Sinapsi chimiche, la trasmissione dei segnali viene garantita da un mediatore chimico Sinapsi elettriche, risultano estremamente veloci nella

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1 Sinapsi -sito di contatto tra due cellule nervose -ruolo nella trasmissione delle informazioni -il contatto neurone-fibra muscolare prende il nome di placca motrice o giunzione neuromuscolare

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4 Sinapsi chimiche, la trasmissione dei segnali viene garantita da un mediatore chimico Sinapsi elettriche, risultano estremamente veloci nella trasmissione dei segnali

5 Sinapsi elettriche: gap junctions -frequenti negli stadi embrionali -a sviluppo completo: nel miocardio muscolatura liscia cellule epiteliali cellule gliali Le sinapsi elettriche permettono una rapida comunicazione tra neuroni adiacenti sicronizzandone l attività elettrica. Quando una delle due cellule connesse da gap junctions viene eccitata, si crea un gradiente di potenziale tra l elemento presinaptico depolarizzato e quello postsinaptico non depolarizzato. Attraverso i connessoni fluiscono nella cellula postsinaptica ioni positivi lungo il gradiente di potenziale. Raggiunto il valore soglia nella cellula postsinaptica, la depolarizzazione instaurerà il potenziale d azione. La comunicazione è bidirezionale, i connessoni trasmettono elettricamente nei due sensi e può essere eccitatoria o inibitoria a livello della stessa sinapsi Contatti con cellule vicine, la trasmissione dell eccitazione non è possibile nei confronti di cellule distanti Le cellule pre e postsinaptiche si trovano sempre nello stesso stato di polarizzazione, cioè non è possibile l instaurarsi di un inibizione a partire da un eccitazione

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7 Sinapsi chimiche -l arrivo del potenziale d azione nella terminazione presinaptica depolarizza la membrana; -si aprono i canali per gli ioni Ca 2+ voltaggio-dipendenti; -le vescicole sinaptiche contenenti il neurotrasmettitore sono fissate ai filamenti di actina del citoscheletro mediante la sinapsina o sono ancorate direttamente alla membrana presinaptica mediante la sinaptotagmina; -l entrata del Ca 2+ determina l attivazione della sinaptotagmina con conseguente disancoraggio delle vescicole alla membrana presinaptica ed esocitosi del contenuto vescicolare all interno della fessura sinaptica; inoltre, il Ca 2+ attiva la proteinchinasi calcio-calmodulina dipendente che va a fosforilare la sinaptina, ciò determina il rilascio delle vescicole dai filamenti del citoscheletro le quali possono ancorarsi alla membrana presinaptica per essere utilizzate in un secondo processo di trasmissione sinaptica; - Il neurotrasmettitore viene rilasciato nella fessura sinaptica caratterizzata da un ampiezza di nm. In 0,1 ms il neurotrasmettitore diffonde verso la membrana postsinaptica dove si lega ai recettori specifici.

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9 La quantità di neurotrasmettitore rilasciato dipende dalla frequenza dei potenziali d azione nel neurone presinaptico. Se non arriva un ulteriore potenziale d azione, il rilascio di neurotrasmettitore si arresta in pochi millisecondi perché i canali voltaggio-dipendenti per il calcio si chiudono immediatamente dopo l apertura ed il calcio citoplasmatico viene attivamente pompato all esterno del bottone sinaptico per riportare le concentrazioni di tale ione ai valori base. Il tempo intercorrente tra l arrivo del potenziale d azione a livello del bottone presinaptico e la risposta a livello postsinaptico è di 0,5-5 millisecondi. Tale intervallo di tempo è definito ritardo sinaptico.

10 Il sistema nervoso utilizza vari neurotrasmettori: Acetilcolina Aminoacidi: glicina acido γ-aminobutirrico (GABA) glutamato - aspartato Amine biogene: noradrenalina adrenalina dopamina serotonina - istamina Peptidi neuroattivi -La maggior parte dei neurotrasmettitori sono sintetizzati nel terminale assonale, e gli enzimi necessari per la loro sintesi sono trasportati per mezzo di un trasporto assonale. -Una volta rilasciati nella fessura sinaptica si legano ai recettori specifici sulla membrana della cellula postsinaptica inducendo una risposta. -Alcuni neurotrasmettitori, come l acetilcolina, vengono poi catabolizzati, altri diffondono nel torrente circolatorio per essere trasportati via, oppure vengono riportati attivamente dentro il terminale assonale per essere metabolizzati o riutilizzati.

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13 L unione del neurotrasmettitore al recettore innesca una serie di risposte nella cellula postsinaptica: -molti neurotrasmettitori generano risposte rapide e di breve durata aprendo un canale ionico chimicamente regolato, il che porta al passaggio di ioni tra la cellula e il LEC e si determina una variazione del potenziale di membrana (potenziale sinaptico veloce, EPSP e IPSP); -alcuni neurotrasmettitori innescano risposte lente e durature attivando sistemi di secondi messaggeri. Queste risposte comprendono sia l apertura che la chiusura di canali ionici, sia la modificazione di proteine cellulari esistenti e la regolazione della sintesi di nuove proteine. Questo tipo di risposta lenta è stata messa in relazione con la crescita e lo sviluppo dei neuroni e con i meccanismi che sottendono la memoria a lungo termine.

