Origine e scoperta della trasmissione adrenergica

Origine e scoperta della trasmissione adrenergica

Gli studi che hanno portato alla comprensione della trasmissione adrenergica iniziarono con le ricerche di Langley nel 1901. Egli osservò che l’applicazione diretta di estratti della ghiandola surrenale sulla muscolatura liscia produceva effetti simili a quelli ottenuti attraverso la stimolazione del sistema nervoso simpatico. Questo suggerì l’esistenza, negli estratti della ghiandola, di una sostanza chimica capace di riprodurre gli effetti della stimolazione nervosa.
L’allievo di Langley, Elliot, ipotizzò che nella ghiandola surrenale fosse presente una sostanza responsabile degli effetti prodotti dal simpatico sugli organi periferici. Langley elaborò ulteriormente questa idea arrivando alla teoria dell’esistenza di sostanze recettive, cioè strutture cellulari capaci di riconoscere e legare mediatori chimici endogeni e farmaci, determinando successivamente una risposta biologica.
Nel 1914 Dale approfondì gli studi sulla trasmissione chimica e analizzò sia gli effetti dell’acetilcolina sia quelli delle sostanze estratte dalla ghiandola surrenale. Egli aveva già distinto gli effetti dell’acetilcolina in muscarinici e nicotinici e contribuì alla comprensione dei diversi sistemi di trasmissione del sistema nervoso autonomo.
La sostanza responsabile degli effetti del sistema simpatico venne identificata definitivamente solo nel 1946 con il riconoscimento della noradrenalina come principale mediatore chimico dei neuroni simpatici post-gangliari. L’adrenalina era già conosciuta per la sua produzione a livello della ghiandola surrenale, ma successivamente si chiarì la differenza tra il ruolo della noradrenalina come neurotrasmettitore e quello dell’adrenalina come ormone circolante.

Distribuzione dei neuroni adrenergici

I neuroni adrenergici sono presenti sia nel sistema nervoso autonomo sia nel sistema nervoso centrale. La trasmissione adrenergica centrale svolge un ruolo fondamentale nella regolazione di numerose funzioni fisiologiche, comprese funzioni cognitive, emotive e autonomiche.
Nel sistema nervoso centrale prevalgono i neuroni noradrenergici, mentre una quantità minore di neuroni utilizza l’adrenalina come neurotrasmettitore. Nei neuroni centrali l’adrenalina agisce come mediatore chimico locale, mentre nella midollare del surrene viene liberata nel sangue e svolge una funzione ormonale.
I neuroni noradrenergici centrali hanno il corpo cellulare localizzato principalmente nel tronco encefalico. Una parte importante appartiene al locus coeruleus, una struttura ben definita caratterizzata da una colorazione azzurrina dovuta all’elevata concentrazione di noradrenalina. Altri neuroni noradrenergici sono invece distribuiti nella formazione reticolare, senza essere organizzati in un nucleo unico.
I neuroni del locus coeruleus e della formazione reticolare inviano numerose proiezioni verso diverse aree del sistema nervoso centrale, raggiungendo la corteccia cerebrale, il cervelletto e il midollo spinale. Questa ampia distribuzione permette alla noradrenalina di modulare molte funzioni dell’organismo.

Funzioni della noradrenalina nel sistema nervoso centrale

Una delle principali funzioni della noradrenalina è la regolazione dello stato di veglia e di allerta dell’individuo. Il sistema noradrenergico, soprattutto attraverso il locus coeruleus, viene attivato quando l’organismo percepisce stimoli nuovi o potenzialmente importanti. Ad esempio, un rumore mai sentito prima determina l’attivazione del sistema noradrenergico perché rappresenta un possibile segnale di pericolo che richiede attenzione.
La noradrenalina partecipa anche alla regolazione del tono dell’umore. Questa funzione è alla base della teoria monoaminergica della depressione, secondo cui alcune alterazioni della trasmissione delle monoamine, tra cui noradrenalina, serotonina e dopamina, possono contribuire allo sviluppo dei disturbi depressivi.
Un’altra funzione importante riguarda il controllo del comportamento alimentare. Attraverso le proiezioni verso l’ipotalamo, il sistema noradrenergico contribuisce alla regolazione dei meccanismi che controllano fame, sazietà e assunzione di cibo.
La noradrenalina partecipa inoltre alla regolazione della secrezione ormonale. Attraverso le connessioni con l’ipotalamo controlla il rilascio del CRH, cioè il corticotropin-releasing hormone, che stimola successivamente la produzione di ACTH e quindi la secrezione di corticosteroidi da parte della corteccia del surrene.
Infine, il sistema noradrenergico contribuisce al controllo del tono del sistema nervoso autonomo. I nuclei della formazione reticolare ricevono informazioni provenienti, ad esempio, dai barocettori situati nell’arco aortico e nelle arterie carotidi attraverso il nucleo del tratto solitario. In questo modo regolano l’attività dei neuroni autonomici coinvolti nel controllo cardiovascolare.

