Principi di neurotrasmissione chimica

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1 Principi di neurotrasmissione chimica Dott. Alessio Ceregato S.S. C.S.M. Chivasso S.C. C.S.M. B - A.S.L. TO4 1

2 LA SINAPSI 2

3 Stahl SM. Psicofarmacologia essenziale 2 ed. Centro Scientifico Editore. Torino,

4 LE 3 DIMENSIONI DELLA NEUROTRASMISSIONE 4

5 Neurotrasmissione chimica Spazio Tempo Funzione Indirizzo anatomico Indirizzo chimico Segnali rapidi Segnali lenti Presinaptici Postsinaptici 5

6 Stahl SM. Psicofarmacologia essenziale 2 ed. Centro Scientifico Editore. Torino,

7 NO Stahl SM. Psicofarmacologia essenziale 2 ed. Centro Scientifico Editore. Torino,

8 Neurotrasmissione chimica Spazio Tempo Funzione Indirizzo anatomico Indirizzo chimico Segnali rapidi Segnali lenti Presinaptici Postsinaptici 8

9 Stahl SM. Psicofarmacologia essenziale 2 ed. Centro Scientifico Editore. Torino,

10 Neurotrasmissione chimica Spazio Tempo Funzione Indirizzo anatomico Indirizzo chimico Segnali rapidi Segnali lenti Presinaptici Postsinaptici 10

11 Da molti msec ad alcuni sec Pochi msec Pochi msec Stahl SM. Psicofarmacologia essenziale 2 ed. Centro Scientifico Editore. Torino,

12 Segnale rapido Stahl SM. Psicofarmacologia essenziale 2 ed. Centro Scientifico Editore. Torino,

13 Segnale lento Stahl SM. Psicofarmacologia essenziale 2 ed. Centro Scientifico Editore. Torino,

14 Neurotrasmissione chimica Spazio Tempo Funzione Indirizzo anatomico Indirizzo chimico Segnali rapidi Segnali lenti Presinaptici Postsinaptici 14

15 Operazioni interne e funzionamento: organelli subcellulari Integrazione chimica di diversi segnali giunti contemporaneamente: ambientali, chimici, ormonali, luminosi, farmaci Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

16 Operazioni interne e funzionamento: organelli subcellulari Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

17 Operazioni interne e funzionamento: organelli subcellulari Integrazione elettrica Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

18 Operazioni interne e funzionamento: organelli subcellulari Conversione del segnale elettrico in chimico Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

19 Neurone monoaminergico Ricaptazione Stahl SM. Psicofarmacologia essenziale 2 ed. Centro Scientifico Editore. Torino,

20 Neurone neuropeptidergico Sintesi del neurotrasmettitore Stahl SM. Psicofarmacologia essenziale 2 ed. Centro Scientifico Editore. Torino,

21 Neurotrasmissione chimica Spazio Tempo Funzione Indirizzo anatomico Indirizzo chimico Segnali rapidi Segnali lenti Presinaptici Postsinaptici 21

22 Stahl SM. Psicofarmacologia essenziale 2 ed. Centro Scientifico Editore. Torino,

23 Attivazione sottomassimale Attiva il recettore Non attiva il recettore Stahl SM. Psicofarmacologia essenziale 2 ed. Centro Scientifico Editore. Torino,

24 Stahl SM. Psicofarmacologia essenziale 2 ed. Centro Scientifico Editore. Torino, 2002 Pensare, ricordare, controllare i movimenti, etc. 24

25 Stahl SM. Psicofarmacologia essenziale 2 ed. Centro Scientifico Editore. Torino,

26 NEUROTRASMETTITORI MULTIPLI 26

27 Neurotrasmettitori Amine Serotonina (5-HT) Dopamina (DA) Noradrenalina (NE) Adrenalina (E) Acetilcolina (Ach) Tiramina Octopamina Feniletilamina Triptamina Melatonina Istamina (H) Agmatina Aminoacidi Acido gamma-aminobutirrico (GABA) Glicina Acido glutammico (Glu) Acido aspartico (aspartato) Gamma-idrossibutirrato d-serina 27

28 Neurotrasmettitori Peptidi ipofisari Corticotropina (ACTH) Ormone della crescita (GH) Lipotropina Ormone alfa stimolante i melanociti (alfa-msh) Ossitocina Vasopressina Ormone tireostimolante (TSH) Prolattina Ormoni circolanti Angiotensina Calcitonina Glucagone Insulina Leptina Fattore natriuretico atriale Estrogeni Androgeni Progestinici Ormoni tiroidei 28

29 Neurotrasmettitori Ormoni rilasciati dall ipotalamo Ormone liberante l ACTH (CRH) Ormone liberante la gonadotropina (GnRH) Somatostatina Ormone rilasciante la tireotropina (TRH) Ormone rilasciante il GH Ormoni intestinali Colecistochinina (CCK) Gastrina Motilina Polipeptide pancreatico Secretina Peptide intestinale vasoattivo (VIP) 29

