Psicobiologia: le sinapsi

La sinapsi è la struttura neuronale nella quale i segnali sono trasferiti da un neurone all’altro. La sinapsi è composta da un neurone pre-sinaptico, una fessura sinaptica e un neurone post-sinaptico. Può essere, di norma,o eccitatoria o inibitoria, ma lo stesso neurone può ricevere molteplici contatti sinaptici sia eccitatori che inibitori.
Dipendentemente dalla localizzazione della sinapsi si possono distinguere in trasmissioni: asso-dendritiche, asso-assoniche e asso-somatiche.


La terminazione pre-sinaptica
Nella terminazione pre-sinaptica sono contenuti:
• Mitocondri per la produzione di ATP necessario alla sintesi del NT, attività enzimatica, trasporto NT all’interno della terminazione e nelle vescicole, per le pompe Na/K e Ca.
• Vescicole sinaptiche che contengono NT a basso peso molecolare.
• Zone attive in cui le vescicole riversano il contenuto.
• Granuli secretori , non tutte le pre-sinapsi, liberano NT peptidici ad alto peso molecolare.

I neurotrasmettitori
Vengono prodotti dal neurone pre-sinaptico e ad oggi ne sono stati identificati oltre 70. Alcuni sono molti diffusi, altri sono circoscritti a piccole zone del SN.
Dal punto di vista chimico sono:
- A basso peso molecolare
    • Amminoacidi
    Sebbene siano ubiquitarie in tutto l’organismo non si trovano al di fuori della cellula.
        - Glutammato (Glu)
        Solo eccitatore.
        - Glicina (Gly)
        Solo inibitore.
        - GABA (acido gamma-aminobutirrico)
        Un amminoacido modificato, solo inibitore. Il suo precursore è il gluttamato.
    • Ammine   
        - Acetilcolina (Ach)
        Tipico NT eccitatore della giunzione neuro-muscolare.
        Viene prodotta dalla sinapsi ed è composta da acetil CoA (prodotto della respirazione cellulare) e dalla colina. L’enzima incaricato della reazione di creazione è la ChAT
        Viene inattivato dalla acetilcolinesterasi (AChE) che lo scinde in acido acetico e colina che viene riassunta dalla sinapsi colinergiche.
        - Dopamina (DA)
        - Noradrenalina (NA)
        - Adrenalina
        - Serotonina (5-HT)
        Dopamina, noradrenalina e adrenalina derivano tutte dalla stessa linea metabolica e collettivamente vengono chiamate catecolamine. Il precursore delle catecolamine è la tirosina, ormone tiroideo, che viene convertito in L-dopa (mancante nei parkinsoniani), precursore della DA. La DA è precursore della NA, che è precursore dell’adrenalina.
Il precursore della serotonina è il triptofano. Le catecolamine vengono inattivate della monoamminossidasi (Mao).

- Ad alto peso molecolare
    Da 5 ad alcune decine di amminoacidi.
    Vengono rilasciate in zone molto ristrette del SN.
        • Peptidi
            - Encefaline (Enk)
            - Somatostatina
            - Neuropeptide Y
            - Sostanza P
            - etc.
         • Gas
             Scoperti recentemente come NT.
             - Monossido di azoto (NO).

Alcuni NT sono esclusivamente eccitatori (ad esempio Glutammato). Altri esclusivamente inibitori (ad esempio GABA e Glicina).
La maggior parte possono essere sia eccitatori che inibitori a seconda del tipo di recettore o di canale ionico impiegato nella trasmissione post-sinaptica.

Struttura e sottotipi dei canali ionici
Tutti i canali ionici sono composti di più subunità, di cui esistono delle varianti strutturali che cambiano la permeabilità, la durata di apertura etc. Di ogni canale ionico esistono in realtà delle famiglie di canali ionici che differiscono per alcuni amminoacidi. Il tratto M2 è quello che si affaccia sul poro del canale e ne determina la selettività.
Nella giunzione neuromuscolare è presente un canale colinergico composto di 5 subunità, di cui due dell’α. Ciascuna subunità è composta da quattro tratti di α-elica paralleli che attraversano la membrana. L’unità α ha il sito attivo per l’Ach, in questo caso due. Infatti il canale Ach è un’eccezione perché richiede il legame di due molecole di NT. È poco selettivo nella permeabilità del catione, infatti fa passare sia Na+ che K+.
Il canale ionico muscolare è detto recettore nicotinico, ma si trova in tutto il SN. Prende il suo nome dell’agonista che aumenta l’efficacia dell’acitelcolina sui canali ionici, cioè la nicotina. In natura si trovano tossine animali e vegetali antagoniste del recettore nicotinico, cioè che inibiscono la sua efficacia, tra cui il curaro e la tossina del cobra.
Esiste anche un recettore muscarinico il cui agonista è la muscarina, ma non si tratta di un canale ionico trasmettitore-dipendente, ma di un recettore accoppiato a proteina G cioè indiretto o metabotropico. Antagonista dei muscarinici è l’atropina, in alte dosi nei fiori della belladonna.
Il canale glutammaergico, attivato dal glutammato e quindi eccitatorio, si divide in tre sottotipi base all’antagonista in canali AMPA, NMDA e kainato. Il recettore NMDA è permeabili a tutti i cationi (K+, Na+ e Ca++). È normalmente ostruito dal Mg++ (catione bivalente magnesio) che si toglie quando raggiunge -35mV, per cui è contemporaneamente trasmettitore-dipendente e voltaggio-dipendente. Sono sempre accoppiati a recettori AMPA e kainato e forniscono una componente tardiva del PPS che ne prolunga l’effetto. La permeabilità al Ca++ influisce più che alla depolarizzazione, alla modificazione metabolica del neurone. Infatti svolge importanti funzioni nel consolidamento della traccia mnestica nei circuiti neurali che presiedono alla memoria.
Il canale GABAergico, attivato dal GABA e quindi inibitorio, si divide nei due sottotipi GABAA e GABAB. GABAA è un canale anionico permeabile al Cl-, ma ha un effetto minore del PPSE perché il Cl- va contro il gradiente elettrico. GABAB è un recettore impegnato nelle sinapsi indirette. GABAA lega con una moltitudine di molecole agoniste (barbiturici, benzodiazepine, alcool etilico etc.) oltre al NT. D’altronde ogni molecola non è in grado di aprirlo di per sé, ma modifica il funzionamento. È composto di 5 subunità, ma di ognuna sono presenti decine di varianti, potendo ottenere così migliaia di canali GABAA diversi.