Neurotrasmettitori aminoacidici

NMDA.

Recettori non-NMDA: sono tetrameri composti, gli AMPA da 4 diverse possibili subunità, i

KAINATO dall’interazione di 5 diverse possibili subunità.

Sono recettori che mediano la trasmissione veloce, centrale nei fenomeni di attivazione e

disattivazione.

Sono permabili generalmente al potassio e al sodio; la subunità GluR2 o GluA2, se modificata, può

aumentare la sua permeabilità al calcio, e questa caratteristica recettoriale è molto importante,

considerando la centralità della permeabilità al calcio nella trasmissione cellulare.

Le subunità GluR1 e GluR2 possono essere fosforilate (su residui di serina), e questa fosforilazione

è importante, in quanto è normalmente studiata in termini di plasticità sinpatica e memoria.

La fosforilazione dei recettori non-NMDA, infatti, ne aumenta la conduttanza oltre che l’inserzione

dei recettori stessi all’interno della membrana post-sinaptica, spiegando come l’aumento della

trasmissione glutammaergica, dovuta a fosforilazione, possa mediare effetti di plasticità sinaptica.

EAA recettori ionotropici non-NMDA-farmacologia

Non potendo distinguere, come già detto, tra recettori AMPA e KAINATO, gli agonisti non hanno

selettività per l’uno o l’altro sottotipo di recettore.

Gli antagonisti non passano la barriera ematoencefalica.

Fra gli agonisti, l’AMPA è il ligando omotipico dell’AMPA, l’acido quisqualico del KAINATO.

Tutti questi farmaci, anche se gli antagonisti in minore misura in quanto non passano la barriera

ematoencefalica, sono molto utilizzati dal punto di vista neurotossico, in quanto studiati

particolarmente in preclinica come tossine.

EAA-Recettori NMDA Recettori NMDA: Nella figura

sono rappresentati i risultati di

patch-clamp su recettore NMDA:

- con 0 Mg2+ si ha una

potenziale di -60 Mv ed una

buona corrente;

- a maggiori

concentrazioni di Mg2+, la

corrente và e viene per questo

canale; - aumentando

ulteriormente i livelli di Mg2+ la

corrente registrata e pari a zero.

Questi risultati derivano dal blocco

voltaggio- dipendente che il magnesio

esercita sul flusso ionico del recettore. In

condizioni fisiologiche le concentrazioni di Mg2+ sono sufficientemente alte da mantenere il

recettore bloccato.

Un altro apsetto importante della figura è che il recettore è altamente regolato, in quanto, oltre al

sito di legame endogeno, presenta diversi siti di legame sia intracellulari che extracellulari.

Importante è il sito vicino a quello del magnesio, che è il sito detto del PCP.

Altra caratteristica è che, oltre al sodio e al potassio, il recettore è anche permeabile al calcio, a

differenza dei recettori non-NMDA per il quali solo la modificazione post-trascrizionale della

subunità A2 o R2 li rende permeabili al calcio.

EAA Recettori-NMDA

Caratteristiche generali recettori NMDA

- Sono recettori ionotropici tetramerici

- GluN1 è la subunità costitutiva, GluN2A-D

e GluN3A-B possono costituire sia complessi

eteromerici che omomerici

- Sono permeabili al K+, Na+ e al Ca2+

- Soggetti ad un blocco al Mg2+ voltaggio

dipendente (in condizioni fisiologiche è

bloccato

Siti regolatori

- Glicina: è un modulatore allosterico per il glutammato; senza la glicina non si ha il legame con il

ligando endogeno. E’ studiata anche come neurotrasmettitore indipendente.

- Anestetici dissociativi, che si legano al PCP site.

- Zn2+ e poliammine: bloccano e attivano il sito per il recettore

- PCP site

EAA recettori ionotropici-farmaci

CPP si pensa passi la barriera ematoencefalica, AP-5 è quasi sicuro non la attraversi.

EAA-distribuzione dei recettori

Si vede meglio per l’ippocampo: si ha una discreta sovrapposizione fra la distribuzione degli AMPA

e dei KAINATO. L’idea è che questa sovrapposizione derivi dal fatto che, in condizioni

fisiologiche, il recettore NMDA è bloccato e la depolarizzazione indotta dal recettore AMPA possa

sbloccarlo. In particolare, il glu rilasciato depolarizza prima l’AMPA che depolarizza l’NMDA.

Recettori metabotropici: sono divisi in tre gruppi,gruppi 1 - 2- 3. I recettori metabotropici sono in

tutto 8 divisi nei tre gruppi. Il guppo I è quello più studiato in relazione a diverse patologia, in

particolare al Parknson.

I recettori metabotropici sono divisi in tre

gruppi,gruppi 1 - 2- 3. I recettori metabotropici sono in

tutto 8 divisi nei tre gruppi. Il guppo I è quello più

studiato in relazione a diverse patologia, in particolare

al Parknson.

EAA recettori mGlu-farmacologia

L’MPEP è l’antagonista più utilizzato in letteratura.

EAA Tossicità

Il sitema glutammatergico è interessante perché è lagato a tantissime funzioni diverse. Fra queste,

una caratteristica rilevante del Glu è la sua eccito tossicità. Nella figura a sinistra è rappresentato

l’ipotalamo di topo prima di iniezione intracellulare di Glu. La figura a destra mostra degenerazione

cellulare della regione dopo somministrazione di Glu. Lo stesso effetto si osserva anche in altre

regioni, in particolare vicino ai ventricoli o in quelle regioni in cui la b. ematoencefalica………….

