Neurotrasmettitori: tipi, caratteristiche e funzioni

I neurotrasmettitori sono biomolecole essenziali per la trasmissione di informazioni nei vertebrati superiori. Senza di loro, il sistema nervoso non potrebbe funzionare correttamente.

Scritto e verificato el biólogo Samuel Antonio Sánchez Amador.

Ultimo aggiornamento: 28 marzo, 2021

L’essere umano adulto ha circa 100 miliardi di neuroni all’interno del cervello. Il cervello è il centro di controllo del movimento, del sonno, della fame e di quasi tutte le funzioni vitali del corpo, ma come vengono trasportati i segnali che emette il corpo? La risposta è nei neurotrasmettitori.

Il neurotrasmettitore è una sostanza chimica prodotta dalle cellule nervose e che viene utilizzata per comunicare con altre cellule. Fa parte di una complessa rete di comunicazione cellulare chiamata sinapsi chimica. Se volete sapere tutto su queste biomolecole essenziali, continuate a leggere.

Primo passo: capire la sinapsi

Quando il cervello emette un segnale che codifica l’esecuzione di un movimento, come fa a raggiungere la punta del piede? Semplice: attraverso la comunicazione tra i neuroni. Qui entra in gioco la sinapsi, una struttura di giunzione altamente specializzata attraverso cui il neurone eccitato trasmette l’impulso elettrico a un altro neurone o alla relativa cellula effettrice.

La cellula presinaptica (neurone presinaptico) viene eccitata, quindi l’impulso nervoso raggiunge l’assone, un conduttore di impulsi, e lo attraversa fino a raggiungere la fine del corpo cellulare. Alcuni assoni possono misurare fino a diversi metri, quindi la distanza percorsa può essere molto grande.

Una volta all’estremità dell’assone, il neurone incontra due diversi scenari: uno stretto legame tra i neuroni o uno spazio fisico invalicabile. A questo livello si verificano i due tipi di sinapsi: elettrica e chimica. Vediamo qual è la differenza.

1. Sinapsi elettrica

Nella sinapsi elettrica i neuroni presinaptici e postsinaptici hanno un GAP o giunzione comunicante. Pertanto, la corrente ionica scorre da una cellula all’altra, senza la necessità di un neurotrasmettitore a mediare il processo.

Questi canali hanno un’elevata conduttanza, quindi la corrente scorre da neurone a neurone, iperpolarizzando o depolarizzando il neurone postsinaptico. È un tipo di sinapsi molto semplice, che si trova principalmente nei vertebrati meno complessi e in alcune parti del corpo umano.

Nella sinapsi elettrica i due neuroni sono in contatto permanente, non esistono quindi punti intermedi.

2. Sinapsi chimica

In realtà, questo è il tipo di sinapsi che ci interessa e quella che si verifica tra la maggior parte dei neuroni del cervello umano. In questo caso, esiste uno spazio fisico tra il neurone presinaptico e il neurone postsinaptico, noto come fessura sinaptica. Per stabilire la comunicazione, in questo caso, è necessaria l’azione dei neurotrasmettitori.

Affinché il potenziale sinaptico si esprima, nonostante la presenza di questo spazio fisico, devono essere presenti i seguenti elementi:

1. Elemento presinaptico: è il terminale assonico del neurone presinaptico. In questa terminazione sono immagazzinate le vescicole sinaptiche con all’interno i neurotrasmettitori, che vedremo di seguito. Una sola vescicola può contenere da 10.000 a 50.000 neurotrasmettitori.
2. Fessura sinaptica: è lo spazio tra due neuroni o tra neurone e cellula effettrice. Questa può variare da 20 nm a 50 nm di lunghezza.
3. Elemento postsinaptico: i dendriti del neurone postsinaptico (estensioni del corpo cellulare) sono dotati di recettori di membrana, che si attivano quando entrano in contatto con il neurotrasmettitore.

