Biochimica del tessuto nervoso

La composizione chimica del sistema nervoso è differente nella sostanza bianca e nella sostanza grigia. La sostanza bianca, composta principalmente da mielina, è ricca di glicerofosfolipidi, colesterolo e glicosfingolipidi (gangliosidi, cerebrosidi). La sostanza grigia è più ricca di acqua, amminoacidi liberi e proteine. L’encefalo consuma abitualmente circa il 20% di ossigeno circolante e 100-120 grammi di glucosio al giorno che è il substrato energetico principale. Le cellule neuronali sono completamente dipendenti dal glucosio plasmatico in quanto non possono avviare la gluconeogenesi. I neuroni non possono utilizzare gli acidi grassi come substrati energetici in quanto manca un enzima della β-ossidazione ma possono utilizzare altri substrati energetici come il lattato, l’acetato e i corpi chetonici. Le interazioni neurone-neurone si realizzano attraverso le sinapsi elettriche e le sinapsi chimiche. Esistono due tipi di sinapsi chimiche: quelle in cui il neurotrasmettitore si lega a un canale ionico, causandone l’apertura o la chiusura (recettori ionotropici) e quelle in cui il neurotrasmettitore si lega a un recettore che porta alla produzione di un secondo messaggero che interagisce con i canali ionici, causandone l’apertura o la chiusura (recettori metabotropici) La fase della neurotrasmissione può essere divisa in 5 fasi: la sintesi, l’accumulo, il rilascio del neurotrasmettitore, il suo legame al recettore e infine la terminazione del segnale. Sono noti più di 50 neurotrasmettitori, alcuni con proprietà eccitatorie e altri inibitorie a seconda delle aree del SNC o dei tessuti periferici. I principali neurotrasmettitori eccitatori sono l’acetilcolina, le catecolammine (noradrenalina, adrenalina e dopammina), la serotonina, l’istammina, il glutammato e l’aspartato. I due neurotrasmettitori inibitori sono il GABA e la glicina. I neurotrasmettitori possono essere sinterizzati praticamente in ogni parte del neurone e accumulati, mediante un meccanismo attivo ATP-dipendente, all’interno di vescicole presenti nella terminazione sinaptica. Il rilascio del neurotrasmettitore è un evento quantizzato: l’impulso nervoso che raggiunge la terminazione presinaptica causa il rilascio delle molecole del neurotrasmettitore, contenute in numero fisso, all’interno delle vescicole. L’evento è favorito da un aumento della concentrazione di Ca2+ intracellulare. La fusione della vescicola contenente il neurotrasmettitore con la membrana presinaptica è favorita dalle proteine del complesso SNARE. Il legame del neurotrasmettitore di tipo eccitatorio con il neurorecettore induce direttamente o indirettamente, l’apertura transitoria di canali ionici per il Na+ con conseguente depolarizzazione della membrana e generazione dell’impulso nervoso. Nel caso che il recettore sia tipo ionotropico è egli stesso un canale ionico. Ogni neurotrasmettitore lega in modo specifico al suo recettore (colinergici, dopaminergici, adrenergici serotoninergici, istaminergici, glutamminergici, gabaergici ect). Tre sono i meccanismi con cui viene bloccata l’azione dei neurotrasmettitori: la ricaptazione nei neuroni presinaptici, la modificazione metabolica e la captazione da parte di altre cellule. A causa dell’assoluta dipendenza dal glucosio e dall’ O2 nella produzione di ATP, abbassamenti anche lievi della glicemia e della pressione parziale di O2 (ipossia) possono causare una riduzione del metabolismo energetico e quindi delle funzionali cerebrali. L’ipoglicemia prolungata può causare danni cerebrali irreversibili.