Trasmissione sinaptica

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1 Trasmissione sinaptica

2 Le sinapsi Aree più o meno estese in cui le membrane dei due elementi eccitabili vengono in contatto o sono intimamente associate (rapporto di contiguità, ma non di continuità). Elemento presinaptico spazio sinaptico elemento postsinaptico Sinapsi eccitatorie e sinapsi inibitorie. Sinapsi interneuroniche Asso-dendridiche Asso-somatiche Asso assoniche Sinapsi cito-neurale Sinapsi neuro-muscolare

3 Sinapsi elettrica Sinapsi chimica

4 Le sinapsi elettriche Vantaggi: semplicità strutturale, elevata velocità di trasmissione (bassa latenza), basso consumo energetico (inaffaticabilità). Svantaggi: mancanza di elaborazione del segnale (solo eccitatorie). L apertura è modulata da: ph; Ca 2+ ; potenziale di membrana; segnali intracellulari. Sinapsi non rettificanti

5 Le sinapsi elettriche

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8 Le sinapsi chimiche A B

9 Sinapsi a spina Placca motrice

10 Caratteristiche generali Vantaggi: Amplificazione. Elaborazione dei segnali per sommazione (spaziale e/o temporale). Capacità di invertire di segno i segnali. Svantaggi: Maggiore lentezza (ritardo sinaptico). Affaticabilità (fatica sinaptica). Vulnerabilità. Unidirezionali Sinapsi rettificanti

11 Meccanismo della trasmissione sinaptica chimica Fasi della trasmissione sinaptica: 1. esocitosi del neurotrasmettitore nella fessura sinaptica; 2. attivazione della membrana postsinaptica; 3. rimozione del neurotrasmettitore dalla fessura sinaptica.

12 Trasmissione diretta (veloce) Recettore ionotropico Trasmissione indiretta (lenta) Recettore metabotropico

13 Sinapsi eccitatorie Sinapsi inibitorie E Na = + 62 mv E K = mv E Ca = +125 mv E Cl = - 88 mv V m = -80 mv

14 Confronto tra i segnali elettrici POTENZIALE GRADUATO PSP 1. Si trasmettono con decadimento solo a breve distanza. 2. Sono graduali, non ubbidiscono alla legge del tutto o nulla. 3. Durata simile a quella dello stimolo. 4. Sono sommabili temporalmente e spazialmente. 5. Non presentano refrattarietà. POTENZIALI PROPAGATI 1. Si propagano con velocità elevata. 2. Hanno ampiezza invariabile, ubbidiscono alla legge del tutto o nulla. 3. Sono transitori. 4. Non sono sommabili. 5. Presentano refrattarietà. Vantaggi: comunicano in modo diretto l informazione sulla durata, l intensità ed il segno di un determinato stimolo. Svantaggi: brevità della distanza alla quale consentono la comunicazione. Vantaggi: rapida comunicazione anche su grandi distanze. Svantaggi: necessità di strutture (encoders) per la trasmissione dell intensità dello stimolo; unicità del loro segno.

15 Potenziale di inversione E rev E x = (E Na + E K )/2 = ( )/2 mv = -20 mv

16 Rimozione del neurotrasmettitore

17 La sinapsi neuromuscolare

18 Teoria quantale del rilascio dei Fatt e Katz (1952). neurotrasmettitori Kaffler e Yoshikami (1975). Nella placca neuromuscolare una vescicola contiene molecole di acetilcolina. La frequenza varia con il potenziale di membrana presinaptico. La liberazione quantale ha la funzione di creare un elevato gradiente di concentrazione del neurotrasmettitore.

19 Recettore canale nicotinico (nachr Nicotinic Acetyl-Choline-Receptor) nachr = glicoproteina di membana M.W. 275 kda. 5 subunità 2 invertebrati 2 vertebrati Canale cationico (Na +, Ca 2+, K + )

20 Acetilcolina esterasi Desensitizzazione Modificazione conformazionale indotta dall esposizione prolungata del recettore-canale al suo ligando che riduce il passaggio degli ioni attraverso il poro del canale. Rivastigmina e galantamina sono inibitori dell acetilcolinaesterasi usati nel trattamento della malattia di Alzheimer.