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15 SINAPSI ECCITATORIE Funzionano in modo tale da portare il potenziale della membrana postsinaptica al valore più vicini al valore soglia in modo tale da generare un potenziale d azione

16 SINAPSI INIBITORIA Funziona in modo tale da iperpolarizzare la membrana del neurone postsinaptico o da stabilizzarla al valore di riposo

17 Un neurone riceve comunicazioni da centinaia o migliaia di neuroni; su di esso si genera pertanto una convergenza di imput L integrazione sinaptica operata dal neurone fa sì che quando la sommazione dei potenziali postsinaptici eccitatori prevale su quelli inibitori ed è in grado di portare il potenziale di membrana del monticolo assonale al valore soglia, nasce un potenziale d azione.

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20 Inibizione e facilitazione presinaptica

21 Acetilcolina Aminoacidi: glicina acido γ-aminobutirrico (GABA) glutamato - aspartato Amine biogene: noradrenalina adrenalina dopamina serotonina - istamina Peptidi neuroattivi

22 Sinapsi colinergiche: neurotrasmettitore acetilcolina L acetilcolina è sintetizzata a livello del terminale assonale a partire da colina e acetil-coa. Viene accumulata nelle vescicole sinaptiche e rilasciata per esocitosi nello spazio sinaptico. Si lega ai recettori sulla membrana della cellula postsinaptica per innescare una risposta. Viene rapidamente catabolizzata dall acetilcolinesterasi, un enzima localizzato nella matrice e sulla membrana postsinaptica. La colina viene trasportata nel terminale assonale e usata per sintetizzare nuovo neurotrasmettitore.

23 Per le sinapsi colinergiche (acetilcolina) esistono due tipi di recettori: nicotinici e muscarinici. Il recettore nicotinico è esso stesso il canale per gli ioni. Il recettore muscarinico (o metabotropo) al momento del legame con il neurotrasmettitore scatena una cascata di reazioni chimiche, che ad opera di un mediatore portano infine all apertura dei canali per gli ioni Sinapsi eccitatoria, attraverso il canale si verifica un intensa corrente in entrata di Na+ e una più debole corrente in uscita di K+, si genera quindi una depolarizzazione locale, EPSP. L ACh è il neurotrasmettitore usato da tutti gli assoni motori che originano dal midollo spinale, dai neuroni autonomi pregangliari, dalle fibre parasimpatiche postgangliari e dai neuroni dei gangli della base implicati nel controllo del movimento.

24 Glutamato : più importante neurotrasmettitore a livello delle sinapsi eccitatorie cerebrali. -recettori postsinaptici sono eccitatori, se ne conoscono almeno tre categorie classificate in base alla sensibilità nei confronti di agonisti (NMDA, AMPA, Kainat) -il rilascio del glutamato a livello presinaptico è condizionato dal Ca 2+, la rimozione dallo spazio sinaptico avviene per riassorbimento da parte della membrana presinaptica o da parte delle cellule della glia Gli ioni Mg 2+ ostruiscono in modo non competitivo il canale del recettore per l NMDA, in maniera da impedire la comparsa di una corrente ionica anche in seguito al legame con il glutamato. Se il potenziale di membrana viene leggermente depolarizzato da una sinapsi eccitatoria dotata di un recettore per l AMPA, diminuiscono le forze di legame che agiscono su Mg 2+, il blocco da Mg 2+ viene rimosso e si permette una corrente di entrata di ioni Na + e Ca 2+ nella cellula. Lo ione Ca 2+ può fungere da secondo messaggero ed essere implicato in altri fenomeni quali i processi di memorizzazione.

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26 GABA: viene sintetizzato dal glutamato mediante una decarbossilasi specifica presente solo in certi neuroni del SNC. -si ritrova nelle cellule dei gangli della base, nelle cellule di Purkinje del cervelletto, negli interneuroni spinali -funziona come neurotrasmettitore inibitorio -è il neurotrasmettitore più diffuso nel cervello -due diversi recettori GABA A e GABA B : il GABA A è un canale per il Cl -, si assiste quindi ad una corrente di entrata di Cl - con conseguente iperpolarizzazione e quindi formazione di un IPSP. I narcotici barbiturici e i tranquillanti benzodiazepine (Valium) potenziano l effetto inibitorio dei recettori GABA A. il recettore GABA B apre i canali per gli ioni K + mediante le G-protein. - l effetto del GABA viene neutralizzato dal riassorbimento dello stesso mediatore da parte della terminazione presinaptica e da parte delle cellule della glia

27 Amine biogene: catecolamine (dopamina,noradrenalina, adrenalina) serotonina istamina Dopamina, noradrenalina e adrenalina sono catecolamine che hanno in comune la stessa via biosintetica che porte dalla tirosina: tirosina viene convertita in L-dopa dalla tirosina idrossilasi L-dopa è convertita in dopamina da una decarbossilasi nei neuroni noradrenergici la dopamina viene trasformata in noradrenalina ad opera della dopamina β- idrossilasi Le cellule cromaffini della midollare del surrene aggiungono un gruppo metilico alla noradrenalina formando adrenalina.