Un neurotrasmettitore viene definito come un messaggero chimico che trasporta, amplifica e bilancia i segnali tra i neuroni, o cellule nervose, e le altre cellule del corpo. Questi messaggeri chimici possono influenzare una grande varietà di funzioni fisiche e psicologiche, tra cui la frequenza cardiaca, il sonno, l’appetito, l’umore e la paura. Miliardi di molecole di neurotrasmettitori lavorano costantemente per mantenere il nostro cervello funzionante, gestendo tutto, dalla respirazione al battito cardiaco fino ai livelli di apprendimento e concentrazione.

Come funzionano i neurotrasmettitori

Affinché i neuroni possano inviare messaggi in tutto il corpo, devono essere in grado di comunicare tra loro per trasmettere segnali. Tuttavia, i neuroni non sono semplicemente collegati tra loro; alla fine di ogni neurone c’è un piccolo spazio chiamato sinapsi e, per comunicare con la cellula successiva, il segnale deve essere in grado di attraversare questo piccolo spazio. Questo avviene attraverso un processo noto come neurotrasmissione.

Nella maggior parte dei casi, un neurotrasmettitore viene rilasciato da quello che è noto come terminale assonale dopo che un potenziale d’azione ha raggiunto la sinapsi, un luogo dove i neuroni possono trasmettersi segnali l’un l’altro.

Quando un segnale elettrico raggiunge la fine di un neurone, innesca il rilascio di piccole sacche chiamate vescicole che contengono i neurotrasmettitori. Queste sacche versano il loro contenuto nella sinapsi, dove i neurotrasmettitori si spostano attraverso lo spazio verso le cellule vicine. Queste cellule contengono dei recettori a cui i neurotrasmettitori possono legarsi ed innescare dei cambiamenti nelle cellule.

Dopo il rilascio, il neurotrasmettitore attraversa il gap sinaptico e si attacca al sito del recettore sull’altro neurone, eccitando o inibendo il neurone ricevente a seconda della natura del neurotrasmettitore.

I neurotrasmettitori agiscono come una chiave, e i siti recettoriali agiscono come una serratura: occorre la chiave giusta per aprire una serratura specifica. Se il neurotrasmettitore riesce a lavorare sul sito recettore, allora innescherà dei cambiamenti nella cellula ricevente.

A volte i neurotrasmettitori possono legarsi ai recettori e causare la trasmissione di un segnale elettrico lungo la cellula (effetto eccitatorio). In altri casi, invece, il neurotrasmettitore può effettivamente bloccare la prosecuzione del segnale, impedendo così che il messaggio venga trasmesso (effetto inibitorio).

Quindi, cosa succede ad un neurotrasmettitore una volta terminato il suo lavoro? Quando il neurotrasmettitore ha ottenuto l’effetto previsto, la sua attività può essere fermata da diversi meccanismi.

Può essere degradato o disattivato dagli enzimi.

Può allontanarsi dal recettore.

Può essere ripreso dall’assone del neurone che l’ha rilasciato con un processo noto come ricaptazione.

I neurotrasmettitori svolgono un ruolo importante nella nostra vita e nel nostro funzionamento quotidiano. I ricercatori ancora non sanno esattamente quanti neurotrasmettitori esistano, ma ne sono stati identificati più di 60 diversi.

Cosa fanno

I neurotrasmettitori possono essere classificati in base alla loro funzione:

Neurotrasmettitori eccitatori: questi tipi di neurotrasmettitori hanno effetti eccitatori sul neurone, il che significa che aumentano la probabilità che il neurone inneschi un potenziale d’azione. Alcuni dei principali neurotrasmettitori eccitatori includono l’epinefrina e la norepinefrina.

Neurotrasmettitori inibitori: questi tipi di neurotrasmettitori hanno effetti inibitori sul neurone, e quindi riducono la probabilità che il neurone attivi un potenziale d’azione. Alcuni dei principali neurotrasmettitori inibitori includono la serotonina e l’acido gamma-aminobutirrico (GABA).

Alcuni neurotrasmettitori, come l’acetilcolina e la dopamina, possono indurre sia degli effetti eccitatori che inibitori a seconda del tipo di recettori presenti.

Neurotrasmettitori modulatori: questi neurotrasmettitori, spesso chiamati neuromodulatori, sono in grado di influenzare un numero maggiore di neuroni allo stesso tempo ed anche gli effetti di altri messaggeri chimici. Se i neurotrasmettitori sinaptici sono rilasciati dai terminali assonali per avere un impatto ad azione rapida su altri neuroni recettoriali, i neuromodulatori si diffondono su un’area più ampia ed hanno un’azione più lenta.

Tipi

Ci sono diversi modi per classificare e categorizzare i neurotrasmettitori. In alcuni casi, sono semplicemente suddivisi in monoammine, amminoacidi e peptidi.

