Neuroscienze

Recettori AMPA, NMDA e kainato nel cervello

AMPA e NMDA per il glutammato prendono il nome dai loro agonisti selettivi: ekainato. Ciascuno di essi è un canale ionico glutammato-dipendente. I canali AMPA-dipendente e NMDA-dipendente mediano per gran parte la trasmissione sinaptica eccitatoria veloce che avviene nel cervello. Anche i recettori kainato sono presenti in tutto il cervello ma le loro funzioni non sono ancora completamente chiarite. I canali AMPA-dipendenti sono permeabili sia Na+ che a K+, e generalmente non sono permeabili a Ca2+. L'effetto netto della loro attivazione ai normali potenziali negativi di membrana è quello di lasciare che entrino nella cellula cationi in eccedenza causando una rapida e ampia depolarizzazione. Perciò, i recettori AMPA nelle sinapsi del sistema nervoso centrale mediano la trasmissione eccitatoria.

I recettori AMPA coesistono con i recettori NMDA in molte sinapsi cerebrali, così la maggior parte dei potenziali postsinaptici eccitatori mediati dal glutammato ha delle

• Sono permeabili a Ca2+.
• Il flusso verso l'interno di corrente ionica attraverso i canali NMDA-dipendenti è voltaggio dipendente.

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L'entrata di Ca2+ attraverso i canali NMDA-dipendenti è in grado di causare cambiamenti che costituiscono la base biologica della memoria a lungo termine. Quando i canali NMDA-dipendenti si aprono, Ca2+ e Na+ entrano nella cellula, ma la grandezza di questo flusso di corrente ionica diretta verso l'interno dipende dal potenziale della membrana postsinaptica per una strana ragione. Quando il glutammato si lega al recettore NMDA, il poro si apre; tuttavia, al potenziale di membrana riposo, il canale è bloccato da ioni Mg2+ (blocco del magnesio) e questo.

impedisce il libero passaggio di altri ioni attraverso il canale NMDA. Gli ioni Mg2+ sono scalzati fuori dal poro solo quando la membrana viene depolarizzata, situazione che si verifica generalmente dopo l'attivazione dei canali AMPA. Così, il flusso di corrente voltaggio dipendente ionica attraverso il canale NMDA è oltre a essere trasmettitore dipendente.

CANALI GABA- E GLICINA-DIPENDENTI. Il GABA media la sinaptica maggior parte dell'inibizione nel sistema nervoso centrale e la glicina media gran parte dell'inibizione rimanente. L'inibizione sinaptica deve essere strettamente regolata nel cervello. Troppa inibizione porta alla perdita di coscienza e al coma; troppa poca inibizione porta ad attacchi convulsivi. La necessità di controllo dell'inibizione può spiegare perché il recettore GABA possiede parecchi altri siti dove altre sostanze chimiche possono marcatamente modulare la sua funzione. Per esempio, due classi di

farmaci, benzodiazepine barbituricile e i si uniscono ai loro siti specifici sulla superficie esterna del canale GABA. Di per sé, queste sostanze influenzano il canale in misura veramente minima; ma quando è presente il GABA, le benzodiazepine aumentano la frequenza di apertura del canale, mentre i barbiturici ne aumentano la durata di apertura. Il risultato finale è un aumento della corrente inibitoria per il Cl-, potenziali postsinaptici inibitori più forti e le conseguenze comportamentali di un'aumentata inibizione. Un altro famoso agente farmacologico che aumenta considerevolmente la funzione del recettore GABA è l'etanolo, l'alcol presente in alcune bevande.

I RECETTORI E GLI EFFETTORI ACCOPPIATI ALLA PROTEINA G

In ogni sistema neurotrasmettitoriale conosciuto vi sono molteplici sottotipi di recettori accoppiati alla proteina G.

