Laura Condorelli 2015 Pagina 1

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1 Neurone e Sistema nervoso periferico Funzioni del sistema nervoso ed endocrino Ha la funzione di raccogliere le informazioni dell ambiente esterno e interno, di elaborarle e di dare una risposta agendo sulla muscolatura o sulle ghiandole. I recettori sensitivi captano gli stimoli dell ambiente esterno e interno e le trasformano in impulsi nervosi da inviare, tramite i neuroni sensitivi afferenti, al Sistema nervoso centrale ( SNC), ovvero encefalo e midollo spinale. Il sistema nervoso inoltre riceve, interpreta gli impulsi ricevuti ed elabora le risposte che vengono inviate, tramite neuroni efferenti, agli organi effettori (muscoli e ghiandole). Il sistema nervoso, insieme a quello endocrino si occupa di integrare gli stimoli provenienti dal modo esterno e provvede al mantenimento dell omeostasi (condizioni interne del corpo adatte alla sopravvivenza dell individuo: temperatura, ph, equilibrio idrico-salino). Il sistema nervoso utilizza neurotrasmettitori, quello endocrino ormoni (molecole in genere di natura proteica, vengono secreti da ghiandole ed entrano nella circolazione sanguigna. Agiscono su organi bersaglio). Il sistema nervoso si occupa ri reazioni immediate, quello endocrino di reazioni più lente (maturazione sessuale, ad esempio). Il sistema nervoso, invece, propaga le informazioni per via elettrica o chimica mediante neurotrasmettitori (tra una terminazione nervosa e l altra). La barriera ematoencefalica, posta tra il sangue e l encefalo è costituita da astrociti e costituisce una barriera per le sostanze idrosolubili (glucosio e ioni), le quali passano per trasporto passivo facilitato, mentre CO 2 e O 2 passano per diffusione. TESSUTO NERVOSO E costituito da due tipi di cellule: Neuroni e cellule gliali: occupano gli spazi tra i neuroni e servono a nutrirli e a favorirne il funzionamento. Sono cellule più piccole dei neuroni e prive di prolungamenti, comprendono diversi tipi di cellule tra cui oligodendrociti e le cellule di Schwann che rivestono gli assoni formando una guaina mielinica. I primo forniscono una guaina mielinica a più neuroni, i secondi ad un solo neurone. Pagina 1

2 Fisiologia delle cellule eccitabili: la membrana cellulare e i trasporti Il ruolo della membrana plasmatica nella generazione del segnale nervoso è importantissimo (ricorda che è impermeabile agli ioni per la parte idrofoba interna del doppio staro fosfolipidico. A generare il potenziale di membrana sono due tipi di trasporti: la pompa Na + -K + e i canali di membrana. La pompa sodio - potassio La pompa sodio-potassio è una proteina che, con consumo di energia, pompa fuori dalla cellula 3 ioni Na + e contemporaneamente spinge all interno 2 ioni K +. I canali di membrana I canali ionici permettono un debole ingresso degli Na + e una uscita dei K + secondo il loro gradiente di concentrazione. La combinazione della pompa sodio- potassio e dei deboli canali ionici causa uno squilibrio di cariche che è responsabile del potenziale di membrana (- 70 mv). La prima genera due gradienti di concentrazione, uno per il sodio, che resta concentrato fuori dalla cellula e uno per il potassio, più concentrato all interno. La seconda è responsabile di un flusso di ioni potassio verso l esterno, mentre gli ioni sodio non possono entrare, poiché il canale del sodio è normalmente chiuso. Il flusso netto di cariche positive è dall interno verso l esterno della cellula e ciò produce il potenziale di membrana (negativo dentro la cellula). Inserendo un microelettrodo all interno della membrana si misura un potenziale di -70mV. Canali voltaggio dipendenti: canali del sodio e del potassio la cui apertura e chiusura dipende dalle variazioni del potenziale elettrico Pagina 2

3 Cellule eccitabili, la legge del tutto o nulla Grafico del potenziale d azione Cellule nervose e muscoli sono eccitabili, cioè sono in grado di rispondere in modo sproporzionato allo stimolo. Il grafico è in funzione del tempo e del potenziale (misurato in millivolt). La depolarizzazione consiste in un aumento del potenziale di membrana (entrano cariche positive e il potenziale si avvicina allo zero). Se la depolarizzazione è sotto soglia (linea tratteggiata) la cellula prontamente si ripolarizza e riacquista il potenziale di membrana. Ciò avviene sempre anche nel caso di cellule non eccitabili. Se la depolarizzazione è sopra soglia la cellula risponde in modo sproporzionato (legge del tutto o nulla) e il potenziale diventa positivo. Il punto in cui si origina il potenziale d azione (inversione del potenziale di membrana) si chiama cono d emergenza. Ciò è dovuto ad una variazione di permeabilità del sodio e del potassio (i canali del sodio voltaggio dipendenti si aprono e il sodio entra, quelli del potassio si chiudono e il potassio non può uscire). Pagina 3

