Neurotrasmettitori: tipi e funzionamento

Ognuno di noi avrà sentito dire che i neuroni comunicano tra di loro attraverso impulsi elettrici. Ed è vero che alcune tra le sinapsi sono puramente elettriche, tuttavia, la maggioranza di queste connessioni sono mediate da elementi chimici. Chiamiamo queste sostanze chimiche neurotrasmettitori. Grazie a essi, i neuroni possono partecipare a diverse funzioni cognitive come l’apprendimento, la memoria, la percezione.

Oggi giorno conosciamo più di una dozzina di neurotrasmettitori coinvolti nella sinapsi neuronale. Il loro studio ci ha permesso di conoscere una gran parte del funzionamento della neurotrasmissione. Questo ha comportato grandi miglioramenti nella progettazione dei farmaci e nella comprensione del funzionamento degli psicotropi. I neurotrasmettitori più conosciuti sono: serotonina, dopamina, noradrenalina, acetilcolina, glutammato e GABA.

In questo articolo esploreremo due aspetti molto importanti, al fine di comprendere meglio i principi della neurotrasmissione. Il primo è conoscere i diversi modi in cui i neurotrasmettitori influenzano la sinapsi. Il secondo aspetto di cui parleremo riguarda la “cascata di trasduzione del segnale”, la forma più comune con la quale funzionano i neurotrasmissori.

I diversi effetti dei neurotrasmettitori

La funzione principale dei neurotrasmettitori è modulare la sinapsi tra i neuroni. In questo modo le connessioni elettriche diventano più complesse e consentono molte più possibilità. Se non esistessero i neurotrasmettitori, e i neuroni si comportassero come semplici cavi elettrici, non sarebbe possibile realizzare molte delle funzioni del sistema nervoso.

Tuttavia, l’influenza dei neurotrasmettitori sui neuroni non è sempre la stessa. La sinapsi viene alterata in due diversi modi:

• Attraverso canali di ioni. L’impulso elettrico si produce a causa di un diverso potenziale tra interno ed esterno del neurone. Il movimento degli ioni (particelle con carica elettrica) provoca la variazione di tale differenza facendo attivare il neurone quando si raggiunge la soglia di attivazione. Alcuni neurotrasmettitori hanno la funzione di agganciarsi a canali di ioni che si trovano nella membrana del neurone. Quando si agganciano, questo canale si apre permettendo un maggior movimento di ioni che attiva il neurone.

• Attraverso un recettore metabotropico. Si tratta di una modulazione molto più complessa. In questo caso il neurotrasmettitore si aggancia a un recettore che si trova nella membrana del neurone. Questo recettore non è un canale che si apre o si chiude, bensì è l’incaricato di produrre un’altra sostanza dentro il neurone. Una volta agganciato il neurotrasmettitore, vien rilasciata una proteina dentro il neurone che ne provoca cambiamenti nella struttura e nel funzionamento. Nel prossimo paragrafo analizzeremo in dettaglio questo tipo di neurotrasmissione.

La cascata di traduzione del segnale

La cascata di trasduzione del segnale è il processo per il quale il neurotrasmettitore modula il funzionamento di un neurone. In questa sezione ci concentreremo sul funzionamento di quei neurotrasmettitori che lo fanno attraverso recettori metabotropici.

Il processo si compone di quattro fasi:

• Primo messaggero o neurotrasmettitore. Per prima cosa il neurotrasmettitore si aggancia al recettore metabotropico. Questo cambia la configurazione del recettore, permettendogli di adattarsi a una sostanza denominata proteina G. Questa unione del recettore con la proteina G provoca l’attivazione di un enzima all’interno della membrana, il quale provoca la produzione del secondo messaggero.

• Secondo messaggero. La proteina secreta dall’enzima associato alla proteina G è detta secondo messaggero. La sua missione è viaggiare dentro il neurone fino a trovare una chinasi o una fosfatasi. Quando questo secondo messaggero si aggancia a una di queste due sostanze, le attiva.

• Terzo messaggero (chinasi o fosfatasi). Qui il processo sarà diverso in funzione del fatto che il secondo messaggero trovi una chinasi o una fosfatasi. L’incontro con una chinasi provoca l’attivazione della stessa e l’inizio di un processo di fosforilazione nel nucleo del neurone, che indurrà il DNA del neurone a produrre proteine che prima non produceva. Se il secondo messaggero si incontra con una fosfatasi, invece, provocherà l’effetto contrario; disattiverà la fosforilazione e bloccherà la produzione di determinate proteine.

• Quarto messaggero o fosfoproteina. La chinasi, una volta attivata, per innescare la fosforilazione rilascia una fosfoproteina al DNA neuronale. Questa fosfoproteina attiverà un fattore di trascrizione che a sua volta innescherà l’attivazione di un gene e la creazione di una proteina; questa proteina, in base alla sua qualità, causerà diverse risposte biologiche, modificando così la trasmissione neuronale. Quando si attiva la fosfatasi, questa distrugge la fosfoproteina; ciò provoca la sospensione del processo di fosforilazione citato.

I neurotrasmettitori sono sostanze chimiche molto importanti nel sistema nervoso. Si occupano di modulare e trasmettere le informazioni tra i diversi nuclei cerebrali. I loro effetti sui neuroni possono durare da pochi secondi fino a mesi, o incluso anni. Studiandoli possiamo comprendere molti processi cognitivi superiori, come apprendimento, memoria, attenzione, ecc.