Funzione dei neuroni l impulso nervoso

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1 Funzione dei neuroni l impulso nervoso

2 L IMPULSO NERVOSO è un segnale elettrico La superficie interna della membrana plasmatica del neurone è leggermente più negativa rispetto a quella esterna per una diversa distribuzione di cariche ai due lati della membrana assone I neuroni a riposo mantengono un potenziale elettrico di membrana di circa -70 mv

3 IL TESSUTO NERVOSO Il potenziale di membrana nel neurone è dovuto alla pompa Na+/K+, ed ai canali ionici presenti sulla membrana stessa.

4 Il potenziale d azione viaggia sulla membrana del neurone come un onda di depolarizzazione L IMPULSO NERVOSO è un segnale elettrico Un neurone può rispondere a uno stimolo conducendo un impulso (segnale elettrico) su tutta la sua superficie In risposta a uno stimolo adeguato si ha una istantanea (1 ms) inversione del potenziale di riposo e viene generato un potenziale d azione (~ +30 mv)

5 membrana a riposo Conduzione lenta Fibra nervosa amielinica Conduzione punto per punto memb.eccitata in una area definita propagazione del potenziale d azione lungo l assone; LA GUAINA MIELINICA aumenta la velocità di conduzione dell assone Conduzione veloce Fibra nervosa mielinica Conduzione saltatoria: Il PA si propaga solo ai nodi di Ranvier perché la mielina è un isolante elettrico Propagazione del potenziale d azione in una fibra mielinica. D, conduzione saltatoria da un nodo di Ranvier al successivo.

6 La sinapsi

7 Il neurone e la trasmissione di informazioni l impulso nervoso deve essere trasmesso: -da un neurone ad un altro -da un neurone ad una cellula muscolare -da un neurone ad una cellula ghiandolare In che modo? In modo unidirezionale! Dove?... a livello della sinapsi

8 asso-dendritica Tipi di sinapsi asso-somatica asso-assonica IL TESSUTO NERVOSO I neuroni sono connessi tra loro da sinapsi. Ogni neurone ne ha circa

9 Tipi di sinapsi 1. asso-somatiche semplici 2. asso-somatiche invaginate 3. asso-somatiche spinose 4. asso-dendritiche semplici 5. asso-dendritiche spinose 12. e 14. asso-assoniche IL TESSUTO NERVOSO

10 IL TESSUTO NERVOSO SINAPSI NEURO-MUSCOLARE O PLACCA MOTRICE

11 SINAPSI IL TESSUTO NERVOSO

12 Ultrastruttura della sinapsi -Membrana pre- e post-sinaptica -Vescicole pre-sinaptiche -Spazio intersinaptico (20-30 nm) occupato da una specie di glicocalice -Densità pre- e post-sinaptiche (ricordano i desmosomi) -Notevoli differenze nell ultrastruttura dei due versanti -Il segnale può attraversare la sinapsi solo in un unica direzione

13 Schema dell ultrastruttura della sinapsi terminale (neurone) presinaptico mitocondrio vescicola di neurotrasmettitore IL TESSUTO NERVOSO recettore terminale (neurone) postsinaptico neurotrasmettitore rilasciato nella fessura sinaptica

14 IL TESSUTO NERVOSO

15 Bottone sinaptico con griglia sinaptica IL TESSUTO NERVOSO Le strutture a cono della griglia sinaptica guiderebbero le vescicole orientando l esocitosi del neurotrasmettitore

16 Funzionamento della sinapsi Le vescicole con il neurotrasmettitore sono imbrigliate tra loro e con la membrana presinaptica nel bottone terminale grazie al citoscheletro di actina e alla presenza di altre proteine (sinapsina I, fodrina, ecc.).

17 Funzionamento della sinapsi Quando arriva l onda di depolarizzazione, nel bottone terminale si aprono canali per il Ca++ che entra dall esterno e genera una serie di fenomeni biochimici che portano alla disgregazione del citoscheletro che imprigionava le vescicole. Queste possono fondersi con la membrana presinaptica rilasciando il neurotrasmettitore entro la fessura sinaptica.

