Spazio sinaptico: cos’è?

· 26 marzo 2018

La sinapsi permette la connessione tra due neuroni e il reciproco scambio di informazioni. Non avviene con un contatto diretto, ma esiste uno spazio, chiamato fessura sinaptica, dove avviene lo scambio. Cosa succede nello spazio sinaptico e come funziona? Proviamo a rispondere a questa domanda.

Durante la sinapsi chimica, il neurone che passa l’informazione (pre-sinaptica) rilascia una sostanza (un neurotrasmettitore) nello spazio sinaptico attraverso il bottone sinaptico. Successivamente, il neurone post-sinaptico, che ha recettori specifici per ciascun neurotrasmettitore, riceve l’informazione attraverso i dendriti.

È stato il microscopio elettronico a permetterci di scoprire che la comunicazione tra i neuroni non implica nessun contatto e che esiste uno spazio in cui vengono secreti i neurotrasmettitori.
Ognuno di questi neurotrasmettitori ha effetti diversi che influenzano il funzionamento del sistema nervoso.

Sinapsi chimiche e spazio sinaptico

Esistono due tipi di sinapsi: elettrica e chimica. Lo spazio tra i neuroni presinaptici e postsinaptici è sostanzialmente maggiore nelle sinapsi chimiche che in quelle elettriche e riceve il nome di spazio sinaptico.

La loro caratteristica principale è la presenza di organelli delimitati da membrane, chiamati vescicole sinaptiche, all’interno della terminazione pre-sinaptica.

Le sinapsi chimiche, quindi, sfruttano il rilascio di sostanze chimiche (neurotrasmettitori) nella fessura sinaptica; queste agiscono sulla membrana post-sinaptica, producendo depolarizzazioni o iperpolarizzazioni. La sinapsi chimica può modificare i suoi segnali in risposta agli eventi.

Spazio sinaptico

I neurotrasmettitori vengono immagazzinati nelle vescicole del bottone terminale. Quando un impulso nervoso (potenziale d’azione) raggiunge il bottone terminale, la depolarizzazione provoca l’apertura dei canali allo ione Ca++. Questo penetra nel citoplasma e dà avvio a reazioni chimiche causando l’espulsione dei neurotrasmettitori dalle vescicole.

Le vescicole sono piene di neurotrasmettitori che agiscono da messaggeri tra i neuroni comunicanti. Uno dei più importanti neurotrasmettitori del sistema nervoso è l’acetilcolina. Essa regola il funzionamento del cuore e agisce su diversi bersagli post-sinaptici del sistema nervoso centrale e periferico.

Proprietà dei neurotrasmettitori

Inizialmente si pensava che ciascun neurone fosse in grado di sintetizzare o rilasciare solo un neurotrasmettitore specifico, ma oggi è noto che ogni neurone ne può liberare due o più.

Affinché una sostanza possa essere considerata un neurotrasmettitore, deve soddisfare i seguenti requisiti.

  • Deve essere presente all’interno del neurone pre-sinaptico, nel bottone terminale e contenuto nella vescicola.
  • La cellula pre-sinaptica contiene enzimi adatti a sintetizzare la sostanza.
  • Il neurotrasmettitore deve essere rilasciato quando specifici impulsi nervosi raggiungono i terminali.
  • È necessario che nella membrana post-sinaptica siano presenti recettori fortemente affini.
  • Il contatto con la sostanza deve produrre cambiamenti nei potenziali post-sinaptici.
  • Devono esistere meccanismi di inattivazione dei neurotrasmettitori nella sinapsi o intorno ad essa.
  • Il neurotrasmettitore deve rispettare il principio del mimetismo sinaptico. L’azione di un presunto neurotrasmettitore deve essere riproducibile anche con l’applicazione esogena di una sostanza.

 

Proprietà delle sinapsi spazio sinaptico

I neurotrasmettitori svolgono la loro funzione quando interagiscono con i recettori. Una sostanza che si lega a un recettore prende il nome di ligando e può determinare tre effetti.