Un ‘altra caratteristica di questo effetto è che in queste aree si osserva degenerazione delle cellule

post- sinaptiche. L’ipotesi logica è che l’attivazione dei recettori glutammatergici determini

eccitotossicità in seguito al forte afflusso di calcio mediato dai recettori glutammatergici stessi. La

somministrazione di glu, quindi, prevede che il glu si lega ai recettori glutammatergici, questi si

attivano e aumentano l’afflusso del calcio e la conseguente degenerazione cellulare. E’ ovvio che i

recettori NMDA sono quelli più coinvolti dal momento che mediano l’afflusso di calcio.

Da questo punto di vista, i recettori glutammatergici sono buoni strumenti di indagine sulle funzioni

cerebrali.

Normalmente tutte le informazioni relative al cervello si ottengono lesionando determinate regioni e

osservando le variazioni comportamentali o le variazioni funzionali, ottenute da dati di imaging o

elettrofisiologici.

Possiamo effettuare lesioni in diversi modi:

- Lesioni di tipo elettrico: Si impianta un elettrodo e facendo passare della corrente, si brucia

la regione che si vuole lesionare; il vantaggio di questo metodo è che si può dosare bene

l’area che vogliamo lesionare, ma lo svantaggio è che non si ha un controllo sul fenotipo

cellulare, neuronale o gliale, che si va a lesionare; da ciò deriva la difficoltà che non si è

certi dell’associazione tra la delezione effettuata e la variazione comportamentale.

- Lesioni per asportazione: lo strumento utilizzato varia a seconda dell’area coinvolta.

- Lesioni per taglio: attraverso un bisturi si possono tagliare le fibre dell’area interessata; il

vantaggio di questa tecnica è quello di localizzare bene l’area, ma lo svantaggio è che

tagliando le fibre, vengono meno tutte le connessioni delle fibre stesse al lunga distanza, e

c’è il pericolo, quindi, che si vada ad interferire con altre aree.

- Lesioni di tipo chimico: la 6- OHDA, ad esempio, si sa viene riassorbita dai terminali

catecolamminergici, e può essere utilizzata quindi selettivamente per la degenerazione dei

neuroni catecolamminergici.

- Lesioni tramite tossine: queste tossine sono agonisti dei recettori glutammatergici. Possono

passare la barriera ematoencefalica, si legano ai siti di legame del glutammato, e sono

selettive, quindi, per tutte le cellule che possiedono recettori glutammatergici.

EAA Tossicità-meccanismi Il meccanismo che sottintende

alla tossicità del glu prevede:

attivazione glutammato, rilascio

glutammato, attivazione

recettore AMPA e

depolarizzazione della cellula;

la depolarizzazione della cellula

induce uno sblocco dal Mg2+

dei recettori NMDA, attivazione anche dei canali del calcio voltaggio- dipendenti associati, con

conseguente aumento intracellulare di calcio e di tutti i meccanismi a casacata che portano alla

morte cellulare. Un altro aspetto

interessante della

tossicità del

glutammato è quello

terapeutico, per tutte

quelle malattie in cui

c’è

neurodegenerazione.

Inattivando il sistema

glutammatergico,

quindi, è ovvio si

possa evitare l’aspetto

neurodegenerativo di

queste patologie.

EAA recettori

ionotropici-farmacologia

Farmaci che si legano al

sito del PCP:

Fenciclidina, utilizzata

anche come sostanza

d’abuso;

Ketamina, utilizzata ancora in terapia come anestetico, soprattutto per gli animali;

Dizocilpina, detta anche MK-801.

Sono antagonisti non competitivi, perché non competono per lo stesso sito di legame con il ligando

endogeno (Glu)

Fenciclidina-Un farmaco complesso Per studiare semplicemente gli effetti di un

farmaco si osservano le modifiche

comportamentali, in particolare quelle motorie,

in quanto sono i parametri comportamentali

che si studiano più facilmente.

1) Nella grafico in alto è rappresentata una

curva-dose risposta dell’anfetamina

sull’attività motoria. Si osserva un effetto

dose-dipendente. Il meccanismo alla base di

questo effetto è l’azione dell’anfetamina sul

sistema dopaminergico, in particolare

sull’effetto di inibizione sul trasportatore vescicolare della dopamina (effetto finale: riduzione livelli

dopaminergici). Poiché si sa che l’anfetamina ha come effetto la riduzione dell’attività motoria, è

ragionevole pensare che questo effetto sia mediato dal sistema dopaminergico. (erroreeeeee!!!)

Come si potrebbe dimostrare questo sperimentalmente?

Risposta: con un knock-out …. Con il knock out però, nonostante la somministrazione di

anfetamina non induce un aumento della dopamina, ha come effetto un aumento dei livelli basali

dell’attività motoria, quindi la scelta è troppo radicale. Un modo semplice, a questo punto, è quello

di somministrare un antagonista: si somministra l’anfetamina e un suo antagonista e si osservano se

gli effetti sull’attività motoria si modificano; e in effetti ciò che si osserva è proprio un blocco

dell’azione dell’anfetamina sulla riduzione dell’attività motoria.

2)Il secondo grafico raffigura l’azione dell’MK-801, che ricordiamo, come la fenilciclidina, essere

un antagonista non competitivo del recettore NMDA; vediamo dal grafico che ha lo stesso effetto

sull’attività motoria dell’anfetamina. Anche se agisce su un sistema diverso, ma ha lo stesso