Il principio di Dale: cos'è e cosa dice sui neuroni

Il principio di Dale è una regola generale che afferma che un neurone rilascia lo stesso neurotrasmettitore o gruppo di neurotrasmettitori in tutte le sue connessioni sinaptiche. Ma cosa c'è di vero? Le attuali neuroscienze hanno, parzialmente o totalmente, smentito questo principio?

In questo articolo spieghiamo cos'è il principio di Dale e qual è la sua attuale validità, in cosa consiste il fenomeno della cotrasmissione e un esempio di esso.

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Qual è il principio di Dale?

Il principio di Dale o legge di Dale, dal nome del fisiologo inglese Henry H. Dale, insignito del Premio Nobel per la Fisiologia e la Medicina nel 1936 per le sue scoperte sulla trasmissione degli impulsi nervosi, stabilisce che un neurone rilascia lo stesso neurotrasmettitore (o gruppo di neurotrasmettitori) in tutte le sue connessioni sinaptiche.

Questo principio è stato inizialmente postulato con una certa ambiguità; Alcuni scienziati, tra cui John C. Eccles, lo interpretò così: "i neuroni rilasciano lo stesso gruppo di neurotrasmettitori in tutte le loro sinapsi"; mentre altri hanno interpretato l'affermazione originale in quest'altro modo: "i neuroni rilasciano un solo neurotrasmettitore in tutte le loro sinapsi".

Come si può vedere, sembravano esserci due versioni del principio di Dale che affermavano qualcosa di simile, ma con sfumature. A quel tempo, erano noti solo due neurotrasmettitori: acetilcolina e il noradrenalina (che all'epoca si credeva fosse adrenalina); e la possibilità che un neurone ne rilasci più di uno in una singola sinapsi non è stata affatto considerata.

La conseguente ambiguità dell'ipotesi originale di Dale ha portato a una certa confusione sul significato del principio postulato. Insomma, è stato frainteso in quanto si è ritenuto di negare la possibilità che un neurone possa rilasciare più di un neurotrasmettitore.

Tuttavia, allo stato attuale è stato possibile verificare che il principio di Dale, cioè l'ipotesi che un neurone rilasci un solo neurotrasmettitore in tutte le sue sinapsi, è falso. È stabilito il fatto scientifico che molti neuroni rilasciano più di un messaggero chimico, un fenomeno chiamato cotrasmissione, di cui parleremo in seguito.

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Il fenomeno della cotrasmissione

Per molti anni, la comprensione della comunità scientifica dei meccanismi della neurotrasmissione è stata soggetta a alla legge o principio di Dale, che, come abbiamo commentato, postulava che il concetto che un neurone ne rilasci uno solo neurotrasmettitore. Tuttavia, a partire dagli anni '70, sono emerse nuove linee di pensiero e di ricerca che hanno messo in discussione queste idee.

Il concetto di cotrasmissione iniziò ad essere utilizzato a metà degli anni '70 da, tra gli altri scienziati, Geoffrey Burnstock. Questo concetto introduce l'idea che i singoli neuroni, sia nel sistema nervoso centrale che nel periferiche, contengono e possono rilasciare una grande quantità e varietà di sostanze in grado di influenzare le cellule scopo.

Quindi, la cotrasmissione implica il rilascio di vari tipi di neurotrasmettitori, neuromodulatori e sostanze da un singolo neurone, permettendo di esercitare effetti più complessi sui recettori postsinaptici e, in questo modo, generando una comunicazione più complessa di quella che avviene nella normale trasmissione.

Oggi sappiamo che, contrariamente a quanto postulato dal principio di Dale, non è insolito che i neuroni rilascino neurotrasmettitori in compagnia di altre sostanze. (cotrasmettitori), come ATP (fonte di energia e importante neurotrasmettitore del sistema nervoso), ossido nitrico o neuropeptidi (minuscole proteine ​​di azione rapida).

Esistono diversi esempi di cotrasmissione neurale. Nel sistema nervoso simpatico, l'ATP viene rilasciato insieme alla noradrenalina., ed entrambi i neurotrasmettitori esercitano la loro azione attivando determinati recettori, che finiscono per essere espressi nelle cellule muscolari lisce. In questo modo l'ATP partecipa alla contrazione di questi muscoli.

Nei nervi parasimpatici possiamo anche trovare esempi di cotrasmissione. Acetilcolina, polipeptide intestinale vasoattivo (VIP), ATP e ossido nitrico sono cotrasmettitori sintetizzati e rilasciati da questo tipo di nervo. Ad esempio, l'ossido nitrico agisce come principale mediatore della vasodilatazione neurogena nei vasi sanguigni. cellule cerebrali, mentre il VIP ha un ruolo essenziale durante la vasodilatazione neurogena nel pancreas.

Studio dei meccanismi di cotrasmissione: Aplysia

Superato il principio di Dale, lo studio dell'impatto della cotrasmissione sull'attività di un circuito neuronale è stato analizzato in dettaglio nei sistemi di animali invertebrati, come quello di Aplysia. Attraverso l'uso di tecniche elettrofisiologiche, sono state identificate e determinate le funzioni dei cotrasmettitori nei neuroni fisiologicamente identificati in circuiti neuronali ben definiti.

Il circuito di alimentazione Aplysia ha fornito importanti spunti sul ruolo funzione di cotrasmissione e come cotrasmettitori come il peptide cardioattivo e miomodulina sono in grado di modulare le contrazioni muscolari evocato da un altro neurotrasmettitore come l'acetilcolina, che viene rilasciato dai motoneuroni sui muscoli preposti al controllo del comportamento alimentare dell'animale.

Aplysia può generare due comportamenti alimentari antagonisti, vale a dire: ingestione ed egestione. La stimolazione ripetitiva dell'interneurone CBI-2 attiverebbe un generatore di pattern centrale di alimentandosi nel ganglio buccale per, in questo modo, produrre progressivamente programmi motori della digestione cibo.

L'egestione verrebbe attivata dalla stimolazione ripetuta del nervo esofageo, che induce a potenziamento a breve termine della trasmissione sinaptica tra l'interneurone B20 e il motoneurone B8. B20 avrebbe neurotrasmettitori come GABA e dopamina come cotrasmettitori.

La dopamina in questo caso fungerebbe da trasmettitore eccitatorio veloce, esercitando un effetto su un recettore simile al 5-HT3. La gaba, da parte sua, non avrebbe alcun effetto diretto su queste sinapsi, ma potrebbe potenziarle risposte dopaminergiche agendo sul recettore GABA b e successivamente attivando la protein chinasi C.

Quest'ultimo è un esempio in cui un trasmettitore "convenzionale" (come GABA) evocherebbe un effetto modulante e il trasmettitore "modulatore" (dopamina) eserciterebbe un effetto convenzionale. Questo effetto del GABA è considerato un esempio di modulazione intrinseca da parte di un cotrasmettitore, poiché modula il circuito a cui appartiene.

Riferimenti bibliografici:

• Burnstock, G. (1976). Alcune cellule nervose rilasciano più di un trasmettitore? Neuroscienze, 1(4), 239-248.
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