MECCANISMI ALLA BASE DELLE SINAPSI CHIMICHE

• Meccanismo per sintesi e immagazzinamento NT
• Meccanismo per rilasciare NT nella fessura sinaptica in risposta ad un PdA
• Meccanismo per produrre una risposta al NT nel neurone post sinaptico
• Meccanismo per rimuovere NT dalla fessura sinaptica.

• Basso peso molecolare (ammine e amminoacidi)
• Alto peso molecolare (neuropeptidi)

Sintesi e immagazzinamento NT (NEUROTRASMETTITORI): alcuni NT esistono già come tali in abbondanza nel corpo, altri vengono sintetizzati a partire da precursori metabolici per mezzo di enzimi specifici presenti nel citoplasma della terminazione presinaptica. Gran parte del NT rilasciato nella fessura sinaptica può essere recuperato e riutilizzato. Il NT presente nel citoplasma della terminazione presinaptica viene immesso nelle vescicole tramite proteine portatrici.
I NT aminici e aminoacidi si trovano in abbondanza nel corpo, sono immagazzinati nelle vescicole sinaptiche e da essi rilasciati; conversione del citosol dei precursori molecolari in NT; trasporto.
Pur essendo presenti in tutto il corpo, i NT hanno funzione di messaggeri chimici sinaptici solo quando si trovano nella fessura sinaptica.
I NT di natura peptidica sono prodotti dal RER, rielaborati a livello dell’apparato del Golgi, immagazzinati nei granuli secretori che li trasportano alla sinapsi (trasporto assoplasmatico anterogrado); i neuropeptidi rilasciati non possono essere recuperati e devono essere continuamente sintetizzati.

Rilascio del NT (a basso peso molecolare): a livello delle terminazioni presinaptiche, l’onda di depolarizzazione del PdA fa aprire dei canali V-D per il Ca++ nelle vicinanze delle zone attive. Questo si riversa nella cellula e ciò determina il meccanismo di esocitosi: la vescicola sinaptica si ancora alla membrana del neurone presinaptico, e quando si innalza il Ca++ all’interno, tale vescicola viene riassorbita dalla membrana, e ciò le permette di liberare il neurotrasmettitore nella fessura sinaptica (la quantità minima di neurotrasmettitore liberata è detta quantum).
La fusione delle membrane è resa possibile dalla presenza di particolari proteine complementari tra loro sulla superficie della membrana delle vescicole e sulla superficie interna della membrana plasmatica.
Il problema è che tale processo non può continuare, altrimenti la membrana del bottone sinaptico diventerebbe sempre più grande. Attraverso l’endocitosi la membrana in eccesso viene recuperata e inviata a particolari strutture (cisterne) che provvedono a generare nuove vescicole e a riempirle di NT. Più forte è il segnale e più sono i segnali, più tempo c’è per generare vescicole, più neurotrasmettitori vengono riversati.

*Recettori: i NT agiscono su recettori specifici → canali ionici NT-dipendenti (l’effetto è la generazione di un PPSE o PPSI) o recettori accoppiati alla proteina G (effetti diversi, lenti e duraturi).

• Canali ionici NT-dipendenti (ionotropici): sono proteine trans-membrana costituite da unità riunite a formare un poro che, in assenza di neurotrasmettitori è chiuso. Le molecole di NT, dopo aver attraversato la fessura, agiscono su un canale ionico. Meno selettività ionica. L’apertura dei canali provoca ingresso di Na+, quindi una corrente positiva depolarizzante (PPSE). L’apertura di canali permeabili a Cl- provoca l’ingresso di una corrente negativa iperpolarizzante (PPSI)
• Recettori accoppiati alla proteina G (recettori metabotropici): sono chiamati così perché la loro attivazione (più lenta) innesca processi metabolici. I NT si legano ai recettori accoppiati alla proteina G, che viene attivata, modulando la funzione di altre proteine dette effettori. Essi possono essere o canali ionici proteina G-dipendenti e/o enzimi che sintetizzano II messaggeri, arrivando anche a indurre modificazioni strutturali della cellula mediante liberazione di depositi di calcio intracellulari o attivazione dell’espressione di determinati geni nel nucleo. L’attivazione di un canale da parte della proteina G costituisce la via breve, mentre la cascata del II messaggero è la via lunga di attivazione postsinaptica. Questi meccanismi possono determinare una amplificazione della risposta postsinaptica: la proteina G può attivare un canale ionico transmembrana e i II messaggeri possono dar luogo a reazioni a catena multiple, provocando l’attivazione finale di molti canali ionici o diffuse modificazioni strutturali.

Rimozione e recupero del NT: il NT rilasciato nella fessura deve essere continuamente rimosso; in caso contrario, il NT si accumula, impedendo al neurone postsinaptico di percepire l’attività del neurone presinaptico (attraverso le variazioni nella liberazione del NT).
Il NT viene rimosso tramite 3 meccanismi:

• Inattivazione enzimatica = meccanismo più rapido per bloccare l’azione del NT. Un enzima specifico rompe in 2 la molecola di NT oppure ne modifica la struttura chimica inattivandolo. I metaboliti del NT vengono poi riassunti nella cellula presinaptica, dove di norma vengono utilizzati per rigenerare il NT. L’inattivazione serve ad impedire che il NT diventi tossico per la cellula postsinaptica.
• Diffusione della sostanza nello spazio extracellulare = la fessura sinaptica, benché molto stretta, non è uno spazio chiuso ma comunica con il resto dello spazio extracellulare. Parte del NT esce dalla fessura sinaptica e viene catturato dagli astrociti (impediscono che possa andare ad agire su cellule che non sono il suo bersaglio naturale).
• Ricaptazione (riassunzione da parte della cellula pre-sinaptica) = la cellula presinaptica possiede delle proteine di membrana in grado di riconoscere e legare il NT emesso (o i suoi metaboliti, nel caso sia stato inattivato). Così il NT viene reintrodotto all’interno della cellula o degradato nello spazio da parte di enzimi specializzati.

Grazie a questi 3 meccanismi la rimozione del NT dalla fessura sinaptica avviene velocemente e con tasso costante; ciò permette alla cellula postsinaptica di rispondere con precisione alle variazioni temporali nella quantità di NT liberato dal neurone presinaptico (si previene la desensibilizzazione).