I neurotrasmettitori possono anche essere classificati in vari tipi:

Amminoacidi

L’acido gamma-aminobutirrico (GABA) agisce come principale messaggero chimico inibitore del corpo. Il GABA contribuisce alla visione e al controllo motorio, e svolge anche un ruolo nella regolazione dell’ansia. Le benzodiazepine, che vengono utilizzate per aiutare a trattare l’ansia, funzionano aumentando l’efficienza dei neurotrasmettitori GABA, che possono incrementare il senso di rilassamento e di calma.

Il glutammato è il neurotrasmettitore più abbondante nel sistema nervoso, in cui svolge un ruolo nelle funzioni cognitive come la memoria e l’apprendimento. Quantità eccessive di glutammato possono causare eccitotossicità con conseguente morte cellulare. Questa eccitotossicità causata dall’accumulo di glutammato è anche associata ad alcune malattie e lesioni cerebrali, tra cui il morbo di Alzheimer, l’ictus e le crisi epilettiche.

Peptidi

L’ossitocina è sia un ormone che un neurotrasmettitore. È prodotta dall’ipotalamo e svolge un ruolo nel riconoscimento sociale, nel legame e nella riproduzione sessuale.L’ossitocina sintetica come la pitocina è spesso usata come aiuto in fase di travaglio e parto. Sia l’ossitocina che la pitocina provocano la contrazione dell’utero durante il travaglio.

Le endorfine sono dei neurotrasmettitori che inibiscono la trasmissione dei segnali del dolore e promuovono delle sensazioni di euforia. Questi messaggeri chimici sono prodotti naturalmente dal corpo in risposta al dolore, ma possono anche essere innescati da altre attività come l’esercizio aerobico.L’”euforia da corridore” costituisce un esempio delle sensazioni piacevoli generate dalla produzione di endorfine.

Monoammine

L’epinefrina è considerata sia un ormone che un neurotrasmettitore. In generale, l’epinefrina (adrenalina) è un ormone dello stress che viene rilasciato dal sistema surrenale, ma funziona anche come un neurotrasmettitore nel cervello.

La noradrenalina è un neurotrasmettitore che svolge un ruolo importante per la prontezza e che è coinvolto nella reazione corporea di attacco o fuga. Il suo ruolo è quello di aiutare a mobilitare il corpo e il cervello ad agire in momenti di pericolo o di stress. I livelli di questo neurotrasmettitore sono tipicamente più bassi durante il sonno e più alti nei periodi di stress.

L’istamina agisce come neurotrasmettitore nel cervello e nel midollo spinale. Svolge un ruolo nelle reazioni allergiche e viene prodotta in quanto parte della reazione del sistema immunitario agli agenti patogeni.

La dopamina svolge un ruolo importante nella coordinazione dei movimenti del corpo. La dopamina è anche coinvolta nei fenomeni di gratificazione, motivazione e dipendenza. Diversi tipi di farmaci che creano dipendenza aumentano i livelli di dopamina nel cervello. Il morbo di Parkinson, che è una malattia degenerativa che provoca tremori e alterazioni del movimento motorio, è causato dalla perdita di neuroni che generano dopamina nel cervello.

La serotonina svolge un ruolo importante nel regolare e modulare l’umore, il sonno, l’ansia, la sessualità e l’appetito. Gli inibitori selettivi della ricaptazione della serotonina, solitamente indicati come SSRI, sono un tipo di farmaco antidepressivo comunemente prescritto per trattare la depressione, l’ansia, il disturbo e gli attacchi di panico. Gli SSRI lavorano per bilanciare i livelli di serotonina bloccandone la ricaptazione nel cervello, il che può aiutare a migliorare l’umore e a ridurre i sentimenti di ansia.

Purine

L’adenosina agisce come neuromodulatore nel cervello ed è coinvolta nella soppressione dell’eccitazione e nel miglioramento del sonno.

L’adenosina trifosfato (ATP) agisce come neurotrasmettitore nel sistema nervoso centrale e periferico. Svolge un ruolo nel controllo autonomo, nella trasduzione sensoriale, e nella comunicazione con le cellule gliali. La ricerca suggerisce che può anche rivestire un ruolo in alcuni problemi neurologici tra cui il dolore, i traumi e i disturbi neurodegenerativi.

Gasotrasmettitori

L’ossido nitrico svolge un ruolo nell’influenzare i muscoli lisci, rilassandoli in modo tale da consentire ai vasi sanguigni di dilatarsi e di aumentare il flusso sanguigno in alcune aree del corpo.

Il monossido di carbonio è solitamente conosciuto come un gas incolore e inodore che può avere effetti tossici e potenzialmente fatali quando le persone sono esposte a dei suoi alti livelli. Tuttavia, il monossido di carbonio è anche prodotto naturalmente dal corpo, ed agisce come un neurotrasmettitore che aiuta a modulare le reazioni infiammatorie.