Proiezioni noradrenergiche al midollo spinale

Le proiezioni noradrenergiche provenienti dal locus coeruleus raggiungono le corna dorsali del midollo spinale, dove avviene la prima sinapsi delle vie sensitive. In particolare, queste strutture sono coinvolte nella modulazione della trasmissione del dolore.
Le fibre noradrenergiche discendenti fanno parte del sistema antinocicettivo, cioè del sistema che riduce la percezione degli stimoli dolorosi attraverso il controllo dell’attività dei neuroni coinvolti nella trasmissione del dolore.
Altre proiezioni partono dalla formazione reticolare e raggiungono le colonne intermedio-laterali del midollo spinale, dove sono presenti i corpi cellulari dei neuroni pre-gangliari simpatici. I neuroni della formazione reticolare sono tonicamente attivi e contribuiscono quindi al mantenimento del tono del sistema simpatico.

Noradrenalina e adrenalina

I principali mediatori chimici del sistema simpatico sono la noradrenalina e l’adrenalina.
La noradrenalina rappresenta il principale neurotrasmettitore dei neuroni simpatici post-gangliari. Il sistema simpatico, come il parasimpatico, utilizza una struttura organizzata in due neuroni: un neurone pre-gangliare e un neurone post-gangliare.
Il neurone pre-gangliare simpatico utilizza come mediatore chimico l’acetilcolina, che viene liberata nella sinapsi gangliare e agisce sui recettori nicotinici presenti sul neurone post-gangliare. Quest’ultimo libera principalmente noradrenalina sugli organi bersaglio.
Esiste però un’eccezione importante: le ghiandole sudoripare ricevono un’innervazione simpatica ma il loro mediatore chimico è l’acetilcolina e non la noradrenalina.
L’adrenalina viene invece prodotta dalla midollare del surrene. La midollare del surrene possiede la stessa origine embrionale dei gangli simpatici, ma durante lo sviluppo si è differenziata trasformandosi in una struttura endocrina.
Le cellule della midollare del surrene non possiedono un assone e una terminazione nervosa, ma liberano direttamente il loro contenuto nel sangue. L’adrenalina circola quindi nell’organismo e amplifica gli effetti prodotti dalla stimolazione simpatica mediata dalla noradrenalina.
È importante distinguere la midollare del surrene, che produce adrenalina, dalla corteccia del surrene, che produce invece ormoni steroidei come mineralcorticoidi e glucocorticoidi.

organizzazione del sistema simpatico

Nel sistema simpatico i corpi cellulari dei neuroni pre-gangliari si trovano nelle colonne intermedio-laterali del midollo spinale comprese tra il primo segmento toracico e il terzo segmento lombare.
A livello sacrale non sono presenti neuroni pre-gangliari simpatici, ma sono presenti quelli appartenenti alla divisione sacrale del sistema parasimpatico.
I neuroni post-gangliari simpatici hanno invece il corpo cellulare localizzato nei gangli periferici. Questi possono essere distinti in due gruppi principali: i gangli delle catene paravertebrali e i gangli pre-vertebrali.

Gangli paravertebrali

Le catene gangliari paravertebrali sono costituite da due serie di gangli posti ai lati della colonna vertebrale. Sono formate da circa 22 paia di gangli e rappresentano la sede dove molte fibre pre-gangliari simpatiche fanno sinapsi con i neuroni post-gangliari.
I gangli cervicali innervano strutture della testa, il cuore e i polmoni attraverso fibre post-gangliari che originano da questi gangli.
Le strutture presenti nella testa e nel tronco ricevono quindi principalmente un’innervazione proveniente dai gangli paravertebrali.
A livello addominale, invece, molte fibre pre-gangliari attraversano la catena paravertebrale senza effettuare sinapsi e raggiungono gangli situati anteriormente alla colonna vertebrale.
I gangli paravertebrali controllano inoltre l’innervazione simpatica dei vasi sanguigni di testa, tronco e arti, delle ghiandole sudoripare e dei muscoli erettori del pelo.
I muscoli erettori del pelo sono responsabili del fenomeno della “pelle d’oca”. Nell’uomo hanno un significato limitato, mentre negli animali hanno un ruolo importante nella risposta di lotta o fuga perché l’arruffamento del pelo rende l’animale apparentemente più grande e minaccioso. Inoltre contribuisce alla protezione dal freddo aumentando lo strato isolante formato dal pelo.

Gangli pre-vertebrali

I gangli pre-vertebrali sono situati anteriormente rispetto alla colonna vertebrale e sono rappresentati principalmente dal ganglio celiaco, dal ganglio mesenterico superiore e dal ganglio mesenterico inferiore.
In questi gangli avviene la sinapsi tra neuroni pre-gangliari e post-gangliari destinati all’innervazione degli organi della cavità addominale.
Attraverso questi gangli il sistema simpatico controlla numerose funzioni viscerali, contribuendo alla regolazione dell’attività degli organi interni durante le condizioni che richiedono una risposta di adattamento, come stress, paura o necessità di aumentare le prestazioni fisiche.