollo spinale.
Nel caso dei recettori nmda, invece, la glicina ha una funzione regolatoria associata al funzionamento del recettore glutammatergico.
Il ruolo fisiologico della glicina nei recettori nmda non è ancora completamente chiarito. È stato osservato che, in condizioni normali, la quantità di glicina presente nell’ambiente extracellulare potrebbe essere già sufficiente a saturare tutti i siti disponibili sui recettori nmda.
Se tutti i siti per la glicina risultano occupati in condizioni fisiologiche, la variazione della sua concentrazione non determinerebbe grandi modificazioni dell’attività del recettore. Per questo motivo si ritiene che il ruolo della glicina come fattore limitante dell’attivazione dei recettori nmda sia probabilmente più rilevante in particolari condizioni patologiche o sperimentali.