Scritto da Gianluca Curtolo
ASSONI E TRASMISSIONE DEGLI IMPULSI NERVOSI
L’assone è un conduttore di impulsi nervosi in direzione centrifuga rispetto al corpo cellulare.
Origina dal soma cellulare, una particolare struttura anatomica denominata “cono di emergenza”, poichè possiede una forma a tronco di cono con la base rivolta verso il soma e l’apice che prosegue nell’assone.
Nella sua posizione prossimale, l’assone non presenta diramazioni, mentre si dirama in posizione distale.
Due neuroni attigui comunicano attraverso gli assoni grazie al rilascio di sostanze chimiche mediatrici come l’acetilcolina e l’adrenalina.
Le diramazioni terminali assoniche finiscono con strutture dette sinapsi, che si suddividono a loro volta in presinapsi e postsinapsi, spazio compreso tra la sinapsi ed il neurone successivo.
La sinapsi, oltre ai mitocondri necessari per la produzione energetica, contiene i mediatori chimici sintetizzati nel soma cellulare e condotti alle sinapsi attraverso il flusso assonico.
Possono comunicare sia con il soma, che con i dendriti di di altre cellule nervose.
L’assone è un conduttore elettrico.
La corrente è generata/caricata attraverso la presenza di ioni sodio, cloro, calcio e potassio.
Quando arriva un impulso elettrico, questo percorre l’assone e giunto alla sinapsi determina l’apertura dei canali del calcio, che a sua volta determina il rilascio di neurotrasmettitori come acetilcolina, acido glutammato, GABA o altri, che legandosi a specifici recettori permettono il passaggio dell’impulso nervoso da un neurone all’altro.
L’attività cerebrale dipende dalla comunicazione che si instaura tra le cellule nervose.
IL GABA
È considerato un derivato del glutammato con azione prettamente inibitoria. Esistono delle isoforme della glutammato acido carbossilasi che sottraggono un gruppo carbossilico dal glutammato dando vita al GABA (amminobutirrico) che è un acido grasso a catena corta e possiede un ruolo inibitorio perché attiva delle porte d’ingresso per gli anioni cloro, che riducono il potenziale di trasferimento di membrana, inibendo quindi l’attività di scarica del neurone.
Sotto la base della corteccia cerebrale vi sono dei piccoli interneuroni gabaergici, che possiedono alti valori di paralbumina, una proteina che lega il calcio.
Una volta attivato il GABA riverbera il segnale all’assone sottoforma di inibizione.
IL METABOLISMO CEREBRALE
Questa comunicazione neuro-metabolica può subire minime riduzioni, percepibili ma non invalidanti.
La compromissione nelle vie comunicative tra assoni, dendriti e neuroni e astrociti (cellule nervose che si occupano del rifornimento energetico neuronale e che svolgono funzioni neuro-protettive) porta progressivamente a processi compensatori che esauriscono prematuramente l’integrità delle cellule nervose, favorendone l’apoptosi.
Un fungo contenente erinacina, commercializzato sottoforma di integratore, sembra possedere un impatto notevole sulla sintesi dell’NGF (fattore di crescita nervosa), soprattutto a livello di alcune sottoclassi di fattori di accrescimento nervoso, di cui alcune appartenenti alla classe delle interluichine-6.
Questi mediatori con azione di supporto trofico, intervengono non nella gemmazione degli assoni e nella crescita del cono assonale, ma hanno un’azione anti-apoptotica, evitando quindi la morte programmata della cellula nervosa.
Questo avviene attraverso l’attivazione dei recettori bcl-2, che possiedono sia un’azione apoptonica che antiapoptotica.
La citocolina agisce a livello del recettore alpha-7 aumentando l’attività di scarica sinaptica. Questo si traduce in un potenziamento della funzione cognitiva.
L’integrazione di tutte queste sostanze, quali citocolina, OMEGA-3, funghi ad azione neuro-protettiva, possono avere un effetto positivo nel momento in cui si manifestano esordi di lieve depressione della propria funzione cognitiva.
Nel momento in cui la progressione involutiva inesorabile di un tessuto perenne non mitotico come il cervello prende corso, intervenire a livello di integrazione, ottenendo effetti positivi tangibili diviene molto difficile.
Un farmaco utilizzato nel mordo di Alzheimer, molto simile come azione alla citocolina, esalta l’azione del recettore alpha-7 da un lato, ma al tempo stesso blocca la colinaesterasi, enzima che permette all’aceticolina di uscire dalla sinapsi, potenziandone l’attività.
LA FUNZIONE DEI GRUPPI ACETILICI
La carnitina, legata al gruppo acetile in modo da superare la barriera ematoencefalica, ricopre un ruolo molto importante in sede cerebrale perché nel sistema nervoso centrale vi è una compartimentazione dei flussi energetici, poiché i neuroni non si nutrono di glucosio, ma utilizzano il sottoprodotto del metabolismo del glucosio, lattato.
Questi fa da precursore per la produzione energetica per sostenere il loro nutrimento.
Questo una volta ossidato a piruvato, entra nel ciclo di krebs e segue tutti i passaggi per la produzione energetica.
I mitocondri ricoprono un ruolo fondamentale.
L’enzima aldolasi interviene eliminando un atomo di carbonio dai monosaccaridi esosi.
I monosaccaridi esosi sono zuccheri a 6 atomi di carbonio. In questo modo, il monosaccaride pentoso derivato, zucchero a 5 atomi di carbonio, di cui fanno parte desossiribosio e ribosio, può essere trasformato in acido nucleico (DNA-RNA), e in nucleoside o nucleotide attraverso l’aggiunta di più basi azotate ed un gruppo fosfato nel caso degli acidi nucleici, e di una base azotata (adenina) e più gruppi fosfato nel caso del nucleosidi e nucleotidi.
