Riassunto esame Fisiologia, prof. Incerpi, libro consigliato Fisiologia: Un approccio integrato, Silverthon

LUTAMMATO

sua liberazione, il glutammato viene riassorbito da cellule nervose e glia (come tutti i NT) e quello

riassorbito dagli astrociti viene convertito a glutammina (dall’enzima glutammino-sintetasi). Questa

diffonde nei neuroni che usano glutammato come NT e viene di nuovo idrolizzata a glutammato (da

una glutaminasi specifica presente in elevata concentrazione).

Il glutammato ha funzione eccitatoria sui recettori ionotropici e modulatrice sui metabotropici.

- A : svolge le stesse funzioni del glutammato, in maniera circoscritta solo ad alcune regioni

SPARTATO

cerebrali.

- G : sintetizzata a partire dalla serina, è il principale NT degli interneuroni inibitori del midollo

LICINA

spinale. Può legarsi anche ad un particolare tipo di recettore per il glutammato, potenziandone gli effetti

eccitatori.

- GABA: acido-γ-amminobutirrico è sintetizzato a partire dal glutammato tramite l’enzima acido-

glutammico-decarbossilasi. È presente in tutto il SNC in concentrazioni elevate, ma anche nelle isole

pancreatiche e nella midollare del surrene. Il GABA come NT da parte di vari tipi di interneuroni

inibitori:

1. un’intera classe di interneuroni inibitori del midollo spinale,

2. delle cellule a canestro di cervelletto e ippocampo,

3. delle cellule del Purkinje (cervelletto),

4. dei granuli del bulbo olfattivo,

5. delle cellule amacrine della retina.

P

URINE

ATP e i suoi prodotti di degradazione (come l’adenosina e l’AMP) possono fungere da NT. Si legano ai

recettori purinergici di neuroni simpatici (dotto deferente, vescica, muscolo cardiaco, muscolatura liscia del

canale alimentare e alcuni neuroni cerebrali). La trasmissione purinergica sembra importante per la genesi

del dolore: l’ATP liberato dai tessuti lesi eccita le terminazioni dell’assone periferico delle fibre C

provenienti dai gangli delle radici dorsali tramite un particolare tipo di recettore ionotropico purinico.

53

Altro ATP è liberato da queste terminazione e va ad eccitare un altro tipo di recettore ionotropico purinico

delle corna posteriori del midollo spinale.

N.B: tutti gli enzimi degli NT a basso peso molecolare sono localizzati nel citoplasma: sintetizzati nel

corpo cellulare e distribuiti a tutto il neurone tramite trasporto assonico lento. I NT, di conseguenza,

possono essere sintetizzati in qualsiasi parte del neurone, anche nelle terminazioni nervose dalle quali sono

esocitati.

C NT

OME I SONO INSERITI NELLE VESCICOLE

Nei neuroni che hanno un amminoacido come NT è necessario che questo sia compartimentalizzato,

ovvero distinto dall’amminoacido che fa parte del pool metabolico, e ciò avviene tramite vescicole

sinaptiche. Le concentrazioni dei NT nelle vescicole sono molto elevate (50-100 mM). Inoltre serve un

trasportatore specifico per ciascun NT di ciascun neurone e un’ATPasi vescicolare (comune a tutti i

neuroni e anche tessuti ghiandolari). L’ATPasi crea un gradiente di pH o chemiosmotico grazie all’idrolisi

di ATP, inserendo protoni nella vescicola; il trasportatore sfrutta poi questo gradiente per inserire il NT,

+

contro il suo gradiente di concentrazione, nelle vescicole (1NT ionizzato ↔ 2H ).

Sono stati identificati 4 diversi trasportatori delle vescicole, con specificità molto elevata ma affinità

modesta (non fa niente perché la concentrazione dei NT nel citoplasma è molto elevata):

1. per l’acetilcolina,

2. per i NT amminici (l’unico con affinità molto alta per le monoammine, presenti in concentrazioni

citoplasmatiche molto basse),

3. per il glutammato,

4. per glicina e GABA.

