SISTEMA DI TRASPORTO DELLA SEROTONINA

Il neurotrasmettitore, una volta liberato nel vallo sinaptico (Fig. 6), oltre a combinarsi con i recettori specifici pre- o post-sinaptici, è sottoposto ad una serie di meccanismi che hanno la finalità di abbassarne la concentrazione, favorendo la dissociazione dai recettori e la cessazione dell'effetto intrasinaptico (Amara e Kuhar, 1993). Questi meccanismi sono principalmente:

• la degradazione enzimatica

• il recupero del neurotrasmettitore da parte della terminazione nervosa (Iversen, 1975)

• la ricaptazione del neurotrasmettitore da parte delle cellule gliali

• la diffusione extra-sinaptica.

Per quanto riguarda il sistema serotoninergico ha particolare importanza il secondo meccanismo, che viene comunemente chiamato "ricaptazione" o re-uptake e avviene per mezzo di trasportatori specifici localizzati sulla membrana del terminale nervoso presinaptico. Si tratta di un processo attivo che richiede energia, è saturabile, è sodio e temperatura dipendente e viene

inibito da farmaci specifici (Ross, 1982). Una volta che il neurotrasmettitore si trova nel citoplasma, può essere trasferito nelle vescicole sinaptiche ad opera del trasportatore vescicolare o venire metabolizzato.

Ricordiamo che i trasportatori di membrana e vescicolari, pur avendo una struttura terziaria simile, differiscono sia dal punto di vista molecolare che farmacologico. E' interessante notare come questo meccanismo consenta un notevole risparmio energetico rendendo, inoltre, la terminazione nervosa relativamente indipendente dal corpo cellulare anche durante periodi di intensa attività secretoria.

La super-famiglia dei trasportatori di membrana è composta almeno da due famiglie. La prima è rappresentata da trasportatori per gli aminoacidi eccitatori (aspartato, glutammato) e necessita per funzionare del co-trasporto di Na+ e del contro-trasporto di K+. La seconda è formata invece dai trasportatori per le catecolamine, 5-HT, GABA, glicina, taurina ed è dipendente da un cotrasporto di Na+ e Cl-. La direzione e la velocità del trasporto, per entrambi i tipi di trasportatore, dipendono dal gradiente di Na+; il trasporto può quindi rallentare o perfino invertirsi durante la depolarizzazione o a causa dell'inibizione della pompa Na+/K+ ATPasica che determina il

mantenimento del gradiente del Na+ tra interno ed esterno della cellula.

Vi sono alcune condizioni in cui i trasportatori lavorano in maniera inversa, estrudendo i neurotrasmettitori anziché ricaptarli, in particolare:

a) quando aumenta la concentrazione dei neurotrasmettitori nel citoplasma;

b) quando si verifica una diminuzione del gradiente di Na+;

c) quando nello spazio sinaptico è presente un'alta concentrazione di un substrato che può essere trasportato dallo stesso trasportatore.

In questo caso non solo possiamo assistere a fenomeni di contro- trasporto, ma possiamo avere anche spiazzamenti a livello vescicolare del neurotrasmettitore a favore della nuova sostanza. Molti trasportatori sono stati clonati, ma non si è ancora stabilita precisamente la loro struttura terziaria.

Essi sono caratterizzati da 8-12 domini transmembranari, domini extra ed intracellulari e da regioni ristrette e variabili che conferiscono specificità per il neurotrasmettitore; inoltre si rileva un'elevata omologia nelle catene transmembranarie 1-2 e 4-8, ciò

indica l'importanza di queste regioni nella funzione di trasporto (Amara e Kuhar, 1993).

Il trasportatore della 5-HT (SERT) è stato clonato e sequenziato nel cervello di ratto (Blakely e coll., 1991), nelle cellule di coriocarcinoma placentare (Ramamoorthy e coll., 1993 a), nel cervello umano (Lesch e coll., 1993 a) e nelle piastrine (Lesch e coll., 1993 b).

Esso è rappresentato da un polipeptide di 630 aminoacidi, con 12 sequenze trasmembrana e peso molecolare pari a 70 KDa. Il processo di re-uptake della 5-HT è strettamente legato alla presenza di ioni Na+ e Cl-.

Esistono delle tappe obbligate di legame sulla proteina "carrier". Il complesso molecolare di trasporto è paragonabile ad un canale ionico che lega prima il Na+, poi la 5-HT, infine il Cl-; il Na+ è importante nella fase di captazione dell'amina dall'ambiente extracellulare e il Cl- ha un ruolo essenziale nel trasferimento della 5-HT nell'ambiente intracellulare. Questi legami causano delle modificazioni steriche del trasportatore, che provocano la liberazione dei tre componenti all'interno della cellula. A questo punto il trasportatore libero lega uno ione K+, che permette la nuova esposizione del canale al mezzo extracellulare. Una volta che

si è distaccato il K+ il sistema è pronto ad effettuare un altro ciclo (Humphreys e coll., 1991; Kanner, 1987; Marcusson e Ross, 1990). Molti composti psicoattivi, come gli antidepressivi triciclici (TCA) e gli inibitori selettivi del re-uptake della 5-HT (SSRI) (Garattini e Samanin, 1988; Marsden, 1991) quali paroxetina, fluoxetina, sertralina, fluvoxamina, citalopram e escitalopram, riconoscono come bersaglio primario il sistema di trasporto della 5-HT bloccandolo e favorendo così un aumento delle concentrazioni intra- sinaptiche di 5-HT.