Una volta che i neurotrasmettitori entrano a contatto con la membrana cellulare postsinaptica, si apre una serie di canali della membrana stessa, costringendo gli ioni a entrare o uscire dalla cellula. Ciò provoca un cambiamento nel potenziale di membrana, cosa che si traduce in un segnale elettrico eccitatorio o inibitorio.

La sinapsi chimica è modulare. La quantità di neurotrasmettitori o recettori di membrana può aumentare o diminuire la potenza del segnale.

Secondo passo: che cosa sono i neurotrasmettitori?

Recuperiamo la definizione fornita dal National Cancer Institute: i neurotrasmettitori sono sostanze chimiche prodotte dalle cellule nervose e utilizzate per comunicare con altre cellule, comprese altre cellule nervose e cellule muscolari. Come abbiamo visto, sono componenti essenziali della sinapsi chimica.

Affinché un neurotrasmettitore sia considerato tale, deve soddisfare i seguenti requisiti:

1. La sostanza deve essere presente all’interno dei neuroni. Per quanto ridondante possa sembrare, una sostanza non può essere secreta da un neurone se non è stata precedentemente contenuta al suo interno.
2. Gli enzimi che consentono la sintesi del neurotrasmettitore devono essere presenti nelle zone limitrofe. In altre parole, la presenza di enzimi e intermedi metabolici all’interno del neurone mostra che il neurotrasmettitore è stato prodotto lì.
3. L’effetto del neurotrasmettitore deve essere riproducibile anche all’esterno. In un test eseguito con gli stessi elementi, al di fuori dell’ambiente corporeo, la reazione dovrebbe essere la stessa.

Terzo passo: i principali tipi di neurotrasmettitori

Una volta che abbiamo descritto cos’è una sinapsi neuronale e in cosa consiste un neurotrasmettitore, siamo pronti a mostrarvi, almeno brevemente, i neurotrasmettitori più importanti e conosciuti.

1. Acetilcolina

L’acetilcolina è stato il primo neurotrasmettitore ad essere stato descritto sia nel sistema nervoso periferico (SNP) che nel sistema nervoso centrale (SNC) dei mammiferi.

Questo neurotrasmettitore partecipa alla regolazione di varie funzioni, come i fenomeni di attivazione corticale, il passaggio dal sonno alla veglia e i vari processi di memoria e associazione delle idee.

Pertanto, l’acetilcolina è abbastanza ben distribuita nel sistema nervoso centrale, in particolare nella memoria, nel sistema di ricompensa e in altri circuiti. A livello metabolico le vengono attribuite varie funzioni, tra le quali troviamo:

1. Vasodilatazione e diminuzione della frequenza cardiaca, all’interno del sistema cardiovascolare.
2. Aumento della motilità, della secrezione ghiandolare e dei movimenti peristaltici a livello intestinale. Questa azione può portare a nausea, vomito e diarrea.
3. Nel sistema respiratorio provoca broncocostrizione.
4. Aumenta la secrezione delle ghiandole sudoripare portando, in questo modo, alla presenza di una quantità maggiore di sudore sulla superficie della pelle.

2. Dopamina

Come indicato nel portale News Medical Life Science, la dopamina è prodotta dai neuroni dopaminergici nell’area tegmentale ventrale (VTA) del mesencefalo. Questo neurotrasmettitore ha molti effetti a livello cerebrale, poiché svolge funzioni essenziali nelle attività cognitive, sulla personalità, sulla motivazione, sul sistema di ricompensa, sul senso dell’umorismo e molto altro.

Oltre ad avere un ruolo importante sulla psiche, ha anche chiare funzionalità a livello anatomico. Ha, ad esempio, funzioni di regolazione dell’attività locomotoria, muscolare e cardiaca.

