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I neurotrasmettitori: che cosa sono e le diverse tipologie – Introduzione alla Psicologia

I neurotrasmettitori sono delle sostanze fisiologiche che consentono la trasmissione degli impulsi nervosi tra due regioni anatomicamente separate.

ID Articolo: 148906 - Pubblicato il: 05 ottobre 2017
I neurotrasmettitori: che cosa sono e le diverse tipologie – Introduzione alla Psicologia
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I neurotrasmettitori sono delle sostanze fisiologiche che consentono la trasmissione degli impulsi nervosi tra due regioni anatomicamente separate e poste in collegamento da sinapsi, o da fibre nervose, o da nervi e fibre muscolari presenti nelle placche motrici. All’interno del sistema nervoso, i neurotrasmettitori svolgono un ruolo essenziale nella trasmissione degli impulsi di tipo eccitatorio o inibitorio.

Realizzato in collaborazione con la Sigmund Freud University, Università di Psicologia a Milano

 

Cosa sono i neurotrasmettitori

Messaggio pubblicitario Me.Dia.Re. NOVEMBRE 2017 I neurotrasmettitori sono delle sostanze liberate dai neuroni a livello sinaptico ed espletano la propria funzione su un neurone o un organo effettore. Essi sono sintetizzati nel neurone e si trovano nella terminazione sinaptica; sono liberati in quantità sufficiente per esercitare l’azione eccitatoria su un neurone postsinaptico

Sono, dunque, prodotti dalla cellula trasmittente (presinaptica) ed immessi nello spazio che la divide dalla cellula ricevente (postsinaptica) del sistema nervoso; aderiscono alla membrana della cellula ricevente e ne trasmettono le informazioni. Successivamente, si staccano dalla membrana e sono distrutti o riassorbiti dalla cellula trasmittente.

I neurotrasmettitori sono prodotti utilizzando gli aminoacidi, all’interno della cellula presinaptica, tramite il reticolo endoplasmatico e l’apparato del golgi e sono immagazzinati nelle vescicole che vagano nel citosol della cellula nervosa. Al sopraggiungere dell’impulso nervoso, le vescicole si fondono con la membrana cellulare, liberando i neurotrasmettitori nella fessura sinaptica.

I neurotrasmettitori sono captati da specifici recettori, canali ionici, posti sulla membrana della cellula postsinaptica. L’interazione fra i neurotrasmettitori e il recettore/canale ionico scatena una risposta eccitatoria o inibitoria nel neurone post-sinaptico.

Il segnale chimico trasportato dai neurotrasmettitori è tradotto in segnale elettrico e quindi, dopo aver svolto la propria funzione, i neurotrasmettitori sono rimossi dai recettori. Tale processo è chiamato ricaptazione e vede il loro riassorbimento, ad opera della cellula presinaptica, che li distruggerà nel citosol o li reintegrerà nelle vescicole. Senza la ricaptazione, i neurotrasmettitori potrebbero continuare a stimolare o deprimere il neurone post-sinaptico.

Tipi di neurotrasmettitori

In relazione al tipo di risposta prodotta, i neurotrasmettitori possono essere eccitatori, inibitori o soppressori, quindi possono rispettivamente promuovere la creazione di un impulso nervoso nel neurone ricevente o inibire l’impulso stesso.

Inoltre, sulla base della dimensione, i neurotrasmettitori possono essere distinti in neuropeptidi e piccole molecole. I neuropeptidi comprendono dai 3 ai 36 amminoacidi, mentre nel gruppo delle piccole molecole ci sono amminoacidi singoli, come il glutammato ed il gaba e i neurotrasmettitori come l’acetilcolina, la serotonina e l’istamina. I due gruppi di neurotrasmettitori presentano anche modalità di sintesi e rilascio differenti.

Sostanzialmente, esistono due gruppi di neurotrasmettitori sinaptici: quello costituito da trasmettitori a basso peso molecolare a rapida azione e il gruppo dei neuropeptidi di dimensioni maggiori ad azione più lenta.

Il primo gruppo è composto da neurotrasmettitori responsabili della maggior parte delle risposte rilasciate dal sistema nervoso, come la trasmissione di segnali sensoriali al cervello e di comandi motori ai muscoli. I neurotrasmettitori a basso peso molecolare sono sintetizzati nel citosol della terminazione presinaptica e, successivamente, mediante trasporto attivo, sono assorbiti all’interno delle numerose vescicole presenti nel terminale sinaptico. Quando un segnale giunge al terminale sinaptico, poche vescicole alla volta liberano il loro neurotrasmettitore nella fessura sinaptica. Tale processo avviene in genere nell’arco di un millisecondo.