Esperimenti di binding effettuati con imipramina triziata (3H-IMI) hanno evidenziato l'eterogeneità di questi siti di legame collegati al meccanismo del re-uptake della 5-HT (Sette e coll., 1983). La 3H- IMI si lega, infatti, ad almeno due siti presenti nelle membrane cerebrali: uno ad alta affinità ed uno a bassa affinità. Il primo, di natura proteica e Na+-dipendente, corrisponderebbe al sito di trasporto della 5-HT e ad esso si legherebbero TCA e SSRI; il secondo, non proteico, forse lipidico, Na+-indipendente, potrebbe essere localizzato nella componente lipidica che circonda il trasportatore (Reith e coll., 1984) e non sarebbe implicato nel trasporto della 5-HT.

A causa di questa eterogeneità sono stati ricercati degli spiazzanti più selettivi e la paroxetina triziata (3H-PAR) (Mellerup e coll., 1983; Habert e coll., 1985) è risultata la molecola più idonea. Tale composto ha, infatti, dimostrato un'affinità per il trasportatore 100 volte maggiore rispetto all' 3H-IMI e di possedere un solo sito di legame corrispondente a quello di re-uptake della 5-HT (Marcusson e coll., 1988).

Attraverso metodiche di binding (Laruelle e coll., 1988) e autoradiografiche (Duncan e coll., 1992) è stata valutata la distribuzione del trasportatore; la massima concentrazione è stata rinvenuta a livello della sostanza nera e del corpo striato, comunque notevoli quantità sono state rilevate anche nell'ipotalamo, nel sistema limbico (ippocampo, amigdala e giro cingolato) e corpo striato (putamen e caudato). La sostanza bianca e il cervelletto ne sono quasi sprovvisti.

Nel 1977, Stahl ha descritto le strette somiglianze tra il meccanismo del re-uptake piastrinico e quello cerebrale, studio che ha portato ad utilizzare le piastrine come modello periferico di terminali presinaptici serotoninergici (Stahl, 1977).

Le tecniche di biologia molecolare hanno successivamente permesso la clonazione del trasportatore piastrinico e di verificarne l'identità con quello cerebrale (Lesch e coll., 1993 b).

E’ stato evidenziato che il SERT, sia neuronale che piastrinico, presenta sei siti di fosforilazione: tre per la PKA, attivata dal cAMP, e tre per la PKC (Lesch e coll., 1993 a), attivata dal DAG.

In una linea cellulare di coriocarcinoma placentare umano, nel quale è presente il trasportatore per la 5-HT (Ramamoorthy e coll., 1993 b), è stato rilevato che la somministrazione della tossina colerica o di composti che determinavano, come questa, l'incremento dell'cAMP cellulare causano l'attivazione della PKA con il conseguente aumento del re-uptake della 5-HT (Cool e coll., 1991; Ramamoorthy e coll.,1993 a).

La somministrazione degli esteri del forbolo su una coltura di cellule endoteliali bovine causa invece l'attivazione della PKC e la conseguente riduzione del trasporto della 5-HT (Myers e coll.,1989).

Queste evidenze dimostrano che il sistema di re-uptake della 5-HT, è controllato da due sistemi opposti, quello dell'cAMP e quello del PIP2 tramite la regolazione di due chinasi la PKA, e la PKC.

Sinapsi serotoninergica

1.6 SEROTONINA E PSICOSI .

Già nella prima metà del XX secolo, erano state formulate le prime ipotesi relative alle basi biologiche di alcuni sintomi psicotici, ed era stato sottolineato il rapporto con il sistema serotoninergico, sulla base delle somiglianze strutturali fra la 5-HT e la dietilammide dell’acido lisergico (LSD), sostanza psicotomimetica che produce allucinazioni e deliri sovrapponibili a quelli presenti nelle psicosi funzionali, agendo sulla trasmissione serotoninergica (Shaw e Woolley, 1956). In seguito questa teoria fu soppiantata dall’ipotesi che alla base dei disturbi psicotici esistesse solo un’alterazione del sistema dopaminergico, sulla spinta della sintesi e introduzione nella pratica clinica dei cosiddetti antipsicotici classici (o tipici), neurolettici che bloccano i recettori dopaminergici. Nei decenni successivi, ricerche dirette all’individuazione di nuove molecole attive nel trattamento delle psicosi, hanno portato alla scoperta di nuovi composti detti neurolettici atipici, capaci di bloccare simultaneamente sia i recettori dopaminergici di tipo D2, che i recettori serotoninergici di tipo 5-HT2, e molti altri, dando di nuovo

rilievo all’ipotesi di un coinvolgimento del sistema serotoninergico nella fisiopatologia di alcuni disturbi psicotici. Tale ipotesi è stata