La via dei pentosi fosfati viene intrapresa in situazioni di assenza dell’enzima aldolasi.
Il mantenimento di uno stato ossido riduttivo ottimale è fondamentale per mantenere uno stato neuronale ottimale.
Il neurone non è in grado di attuare la glicolisi, perché quel minimo di glucosio che riesce a captare, viene incanalato lungo la via dei pentoso fosfati, via metabolica alternativa e parallela alla glicolisi che avviene nel citoplasma del fegato, del surrene, nel tessuto adiposo, delle gonadi e della ghiandola mammaria.
Questo processo può avvenire in due fasi.
Ossidativa e non ossidativa.
Nella fase ossidativa si ottengono ribulosio e xilulosio dal glucosio.
A sua volta il ribulosio viene convertito in ribosio per la sintesi degli acidi nucleici, dei nucleosidi e nuocleotidi.
Dalla fase non ossidativa, dall’unione tra ribosio e xilulosio si ottengono fruttosio 6 e gliceraldeide 3 per la glicolisi.
Il neurone per salvaguardare la catena respiratoria è pieno di NADPH e di glutatione ridotto, sostanze antiossidanti generate attraverso la via dei pentosi fosfati.
Il NADPH ed il glutatione ridotto salvaguardano lo stato di salute neuronale eliminando le tossine.
La carnitina promuove il veicolamento delle catene aciliche attraverso la trans-esterificazione nel mitocondrio, indispensabili per il distacco dei gruppi carbossilici che forniscono energia nella catena respiratoria.
Le attività sinaptiche ed i fenomeni di propagazione elettrica, provocano una dissipazione di ioni dall’interno all’esterno delle cellule nervose.
Per questo motivo il cervello costa di una spesa energetica non indifferente.
Il cervello pesa da 1,2 a 1,3 kg, ma nel corso della giornata richiede il 20% della spesa energetica dell’intero sistema, di cui l 20-30% di questa è ricavata dal lattato.
La spesa energetica maggiore del cervello avviene in fase di apprendimento, momento successivo ad un avvenimento importante che richiede la messa in atto di un processo cognitivo.
Qualsiasi gesto attuato attraverso un processo cognitivo istantaneo, migliora nella sua qualità a distanza di ventiquattro ore.
Questo avviene perché il sistema nervoso riesce a coordinare in maniera molto più efficiente tutte le attività sinaptiche che in prima istanza hanno consentito l’attuazione del gesto, ma che con l’apprendimento successivo riescono ad elaborarlo e renderlo più efficace con meno richiesta dal punto di vista della spesa energetica.
Il sonno rappresenta l’attività aerobica del cervello.
L’astrocita produce la glicolisi anaerobica.
Il lattato derivante viene veicolato verso le vie di riconversione, per poi essere utilizzato dai neuroni sottoforma di energia attraverso la catena mitocondriale.
La carnitina interviene nel processo.
Le unità acetiliche non necessitano per forza glucosio per entrare nel ciclo di krebs, poiché lunghe catene acetiliche possono derivare dal glicerolo, dagli acidi grassi e dagli amminoacidi.
Questa continua dissipazione del gradiente di ioni provoca un decadimento del contesto chimico-ionico necessario per sostenere futuri fenomeni elettrici di comunicazione.
Il cervello sovraintende tutti i fenomeni di controllo a livello periferico.
Per questo motivo è importantissimo che abbia un adeguato ricambio tra energia spesa ed energia accumulata.
Uno squilibrio nel flusso di ioni, come ad esempio un’espulsione insufficiente di sodio ed una corrispondente internalizzazione scarsa di potassio, riduce le capacità gestionali locali e periferiche del cervello.
L’accoppiamento neuro-metabolico è indispensabile per capire quanto le sinapsi stanno funzionando in modo da garantirgli sufficienti rifornimenti veicolando verso di esse quantità di substrati energetici.
Quando i fenomeni di interscambio elettrico tra i neuroni si susseguono, grandi quantità di possiamo si accumulano a livello extracellulare.
Gli astrociti veicolano il potassio ed il glutammato all’interno delle cellule nervose ed avviando così la glicolisi.
Infatti il potassio, è primo elemento che veicola il glicogeno all’interno della cellula.
Glutammato e adrenalina/noradrenalina coadiuvano il processo, attivando la glicogeno forforilasi.
Per questo motivo la sindrome metabolica può avere una sua corrispondenza fenomenologica a livello cerebrale.
Quando l’astrocita non riesce a captare il glutammato, che quindi permane nella tasca sinaptica, non solo viene meno il flusso metabolico, ma il glutammato intossica il neurone, poiché quando un neurotrasmettitore permane troppo nella tasca sinaptica diviene neuro-tossico, come succede con i composti anfetaminici.
Questo fenomeno prende il nome di neurotossicità da eccitazione neuro-trasmettitoriale persistente per via dell’eccesso dei radicali liberi che si vengono a formare.
Se la neurotossicità è ancora a livelli accettabili, si può intervenire con un’integrazione di antiossidanti come l’acido ascorbico (vitamina C) ed il glutatione, in modo da salvaguardare l’integrità mitocondriale.
Gianluca Curtolo è un medico chirurgo, neurobiologo e biologo molecolare e fa parte della società italiana di neuropsicofarmacologia, ma soprattutto è un appassionato di bodybulding, nella forma più viscerale che possa esserci.
Per questo motivo sta mettendo a disposizione dei fruitori più accaniti e affamati di conoscenza del settore, il suo immenso bagaglio di materiale scientifico, dispensandolo con un linguaggio tecnico, ma allo stesso tempo comprensibile e privo di fanatismo, per mezzo di video, dirette e seminari dal vivo.
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