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neuropeptide

neuropeptide

I neuropeptidi sono piccole molecole simili a proteine ​​(peptidi) utilizzate dai neuroni per comunicare tra loro. Sono molecole di segnalazione neuronale che influenzano l'attività del cervello e del corpo in modi specifici. Diversi neuropeptidi sono coinvolti in una vasta gamma di funzioni cerebrali, tra cui analgesia, ricompensa, assunzione di cibo, metabolismo, riproduzione, comportamenti sociali, apprendimento e memoria.

I neuropeptidi sono correlati agli ormoni peptidici e in alcuni casi i peptidi che funzionano nella periferia come ormoni hanno anche funzioni neuronali come neuropeptidi. La distinzione tra neuropeptide e ormone peptidico ha a che fare con i tipi di cellule che rilasciano e rispondono alla molecola; i neuropeptidi sono secreti dalle cellule neuronali (principalmente neuroni ma anche glia per alcuni peptidi) e segnalano alle cellule vicine (principalmente neuroni). Al contrario, gli ormoni peptidici vengono secreti dalle cellule neuroendocrine e viaggiano attraverso il sangue verso i tessuti distanti dove evocano una risposta. Sia i neuropeptidi che gli ormoni peptidici sono sintetizzati dagli stessi insiemi di enzimi, che includono convertoni di proormoni e carbossipeptidasi che scindono selettivamente il precursore peptidico in specifici siti di elaborazione per generare i peptidi bioattivi.

I neuropeptidi modulano la comunicazione neuronale agendo sui recettori della superficie cellulare. Molti neuropeptidi sono co-rilasciati con altri neurotrasmettitori a piccole molecole. Il genoma umano contiene circa 90 geni che codificano per i precursori dei neuropeptidi. Attualmente sono noti circa 100 diversi peptidi rilasciati da diverse popolazioni di neuroni nel cervello dei mammiferi. I neuroni usano molti segnali chimici diversi per comunicare informazioni, inclusi neurotrasmettitori, peptidi e gasotrasmettitori. I peptidi sono unici tra queste molecole di segnalazione cellula-cellula sotto diversi aspetti. Una delle principali differenze è che una volta secreti i peptidi non vengono riciclati nella cellula, a differenza di molti neurotrasmettitori convenzionali (glutammato, dopamina, serotonina). Un'altra differenza è che dopo la secrezione, i peptidi sono modificati da peptidasi extracellulari; in alcuni casi, queste fenditure extracellulari inattivano l'attività biologica, ma in altri casi le fenditure extracellulari aumentano l'affinità di un peptide per un particolare recettore diminuendone l'affinità per un altro recettore. Questi eventi di elaborazione extracellulare aumentano la complessità dei neuropeptidi come molecole di segnalazione cellula-cellula.

Molte popolazioni di neuroni hanno fenotipi biochimici distintivi. Ad esempio, in una sottopopolazione di circa 3000 neuroni nel nucleo arcuato dell'ipotalamo, tre peptidi anorettici sono co-espressi: ormone stimolante α-melanocita (α-MSH), peptide simile alla galanina e cocaina e amfetamina trascrizione regolata (CART) e in un'altra sottopopolazione due peptidi orexigenic sono co-espressi, neuropeptide Y e peptide correlato all'agouti (AGRP). Questi non sono i soli peptidi nel nucleo arcuato; Anche la β-endorfina, la dinorfina, l'encefalina, la galanina, la grelina, l'ormone che rilascia l'ormone della crescita, la neurotensina, la neuromedina U e la somatostatina sono espresse nelle sottopopolazioni di neuroni arcuate. Questi peptidi sono tutti rilasciati centralmente e agiscono su altri neuroni in corrispondenza di specifici recettori. I neuroni del neuropeptide Y producono anche il neurotrasmettitore inibitore classico GABA.

Gli invertebrati hanno anche molti neuropeptidi. CCAP ha diverse funzioni tra cui la regolazione della frequenza cardiaca, l'allatostatina e la proctolina regolano l'assunzione e la crescita del cibo, il bursicon controlla l'abbronzatura della cuticola e la corazonin ha un ruolo nella pigmentazione e nella muta della cuticola.

I segnali peptidici svolgono un ruolo nell'elaborazione delle informazioni diverso da quello dei neurotrasmettitori convenzionali e molti sembrano essere particolarmente associati a comportamenti specifici. Ad esempio, l'ossitocina e la vasopressina hanno effetti sorprendenti e specifici sui comportamenti sociali, inclusi il comportamento materno e il legame di coppia.

Funzione

Generalmente, i peptidi agiscono sui recettori metabotropici o accoppiati a proteine ​​G espressi da popolazioni selettive di neuroni. In sostanza agiscono come segnali specifici tra una popolazione di neuroni e un'altra. I neurotrasmettitori generalmente influenzano l'eccitabilità di altri neuroni, depolarizzandoli o iperpolarizzandoli. I peptidi hanno effetti molto più diversi; tra le altre cose, possono influenzare l'espressione genica, il flusso sanguigno locale, la sinaptogenesi e la morfologia delle cellule gliali. I peptidi tendono ad avere azioni prolungate e alcuni hanno effetti sorprendenti sul comportamento.

I neuroni producono molto spesso sia un neurotrasmettitore convenzionale (come glutammato, GABA o dopamina) sia uno o più neuropeptidi. I peptidi sono generalmente confezionati in grandi vescicole a nucleo denso e i neurotrasmettitori coesistenti in piccole vescicole sinaptiche. Le grandi vescicole a nucleo denso si trovano spesso in tutte le parti di un neurone, inclusi il soma, i dendriti, i gonfiori assonali (varicosità) e le terminazioni nervose, mentre le piccole vescicole sinaptiche si trovano principalmente in gruppi in posizioni presinaptiche. Il rilascio delle vescicole grandi e delle vescicole piccole è regolato in modo diverso.

Esempi

Di seguito è riportato un elenco di peptidi neuroattivi che coesistono con altri neurotrasmettitori. I nomi dei trasmettitori sono indicati in grassetto.

Noradrenalina (noradrenalina). Nei neuroni del gruppo di cellule A2 nel nucleo del tratto solitario), la noradrenalina coesiste con:

  • galanin
  • encefalina
  • Neuropeptide Y

GABA

  • Somatostatina (nell'ippocampo)
  • cholecystokinin
  • Neuropeptide Y (nel nucleo arcuato)

L'acetilcolina

  • VIP
  • Sostanza P

La dopamina

  • cholecystokinin
  • neurotensin
  • Peptide-1 simile al glucagone (nel nucleo accumbens)

Epinephrine (adrenalina)

  • Neuropeptide Y
  • neurotensin

Serotonina (5-HT)

  • Sostanza P
  • TRH
  • encefalina

Alcuni neuroni producono diversi peptidi. Ad esempio, la vasopressina coesiste con la dinorfina e la galanina nei neuroni magnocellulari del nucleo sopraottico e del nucleo paraventricolare e con la CRF (nei neuroni parvocellulari del nucleo paraventricolare)

L'ossitocina nel nucleo sovraottico coesiste con trascrizione regolata di enkephalin, dynorphin, cocaina e anfetamina (CART) e colecistochinina.