18 Funzionamento della sinapsi: in dettaglio 1) le vescicole giunte nel bottone terminale sono riunite a grappolo da un reticolo di sinapsina 2) La depolarizzazione della membrana del bottone terminale fa entrare in funzione canali del Ca++ IL TESSUTO NERVOSO 3) l aumento del Ca++ nel citoplasma del bottone terminale porta a: -attivazione di proteine che disgregano l actina -fosforilazione della sinapsina che quindi si depolimerizza -così le vescicole non più imbrigliate si liberano dal reticolo

19 4) le vescicole libere si avvicinano alla membrana presinaptica 5) la sinaptotagmina è una proteina di membrana della vescicola che normalmente impedisce l attacco della vescicola alla membrana pre-sinaptica) Ca++ IL TESSUTO NERVOSO 6) il legame del Ca++ alla sinaptotagmina rimuove il blocco e la vescicola si lega alla membrana presinaptica ad opera della sinaptobrevina (altra proteina di membrana della vescicola) 7) la vescicola può fondersi con la membrana pre-sinaptica e 8) rilasciare il neurotrasmettitore nella fessura sinaptica

20 Eventi successivi Il neurotrasmettitore si lega a recettori specifici presenti sulla membrana post-sinaptica inducendo: una depolarizzazione sul neurone post-sinaptico (sinapsi eccitatoria) con generazione di un impulso nervoso in tale neurone o una iperpolarizzazione (sinapsi inibitoria) con assenza di impulso nel neurone post-sinaptico

21 Fasi successive all insorgenza dell impulso nervoso nel neurone post-sinaptico Il neurotrasmettitore ancora presente nella fessura sinaptica viene degradato enzimaticamente (es.: acetilcolina) o riassorbito per essere riutilizzato (es.: noradrenalina); Le membrane delle vescicole vengono recuperate per endocitosi come vescicole ammantate di clatrina, per essere poi recuperate o distrutte.

22 Diversità ultrastrutturale tra: sinapsi asimmetriche = sinapsi con risposta eccitatoria - membrana postsinaptica più ispessita - spazio intersinaptico di 30 nm sinapsi simmetriche = sinapsi con risposta inibitoria -membrana postsinaptica sottile -spazio intersinaptico di 20 nm

23 IL TESSUTO NERVOSO Sinapsi asimmetrica (eccitatoria) Elevato spessore dell addensamento post-sinaptico ed ampia fessura sinaptica Uno stesso neurone può produrre più neurotrasmettitori IL TESSUTO NERVOSO Un neurotrasmettitore può eccitare, inibire o modulare l attività della cellula postsinaptica in base al tipo di recettori presenti su quest ultima.

24 Sinapsi simmetrica (inibitoria). P: terminazione del neurone pre-sinaptico; Frecce: ispessimenti pree post-sinaptici;v: vescicole sinaptiche V IL TESSUTO NERVOSO

25 SINAPSI SIMMETRICA IL TESSUTO NERVOSO

26 Sinapsi eccitatorie ed inibitorie IL TESSUTO NERVOSO E rappresentato un grosso neurone dal cui corpo cellulare partono molti dendriti ed un assone. Numerosi bottoni sinaptici sul contorno del corpo cellulare e dei dendriti. Sinapsi eccitatorie, in rosso; sinapsi inibitorie in rosa.

27 IL TESSUTO NERVOSO IL TESSUTO NERVOSO

28 IL TESSUTO NERVOSO Confronto tra inibizione sinaptica (sinapsi asso-somatica) ed inibizione presinaptica (sinapsi asso-assonica)

29 Neurotrasmettitore Composizione Localizzazione/Funzione Acetilcolina Piccola molecola non amminoacidica Placche motrici, sinapsi simpatiche pregangliari; sinapsi parasimpatiche. Neurotrasmettitore eccitatorio Acido glutammico Amminoacido Sinapsi della corteccia e altrove nel SNC. Neurotrasmettitore eccitatorio Glicina Amminoacido Midollo spinale. Neurotrasmettitore inibitorio Acido -ammino butirrico (GABA) Amminoacido SNC Neurotrasmettitore inibitorio Noradrenalina Amina biogena-catecolamina Neuroni gangliari ortosimpatici, sinapsi del SNC. Neurotrasmettitore eccitatorio o inibitorio Dopamina Amina biogena-catecolamina Corteccia cerebrale e gangli della base del SNC Neurotrasmettitore inibitorio Serotonina Amina biogena SNC. Controlla il sonno e l umore Endorfine/Encefaline Neuropeptidi oppiacei Sistema limbico, neocortex. Neurotrasmettitori inibitori nelle vie dolorifiche

30 Sintesi dei neurotrasmettitori: - le piccole molecole neurotrasmettitrici (acetilcolina, ammine biogene, derivati degli amminoacidi) sono sintetizzate nella zona del terminale assonico a livello di strutture endosomali o vescicolari, grazie alla presenza nell assoplasma degli enzimi specifici. - i neuropeptidi sono sintetizzati sui ribosomi del corpo cellulare e trasportati in vescicole derivate dal Golgi mediante trasporto veloce anterogrado.