3. Noradrenalina

La noradrenalina è una catecolamina con molteplici funzioni fisiologiche e omeostatiche, motivo per cui agisce sia come ormone che come neurotrasmettitore. Questa biomolecola è stata associata alla motivazione, vigilanza, veglia, livello di coscienza, percezione degli stimoli sensibili e molte altre cose.

Come ormone dello stress, la noradrenalina (o norepinefrina) attiva alcune parti del cervello e, insieme all’adrenalina, lavora per metterci in stato di allerta, lotta e fuga. Ciò si traduce in un aumento della frequenza cardiaca, rilascio di glucosio per dare energia ai muscoli, e un aumento della frequenza respiratoria e del flusso sanguigno.

Nelle risposte al pericolo è necessaria efficacia e immediatezza, motivo per cui molti processi fisiologici sottostanti vengono messi in secondo piano.

4. Serotonina

La serotonina è un neurotrasmettitore sintetizzato, anche dal cervello. La sua presenza è stata associata alle emozioni e all’umore, ma  soddisfa molte altre funzioni:

1. Regola l’appetito, poiché stimola la sensazione di sazietà.
2. In una certa misura, agisce anche sull’appetito sessuale.
3. Regola la temperatura corporea.
4. Controlla l’attività motoria, la percezione e la cognizione.
5. Partecipa ai meccanismi che governano l’ansia, la paura e le fobie; questo insieme ad altri neurotrasmettitori.
6. Regola la secrezione di alcuni ormoni.
7. Svolge un ruolo importante nella formazione e nel mantenimento della struttura ossea del corpo.
8. È coinvolta nel funzionamento del sistema vascolare.
9. Promuove la divisione cellulare.

5. GABA (acido γ-amminobutirrico)

Il GABA è un neurotrasmettitore ben distribuito dai neuroni nella corteccia cerebrale. Il suo ruolo è quello di inibire o ridurre l’attività neuronale, oltre a svolgere un ruolo importante nel comportamento, nelle funzioni cognitive e nella risposta del corpo allo stress.

6. Glicina

La glicina è uno degli aminoacidi che rientrano nella composizione delle proteine degli esseri viventi, quindi non è una biomolecola isolata dal metabolismo proteico come le altre che abbiamo citato. La glicina ha una doppia funzione:

1. Come neurotrasmettitore inibitorio: agisce su specifici recettori presenti nel tronco cerebrale e nel midollo spinale. Per questo motivo, la glicina è considerata un inibitore del sistema nervoso centrale (SNC).
2. Come neurotrasmettitore eccitotossico: agisce modulando in modo negativo i recettori della corteccia cerebrale, con funzioni nello sviluppo del sistema nervoso, nella plasticità cerebrale e anche nei processi degenerativi. Pertanto, l’eccitotossicità promuove la comparsa di condizioni patologiche.

7. Glutammato

Il glutammato è un altro dei 20 aminoacidi di cui sono composte le proteine. È il neurotrasmettitore eccitatorio per eccellenza nell’uomo, poiché partecipa allo sviluppo del cervello, all’apprendimento, alla memoria e alla plasticità sinaptica.

È interessante sapere che, oltre a questo, è uno degli aminoacidi più attivi dal punto di vista metabolico, poiché viene utilizzato come “jolly” per lo scambio di energia tra i tessuti. Pertanto, la sua funzione è sia nervosa che metabolica.

Sommario

Come abbiamo visto, il mondo dei neurotrasmettitori è, a dir poco, complesso. Alcuni di essi sono biomolecole dotate di funzioni ormonali mentre altre sono le unità di base della struttura delle proteine (aminoacidi).

L’idea che vogliamo lasciarvi, dopo aver letto queste righe, è che la vita come la conosciamo oggi, nei vertebrati più complessi, non sarebbe possibile se non esistessero i neurotrasmettitori. Senza di loro, le fessure sinaptiche non sarebbero in grado di comunicare e quindi i neuroni non potrebbero trasmettere gli impulsi elettrici in modo efficace.