I neuropeptidi, invece, sono implicati negli effetti più prolungati, come le modificazioni a lungo termine del numero di recettori e la chiusura o l’apertura prolungata di alcuni canali ionici. I neuropeptidi sono sintetizzati come parti di grosse molecole proteiche dai ribosomi del soma neuronale.

Tali proteine sono trasportate all’interno del reticolo endoplasmatico e quindi all’interno dell’apparato del Golgi, dove la proteina da cui originerà il neuropeptide è scissa enzimaticamente in frammenti più piccoli, alcuni dei quali costituiscono il neuropeptide o un suo precursore e successivamente, l’apparato del Golgi impacchetta il neuropeptide in piccole vescicole che si generano da esso. Grazie al flusso assonale le vescicole sono trasportate alle estremità delle terminazioni nervose, pronte per essere liberate nel terminale nervoso all’arrivo di un potenziale d’azione.

Tra i neurotrasmettitori a basso peso molecolare ritroviamo la acetilcolina, le amine biogene (dopamina, adrenalina e noradrenalina), l’istamina, gli aminoacidi (gaba, glicina e il glutammato) e l’atp.

Tra i neuropeptidi vi sono gli oppioidi, gli ormoni neuroipofisari, le tachichinine, le secretine, l’insulina, le somatostatine e le gastrine.

Neurotrasmettitori a basso peso molecolare

Esistono 9 sostanze a basso peso molecolare che sono riconosciute come neurotrasmettitori. Otto di queste sono delle amine e sette di loro sono aminoacidi o derivati di questi ultimi. La sintesi di questi neurotrasmettitori è catalizzata da enzimi presenti nel citosol.

L’acetilcolina (ACH) è il neurotrasmettitore usato dai motoneuroni del midollo spinale e di conseguenza è presente a livello di tutte le giunzioni neuromuscolari dei vertebrati. Nel sistema nervoso autonomo essa è il neurotrasmettitore di tutti i neuroni pregangliari e di quelli parasimpatici postgangliari. L’ACH è presente anche a livello di molte sinapsi cerebrali, in particolare del nucleo basale.

La molecola della acetilcolina è stata il primo neurotrasmettitore a essere individuato. È responsabile della trasmissione nervosa sia a livello del sistema nervoso centrale sia del sistema nervoso periferico. Essa è liberata dai terminali dei motoneuroni, dai neuroni pregangliari, dai neuroni postgangliari del parasimpatico ed in varie zone del sistema nervoso centrale, dove svolge un ruolo essenziale nei processi  cognitivi (alzheimer).

Esistono due categorie di recettori per l’ACH:
-recettori nicotinici, di tipo ionotropico
-recettori muscarinici, di tipo metabotropico.

Le azioni muscariniche  indotte dall’ACH generano una vasodilatazione generalizzata e una iper secrezione da parte delle ghiandole sudoripare, che sono innervate da fibre colinergiche del sistema nervoso simpatico.
Le azioni nicotiniche si verificano sui gangli dei sistemi simpatico e parasimpatico, della placca neuromuscolare dei muscoli volontari e delle terminazioni nervose dei nervi splancnici che circondano le cellule secretorie della midollare del surrene.

Neurotrasmettitori costituiti da amine biogene

Questo gruppo di sostanze comprende le catecolamine, la serotonina e anche l’istamina. I neurotrasmettitori della famiglia delle catecolamine comprendono la dopamina, la norepinefrina (noradrenalina) e l’epinefrina (adrenalina) e sono tutte sintetizzate a partire dalla tirosina.

Nel sistema nervoso centrale la norepinefrina è il neurotrasmettitore dei neuroni che hanno il corpo cellulare nel locus coreules. Numerosi neuroni serotoninergici sono localizzati lungo la linea mediana del tronco dell’encefalo in un gruppo di nuclei detti del raphe che sono implicati nel controllo dell’attenzione e in altre funzioni cognitive complesse.

L’istamina è attiva nei processi infiammatori, nel controllo dei vasi della muscolatura liscia e delle ghiandole esocrine. L’istamina è una molecola organica, e appartenente alla classe di ammine biogene, uno dei mediatori chimici dell’infiammazione ed è presente nell’ippocampo.

