GLUTAMMATO E ACIDO γ-aminobutirrico (GABA)

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Alessio Rizzi
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1 GLUTAMMATO E ACIDO γ-aminobutirrico (GABA)

2 GLUTAMMATO E ACIDO γ-aminobutirrico

3 GLUTAMMATO E GLI AMINOACIDI ECCITATORI Ossalacetato Glioxilato Glicina Modulatore allosterico positivo dei recettori NMDA e Agonista endogeno con propri recettori ionotropici INIBITORI Aspartato Glutamina

4 SINAPSI GLUTAMATERGICA NMDAR e AMPAR recettori ionotropici mglur recettori metabotropici EAAT trasportatori degli Aminoacidi Eccitatori GLAST e GLT-1 sono EAAT gliali Glu glutammato Gln glutamina

5 I RECETTORI DEL GLUTAMMATO Il GLUTAMMATO è il principale neurotrasmettitore di tipo eccitatorio, ampiamente e uniformemente distribuito in tutto il SNC Influenza la sopravvivenza, la differenziazione e il rimodellamento neuronale Due sottotipi recettoriali: ionotropici (NMDA, AMPA e kainato) e metabotropici

6 RECETTORI IONOTROPICI ATP Acetilcolina Glutammato nachr muscolare nachr neuronale GABA A NMDA 5-HT3 Glicina P2X1

7 IONOTROPICI - iglur Associati a canali ionici NMDA AMPA Kainato SUBUNITÀ che compongono il canale: GluN1 GluN2 (A,B,C,D) GluN3 GluA (1-4) GluK (1-5) Trasmissione lenta Trasmissione veloce

8 ETERODIMERO. OMODIMERO I RECETTORI IONOTROPICI DEL GLUTAMATO Canali tetramerici che contengono 2 copie di subunità (GluN1-3 per NMDA, GluA 1-4 per AMPA e kainato) che si assemblano attorno ad un poro centrale Ogni subunità presenta: - un largo dominio N-terminale extracellulare - tre domini transmembrana (A, B, C) e un segmento a forcina che riveste il canale - un sito di legame dell agonista formato dalle due regioni extracellulari - un dominio C-terminale intracellulare

9 I RECETTORI NMDA: Farmacologia Antagonisti: Memantina Perampanel Spermidina Ifenprodil Eliprodil (antagonisti) Bloccanti: Ketamina fenciclidina

10 Recettori ionotropici Recettori metabotropici NMDA AMPA/kainato Sito recettoriale Sito modulatorio Agonista endogeno Glutammato Glicina (co-agonista) Glutammato Glutammato Altri agonisti Aspartato NMDA Cicloserina AMPA Kainato Acido Domoico ACPD Antagonisti D-AP5 CNQX Bloccanti del canale Ketamina Fenciclidina Magnesio Non applicabile Meccanismo effettore ROC (cinetica lenta) Permeabile al Ca2+ ROC (cinetica veloce) Permeabile al Na+ Attivazione PLC Aumento [Ca2+]in riduzione camp Ruoli funzionali Potenziali post-sinaptici lenti Plasticità sinaptica Eccitotossicità Potenziali postsinaptici veloci Trasmissione lenta eccitatoria/inibitoria

11 Aspetti funzionali dei recettori del glutammato I recettori AMPA/kainato - hanno prevalentemente localizzazione post-sinaptica - sono i principali responsabili della trasmissione sinaptica rapida nel SNC - spesso coesistono con i recettori NMDA I recettori MNDA sono coinvolti - nella plasticità sinaptica (Long Term Potentiation o LTP) - nella eccitotossicità - nella patogenesi dell'epilessia

12 LTP 1. Rilascio di Glu dal neurone presinaptico attivato 2. Legame del Glu ai recettori AMPA e NMDA 3. Apertura dei recettori AMPA 4. Entrata di Na+ e produzione di un EPSP Se la depolarizzazione è sufficiente da causare lo sblocco del magnesio 5. Apertura dei canali NMDA 6. Entrata di Ca2+ e produzione di secondi messaggeri che promuovono 7. L'inserzione di altri recettori AMPA Sulla membrana è 8. Rilascio di ossido nitrico 9. L'ossido nitrico stimola un rilascio duraturo di glutammato dal terminale presinaptico

13 ECCITOTOSSICITA L'eccessivo ingresso di Ca 2+ causa: - attivazione di proteasi e lipasi intracellulari - riduzione della funzione mitocondriale - produzione di radicali liberi e stress ossidativo