Tutti attraversano 12 volte la membrana delle vescicole e sono spesso bersaglio di agenti farmacologici

(ES: reserpina, tetrabenazina si legano ai trasportatori di NT → antipsicotici; amfetamina, ecstasy svuotano

le vescicole dissipando il loro gradiente di pH → psicostimolanti; farmaci che si fingono “falsi” NT

accumulandosi nelle vescicole).

N

EUROPEPTIDI

Derivano da proteine secretorie sintetizzate nel corpo cellulare: queste vengono modificate prima nel RE e

poi nel Golgi, da cui si spostano incapsulate in granuli secretori che migrano, tramite trasporto assonico

rapido, verso le terminazioni nervose per formare vescicole grandi a centro denso.

Sono stati caratterizzati più di 50 peptidi a catena breve farmacologicamente attivi (eccitatori, inibitori o

entrambi), tutti molto diversi l’uno dall’altro. Condividono comunque alcune caratteristiche di biologia

cellulare:

• possono essere suddivisi in famiglie i cui membri hanno sequenze amminoacidiche simili. Si conoscono

almeno 10 famiglie (7 le principali).

F P

AMIGLIA EPTIDI MEMBRI

Oppioidi oppiocortine, encefaline, dinorfina, FMRF-ammide

Ormoni neuroipofisari vasopressina, ossitocina, neurofisine

Tachichine sostanza P, fisalemina, cassinina, uperoleina, eledoisina, bombesina,

sostanza K

Secretine secretina, glucagone, peptide intestinale vasoattivo, peptide gastrico

inibitorio, fattore che libera GH, peptidin-istidin-isoleucinammide 54

Insuline insulina, fattori di crescita insulina-like I e II

Somatostatine somatostatine, polipeptide pancreatico

Gastrine gastrina, colecistochinina

• I NP sono codificati da un unico mRNA continuo tradotto in una proteina precursore di grandi

dimensioni → meccanismo di amplificazione perché da una poliproteina possono derivare più copie

dello stesso peptide o di peptidi attivi diversi, grazie a processi proteolitici mediati da proteasi

specifiche.

D NT ↔ NP

IFFERENZE

M N N

ETABOLISMO EUROTRASMETTITORI EUROPEPTIDI

Sintetizzati a livello locale nelle Sintetizzati solo nel corpo

SEDE DI SINTESI terminazioni nervose. Vengono cellulare, poiché formano legami

rapidamente concentrati nelle peptidici a livello dei ribosomi.

vescicole sinaptiche tramite specifici Non hanno meccanismi di

trasportatori. trasporto all’interno delle

vescicole

Seguono la via secretoria regolata Grandi, a centro denso, derivanti

TIPO DI VESCICOLE (come gli endosomi precoci). dal Golgi-trans. Seguono la via

Devono essere trasformate in secretoria costitutiva.

vescicole sinaptiche prima di poter Usate una volta sola e, dopo la

funzionale liberando NT. liberazione, nuove molecole

Processi di liberazione rapidi e devono arrivare dal corpo

protratti nel tempo e vescicole, cellulare prima che possa avvenire

recuperate e riciclate, vengono un’altra esocitosi.

rapidamente ricaricate.

Meccanismo non specializzato che Aumento della concentrazione di

MECCANISMO DI 2+

può avvenire ovunque lungo la Ca intracellulare → richiede

LIBERAZIONE PER ESOCITOSI membrana della terminazione. maggiori frequenze di

stimolazione.

2+

Aumento di Ca locale a livello delle

zone attive → frequenze di

stimolazioni non particolarmente

alte.

I NP e NT e altre molecole potenzialmente neuroattive possono coesistere nello stesso neurone e possono

essere liberati insieme per esercitare attività sinergiche sullo stesso bersaglio oppure attività postsinaptiche

diverse (non necessariamente entrambe di co-trasmissone).