L’istamina consente una neurotrasmissione di tipo veloce, aumentando la conduttanza agli ioni cloro nel talamo attraverso i suoi recettori h2 o un canale ionico. I neuroni istaminaergici possono regolare ed essere regolati da altre vie neurochimiche.

L’istamina, inoltre, è un regolatore dei cicli sonno-veglia, per questo alcuni farmaci antiallergici che agiscono attraverso un meccanismo antagonista dell’istamina provocano sonnolenza.

La dopamina, invece, è un neurotrasmettitore endogeno della famiglia delle catecolammine. All’interno del cervello questa feniletilammina funziona da neurotrasmettitore tramite l’attivazione dei recettori dopaminici specifici e subrecettori. Essa è prodotta in diverse aree del cervello, tra cui la substantia nigra e l’area tegmentale ventrale. Grandi quantità si trovano nei gangli della base, soprattutto nel telencefalo, nell’accumbens, nel tubercolo olfattorio, nel nucleo centrale dell’amigdala, nell’eminenza mediana e in alcune zone della corteccia frontale.
La dopamina è un ormone rilasciato dall’ipotalamo e la sua principale funzione è inibire il rilascio di prolattina da parte del lobo anteriore dell’ipofisi. A livello gastrointestinale il suo effetto principale è l’emesi.
La dopamina può essere fornita come un farmaco che agisce sul sistema nervoso simpatico, producendo effetti come aumento della frequenza cardiaca e pressione del sangue.

L’adrenalina, o epinefrina, è stata considerata per anni il neurotrasmettitore principale del sistema nervoso simpatico, nonostante fosse noto che gli effetti della sua somministrazione erano differenti da quelli ottenuti tramite stimolazione diretta del simpatico. L’adrenalina, oltre che nella parte midollare del surrene è liberata anche a livello di sinapsi del sistema nervoso centrale, dove svolge il ruolo di neurotrasmettitore. Per questo motivo e perché è rilasciata al termine di una via riflessa, che coinvolge sia il sistema nervoso sia quello endocrino, l’adrenalina rientra tra i neurormoni.

In generale l’adrenalina, è coinvolta nella reazione “attacco e fuga”. In generale i suoi effetti sono: rilassamento gastrointestinale, dilatazione dei bronchi, aumento della frequenza cardiaca e del volume sistolico (e di conseguenza della gittata cardiaca), deviazione del flusso sanguigno verso i muscoli, il fegato, il miocardio e il cervello e aumento della glicemia.

La noradrenalina o norepinefrina è un neurotrasmettitore rilasciato dalle cellule cromaffini come ormone nel sangue, è anche un neurotrasmettitore nel sistema nervoso, dove è rilasciato dai neuroni noradrenergici durante la trasmissione sinaptica. In quanto ormone dello stress, coinvolge parti del cervello dove risiedono i controlli dell’attenzione e delle reazioni. Insieme all’epinefrina, provoca la risposta di ‘attacco o fuga’, attivando il sistema nervoso simpatico per aumentare il battito cardiaco, rilasciare energia sotto forma di glucosio dal glicogeno e aumentare il tono muscolare.

La noradrenalina è rilasciata quando una serie di cambiamenti fisiologici sono attivati da un evento. Questo è provocato dall’attivazione del locus coeruleus.
La serotonina, la dopamina e la norepinefrina hanno un ruolo importante nei meccanismi patologici che stanno alla base di alcune malattie mentali quali la schizofrenia, le forme depressive, e il morbo di Parkinson.

I neurotrasmettitori di natura aminoacida: l’acetilcolina e le amine biogene sono sostanze che non fanno parte delle comuni vie del metabolismo intermedio e sono sintetizzate soltanto in determinate cellule nervose. Al contrario esiste un gruppo di aminoacidi che sono liberati come neurotrasmettitore ma che sono costituenti cellulari universalmente diffusi. La glicina ed il glutammato sono gli aminoacidi più comuni che vengono incorporati nelle proteine di tutte le cellule.