  • Agonista: viene avviato il normale effetto del recettore
  • Antagonista: è un ligando che si lega a un recettore, ma non lo attiva, impedendo che venga attivato da altri ligandi.
  • Agonista inverso: si lega al recettore e avvia un effetto che è l’opposto della sua normale funzione.

Quali tipi di neurotrasmettitori esistono?

Nel cervello la maggior parte delle comunicazioni sinaptiche viene effettuata da due sostanze trasmittenti: il glutammato a effetto eccitatorio e il GABA con effetto inibitorio; il resto dei trasmettitori, in generale, fungono da mediatori.

Ogni neurotrasmettitore, secreto nello spazio sinaptico, ha una sua funzione specifica o può persino averne diverse. Si lega a un recettore specifico e possono anche influenzarsi a vicenda, inibendo o rafforzando l’effetto di un altro neurotrasmettitore. Sono stati individuati oltre cento tipi diversi di neurotrasmettitori. I seguenti sono alcuni dei più noti:

  • Acetilcolina: è coinvolta nell’apprendimento e nel controllo dello stadio del sonno in cui viene prodotto il sogno (REM).
  • Serotonina: è correlata al sonno, agli stati d’animo, alle emozioni, al controllo dell’appetito e del dolore.
  • Dopamina: coinvolta nel movimento, nell’attenzione e nell’apprendimento delle emozioni. Regola anche il controllo motorio.
  • Adrenalina o epinefrina: è un neurotrasmettitore e un ormone (quando viene prodotto dalla ghiandola surrenale.
  • Noradrenalina o norepinefrina: il suo rilascio produce un aumento dell’attenzione e dello stato di vigilanza. Nel cervello influenza le risposte emotive.
Farmaco in capsule

Farmacologia delle sinapsi

Oltre ai neurotrasmettitori che vengono secreti nello spazio sinaptico, stimolando il neurone recettore, esistono sostanze chimiche esogene che possono causare una risposta uguale o simile. Per sostanza esogena, si intende una sostanza proveniente dall’esterno dell’organismo, come i farmaci. Questi possono produrre effetti agonisti o antagonisti e possono anche influenzare a diversi livelli la sinapsi chimica.

  • Alcune sostanze chimiche hanno effetti sulla sintesi delle sostanze trasmittenti. La sintesi della sostanza è il primo stadio, ed è possibile aumentare la velocità di produzione con la somministrazione di un precursore. Uno di questi è L-dopa, un agonista dopaminergico.
  • Altre agiscono sull’immagazzinamento e sul rilascio. Ad esempio, la reserpina impedisce l’immagazzinamento delle monoammine nelle vescicole sinaptiche e agisce, quindi, come antagonista monoaminergico.
  • Possono avere un effetto sui recettori. Alcune sostanze possono legarsi ai recettori, attivandoli o inibendoli.
  • Agiscono sulla ricaptazione o sulla degradazione della sostanza trasmittente. Alcune sostanze esogene possono prolungare la presenza della sostanza trasmittente nello spazio sinaptico. Tra queste troviamo, ad esempio, la cocaina che ritarda la ricaptazione della noradrenalina.

Trattamenti ripetuti con un determinato farmaco possono andare incontro a una riduzione di efficacia. Questo fenomeno viene chiamato tolleranza. La tolleranza, nel caso dei farmaci, può produrre un aumento del consumo, innescando il rischio di sovradosaggio. Oppure la diminuzione degli effetti desiderati può portare all’abbandono del farmaco.

Come abbiamo visto, nello spazio sinaptico avvengono interscambi tra le cellule pre e post-sinaptiche attraverso la sintesi e il rilascio di neurotrasmettitori con vari effetti sul nostro organismo. Questo complesso meccanismo, inoltre, può essere mediato o modificato attraverso vari farmaci.

Riferimenti bibliografici

Carlson, N. ( 2014). Fisiologia del comportamento. Piccin Nuova Libraria

Kandel, E.R., Schwartz, J.H., Jesell, T.M. & altri (1999). Fondamenti delle neuroscienze e del comportamento. CEA Editore