S NT

MALTIMENTO DEI

Se una sostanza che funge da NT dovesse rimanere a lungo nella fessura sinaptica dopo la sua liberazione,

non sarebbe possibile la trasmissione di nessun altro segnale e la sinapsi diverrebbe refrattaria, soprattutto

a causa della desensitizzazione dei recettori dovuta alla continua esposizione al NT stesso.

Vi sono 3 meccanismi di smaltimento dei NT dalla fessura sinaptica:

1. diffusione: allontana, almeno parzialmente, tutti i NT; 55

2. degradazione enzimatica: impiegata soprattutto nelle sinapsi colinergiche. ES: giunzione

neuromuscolare, dove l’acetilcolinesterasi è ancorata alla membrana basale all’interno delle pieghe

giunzionali, mentre i recettori sono situati nella parte superiore, più superficiale della placca. Questa

disposizione anatomica ha duplice funzione:

i. la molecola trasmettitore viene utilizzata un’unica volta → possibilità di scandire la

successione di messaggi da trasmettere;

ii. viene ricatturata la colina, mantenuta in basse concentrazioni tra le pareti delle pieghe

giunzionali e riassunta dalle terminazioni nervose colinergiche tramite un sistema di

trasporto ad alta affinità.

3. riassunzione: meccanismo più comune con duplice scopo:

i. terminare l’attività sinaptica,

ii. recuperare la molecola NT per un eventuale impiego successivo.

Ogni tipo di neurone possiede meccanismi specifici di riassunzione. Spesso questi meccanismi sono ad

alta affinità e mediati da trasportatori.

Alcune sostanze neurotrope bloccano meccanismi specifici di riassunzione, es: cocaina blocca la

riassunzione di norepinefrina; antidepressivi triciclici (Prozac) sono inibitori specifici della riassunzione

di serotonina. Altri farmaci possono agire sui trasportatori presenti nella membrana plasmatica e su

quelli delle vescicole, es: amfetamine sono assunte attivamente dal trasportatore della dopamina

(membrana esterna del neurone) e agiscono poi sul trasportatore per le ammine biogene presente sulla

membrana delle vescicole.

Tutte le molecole trasportatrici sono state divise in 2 gruppi sia per struttura che per meccanismi di

trasporto:

1. trasportatori del glutammato: 6 o 8 (non si capisce bene) domini transmembrana. La forza motrice

+ +

è rappresentata dagli ioni Na e c’è anche un contro-trasporto di K : il glutammato, carico

+ +

negativamente, entra nella cellula insieme a 2 Na , in scambio con un K e uno ione che modifica il

- 3-

pH (OH , HCO ).

2. Trasportatori di GABA, glicina, norepinefrina, serotonina e

colina (ovvero tutti gli altri): superfamiglia di proteine che

attraversano 12 volte la membrana che sembra avere origini da

un’unica proteina ancestrale, una permeasi batterica. La forza

+

motrice è rappresentata dagli ioni Na e c’è anche un co-

-

trasporto di Cl . Il NT è trasportato nella cellula in simporto con

+ -

1, 2 o 3 Na e 1 Cl (senza alcun contro-trasporto).

In generale, le concentrazioni di NT nella terminazione nervosa sono 4 ordini di grandezza più elevate

rispetto a quelle nella fessura sinaptica; nonostante ciò, il potenziale elettrochimico esistente ne consente

l’assunzione e il trasporto attivo verso la cellula.

Alcuni trasportatori possono, a volte, operare nella direzione contraria, liberando NT. Questa liberazione è

2+

volt-dipendente ma non Ca dipendente ed è utilizzata dalle cellule amacrine della retina per la liberazione

di GABA e anche da altri tipi di neuroni → non si può dire che una sostanza debba essere conservata in

vescicole per agire come un NT.

I NP sono allontanati dalla fessura molto più lentamente dei NT (probabilmente solo tramite diffusi