LTP: Introduzione

Al fine di comprendere i fenomeni di sensibilizzazione nervosa centrale è essenziale conoscere i processi alla sua base. La sensibilizzazione è un mondo complesso, questo articolo tratta di una sua base che porta sia alla formazione di ricordi come quella di rinforzo tra collegamenti sinaptici in generale. La somma di più processi porterà ad un emergenza che vedremo rispondere a leggi diverse dalla semplice somma delle parti.

PLASTICITÀ SINAPTICA

Ogni Neurone ha  necessità di comunicare il proprio mondo con un altro simile, questo scambio di informazione avviene tramite le sinapsi, esse servono a conferire  lo stato di un neurone e cosa vuole provocare nel successivo. Il neurone comunicante viene definito tramite i suoi terminali come presinaptico, quello ricevente le direttive come post sinaptico.

Secondo il postulato di Hebb, che meriterà un capitolo tutto suo in questa serie di articoli, ogni sinapsi tende a rinforzarsi tanto più i neuroni aumentano le scariche vicendevolmente. 

A seconda di come i neuroni vanno a combinare i propri potenziali di azione avremo differenti azioni, dal rinforzo all’attenuazione degli stimoli. Un principio esattamente antitetico al postulato di hebb è quello, appunto, anti-hebbiano dove l’assenza o l’indebolimente di stimoli produce effetti opposti a quanto sopra. Qui verrà trattato principalmente il carattere hebbiano delle sinapsi.

Eric Kandel studiando l’aplysia, un lumaca marina, scoprì un fenomeno  che attualmente è una delle nostro basi per comprendere i meccanismi di ritenzione della memoria, del dolore e di come in generale funzionino le sinapsi neuronali. In anni di prove su quanto scoperto da Kandel sappiamo che attuando degli stimoli ad alta fequenza(>50hz) sui neuroni sottoposti a cicli definiti con un numero di stimolazioni nel tempo il cambiamento delle sinapsi non è un fenomeno passeggero ma diventa duraturo, da poche ore fino a tutta la vita dell’individuo. Con la stimolazione a frequenze di scarica più basse (2 hz) ma prolungate nel tempo si portano le sinapsi in una condizione uguale in cui la capacità e l’efficienza di comunicazione fra le due parti aumenta.

Questo fenomeno è dovuto ad un meccanismo denominato Long Term Potentiation(LTP) con il suo corrispettivo opposto nella Long Term Depression(LTD). 

ANALISI DEL FENOMENO LTP

Durante una scarica breve a determinate frequenze il neurone presinaptico aumenta la sua efficienza nei confronti del neurone post sinaptico, il quale con un feedback positivo rilascia sostanze quali, ad esempio, ossido nitrico provocando un mantenimento della frequenza di scarica nel breve periodo, solitamente i canali proteici che portano alla conduttanza di ioni sono quelli precedenti senza cambi conformazionali, nuovi recettori o altre variazioni strutturali delle membrane pre o post sinaptiche. Se lo stimolo perdura nel tempo, oltre all’aumento costitutivo della formazione di vescicole nei terminali presinaptici ad opera del sistema reticolare lisco e della sintesi di neurotrasmettitori come Glutammato, serotonina, etc.. il neurone post sinaptico va incontro ad un trasformazione e modificazione recettoriale.  La prima fase viene definita come early LTP mentre le seconda che comporta modifiche strutturali e costitutive viene definita come late LTP. 

LTD

5) Questo schema può essere interrotto o modificato se i neuroni ricevono frequenze di scarica differenti, permettendo un minor passaggio di calcio in membrana tramite i NMDA oppure modificando la popolazione cellulare portando a valori differenti il potenziale di membrana per il raggiungimento della soglia.  Diventando meno forti nelle loro connessioni tendono a ritornare allo stato di minor reattività tra sinapsi, questo stato è il Long Term Depression. Il fenomeno è spiegabile in quanto un afflusso costitutivo e minore di calcio tende a legarsi con molecole che hanno un affinità maggiore per esso come le fosfatasi al posto delle chinasi, le prime inibiscono l’azione delle seconde necessarie per il fenomeno di LTP. É ancora in dubbio se l’effetto  é dovuto ad un diverso tempo di stimolo od una sua frequenza. 

Conclusioni

In conclusione possiamo affermare come il LTP sia un fenomeno utile al creare circuiti neuronali che con minimo stimolo possano dare una resa maggiore, questo fenomeno occorre tra diverse cellule nervose. Nelle regioni ippocampali CA1, 3 é importante per la ritenzione del ricordo e la costruzione dello stesso; nelle vie nocicettive invece porta a fenomeni di sensibilizzazione  dove il dolore diviene una rappresentazione mentale più facile da evocare. 

Bibliografia:

Marzia Malcangio (2009), Synaptic Plasticity in Pain, ISBN978-1-4419-0226-9, do.i. 10.1007/978-1-4419-0226-9

Hebb, DO (1949) The Organization of Behavior: A Neuropsychological Theory. New York: John Wiley, d.o.i.10.1002/1097-4679(195007)6:3<307::AID-JCLP2270060338>3.0.CO;2-K

Kandel, ER, JH Schwartz and TM Jessell (2000) Principles of Neural Science. New York: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-139011-8

Glossario

LTP= Long Term Potentiation

LTD= Long Term Depression

AMPA=α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid

NDMA= N Terminal- D- methil Aspartate

BDNF=Brain-derived neurotrophic factor

NO= ossido nitrico

Glu= glutamate

Gly= glycine

PK= protein kinase

PK A/C= protein kinase A/C

TK = Tyrosine kinase

AMP= Adenosine monophosphate

C-AMP= Ciclic Adenosine monophosphate

CREB= C-AMP response element binding protein

CRE= cAMP response elements gene