LE UBIQUITARIE PROTEINE G. Le proteine G sono l'elemento

Il collegamento normale nella maggior parte delle vie di segnale che cominciano con un recettori neurotrasmettitoriali e niscono con degli proteina di legame e ettori proteici. Il termine proteina G è l'abbreviazione di guanosin-trifosfato (GTP). Le prime proteine G individuate avevano l'effetto di stimolare gli ettori proteici. In seguito, si scoprì che altre proteine G potevano inibire questi stessi ettori. Così, lo schema più semplice per suddividere le proteine G è: Gs per designare che la proteina G è stimolatoria; Gi per designare che la proteina G è inibitoria.

LA VIA PIU BREVE. Una notevole varietà di neurotrasmettitori usa la via più breve, che va dal recettore alla proteina G al canale ionico. Le vie più brevi sono le più rapide tra i sistemi accoppiati alla proteina G, con risposte che iniziano da 30 a 100 ms dopo il legame del neurotrasmettitore. La via più breve è anche estremamente localizzata.

messaggero denominato Molti processi biochimici push-pull: sono regolati da un processo da una parte il processo viene stimolato, dall'altra viene inibito. Alcune cascata del secondo messaggero possono rami carsi: l'attivazione di fosfolipasi C varie proteine G può stimolare la (PLC), un enzima sospeso nella membrana. La PLC agisce su un fosfolipide della membrana suddividendolo in due molecole che fungono da secondi messaggeri: diacilglicerolo inositolo-1,4,5-trifosfato (DAG) e (IP3). Il DAG, che è liposolubile, rimane dentro lo strato superficiale della membrana dove attiva protein-chinasi C un enzima a valle detto (PKC). Nello stesso tempo l'IP3, che è solubile in acqua, si diffonde ampiamente nel citosol e si lega a recettori specifici sul reticolo plasmatico liscio e su altri organuli cellulari racchiusi da membrana. Questi recettori sono canali per il calcio IP3-selettivi; in questo modo l'IP3 induce gli organuli a rilasciare la loro riserva di

denominati risolvono questo problema, in quanto agiscono rapidamente per rimuovere i gruppi fosfato.

LA FUNZIONE DEL SEGNALE A CASCATA. La trasmissione sinaptica che fa uso dei canali trasmettitore-dipendenti è un tipo di trasmissione veloce e semplice. La trasmissione che coinvolge recettori accoppiati alla proteina G è lenta e complessa. Il vantaggio nel disporre di questa lunga catena di comandi è l'amplificazione dell'attività di un recettore accoppiato alla proteina G può portare all'attivazione non di uno, ma di molti canali ionici. L'amplificazione del segnale può verificarsi in parecchi punti del processo a cascata. Una singola molecola di neurotrasmettitore può attivare forse 10-20 proteine G. I segnali a cascata possono inoltre generare numerosi siti per un'ulteriore regolazione. Possono generare nella cellula cambiamenti chimici di lunga durata che sembrano

costituire la base biologica di una miniera inesauribile di memorie.

IL CONTROLLO SPINALE DEL MOVIMENTO

Il sistema motorio è costituito da tutti i nostri muscoli e dai neuroni che li governano.

I muscoli del corpo possono essere descritti in due ampie categorie: muscolo striato e muscolo liscio.

Il muscolo liscio riveste il tratto digestivo, le arterie e le strutture correlate ed è innervato da fibre nervose del sistema nervoso autonomo.

Gioca un ruolo nella peristalsi, il movimento di materiale attraverso l'intestino, e nel controllo della pressione sanguigna e del flusso sanguigno.

Il muscolo striato è diviso in due tipi: il muscolo cardiaco e quello scheletrico.

Il muscolo cardiaco è il muscolo del cuore e si contrae ritmicamente in assenza di ogni altra innervazione. L'innervazione del cuore da parte del sistema nervoso autonomo ha la funzione di accelerare o rallentare il battito cardiaco.

Il muscolo scheletrico ha la funzione di muovere le ossa intorno alle articolazioni, di muovere gli occhi.