Rilascio del neurotrasmettitore

Quando un impulso nervoso giunge alla terminazione assonica, il neurone invia l’informazione alla cellula postsinaptica, mediante la fusione delle vescicole sinaptiche con la membrana plasmatica e il conseguente rilascio di neurotrasmettitore. Mentre, anche in condizione di riposo, alcune vescicole possono fondersi spontaneamente con la membrana senza un segnale di regolazione (esocitosi costitutiva), quando un potenziale d’azione invade la terminazione presinaptica, la probabilità di fusione delle vescicole aumenta notevolmente.
Ciò è ottenuto in due momenti:
1) il potenziale d’azione causa un ingresso di ioni calcio dall’ambiente esterno al citoplasma attraverso specifici canali a controllo di potenziale;
2) gli ioni calcio scatenano la fusione delle vescicole sinaptiche con la membrana presinaptica, determinando il rilascio sincrono di molte migliaia di molecole di neurotrasmettitore (esocitosi regolata).
I meccanismi della esocitosi regolata, mediante i quali le vescicole si fondono con la membrana presinaptica e rilasciano neurotrasmettitore, sono comuni a tutti i processi di secrezione e coinvolgono l’interazione di proteine associate alla membrana delle vescicole stesse, proteine legate alla membrana plasmatica e proteine citoplasmatiche. Si forma un complesso trimerico detto SNARE, che costituisce la condizione predisponente all’esocitosi.
L’ingresso del Ca2+ nella terminazione è lo stimolo alla fusione delle membrane. L’affinità di ancoraggio e legame delle proteine del complesso SNARE è regolata da vari fattori, compresa la fosforilazione di specifici residui aminoacidici e l’interazione con nucleotidi trifosfato.
Questi meccanismi determinano non solo la corretta funzionalità della trasmissione sinaptica in condizioni basali, ma sono anche coinvolti nella formazione e maturazione dei contatti sinaptici e nei processi di plasticità. Dopo la fusione e la liberazione di neurotrasmettitore, la membrana delle vescicole è riinternalizzata mediante un processo di endocitosi, che elimina l’eccesso di membrana presinaptica e determina un riciclo delle vescicole stesse.
Le vescicole sinaptiche contenenti neurotrasmettitori classici e quelle contenenti neuropeptidi differiscono fra loro per le dimensioni. Le prime hanno un diametro di 50 nm e ciascuna vescicola contiene circa 5000 molecole di neurotrasmettitore.
I neuropeptidi sono immagazzinati in vescicole con un diametro di 100 nm, e il loro rilascio è relativamente lento e meno massiccio rispetto ai neurotrasmettitori classici, visto che tali molecole sono attive anche a basse concentrazioni.