recettore nervoso

recettore nervoso

Struttura molecolare mediante la quale le cellule comunicano fra loro per regolare lo sviluppo, per controllare l’accrescimento, per coordinare le loro funzioni. La regolazione di queste funzioni avviene in risposta a segnali chimici provenienti dall’ambiente esterno alla cellula. Fra questi segnalatori molecolari i più importanti sono: i neurotrasmettitori, gli ormoni, i fattori di crescita, le droghe, i farmaci e altre molecole come quelle apportatrici di odori e sapori. I r. n. sono capaci di riconoscere specificamente tutte queste molecole (ligandi) e di interagire con esse. Dal punto di vista strutturale i r. n. sono proteine della membrana cellulare (proteine transmembrana) dotate di una zona di riconoscimento e di legame con il ligando. Questo contatto produce adattamenti morfologici della struttura tridimensionale della proteina recettoriale (cambiamenti di conformazione) che comportano l’attivazione di una serie di processi sul lato interno della membrana (trasduzione del segnale). Nel sistema nervoso sia i neurotrasmettitori, che trasmettono le informazioni fra neuroni, sia i neuromodulatori, che ne regolano la liberazione o modificano l’eccitabilità neuronale, esercitano la loro azione legandosi a r. n. specifici, sui quali agiscono anche numerose sostanze psicotrope (➔ droghe; psicofarmaco). I r. n. si dividono in: r. ionotropici, ad azione molto rapida, costituiti da un canale per gli ioni di cui modulano l’apertura; r. metabotropici, ad azione più lenta, accoppiati a una proteina G che attiva processi di segnalazione intracellulare tramite secondi messaggeri; r. con attività tirosinchinasica, destinati a legare le neurotrofine.

Recettori ionotropici

Questo tipo di r. n. ha la struttura di una proteina-canale, ossia un canale costituito da una proteina polimerica composta da più subunita che circoscrivono un poro della membrana attraversato dal flusso ionico. L’apertura e la chiusura del canale sono regolate dall’azione del ligando su un sito recettoriale (recettore-canale o canale attivato da ligandi). Di questi, le famiglie più note sono: i recettori nicotinici dell’acetilcolina che conducono Na+ e K+; i recettori del glutammato che conducono prevalentemente Na+ (AMPA e kainato) e Ca2+ (NMDA); i recettori di tipo GABAA e GABAC che conducono Cl–; i recettori serotoninergici 5-HT3 che conducono cationi (Na+, K+ e Ca2+). La selettività ionica di tutti questi recettori-canale non è molto spiccata per ioni con carica dello stesso segno, ma è assoluta per ioni di segno opposto. Recettori per il glutammato. Come già detto, i più importanti recettori del glutammato sono quelli NMDA (N-metil D-aspartato), AMPA (acido ammino- 3-idrossi-5-metil-4-isossazolpropionico) e kainato (per l’acido kainico). L’attivazione di questi r. n. annovera tra gli effetti Ca2+-dipendenti il coinvolgimento di vie metaboliche capaci di generare fattori ossidanti e l’attivazione di enzimi (proteasi, chinasi, nucleasi) che possono determinare un danno cellulare. Le subunità proteiche dei recettori-canale del glutammato posseggono un terminale amminico extracellulare e un terminale carbossilico intracellulare. I recettori AMPA e kainato sono responsabili della trasmissione rapida nelle sinapsi eccitatorie, mentre i recettori NMDA sono coinvolti nella plasticità sinaptica, che è fondamentale nei processi mnemonici. Negli ictus cerebrali ischemici, nella ipoglicemia grave e durante prolungati attacchi convulsivi, le concentrazioni di glutammato negli spazi extracellulari del sistema nervoso si elevano a tal punto da aprire un gran numero di canali e l’eccesso di ioni penetrati nelle cellule attraverso questi recettori produce morte neuronale eccitotossica.

Recettori metabotropici

Appartengono a questa classe i recettori muscarinici per l’acetilcolina, i recettori di tipo GABAB, i recettori serotoninergici 5-HT1, 5-HT2, 5-HT4, 5-HT5, i recettori per la dopammina, quelli adrenergici per l’adrenalina e la noradrenalina, nonché i recettori per i cannabinoidi e gli oppioidi. La loro caratteristica è di trasdurre il segnale generato dal legame con il neurotrasmettitore attivando una proteina G, molecola costituita da tre subunità α, β e γ. L’attivazione di questi r. n. provoca una modificazione conformazionale grazie alla quale la subunità α lega una molecola del nucleotide GTP (guanosintrifosfato) presente nel citoplasma; questo legame innesca una serie di eventi biochimici che conducono alla sintesi di secondi messaggeri – adenosinmonofosfato ciclico (cAMP), inositolo trisfosfato (IP3), diacilglicerolo (DG) – i quali a loro volta attivano una serie di reazioni enzimatiche responsabili dell’effetto biologico indotto dall’attivazione recettoriale. Una conseguenza di questa cascata amplificatrice è che la durata degli effetti indotti dall’attivazione di questa famiglia di recettori può essere anche dell’ordine di minuti e dipende non solo dalla durata dell’interazione ligando-recettore, ma soprattutto dall’efficienza di meccanismi cellulari preposti alla rimozione del secondo messaggero e all’abolizione delle modificazioni postraduzionali da esso indotte.

Recettori con attività tirosinchinasica

A questa famiglia appartengono i recettori non di neurotrasmettitori, ma di fattori responsabili del trofismo, del differenziamento e della sopravvivenza dei neuroni, come l’NGF (➔) e altre neurotrofine. Essi sono costituiti da una catena polipeptidica che attraversa una sola volta la membrana cellulare e sono caratterizzati dal fatto di possedere un’attività tirosinchinasica intrinseca (capacita di fosforilare substrati proteici in corrispondenza di residui tirosinici). L’interazione ligando-recettore avviene a livello della porzione extracellulare del recettore e porta all’attivazione della tirosinchinasi intrinseca. L’autofosforilazione di residui tirosinici presenti nella porzione citoplasmatica del recettore porta alla sua associazione con una serie di proteine citoplasmatiche, iniziando una complessa cascata di eventi che inducono la cellula a proliferare o a differenziarsi.