21 Meccanismi molecolari del rilascio di neurotrasmettitori

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23 SNARE

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27 I neurotrasmettitori a) A basso peso molecolare b) Neuropeptidi NO = monossido d azoto o ossido nitrico Eicosanoidi = ligandi di recettori cannabinoidi

28 Trasporto assonico dei neurotrasmettitori

29 Recettori ionotropi e metabotropi

30 L acetilcolina (ACh) Acetil-CoA + colina colina-acetiltransferasi (CAT) Acetilcolina Acetilcolina aceticolinesterasi (AChE) Recettore nicotinico (nachr) Recettore muscarinico (machr) acetato + colina

31 Recettore nicotinico nachr Nicotina (agonista) = alcaloide vegetale Curaro (antagonista) tubocurarina -bungarotossina (antagonista) Muscolo 2 Cellula nervosa 3 2 (insensibile all -bungarotossina) Canale cationico (Na +, K + e Ca 2+ ) con potenziale di inversione intorno a -10, -20 mv.

32 Recettore muscarinico machr Amanita muscaria Muscarina (agonista) = alcaloide vegetale Carbacolo (agonista) Atropina (antagonista) machr 5 sottotipi M 1 M 5 (55-70 kda) M 1, M 3, M 5 G q PLC M 2 M 4 G i/o adenilato ciclasi M 1, M 3, M 4 cervello M 2 miocardio

33 Azione eccitatoria dei machr

34 Azione inibitoria dei machr

35 Neurotrasmettitori di natura aminoacidica GABA (acido -ammino-butirrico) Neurotrasmettitore inibitorio sistema nervoso centrale; Agonisti benzodiazepine e barbiturici; alcol; Antagonisti bicucullina e picrotossina; Recettori ionotropi GABA A e GABA C (canale Cl - ) ; Recettore metabotropo GABA B. GABA GAD = acido-glutammico-decarbossilasi (B 6 )

36 Diazepan

37 Glicina Neurotrasmettitore inibitorio del midollo spinale; Antagonista stricnina; Recettore ionotropo (canale Cl - ).

38 Glutammato e aspartato Neurotrasmettitore eccitatorio del cervello; Percezione delle sensazioni e del dolore, apprendimento, memoria, controllo della funzione motoria; Recettori ionotropi NMDA (n-metil-d-aspartato), AMPA (acido -amino-3-idrossi-5-isoxazol-propionico) e kainato (KA); Recettori metabotropi mglur(1-8) (eccitatori e inibitori) mglur1 e mglur5 G q PLC; mglur3, mglur4, mglur6 e mglur8 G i/o (azione inibitoria). Glutammato Aspartato

39 Figura 8.32 Dee Unglaub Silverthorn, Fisiologia umana 2010 Pearson Italia S.p.A

40 Ammine biogene Catecolamine Adrenalina (epinefrina) e noradrenalina (norepinefrina); Dopamina; Serotonina Istamina

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42 Noradrenalina Adrenalina Dopamina Catecolamine Neurotrasmettitori del SNC e SNP Adrenalina e noradrenalina Regolazione del sonno, della veglia, e del comportamento alimentare, terminazioni simpatiche postgangliari, cellule cromaffini della midollare surrenale; Recettori adrenergici metabotropi (1-2) e (1-3); 1 G q PLC, 2 G i/o camp; Gs camp; Dopamina Tirosina SNC, controllo extrapiramidale del movimento, funzioni comportamentali e percettive; Recettori metabotropi D (1-5) ; D 1 -simili (D 1 e D 5 ) G s camp; D 2 -simili (D 2, D 3 e D 4 ) G i/o camp. L-DOPA

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44 Triptofano Serotonina Istamina Serotonina (5-HT) Regolazione ritmi circadiani, alimentazione, sonno e reazione di allerta, muscolatura liscia; Recettore ionotropo 5-HT 3 ; Recettori metabotropi 5-HT 1, 5-HT 2 e 5-HT 4. Istamina Ipotalamo controllo dello stato di veglia e attenzione; Recettori metabotropi H 1, H 2 e H 3. Peptidi oppioidi Percezione del dolore encefaline, endorfine, dinorfine e endomorfine; Recettori metabotropi, e.

45 Differenze tra la giunzione neuromuscolare e la sinapsi neuronali. Estensione della sinapsi (placca motrice e bottoni sinaptici) Potenziale postsinaptico (40 mv nella placca, qualche mv nelle sinapsi neuronali). Distribuzione uniforme dei canali Na + e K + voltaggio dipendenti nella fibra muscolare, alta densità dei canali Na + voltaggio dipendenti nel monticolo assonico. Azione del neurotrasmettitore (solo sulla membrana postsinaptica nella placca motrice, nelle sinapsi neuronali azione anche sulla membrana presinaptica).

46 Integrazione sinaptica

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48 Sommazione spaziale

49 Sommazione temporale

50 Facilitazione e inibizione presinaptica

51 Plasticità sinaptica

52 Potenziamento a lungo termine della trasmissione sinaptica Long-Term Potentiation, LTP

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54 Depressione a lungo termine della trasmissione sinaptica Long-Term Depression, LTD