Sinapsi

Quando un segnale nervoso raggiunge la parte terminale del neurone, deve innescare il rilascio di neurotrasmettitori che possono poi trasmettere l'impulso attraverso le sinapsi al neurone successivo.

La sinapsi avviene tra cellule nervose, ma anche tra cellule nervose e cellule muscolari (giunzione neuromuscolare), fattore che ha tanta importanza per alcune malattie neuromuscolari, e tra cellule nervose ed endocrine, fattore importante per il rilascio di alcune sostanze ormonali.

Una volta che un impulso nervoso ha innescato il rilascio di neurotrasmettitori, questi messaggeri chimici attraversano la piccola fessura sinaptica e vengono catturati da recettori specializzati sulla superficie della cella successiva. Questo processo converte il segnale chimico in un segnale elettrico. Se il segnale è sufficientemente forte, verrà propagato lungo il neurone successivo da un potenziale d'azione fino a raggiungere nuovamente una sinapsi e il processo verrà ripetuto nuovamente.

Le sinapsi sono composti da tre parti principali:

Un impulso elettrico viaggia lungo l'assone di un neurone e quindi stimola il rilascio di vescicole contenenti neurotrasmettitori. Queste vescicole saranno quindi associate alla membrana della cellula pre-sinaptica, rilasciando per esocitosi i neurotrasmettitori nella sinapsi. Questi messaggeri chimici attraversano la fessura sinaptica e si connettono ai siti recettoriali nella cellula nervosa più prossima, innescando un impulso elettrico noto come potenziale d'azione.

Esistono due diversi tipi di sinapsi:

La sinapsi chimica prevede il rilascio di messaggeri chimici. I neurotrasmettitori diffondono attraverso le sinapsi e si legano a recettori specializzati della cellula post-sinaptica, la quale viene eccitata o inibita dal neuromuscolare. L'eccitazione conduce al rilascio di un potenziale d'azione, mentre l'inibizione impedisce la propagazione del segnale. Un tipo di sinapsi chimica è la giunzione muscolare, cioè una struttura specializzata di un neurone, che stabilisce un contratto funzionale con un'altra cellula eccitabile per la trasmissione di impulsi bioelettrici.

Nelle sinapsi elettriche, invece, due neuroni sono collegati da canali specializzati, che consentono ai segnali elettrici di viaggiare rapidamente dalla cellula pre-sinaptica alla cellula post-sinaptica, accelerando il trasferimento del segnale.

Il divario tra sinapsi elettriche è molto più piccolo rispetto a quello tra sinapsi chimiche: è di circa 3,5 nm, contro i 20 nm delle sinapsi chimiche. I canali speciali di proteine che collegano le due cellule permettono alla corrente positiva di fluire dal neurone pre-sinaptico direttamente nella cella post-sinaptica.

Le sinapsi elettriche trasferiscono i segnali molto più velocemente delle sinapsi chimiche. Mentre la velocità di trasmissione nelle sinapsi chimiche può richiedere fino a diversi millisecondi, la trasmissione nelle sinapsi elettriche è quasi istantanea.

Se le sinapsi chimiche possono essere sia eccitatorie che inibitorie, le sinapsi elettriche sono solo eccitatorie.

Le sinapsi elettriche hanno quindi il vantaggio della velocità, ma la forza del loro segnale diminuisce mentre questo viaggia da una cella all'altra. A causa di questa perdita di potenza del segnale, è necessario un grande neurone pre-sinapstico che influenzi neuroni post-sinaptici più piccoli.

La sinapsi chimica, invece, può essere più lenta, ma può anche trasmettere un messaggio senza alcuna perdita di potenza del segnale. Neuroni pre-sinaptici molto piccoli sono in grado di influenzare anche cellule post-sinaptiche molto grandi.

La schizofrenia è un deficit delle capacità cognitive, della percezione e della motivazione, che solitamente colpisce gli adolescenti o i giovani adulti. Questa malattia comporta una perdita di materia grigia e una riduzione del numero di sinapsi, di cui le cause erano finora sconosciute.

Secondo un recente studio, svolto dall'Harvard Medical Sc Boston e pubblicato sulla rivista Nature, la schizofrenia potrebbe essere causata da un'eccessiva perdita di sinapsi, legata alla sovra-espressione di un gene. Questo gene codifica per una serie di proteine, denominate C1-C4, che svolgono un ruolo molto importante in una parte del sistema immunitario.

C4, soprattutto, ha un ruolo fondamentale nell'eliminazione delle sinapsi durante lo sviluppo del cervello. Il gene che la codifica ha un grado di variabilità strutturale abbastanza alto, di conseguenza i soggetti con una particolare forma del gene C4 hanno un'espressione di questo stesso gene più alta e quindi un maggiore rischio di sviluppare schizofrenia.

Secondo l'opinione dei ricercatori, questo risultato di laboratorio spiegherebbe anche perché la schizofrenia insorge in una così giovane età: durante l'adolescenza e i primi anni dell'età adulta, si verifica nel cervello un forte rimodellamento che può essere collegato ad un'eccessiva perdita di sinapsi.