14 RECETTORI METABOTROPICI DEL GLUTAMMATO Gruppo I Gruppo II Gruppo III mglur1 mglur5 mglur2 mglur3 mglur4 mglur6 mglur7 mglur8 Hanno prevalentemente funzione modulatoria sui canali del calcio e del potassio e sui iglur Trasmissione Lenta Eccitatori Attivazione della protein chinasi C (PKC) Trasmisione Lenta Inibitori Inibizione della Adenilato Ciclasi (AC) Sono espressi a livello: - prevalentemete postsinaptica (gruppo I) -pre- e post-sinaptico (gruppo II) - assonale (gruppo III) - in sinapsi GABAergiche

15 RECETTORI METABOTROPICI DEL GLUTAMMATO Le proteine HOMER

16 RECETTORI METABOTROPICI DEL GLUTAMMATO: DIMERIZZAZIONE

17 I RECETTORI DELL ACIDO γ-aminobutirrico

18 I RECETTORI DELL ACIDO γ-aminobutirrico Il GABA è il principale neurotrasmettitore di tipo inibitorio Influenza lo stato emozionale, il comportamento aggressivo e difensivo, l'apprendimento e la memoria, i ritmi circadiani, l'appetito e la funzione motoria Tre sottotipi recettoriali denominati GABAA e GABAC (ionotropici) e GABAB (metabotropici)

19 I RECETTORI DELL ACIDO γ-aminobutirrico GABAA GABAB GABAC Ligandi Ionotropico Canale al Cl- Metabotropico Ionotropico Canale al Cl- GABA EC50 10 microm EC50 10 microm EC50 1 microm Muscimolo Agonista Inattivo Agonista parziale Baclofen Inattivo Agonista Inattivo Bicucullina Agonista competitivo Inattivo Inattivo Picrotossina Bloccante Inattivo Bloccante

20 RUOLI DEI RECETTORI DEL GABA: GABAA: Mediano la trassmissione sinaptica inibitoria veloce Regolano l'eccitabilità neuronale Responsabili dei cambiamenti rapidi d'umore (ansia, panico, risposta allo stress) GABAB: Mediano la trasmissione dei potenziali inibitori lenti Responsabili degli effetti lenti su memoria e umore (depressione) Regolano la risposta al dolore GABAC: Mediano la trasmissione inibitoria lenta e di lunga durata Regolano la visione (altamente espressi a livello della retina)

21 RECETTORI GABA-A Eteropentameri formati da subunità generalmente diverse Aumentano la conduttanza agli ioni Clriducendo l eccitabilità neuronale

22 FARMACOLOGIA DEI RECETTORI GABA A siti allosterici regolatori per - benzodiazepine (BDZ, facilitano il legame del GABA. NOTA: In assenza di GABA le BDZ non sono in grado di favorire l apertura del canale) - barbiturici - Steroidi (alfaxone, metaboliti del progesterone e del desossicorticosterone) - Anestetici generali (propofol) - anestetici volatili (isofluorano, alotano) - Etanolo - Convulsivanti (picrotossina PTX, bloccanti del canale)

23 Il sito di legame delle BDZ Subunità Alfa che compongono il canale a1 a2 a3 a4 a5 a6 FREQUENZA 60% 15-20% 10-15% <5% <5% <5%

24 I RECETTORI GABA A - effetto dell'espressione delle diverse subunità sull'affinità per le benzodiazepine

25 SEDAZIONE RILASSAMENTO EFFETTO IPNO- MUSCOLARE INDUCENTE EFFETTO EFFETTO ANTI ANSIOLITICO CONVULSIVO AMNESIA DIPENDENZA ABUSO EFFETTI CLINICI EFFETTI "COLLATERALI"

26 RECETTORI METABOTROPICI DEL GABA GABAB Accoppiati a proteine G ampiamente distribuiti nel SNC a livello pre- e postsinaptico diversi sottotipi potenziali siti di interazione per: farmaci ad attività antinocicettiva e miorilassante (agonisti) o anti-depressiva e cognitiva (antagonisti)

27 EPILESSIA Alterato equilibrio tra influenze sinaptiche eccitatorie ed inibitorie terapia anti-convulsivante: - facilitazione dei processi neuronali inibitori (GABA) - inibizione della trasmissione eccitatoria (glutammato) - inibizione della funzione dei canali a controllo di potenziale del Ca 2+ (che mediano il rilascio di neurotrasmettitori) e del Na + (che mediano la trasmissione dell impulso nervoso)

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