4 1) Situazione iniziale: potenziale di membrana di - 70mV 2) Quando arriva uno stimolo alcune cariche positive (Na + ) passano attraverso la membrana e la cellula si depolarizza.--> DEPOLARIZZAZIONE 3))In risposta ad uno stimolo adeguato (sopra soglia), si aprono i canali ionici voltaggio dipendenti di Na + che lo fanno entrare nel citoplasma, e di K+ che esce fino a che l interno della cellula si carica positivamente POTENZIALE D AZIONE 3)In meno di un millisecondo i canali del sodio si richiudono, e si aprono quelli degli ioni K + che escono: in tal modo l interno della cellula ridiventa negativo rispetto all esterno RIPOLARIZZAZIONE 4)Per un po i canali del potassio restano aperti (IPERPOLARIZZAZION E). Durante questa fase non è possibile inescare nella cellula un altro potenziale d azione REFRATTARIETA ASSOLUTA. Pagina 4

5 I processi di depolarizzazione e di ripolarizzazione in funzione del potenziale di membrana e dei canali ionici Malattie del SNC o SNP Epilessia Corto circuito temporaneo in cellule dell enecaflo che si eccitano senza risposta a stimoli. SLA (malattia di Gehrig) Malattia a carattere autoimmune, letale, del primo motoneurone. Si perde la capacità di qualsiasi movimento. SM Malattia autoimmune con perdita di mielina e incapacità di propagare lo stimolo nervoso. La conduzione saltatoria Quando il potenziale d azione è insorto in un punto (normalmente insorge nel cono d emergenza), esso si propaga come due diverse correnti elettriche, una esterna alla membrana, una interna. Per aumentare la velocità di conduzione il neurone è circondato da mielina (un isolante elettrico), interrotta a livello dei nodi di Ranvier. In questo modo il potenziale d azione salta da un nodo all altro (conduzione saltatoria). La sinapsi Spazio tra 2 neuroni che comunicano con modalità chimiche. Il neurone presinaptico contiene vescicole col neurotrasmettitore che può essere di tipo eccitatorio (EPSP: produce una depolarizzazione della membrana postsinaptica) o inibitorio (IPSP: produce iperpolarizzazione). Il legame recettore-neurotrasmettitore infatti, o direttamente o indirettamente attraverso un altra proteina che si chiama AMP ciclico, induce nel neurone postsinaptico un apertura dei canali del sodio. Il meccanismo della depolarizzazione è un apertura dei canali del sodio (entra), quello della iperpolarizzazione consiste in un apertura dei canali del potassio (esce). Pagina 5

6 Le sinapsi sono normalmente asso- dendritiche Normalmente dopo il potenziale d azione il neutrotrasmettitore viene ricaptato dal neurone presinaptico (reuptake) oppure dalle cellule gliali. La possibilità di trasferire l eccitazione nervosa dipende da quanto neurotrasmettitore viene rilasciato e da quanto tempo lo stesso resta nello spazio sinaptico (meccanismo di modulazione o sommazione). Neurotrasmettitori possono essere aminoacidi (tutti SNC: GABA, gly, glu, asp), ammine (SER, DOPA, nel SNC; Ach nel SNP, ADR e NOR sia SNC; sia SP), neuropeptidi (oppioidi: encefalie ed endorfine, sostanza P, sostanza Y), gassosi (NO, CO). DOPA, ADR E NOR sono anche dette catecolamine e sono coinvolte nel comportamento, nei processi cognitivi e nelle emozioni. Eccitatori GLU, ASP SER, DOPA, Ach ADR, NOR Inibitori GABA, GLY ADR, NOR DOPA: cervello emozionale, reagola il comportamento, equilibrio psichico. NOR: reazioni in stress o emergenze, attiva il SNC, nel SP accelera frequenza e forza di contrazione cardiaca, aumenta glicemia SER: soprattutto nel SNC, legata all ansia, alla regolazione dei cicli sonno-veglia e controllo della temperatura corporea. Pagina 6