30 Neurotrasmettitori Peptidi oppioidi Dinorfina Beta-endorfina Met-enkefalina Leu-enkefalina Kyotorfina Nociceptina Neurotrasmettitori lipidici Anandamide Peptidi vari Bombesina Bradichinina Carnosina Peptide correlato alla calcitonina G Cocaine and amphetamine related transcript (CART) Neuropeptide Y Neurotensina Fattore del sonno delta Galanina Oxerina Melanocyte concentrating hormone 30

31 Neurotrasmettitori Gas Ossido nitrico (NO) Monossido di carbonio (CO) Neurochinine/Tachichinine Sostanza P Neurochinina A Neurochinina B Purine Adenosina trifosfato (ATP) Adenosina difosfato (ADP) Adenosina monofosfato (AMP) Adenosina 31

32 Coppie di co-trasmettitori 1 neurotrasmettitore DA DA NE NE NE 2 neurotrasmettitore Enkefalina Colecistochinina Somatostatina Enkefalina Neurotensina 32

33 SVILUPPO NEUROLOGICO E PLASTICITÀ NEURONALE 33

34 Neurosviluppo: decorso temporale La ristrutturazione cerebrale è più attiva nell infanzia e nell adolescenza Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

35 Neurosviluppo: decorso temporale Differenziazione, mielinizzazione e sinaptogenesi proseguono per tutta la vita Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

36 Neurosviluppo: decorso temporale La mielinizzazione degli assoni e la ramificazione degli alberi dendritici è più vigorosa nell adolescenza Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

37 Neurotrasmissione sinaptica e indirizzo anatomico Neurosviluppo Decorso temporale Neurogenesi Selezione neuronale Migrazione neuronale Sinaptogenesi: direzione degli assoni e arborizzazioni degli alberi dendritici Plasticità sinaptica Eliminazione competitiva delle sinapsi

38 Neurosviluppo: neurogenesi Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

39 Neurosviluppo: neurogenesi Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

40 Neurosviluppo: neurogenesi La neurogenesi attraverso cellule embrionali anche in età adulta, avviene solo in due regioni evolutivamente primitive: Giro dentato dell ippocampo da precursori neuronali nella zona subgranulare Bulbo olfattorio da precursori nella zona subventricolare

41 Neurosviluppo: neurogenesi Ippocampo Kahle W., Leonhardt H., Platzer W. «Anatomia umana.» 2 ed. 1987

42 Neurosviluppo: neurogenesi CA3 CA2 Granuli del giro dentato CA1 Kahle W., Leonhardt H., Platzer W. «Anatomia umana.» 2 ed. 1987

43 Neurosviluppo: neurogenesi Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

44 Neurosviluppo: neurogenesi Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

45 Neurosviluppo: neurogenesi Connessione sinaptica normale Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

46 Neurosviluppo: neurogenesi Stress, depressione, invecchiamento e neurodegenarzione Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

47 Neurosviluppo: neurogenesi Salvataggio del neurone con fattori di crescita. Endogeni sono apprendimento, esercizio fisico, psicoterapia e psicofarmaci Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

48 Neurosviluppo: neurogenesi Trapianto di precursori cellulari attraverso tecniche neurochirurgiche: morbo di Parkinson Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

49 Neurotrasmissione sinaptica e indirizzo anatomico Neurosviluppo Decorso temporale Neurogenesi Selezione neuronale Migrazione neuronale Sinaptogenesi: direzione degli assoni e arborizzazioni degli alberi dendritici Plasticità sinaptica Eliminazione competitiva delle sinapsi

50 Neurosviluppo: selezione neuronale Il 90% dei neuroni formati durante il periodo fetale vanno in apoptosi prima del concepimento Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

51 Neurosviluppo: neurogenesi I neuroni sono in eccesso nella vita prenatale Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

52 Neurosviluppo: selezione neuronale Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

53 Neurosviluppo: selezione neuronale Miliardi di neuroni vengono distrutti attraverso l apoptosi tra il concepimento e la nascita Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

54 Fattori neurotrofici NGF Fattore di crescita nervosa P75 Recettori proapoptotici TrkA Recettori antiapoptotici GDNF Fattori neurotrofici derivati da cellule gliali BDNF Fattore neurotrofico di derivazione cerebrale NT-3, 4 e 5 Neurotrofine 3, 4 e 5 CNTF Fattore neurotrofico ciliare ILGF I e II Fattori di crescita simil-insulinici FGF Fattore di crescita derivato da fibroblasti EGF Fattore di crescita epidermico 54

55 Neurotrasmissione sinaptica e indirizzo anatomico Neurosviluppo Decorso temporale Neurogenesi Selezione neuronale Migrazione neuronale Sinaptogenesi: direzione degli assoni e arborizzazioni degli alberi dendritici Plasticità sinaptica Eliminazione competitiva delle sinapsi

