Trasmissione mediata da amminoacidi eccitatori

Trasmissione mediata da amminoacidi eccitatori

Gli amminoacidi eccitatori sono una classe di neurotrasmettitori il cui principale rappresentante è l’acido glutammico, conosciuto anche come glutammato. La trasmissione mediata dagli amminoacidi eccitatori rappresenta uno dei principali sistemi di comunicazione neuronale del sistema nervoso centrale e svolge un ruolo fondamentale nei processi di attivazione neuronale.
Lo studio della trasmissione glutammatergica iniziò a svilupparsi principalmente a partire dagli anni settanta. Il glutammato è una molecola presente in tutte le cellule dell’organismo, dove svolge importanti funzioni metaboliche e partecipa alla sintesi delle proteine. Proprio per la sua presenza ubiquitaria, inizialmente non era possibile considerarlo un mediatore chimico specifico del sistema nervoso.
Solo nel 1960 venne dimostrato che il glutammato era in grado di produrre un effetto depolarizzante sui neuroni. Questa scoperta suggerì che il glutammato potesse avere un ruolo nella comunicazione neuronale e non soltanto nelle funzioni metaboliche cellulari.
Successivamente, negli anni settanta, venne osservato che il glutammato poteva essere liberato dai neuroni attraverso un meccanismo calcio-dipendente. Questa caratteristica rappresenta un requisito fondamentale affinché una sostanza possa essere considerata un vero mediatore chimico neuronale, poiché indica che la sua liberazione è regolata dall’arrivo dell’impulso nervoso.
Nel 2000 venne identificato il trasportatore vescicolare del glutammato, cioè la proteina responsabile dell’ingresso del neurotrasmettitore all’interno delle vescicole sinaptiche. Questa scoperta permise di identificare e mappare le popolazioni di neuroni glutammatergici presenti nel sistema nervoso centrale.
Prima della scoperta del trasportatore vescicolare, non era possibile utilizzare direttamente il glutammato per individuare i neuroni glutammatergici, poiché questa molecola è presente in moltissime cellule e non permetteva una distinzione precisa delle vie neuronali che utilizzano il glutammato come mediatore chimico.

Distribuzione dei neuroni glutammatergici

La distribuzione dei neuroni glutammatergici nel sistema nervoso centrale presenta caratteristiche differenti rispetto ad altri sistemi neurotrasmettitoriali, come quello gabaergico e quello colinergico.
Mentre i neuroni gabaergici e colinergici comprendono numerosi interneuroni e circuiti locali, i neuroni glutammatergici utilizzano principalmente vie di proiezione lunghe. In queste vie il corpo cellulare del neurone si trova in una determinata area cerebrale, mentre le terminazioni assoniche raggiungono regioni nervose anche molto distanti.
Uno dei principali gruppi di neuroni glutammatergici è rappresentato dai neuroni piramidali della corteccia cerebrale. Questi neuroni inviano proiezioni verso numerose strutture sottocorticali, tra cui lo striato, il sistema limbico, il talamo e il tronco encefalico.
Le proiezioni dalla corteccia verso queste strutture permettono alla corteccia cerebrale di modulare numerosi circuiti coinvolti nel movimento, nelle emozioni e nell’elaborazione delle informazioni sensoriali.
Altri importanti sistemi di neuroni glutammatergici di proiezione si trovano nell’ippocampo, struttura cerebrale fondamentale per i processi di apprendimento e memoria.
Anche il talamo contiene neuroni glutammatergici di proiezione. In questo caso i corpi cellulari dei neuroni si trovano nei nuclei talamici e le loro terminazioni raggiungono altre regioni cerebrali, in particolare la corteccia.

Vie glutammatergiche coinvolte nel controllo motorio

Una delle principali vie glutammatergiche è quella che collega la corteccia cerebrale ai gangli della base e successivamente al talamo.
I gangli della base ricevono numerosi input provenienti dalla corteccia, soprattutto dalla corteccia frontale. Queste proiezioni corticali utilizzano il glutammato come mediatore chimico e hanno un effetto eccitatorio sui neuroni dei gangli della base.
Dai gangli della base partono due importanti circuiti, la via diretta e la via indiretta, che utilizzano prevalentemente neuroni gabaergici per trasmettere il segnale verso il talamo.
Dal talamo, a sua volta, partono proiezioni dirette verso la corteccia cerebrale. Anche queste vie talamo-corticali utilizzano il glutammato come neurotrasmettitore.
Quindi sia la comunicazione dalla corteccia verso i gangli della base sia quella dal talamo verso la corteccia sono mediate dal glutammato. Questi circuiti sono fondamentali per la regolazione dell’attività motoria perché permettono di modulare l’attivazione delle aree corticali coinvolte nel movimento.
Vie glutammatergiche tra corteccia prefrontale e sistema limbico
Il glutammato è coinvolto anche nella regolazione delle aree limbiche, strutture cerebrali importanti per la gestione delle emozioni e delle risposte comportamentali.
In condizioni normali, la corteccia prefrontale esercita un controllo inibitorio sulle aree limbiche. Questo controllo non avviene attraverso un’inibizione diretta, ma attraverso una particolare organizzazione sinaptica.
Le fibre glutammatergiche provenienti dalla corteccia prefrontale raggiungono le aree limbiche e fanno sinapsi sugli interneuroni gabaergici presenti in queste regioni.
Poiché il glutammato ha un’azione eccitatoria, la sua attivazione degli interneuroni gabaergici determina un aumento della liberazione di gaba. Il gaba, a sua volta, esercita un’azione inibitoria sui neuroni delle aree limbiche.
In questo modo la corteccia prefrontale riesce a ridurre l’attività delle strutture limbiche attraverso un circuito indiretto: il glutammato eccita gli interneuroni inibitori, che rilasciano gaba e bloccano l’attività dei neuroni bersaglio.
Questo meccanismo è fondamentale per il controllo delle risposte emotive e per mantenere un equilibrio tra attività razionale e reazioni emotive.

Vie glutammatergiche nella trasmissione del dolore

Il glutammato partecipa anche alla trasmissione degli stimoli dolorifici attraverso le vie nocicettive.
Le fibre afferenti primarie, cioè i neuroni che raccolgono gli stimoli dolorifici dalla periferia e li trasmettono al midollo spinale, utilizzano diversi mediatori chimici.
Tra questi troviamo il glutammato e la sostanza p. Quando queste fibre vengono attivate da uno stimolo nocicettivo, liberano entrambi i mediatori nella sinapsi presente nelle corna dorsali del midollo spinale.
Il glutammato agisce rapidamente sui propri recettori postsinaptici e contribuisce alla trasmissione immediata del segnale dolorifico verso i neuroni spino-talamici.
La sostanza p, invece, contribuisce alla modulazione della risposta dolorifica e alla trasmissione di segnali più prolungati.
La presenza del glutammato nelle vie del dolore dimostra come questo neurotrasmettitore sia coinvolto non soltanto nei processi di eccitazione neuronale generale, ma anche in funzioni altamente specializzate come il controllo motorio, la regolazione emotiva e la percezione degli stimoli nocicettivi.