7 Endorfine: prodotte dall ipofisi, agiscono a livello del midollo in modo inibitorio (impediscono la sensazione di dolore ad esempio dopo un incidente), ma anche nell encefalo dove provocano euforia. Morfine : danno fenomeni di tolleranza (necessità di aumentare la dose per ottenere lo stesso effetto, in seguito a meccanismo di feed-back negativo sul neurone che produce endorfine), assuefazione e dipendenza fisica (si manifesta con fenomeni di astinenza, quando si sospende la somministrazione esterna della droga). Nicotina, anfetamina, caffeina agiscono invece sui recettori della NOR. Sostanze allucinogene (ketamina, hashish, marijuana bloccano o inibiscono i recettori di GLU e hanno azione analgesica Alcol: potenzia effetto di GABA. Ansia: situazione di nervosismo e irritabilità che precede un evento stressante, ma in assenza di questo può diventare patologica. Si cura con benzodiazepine (si legano coi recettori del GABA potenziandone gli effetti). Malattie psichiche Depressione è legata a carenza di amine biogene (insonnia, stanchezza, disinteresse). Si usano 3 tipi di farmaci Triciclici Impediscono ricaptazione di NOR SSRI Impediscono ricaptazione di SER IMAO Impediscono ricaptazione di monoaminoossidasi, enzimi che distruggono i neurotrasmettitori. Schizofrenia: disturbi del comportamento, dell umore e allucinazioni, curata un tempo con neurolettici che si legano ai recettori della DOPA, spesso inducendo Parkinson. Ora si usa clozapina e risperidone che non danno questo effetto collaterale. Parkinson: rigidità muscolare, debolezza, tremore docuta ad insufficiente produzione di DOPA, attualmente curato con levodopa Sistema nervoso periferico Il sistema nervoso comprende il sistema nervoso centrale e il sistema periferico. Il primo è formato dall encefalo e dal midollo spinale; il secondo mette in comunicazione il SNC con i recettori e con gli organi effettori e si suddivide in sensitivo (che porta gli stimoli dagli organi di senso al midollo spinale) e motorio (che porta le risposte agli stimoli dal midollo ai muscoli motori). Il centro di regolazione è situato nel tronco. Il sistema periferico motorio si suddivide inoltre in somatico o volontario (che innerva tutti i muscoli scheletrici, ovvero delle ossa e riguarda meccanismi sotto controllo della volontà); e autonomo o involontario (che agisce mediante archi riflessi). Questo, a sua volta, è suddiviso in simpatico (che si eccita in momenti di stress o pericolo e che funziona con adrenalina noradrenalina) e parasimpatico (che è sempre attivo e funziona con acetilcolina. I corpi dei neuroni si chiamano nuclei nel SNC e gangli nel SP, i fasci di assoni si chiamano tratti nel SNC e nervi nel SP. Ci sono 12 paia di nervi cranici che si connettono direttamente con l encefalo, la maggior parte dei quali sono misti. Solo il nervo vago si dirige ben al di sotto di testa e collo. I nervi spinali, invece, mettono in contatto la periferia col SNC. I corpi cellulari dei neuroni sensoriali si trovano Pagina 7

8 fuori dal midollo e formano i gangli della radice dorsale, mentre i corpi cellulari dei neuroni motori sono dentro il midollo. I neuroni del SN somatico hanno assoni lunghi che arrivano fino ai muscoli scheletrici effettori. Al contrario, i neurono del SNA fanno sinapsi fuori del midollo con altri motoneuroni, i quali porteranno l informazione ai muscoli (viscerali). Si parla pertanto di neuroni pre e postgangliari. I nervi del SN autonomo parasimpatico partono dalle regioni craniale e sacrale, quelli del SN autonomo simpatico partono dalle regioni toraco-lombari. Il sistema nervoso autonomo ha due specificità. Quello simpatico, che si eccita in momenti di stress o pericolo, funziona con l Adrenalina (Adr) e la Noradrenalina (Nor), due neurotrasmettitori che provocano l aumento del battito cardiaco e l innalzamento della pressione sanguigna. Quello, parasimpatico, invece, funziona con un neurotrasmettitore che si chiama Acetilcolina (Ach). Durante l attività del sistema nervoso simpatico si ha una vaso costrizione cutanea e viscerale e una vaso dilatazione encefalica e muscolare, che permette di preparare l animale alla situazione di pericolo. Tipi di neuroni: arco riflesso = un circuito nervoso nel quale sono coinvolti almeno tre neuroni (sensitivi, motori, interneuroni). I neuroni sono cellule del sistema nervoso che si suddividono in due categorie: NEURONI sensitivi motori + inteneuroni volontari involontari I neuroni trasportano le informazioni provenienti dalle diverse parti del corpo verso il sistema nervoso centrale oppure trasmettono impulsi provenienti dal midollo spinale a fibre muscolari o a ghiandole, determinandone l attività. Pagina 8

9 Il midollo spinale fa parte del sistema nervoso centrale e si trova all interno della colonna vertebrale. SISTEMA NERVOSO Centrale Periferico encefalo midollo spinale Sensitivo(porta stimoli dagli organi di senso al mi dollo spinale). Motorio (portano le risposte dal midollo ai muscoli del corpo) SOMATICO o VOLONTARIO (innerva tutti i muscoli scheletrici) AUTONOMO o INVOLONTARIO (agisce mediante un arco riflesso) SIMPATICO (si attiva in momenti di stress o pericolo). PARASIMPATICO attivo sempre Pagina 9

10 Riflesso patellare L arco riflesso è un processo attraverso il quale dalla stimolazione di un nervo sensoriale da parte di un organo di senso o di un recettore, si sussegue una trasmissione dello stimolo a un nervo motorio che a sua volta determina una risposta in uno di quegli organi.ad esempio, una sensazione di dolore a livello del ginocchio provoca il riflesso immediato dei muscoli quadricipiti che si contraggono (riflesso flessorio o patellare).in questo caso entra in azione una via nervosa breve, formata da soli tre neuroni. Un recettore di senso posto al livello del ginocchio registra il dolore e, attraverso un neurone sensitivo, fa arrivare l impulso al midollo. Qui un interneurone trasmette l informazione a un neurone motorio che invia l impulso al muscolo facendolo contrarre: il piede si solleva. Credits: Ginevra Petruzzini, classe 2 G Liceo Besta ( ) Pagina 10