56 Migrazione neuronale Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

57 Migrazione neuronale Durante il periodo in utero, i neuroni selezionati devono migrare nella giusta regione cerebrale Cellula gliale Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

58 Migrazione neuronale Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

59 Neurotrasmissione sinaptica e indirizzo anatomico Neurosviluppo Decorso temporale Neurogenesi Selezione neuronale Migrazione neuronale Sinaptogenesi: direzione degli assoni e arborizzazioni degli alberi dendritici Plasticità sinaptica Eliminazione competitiva delle sinapsi

60 Sinaptogenesi Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

61 Sinaptogenesi Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

62 Sinaptogenesi I neuroni non falliscono nel formare connessioni, non muoiono e non degenerano. Il risultato è il trasferimento sbagliato d informazioni (p.e. schizofrenia, ritardo mentale e altri disturbi del neurosviluppo) Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

63 Sinaptogenesi L albero dendritico può far crescere nuovi rami e stabilire numerosi collegamenti sinaptici, processo controllato dai fattori di crescita Demenza Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

64 Neurotrasmissione sinaptica e indirizzo anatomico Neurosviluppo Decorso temporale Neurogenesi Selezione neuronale Migrazione neuronale Sinaptogenesi: direzione degli assoni e arborizzazioni degli alberi dendritici Plasticità sinaptica Eliminazione competitiva delle sinapsi

65 Plasticità sinaptica Neurone presinaptico I mitocondri forniscono l energia necessaria alla neurotrasmissione Neurone postsinaptico Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

66 Plasticità sinaptica Maggiore densità di recettori pre- e post-sinaptici Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

67 Plasticità sinaptica Incrementato rilascio di neurotrasmettitore La superficie di contatto si modifica per favorire un contatto maggiore Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

68 Plasticità sinaptica Incrementato rilascio di neurotrasmettitore Le modificazioni strutturali portano alla formazione di due siti postsinaptici Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

69 Neurotrasmissione sinaptica e indirizzo anatomico Neurosviluppo Decorso temporale Neurogenesi Selezione neuronale Migrazione neuronale Sinaptogenesi: direzione degli assoni e arborizzazioni degli alberi dendritici Plasticità sinaptica Eliminazione competitiva delle sinapsi

70 Eliminazione competitiva Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

71 Come si elimina una sinapsi?

72 Eliminazione competitiva Il momento della vita in cui ci sono più sinapsi è a 6 anni di età Nel periodo successo, fino all adolescenza, vengono rimosse la metà delle sinapsi presenti a 6 anni: Circa 100,000 x 10 9 di sinapsi 10,000 sinapsi per ogni neurone Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

73 Eliminazione competitiva Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

74 Eliminazione competitiva «Potatura» fisiologica Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

75 Eliminazione competitiva Malattia degenerativa «Potatura» fuori controllo Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

76 Eliminazione competitiva Fisiologica trasmissione eccitatoria: glutammato si lega ai canali ionici post-sinaptici che si aprono e fanno entrare ioni calcio, questi mediano la neurotrasmissione Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

77 Eliminazione competitiva Eccessiva trasmissione eccitatoria: provoca l apertura di un numero maggiore di canali ionici post-sinaptici Può indurre: attacchi di panico, mania, sintomi positivi della schizofrenia, crisi comiziali Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

78 Eliminazione competitiva Eccessiva trasmissione eccitatoria per lungo tempo: eccitotossicità Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

79 Eliminazione competitiva Eccitotossicità, l attuale ipotesi più consistente per: malattie degenerative, sintomi della schizofrenia, malattia di Alzheimer, malattia di Parkinson, SLA, danno ischemico da stroke Catastrofica trasmissione eccitatoria: non solo il dendrite viene distrutto, ma l intero neurone Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» 3 ed. 2011

80 VULNERABILITÀ GENETICA 80

81 Vulnerabilità genetica: schizofrenia 50% 15% 81

82 Vulnerabilità genetica: disturbo bipolare 80% 8-10% 82

83 Vulnerabilità genetica Vulnerabilità ambientale Stahl SM. Psicofarmacologia essenziale 2 ed. Centro Scientifico Editore. Torino,

84 Stahl SM. Psicofarmacologia essenziale 2 ed. Centro Scientifico Editore. Torino,

85 Espressione genetica Alterazioni dell espressione genetica portano a variazioni nelle connessioni e nelle funzioni che le connessioni hanno fra loro: I geni possono modificare il comportamento

86 Espressione genetica Le esperienze umane, l educazione e la psicoterapia possono modificare l espressione dei geni alterando la distribuzione e la forza di specifiche connessioni sinaptiche

87 Espressione genetica Questo può produrre variazioni a lungo termine del comportamento dovute a una combinazione tra esperienza originale e alterazioni genetiche successive

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