La risposta finora
Gli ormoni possono viaggiare nel sangue; i neurotrasmettitori spesso trasmettono segnali attraverso piccoli spazi tra le cellule nervose. In entrambi i casi, il recettore e i meccanismi interni della cellula ricevente contribuiscono a determinare la risposta.
Ormoni e neurotrasmettitori sono messaggeri chimici, ma le etichette descrivono la loro abituale via di comunicazione piuttosto che due famiglie chimiche perfettamente separate. Gli ormoni vengono comunemente rilasciati dalle cellule endocrine nella circolazione; i neurotrasmettitori vengono comunemente rilasciati dai neuroni nelle sinapsi. La stessa molecola può svolgere entrambi i ruoli. Ciò che fa un messaggero dipende da dove viene rilasciato, da quale recettore è presente, dalla concentrazione, dai tempi e dai meccanismi all'interno della cellula ricevente.167
In questa pagina
- La distanza è una distinzione utile
- La cellula ricevente determina la risposta
- Una sinapsi è una giunzione specializzata
- Eccitazione, inibizione e modulazione sono effetti diversi
- La stessa sostanza chimica può attraversare categorie
- Il feedback impedisce ai segnali di funzionare senza controllo
- Ciò che un meccanismo può e non può dirti
- Una verifica per il lettore
- Fonti
Da sinistra a destra: una cellula mittente, un segnale chimico e una cellula ricevente.
La distanza è una distinzione utile
Nella segnalazione endocrina, gli ormoni viaggiano nel sangue, talvolta attraverso vasi specializzati chiamati circolazioni portali. Un ormone può circolare ampiamente, ma rispondono solo le cellule con il recettore pertinente e i meccanismi a valle. I livelli ormonali possono variare con lo sviluppo, i ritmi quotidiani, il feedback, la malattia e il trattamento. In una sinapsi convenzionale, un potenziale d'azione raggiunge l'estremità di un neurone, innesca il rilascio di vescicole contenenti il trasmettitore e il trasmettitore attraversa una piccola fessura sinaptica. Si lega ai recettori della cellula postsinaptica e viene poi rimosso, degradato o ripreso. La distinzione della distanza è utile ma incompleta: alcuni messaggeri neurali possono diffondersi oltre la sinapsi immediata e i segnali endocrini possono agire localmente. Il percorso e la posizione del recettore dovrebbero essere indicati prima di trarre conclusioni sull’effetto di un trasmettitore. L’ossitocina mostra perché conta il contesto: lo stesso peptide partecipa al parto, alla fuoriuscita del latte e alla comunicazione cerebrale.11068
La cellula ricevente determina la risposta
Un messaggero non è un comando con un significato universale. La cellula ricevente deve portare un recettore compatibile. Il legame del recettore può aprire un canale ionico in pochi millisecondi, attivare un percorso della proteina G su un intervallo più lungo o alterare la trascrizione genetica per periodi molto più lunghi. I messaggeri impermeabili alle cellule utilizzano generalmente recettori presenti sulla superficie cellulare, mentre i messaggeri liposolubili come gli ormoni steroidei possono entrare nelle cellule e agire attraverso i recettori intracellulari. Diversi sottotipi di recettori possono innescare percorsi diversi; anche le cellule che trasportano lo stesso sottotipo possono rispondere in modo diverso perché le proteine dell'impalcatura, la stimolazione precedente e i segnali vicini differiscono. Anche la concentrazione sul recettore e la durata dell'esposizione sono importanti: un breve impulso e un segnale prolungato possono reclutare diversi programmi cellulari.78
Una sinapsi è una giunzione specializzata
In molte sinapsi, il rilascio del trasmettitore è strettamente localizzato: un terminale presinaptico rilascia una molecola in una fessura e la cellula postsinaptica direttamente sottostante trasporta i recettori rilevanti. Questa disposizione aiuta a fornire velocità e precisione spaziale. Alcuni messaggeri neurali si diffondono anche oltre la sinapsi immediata o agiscono attraverso recettori esterni alla densità postsinaptica. Queste forme di segnalazione locale o volumetrica sono ancora comunicazioni neurali, ma non rientrano in un semplice diagramma da un neurone a un neurone. Il percorso, la posizione del recettore e i tempi dovrebbero essere indicati prima di trarre conclusioni sull’effetto di un trasmettitore.69
Eccitazione, inibizione e modulazione sono effetti diversi