Il glutammato monosodico è il sale di sodio dell’acido glutammico, uno dei 23 amminoacidi naturali che costituiscono le proteine. È uno degli amminoacidi più abbondanti in natura ed è possibile trovarlo nel latte, nei pomodori e nei funghi, oltre che in alcune alghe usate nella cucina giapponese. Il parmigiano è il cibo che ne contiene di più: 1,2 grammi ogni 100. A temperatura ambiente si presenta come una polvere bianca cristallina, solubile in acqua.

In natura, scoperto nel 1908 dal chimico giapponese kikunae ikeda, è un costituente della laminaria japonica (kombu), un’alga comunemente utilizzata nella cucina giapponese. È largamente utilizzato come additivo esaltatore di sapidità anche nella cucina cinese.

Il glutammato monosodico trova uso nell’industria alimentare come additivo ed è identificato dalla sigla e621. È l’ingrediente principale dei dadi da brodo e dei preparati granulari per brodo.

La glicina è sintetizzata dalla serina ed è uno dei due neurotrasmettitori degli interneuroni inibitori del midollo spinale. Essa è un amminoacido non polare. La maggior parte delle proteine è costituita da piccole quantità di glicina. Una notevole eccezione è il collagene, di cui invece costituisce circa un terzo.

Il GABA (acido gamma-amminobutirrico) viene sintetizzato a partire dal glutammato con una reazione catalizzata dell’acido-gluttammatico-decarbossilasi. Il GABA  è presente in concentrazioni elevate nel sistema nervoso centrale (ma anche nel pancreas e nella midollare del surrene).

Una classe importante di interneuroni inibitori è quella gaba-ergica. Si ritiene che il GABA  sia il principale neurotrasmettitore inibitorio di molte aree cerebrali, a livello di numerosi interneuroni inibitori e nei granuli del bulbo olfattivo. Il GABA  è anche liberato dalle cellule amacrine della retina, dalle cellule del purkinje del cervelletto e dalle cellule a canestro del cervelletto e dell’ippocampo.

ATP e adenosina: in certi tipi di sinapsi l’ ATP e i suoi prodotti di degradazione possono fungere da neurotrasmettitore. L’adenina, la guanina e i loro derivati sono delle purine. Essa si trova principalmente tra i neuroni connessioni sinaptiche con il dotto deferente e con la muscolatura cardiaca. Le vescicole sinaptiche di alcune di queste terminazioni nervose contengono molto più ATP del normale.

Smaltimento del neurotrasmettitore

Messaggio pubblicitario Vi sono tre meccanismi diversi che consentono al tessuto nervoso di smaltire i neurotrasmettitori:
1.  la diffusione che permette l’allontanamento di tutti i neurotrasmettitori.
2.  la degradazione enzimatica impiegata soprattutto nel sistema colinergico.
3. La riassunzione dei neurotrasmettitori dalla fessura sinaptica, meccanismo più comune e funziona tramite i carrier che si legano ai neurotrasmettitori e che necessitano di ATP per agire.
La liberazione contemporanea di diverse sostanze neuroattive da parte di un neurone presinaptico e la presenza contemporanea di opportuni recettori postsinaptici consente al sistema nervoso di disporre di una gamma straordinariamente ricca di possibilità nel trasferimento d’informazioni a livello di ogni sinapsi.

Farmaci, droghe ed altre sostanze possono interferire con il funzionamento dei neurotrasmettitori. Molte sostanze stimolanti e anti-depressive alterano la trasmissione dei neurotrasmettitori. Per esempio, la cocaina blocca la ricaptazione della dopamina, consentendo di rimanere più a lungo nello spazio inter-sinaptico. In particolare, la cocaina altera i circuiti dopaminergici del nucleus accumbens, regione del cervello implicata nella spinta motivazionale e nel rafforzamento emozionale. La reserpina, impiegata inizialmente come agente anti-ipertensivo e successivamente come antipsicotico nel trattamento della schizofrenia, causa una deplezione di neurotrasmettitori mediante la rottura delle vescicole sinaptiche e la degradazione da parte delle monoammino ossidasi.

 

Realizzato in collaborazione con la Sigmund Freud University, Università di Psicologia a Milano

Sigmund Freud University - Milano - LOGORUBRICA: INTRODUZIONE ALLA PSICOLOGIA

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Bibliografia

  • Bear, M. F., Connors, B. W., Paradiso, M. A. (2016). Neuroscienze. Esplorando il cervello. Editore: Edra
  • Kandel, E.R., Schwartz, H., J., Jessell, T. M. (2014). Principi di neuroscienze. Editore:CEA
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