sinapsi punto in cui il neurone entra in contatto con la sua cellula bersaglio in senso lato sinapsi neurone effettori elettriche chimiche

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1 sinapsi 1

2 sinapsi punto in cui il neurone entra in contatto con la sua cellula bersaglio neurone in senso lato effettori cellule muscolari, gh. esocrine, gh. endocrine sinapsi elettriche chimiche 2

3 sinapsi elettriche 1. elettriche membrane cellulari molto vicine e connesse da gap junctions canali allineati a coppie passano ioni ATP messaggeri intracellulari AMPc comunicazione elettrica e metabolica tra: neuroni cellule m. liscie cellule m. cardiache 3

4 sinapsi elettriche possibile la trasmissione bidirezionale trasmissione rapidissima funzione: sincronizzare l attività elettrica di più neuroni coordinare il metabolismo di coppie di neuroni... 4

5 sinapsi chimiche 2. chimiche fessura sinaptica vescicole sinaptiche neurotrasmettitore mitocondri produzione energia 5

6 eventi nella trasmissione sinaptica (chimica) sintesi neurotrasmettitore P.A. elemento pre-sinaptico apertura canali Ca++ voltaggio sensibili bottone sinaptico ingresso ioni Ca++ stimolazione esocitosi vescicole liberazione neurotrasmettitore nella fessura sinaptica legame neurotrasmettitore con recettori apertura o chiusura canali postsinaptici potenziale post-sinaptico eccitatorio o inibitorio potenziale di azione? recupero della membrana delle vescicole e talvolta di parte del neurotrasmettitore 6

7 eventi nella trasmissione sinaptica 7

8 eventi nella trasmissione sinaptica il neurotrasmettitore viene liberato in pacchetti o quanti corrisponde al contenuto di una vescicola ogni pacchetto determina un fenomeno elettrico a carico della membrana dell elemento post-sinaptico potenziali graduati eccitazione od inibizione elemento post-sinaptico ma non solo... depolarizzazione (PPSE) o iperpolarizzazione (PPSI) membrana 8

9 potenziali graduati 9

10 i potenziali graduati la loro ampiezza è proporzionale all evento che li ha scatenati depolarizzanti PPSE o iperpolarizzanti PPSI cominciano nel punto in cui gli ioni entrano nel neurone diffondono come onda di depolarizzazione o iperpolarizzazione flusso locale di corrente maggiore è l intensità iniziale più lontano diffondono 10

11 i potenziali graduati zona trigger segmento iniziale dell assone zona integrativa del neurone livello soglia -55 mv 11

12 i potenziali graduati zona trigger segmento iniziale dell assone zona integrativa del neurone livello soglia -55 mv 12

13 sommazione di potenziali graduati 13

14 sommazione spaziale anche sinapsi su un neurone molti stimoli possono arrivare simultaneamente sul neurone sommazione spaziale 14

15 sommazione spaziale 15

16 sommazione spaziale 16

17 sommazione temporale 17

18 sommazione: spaziale e temporale EPSP (PPSE) e IPSP (PPSI) 18

19 integrazione sinaptica un solo potenziale d azione nell elemento pre-sinaptico non genera un potenziale di azione nell elemento post-sinaptico i fenomeni di sommazione spaziale e temporale sono gli esempi più semplici di integrazione neuronale 19

20 periodo refrattario periodo refrattario assoluto periodo refrattario relativo partecipano a determinare il fenomeno tutto o nulla limitano la frequenza di trasmissione dei segnali lungo un neurone assicurano la unidirezionalità del PA 20

21 conduzione potenziale di azione lungo gli assoni continua saltatoria 21

22 conduzione del PA 22

23 conduzione PA lungo l assone 23

24 conduzione del PA continua 24

25 conduzione del PA continua 25

26 conduzione del PA continua 26

27 conduzione del PA saltatoria poche cariche vengono perse la mielina aumenta la resistenza alla fuga di cariche attraverso la membrana 27

28 attivita elettrica dei neuroni possibili alterazioni sostanze chimiche si legano a canali del Na+ e del K+ li inattivano neurotossine, anestetici alterazioni [K+], [Na+], [Ca++]; es: iperkaliemia potenziale di membrana piu vicino al valore soglia iper-eccitabilita ipokaliemia iperpolarizzazione astenia muscolare 28

29 conduzione del PA saltatoria in presenza di demielinizzazione molte cariche vengono perse la mielina non aumenta a sufficienza la resistenza alla fuga di cariche attraverso la membrana 29

30 PA caratteristiche segnali elettrici rapidi sono identici tra loro fenomeni attivi fenomeni tutto o nulla l intensità del potenziale graduato che da origine al PA non influenza l aspetto del PA a patto che il PA si generi cioè si raggiunga la soglia si muovono sempre fino alla terminazione assonica non perdono di intensità viaggiando lungo la cellula fenomeni autopropagantesi 30

31 modulazione trasmissione sinaptica 31

32 modulazione della trasmissione sinaptica: inibizione e facilitazione nelle sinapsi inibizione sinaptica post-sinaptica pre-senaptica facilitazione presinaptica fenomeni di feed-back e feed-forward sommazione occlusione frangia subliminare 32