In un circuito neurale, un trasmettitore può aumentare o diminuire la probabilità che un neurone si attivi o modificare il modo in cui integra altri input. Questi effetti sono spesso descritti come eccitatori, inibitori o modulatori. Un recettore di canali ionici può modificare direttamente la tensione della membrana quando si apre. Un recettore accoppiato a proteine G può invece alterare i canali ionici o gli enzimi intracellulari attraverso passaggi intermedi. Lo stesso trasmettitore può produrre effetti opposti in cellule diverse se i sottotipi di recettori e l'accoppiamento a valle differiscono.57
La stessa sostanza chimica può attraversare categorie
L'adrenalina è un utile esempio didattico. La segnalazione correlata delle catecolamine può agire localmente dalle terminazioni nervose, mentre le cellule midollari surrenali rilasciano epinefrina nel flusso sanguigno, consentendole di agire come un ormone circolante. La vasopressina fornisce un altro esempio: i neuroni la rilasciano nel flusso sanguigno dall’ipofisi posteriore, mentre la segnalazione della vasopressina avviene anche all’interno del cervello. La classificazione segue la situazione di segnalazione, non un'etichetta permanente attaccata alla molecola. Anche la dopamina, la serotonina, l'acetilcolina e molti peptidi partecipano a molteplici tessuti e circuiti. L’affermazione che un trattamento “aumenta la serotonina” lascia aperta la questione di quali sottotipi di recettori, regioni, tessuti periferici, dose, periodo di tempo e risultati siano coinvolti.76910
Il feedback impedisce ai segnali di funzionare senza controllo
I sistemi ormonali utilizzano spesso un feedback negativo: un ormone a valle o un cambiamento fisiologico riduce l'ulteriore rilascio a monte. Anche i sistemi neurali utilizzano il feedback. I recettori possono desensibilizzare, i trasmettitori possono essere ripristinati e i circuiti inibitori possono limitare l’eccitazione. Questi controlli significano che una concentrazione misurata non è la stessa cosa di una risposta biologica sostenuta. Il blocco di un recettore può modificare il rilascio di un altro messaggero, alterare l’abbondanza dei recettori o spostare l’attività attraverso un percorso parallelo.18
Ciò che un meccanismo può e non può dirti
Sapere che una sostanza si lega a un recettore o assomiglia a un ormone può spiegare un'ipotesi di ricerca. Non stabilisce che la sostanza migliori un sintomo, allunghi la vita o abbia un equilibrio accettabile tra benefici e danni nelle persone. Mantieni quattro livelli separati: il messaggero e il suo percorso di rilascio; il recettore e la via cellulare; la risposta del tessuto o del circuito; e il risultato importante per il paziente. Un diagramma di percorso è una mappa di relazioni selezionate, non un resoconto completo della fisiologia.74
Una verifica per il lettore
Chiedi: dove viene rilasciato il messaggero e su quale distanza agisce? Quale sottotipo di recettore e tessuto ricevente sono stati studiati? L’effetto misurato era importante a livello molecolare, cellulare, a livello di circuito o per il paziente? Quali tempistiche, dose, comparatore e incertezza sono state riportate? Sono stati valutati i danni, il feedback, l’adattamento e gli effetti al di fuori del tessuto bersaglio? Se mancano questi dettagli, il meccanismo potrebbe comunque essere interessante, ma non è un’affermazione terapeutica completa.164
Fonti, mantenute vicine.
Fonti di supporto selezionate; non si tratta di una revisione completa della letteratura.
- Cos'è un ormone?NIH / NIGMS · Spiegatore scientifico ufficiale
- Glossario biomedicoNIH / NIGMS · Riferimento scientifico ufficiale
- Segnale cellulare — Dizionario NSC dei termini del cancroNational Cancer Institute · Riferimento scientifico ufficiale
- Come funzionano i farmaci?NIH / NIGMS · Spiegatore scientifico ufficiale
- Glossario dei Termini NeurologiciNational Institute of Neurological Disorders and Stroke · Riferimento neurologico ufficiale
- NeurotrasmettitoriNCBI Bookshelf / Neuroscience · Riferimento della scienza biomedica
- Molecole di segnalazione e loro recettoriNCBI Bookshelf / The Cell: A Molecular Approach · Manuale biomedico ad accesso aperto
- Principi generali di comunicazione cellulareNCBI Bookshelf / Molecular Biology of the Cell · Riferimento del libro di testo biomedico aperto
- Cosa definisce un neurotrasmettitore?NCBI Bookshelf / Neuroscience · Riferimento della scienza biomedica
- Neuropeptides e piccoli trasmettitori amine molecola: segnale cooperativo nel sistema nervosoCellular and Molecular Life Sciences / PubMed Central · Recensione scientifica