Acetilcolina

L’acetilcolina è l’unico neurotrasmettitore della sua categoria, e si trova sia nel sistema nervoso centrale che in quello periferico; è il neurotrasmettitore primario associato ai motoneuroni. Svolge un ruolo nei movimenti muscolari ed anche nella memoria e nell’apprendimento.

Cosa succede quando i neurotrasmettitori non funzionano bene

Come accade per molti processi del corpo, le cose a volte possono andare storte. Non è forse sorprendente che un sistema così vasto e complesso come il sistema nervoso umano sia suscettibile di problemi.

Ecco alcune delle cose che potrebbero andare storte:

I neuroni potrebbero non produrre abbastanza un particolare neurotrasmettitore.

Un eccesso di un particolare neurotrasmettitore può essere rilasciato.

Gli enzimi possono disattivare troppi neurotrasmettitori.

I neurotrasmettitori possono essere riassorbiti troppo rapidamente.

Quando i neurotrasmettitori sono affetti da malattie o influenzati da farmaci, si possono verificare diversi effetti negativi sul corpo.

Malattie come il morbo di Alzheimer, l’epilessia e il Parkinson sono associate a deficit in alcuni neurotrasmettitori.

Gli operatori sanitari riconoscono il ruolo che i neurotrasmettitori possono svolgere nelle condizioni di salute mentale, ed è per questo che i farmaci che influenzano le azioni di questi messaggeri chimici del corpo sono spesso prescritti per aiutare a trattare una varietà di condizioni psichiatriche.

Ad esempio, la dopamina è associata a condizioni come la dipendenza e la schizofrenia. La serotonina svolge un ruolo nei disturbi dell’umore, tra cui la depressione ed il disturbo ossessivo-compulsivo. I farmaci, come gli SSRI, possono essere prescritti da medici e psichiatri per aiutare a trattare i sintomi della depressione o dell’ansia. I farmaci sono talvolta utilizzati come unica cura, ma possono anche essere usati in combinazione con altri trattamenti terapeutici, tra cui la terapia cognitivo-comportamentale.

Farmaci che influenzano i neurotrasmettitori

Forse la più grande applicazione pratica per la scoperta e la comprensione dettagliata del funzionamento dei neurotrasmettitori è stata lo sviluppo di farmaci che hanno un impatto sulla trasmissione chimica. Questi farmaci sono in grado di modificare gli effetti dei neurotrasmettitori, e possono alleviare i sintomi di alcune malattie.

Agonisti vs antagonisti: alcuni farmaci sono noti come agonisti ed agiscono aumentando gli effetti di neurotrasmettitori specifici. Altri farmaci indicati come antagonisti agiscono per bloccare gli effetti della neurotrasmissione.

Effetti diretti vs effetti indiretti: questi farmaci ad azione neurologica possono essere ulteriormente classificati a seconda che essi abbiano un effetto diretto o indiretto. Quelli che hanno un effetto diretto agiscono imitando i neurotrasmettitori perché sono molto simili a loro nella struttura chimica. Quelli che hanno un effetto indiretto lavorano agendo sui recettori sinaptici.

I farmaci che possono influenzare la neurotrasmissione includono i farmaci utilizzati per trattare delle malattie, tra cui la depressione e l’ansia, come gli SSRI, antidepressivi triciclici e benzodiazepine.

Anche le droghe illegali come l’eroina, la cocaina e la marijuana hanno un effetto sulla neurotrasmissione. L’eroina agisce come agonista ad azione diretta, imitando abbastanza gli oppioidi naturali del cervello da stimolare i loro recettori associati. La cocaina è un esempio di droga ad azione indiretta che influenza la trasmissione della dopamina.

Identificare i neurotrasmettitori

L’effettiva identificazione dei neurotrasmettitori può essere in realtà piuttosto difficile. Anche se i ricercatori possono osservare le vescicole contenenti i neurotrasmettitori, capire quali sostanze chimiche siano immagazzinate al loro interno non è così semplice.

Per questo motivo i neuroricercatori hanno sviluppato una serie di linee guida per determinare se una sostanza chimica possa essere definita o meno come neurotrasmettitore:

La sostanza chimica deve essere prodotta all’interno del neurone.

Gli enzimi precursori necessari devono essere presenti nel neurone.

La sostanza chimica deve essere presente in quantità sufficiente per indurre realmente un effetto sul neurone postsinaptico.

Il prodotto chimico deve essere rilasciato dal neurone presinaptico, e il neurone postsinaptico deve contenere dei recettori a cui il prodotto chimico si andrà a legare.

Deve essere presente un meccanismo di ricaptazione o un enzima che arrestil’azione della sostanza chimica.

Conclusioni

I neurotrasmettitori giocano un ruolo fondamentale nella comunicazione neurale, influenzando tutto, dai movimenti involontari all’apprendimento e all’umore. Questo sistema è complesso e altamente interconnesso. I neurotrasmettitori agiscono in modi specifici, ma possono anche essere influenzati da malattie, farmaci, o anche dalle azioni di altri messaggeri chimici.