31 Sinapsi neuro-muscolare (placca motrice)

32 Sinapsi neuro-muscolare (placca motrice) IL TESSUTO NERVOSO

33 Sinapsi neuro-muscolare (placca motrice) IL TESSUTO NERVOSO

34 IL TESSUTO NERVOSO LB

35 le vescicole contengono acetilcolina (ACh), ATP e un proteoglicano (PG), la vesciculina (dotato di cariche -). Il rapporto Ach:ATP è pari a 1:10. IL TESSUTO NERVOSO

36 UNA.RIFLESSIONE Sia il Sistema Nervoso che quello Endocrino, controllano e regolano le attività di altri organi e sistemi. Entrambi utilizzano un meccanismo di comunicazione chimica (neurotrasmettitori ed ormoni), che agiscono su tessuti e organi bersaglio a volte anche in modo complementare. Differenze: Sistema Nervoso: Sistema Endocrino: risposta rapida di breve durata risposta lenta più duratura

37 È costituito da: TESSUTO NERVOSO Cellule nervose o neuroni ( miliardi?) Cellule gliali o nevroglia 10 volte più numerose dei neuroni gruppo eterogeneo di cellule con diverse funzioni: Sostegno Trofica Difensiva astrociti Funzionale (mielina) cellule di Schwann, oligodendrociti

38 Cellule gliali IL TESSUTO NERVOSO Le cellule della microglia svolgono funzioni fagocitarie, derivano dal mesoderma e appartengono al sistema dei monociti-macrofagi.

39 Cellule gliali IL TESSUTO NERVOSO Gli astrociti formano la barriera ematoencefalica. (nella sost. grigia) (nella sost. bianca)

40 Cellule gliali la barriera ematoencefalica IL TESSUTO NERVOSO

41 IL TESSUTO NERVOSO Astrociti fibrosi (nella sost. bianca)

42 IL TESSUTO NERVOSO Astrociti protoplasmatici (nella sost. grigia)

43 Astrociti* che avvolgono un vaso intracerebrale * * IL TESSUTO NERVOSO

44 Astrocito protoplasmatico con un prolungamento* che aderisce strettamente ad un capillare** intracerebrale IL TESSUTO NERVOSO IL TESSUTO NERVOSO ** *

45 Oligodendrociti* * IL TESSUTO NERVOSO *

46 microgliociti IL TESSUTO NERVOSO * * attività fagocitaria derivano dal mesoderma appartengono al sistema dei monocitimacrofagi. Sono cellule mobili con attività fagocitaria

47 MEMO FINALE Astrociti Fibrosi (sostanza bianca) Protolasmatici (sostanza grigia) Ruolo nella barriera emato-encefalica Microglia attività fagocitaria da monociti;

48 Processi di rigenerazione

49 IL TESSUTO NERVOSO IL TESSUTO NERVOSO

50 IL TESSUTO NERVOSO IL TESSUTO NERVOSO

51 IL TESSUTO NERVOSO

52 Ricapitolazione sinapsi Quando un impulso raggiunge la terminazione di un assone, esso viene trasmesso ad un altra cellula (nervosa, muscolare,...) tramite una struttura detta sinapsi Le sinapsi trasformano un segnale elettrico in un segnale chimico In risposta al potenziale d azione le sinapsi secernono molecole dette: neurotrasmettitori che si legano alla membrana della cellula bersaglio, che può essere: depolarizzata (eccitazione) iperpolarizzata (inibizione) a seconda del tipo di neurotrasmettitore secreto vescicola di neurotrasmettitore terminale presinaptico IL TESSUTO NERVOSO ioni recettore terminale postsinaptico

53 SITUAZIONE DI RIPOSO: + Nel bottone terminale arrivano dall assone le vescicole che vengono riunite a grappolo da un reticolo di sinapsina SITUAZIONE DI PROPAGAZIONE DELLO STIMOLO: + Depolarizzazione della membrana del bottone terminale -aumento del Calcio nel citoplasma del bottone terminale: fosforilazione della sinapsina depolimerizzazione del reticolo di sinapsina distacco delle vescicole dal reticolo avvicinamento delle vescicole libere alla membrana presinaptica legame del calcio alla sinaptotagmina, ( proteina di membrana della vescicola che normalmente impedisce l attacco della vescicola alla membrana presinaptica) rimozione del blocco e attacco della vescicola alla membrana presinaptica ad opera della sinaptobrevina (altra proteina di membrana della vescicola) fusione della vescicola con la membrana presinaptica

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