33 inibizione sinaptica: post-sinaptica rapida nell instaurarsi e nello scomparire due tipi: diretta indiretta PPSI es. inibizione Golgiana periodo refrattario potenziale postumo positivo (o iperpolarizzazione postuma) neurone del Golgi 33

34 inibizine post-sinaptica 34

35 Periodo refrattario e potenziale postumo negativo 35

36 inibizione sinaptica: pre-sinaptica lenta nello sviluppo (molti ms) di durata lunga (minuti/ ore) sinapsi asso-assoniche sul terminale sinaptico mediatore: GABA apertura canali Cl meno canali Ca++ attivati diminuzione ampiezza PA diminuzione liberazione mediatore chimico 36

37 inibizione pre-sinaptica 37

38 facilitazione sinaptica e connessioni a feed-back e a feed-forward facilitazione pre-sinaptica serotonina aumento durata di apertura canali Ca++ attraverso effetto enzimatico inibizione a feed-back negativo feed-back e feed-forward negativi e positivi all indietro e all avanti 38

39 convergenza-divergenza: facilitazione, occlusione e frangia subliminare 39

40 neurotrasmettitori 40

41 trasmettitori sinaptici o neurotrasmettitori sostanze liberate dall elemento pre-sinaptico che vanno ad agire su recettori dell elemento post-sinaptico ogni neurotrasmettitore si lega ad un recettore specifico criteri fondamentali per definire una sostanza un neurotrasmettitore: presente nel neurone presinaptico liberata in risposta a depolarizazione pre-sinaptica recettori specifici sull elemento post-sinaptico 41

42 criteri di definizione di un neurotrasmettitore 42

43 Quali trasmettitori sinaptici o neurotrasmettitori? neurotrasmettitori a piccola molecola azione rapida (ms) es: trasmissione rapida segnali sensibilità e segnali motori ai muscoli acetilcolina aminoacidi: glutammato, GABA, glicina ammine biogene: dopamina, adrenalina, noradrenalina, serotonina, istamina purine: adenosina, ATP neuropeptidi effetti protratti es: modificazione numero recettori, chiusura protratta canali ionici, variazione a lungo termine del numero di sinapsi met-encefalina, α and β endorfine, sostanza P, 43

44 neurotrasmettitori 44

45 ciclo di vita di un neurotrasmettitore 45

46 acetilcolina: ciclo di vita 46

47 rimozione diffusione nello spazio circostante degradazione riassorbimento nelle terminazini nervose (o nelle cellule gliali) 47

48 neuropeptidi differenze con neurotrasmettitori a piccola dimensioni molecolari più grosse non vengono riciclati liberati in quantità minori molto più potenti (X1000) azione prolungata rimozione diffusione tessuti circostanti distruzione enzimatica (in minuti/ore) encefaline, α and β endorfine, sostanza P sintesi: nel soma non nel terminale sinaptico trasporto assonico 48

49 citoscheletro: filamenti tre tipi di filamenti: microfilamenti actina diametro 6 nm filamenti intermedi cheratina, vimentina (desmina, proteina acida della glia), proteine dei neurofilamenti nei neuroni, laminina, diametro ~10 nm microtubuli tubulina diametro 25 nm sono tutti orientati estremita + e estremita - microfilamenti filamenti intermedi microtubuli 49

50 citoscheletro: struttura dei filamenti microtubuli 50

51 citoscheletro: struttura dei filamenti filamenti intermedi 51

52 trasporto assoplasmatico 52

53 chinesina vescicole e microtubuli 53

54 trasporto assoplasmatico 54

55 molte vescicole molti motori 55

56 recettori dei neurotrasmettitori 56

57 recettori dei neurotrasmettitori proteine di membrana ruolo legano il neurotrasmettitore nella fessura sinaptica azione: aprono e chiudono canali ionici depolarizzazione o iperpolarizzazione eccitazione o inibizione modificano le sintesi proteiche della cellula produzione di piú o meno neurotrasmettitore produzione di piú o meno canali ionici... modificano il metabolismo della cellula 57

58 recettori ionotropi e metabotropici canale legando dipendente o recettore-canale direttamente accoppiato a canali ionici attraverso le proteine G indirettamente attraverso un enzima amplificatore 58

59 acetilcolina recettore ionotropo nicotinico NA+ e K+ placca neuromuscolare 59

60 struttura recettore metabotropico 7 segmenti trasmembranari terminale aminico extracellulare terminale carbossilico intracellulare siti di fosforilazione siti di legame proteine G 60

61 recettori metabotropici accoppiati alle proteine G azione diretta delle proteine G su un canale ionico 61

62 acetilcolina recettore muscarinico legame acetilcolina con recettore distacco subunità GTP-alfa e beta-gamma interazione beta-gamma con canale del K+ iperpolarizzazione membrana 62

63 recettori metabotropici accoppiati alle proteine G azione indiretta delle proteine G su un canale ionico 63

64 noradrenalina recettore B adrenergico cuore attivazione proteine G attivazione adenilatociclasi ATP > camp attivazione proteinkinasia fosforilazione canali del Ca ++ voltaggio dipendenti aumento probabilità dei apertura canali aumento ampiezza PA 64

65 recettori metabotropici: che modulano le sintesi proteiche 65