Neuroscienze. Biotecnologie. Lo studio del Sistema Nervoso Centrale (SNC) e Periferico (SNP)

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Clemente Amato
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1 Neuroscienze Lo studio del Sistema Nervoso Centrale (SNC) e Periferico (SNP) Biotecnologie Per studiare i meccanismi molecolari alla base della Fisiologia del SN Per studiare come i farmaci possono alleviare alterazioni a carico del SN

2 CENNI DI STORIA DELLE NEUROSCIENZE La nascita delle Neuroscienze moderne risale agli studi di Golgi e Cajal che valsero a Cajal il Nobel nel Cajal - La dottrina del Neurone : il tessuto nervoso costituito da elementi cellulari (i neuroni) indipendenti connessi da contatti Golgi Teoria della rete nervosa diffusa : gli elementi connessi come in un sincizio.

Organizzazione del sistema nervoso Sistema nervoso centrale (SNC) Sistema nervoso periferico (SNP) (NEURONI AFFERENTI O SENSITIVI E NEURONI EFFERENTI) Ext Int Si distinguono per

4 Organizzazione del sistema nervoso Sistema nervoso centrale (SNC) Sistema nervoso periferico (SNP) (NEURONI AFFERENTI O SENSITIVI E NEURONI EFFERENTI) Ext Int Si distinguono per organizzazione anatomica e per i mediatori utilizzati Sono presenti nel corpo ovunque e controllano le condizioni ambientali esterne e interne La sez autonoma del SNP è detta anche SNV

5 Gli elementi cellulari del tessuto nervoso Cellule nervose: cellule eccitabili (generano e conducono segnali elettric) Cellule gliali: non eccitabili (di supporto) (GLIA o NEUROGLIA) Funzione di mielinizzazione Secrezione di fattori trofici Mantenimento dell ambiente extracellulare Fagocitosi di frammenti cellulari e molecolari

6 Modello del neurone Unità funzionale del SN SOMA (corpo cellulare). tipica cellula. In genere è piccolo (1/10) di tutta la cellula cresta DENDRITI(dendron, albero). Le remificazioni possono formare le spine dendridiche

7 Classificazione anatomica e funzionale dei neuroni funzione Struttura (numero di processi)

8 Quattro funzioni dei neuroni 1. Receive and integrate inputs 2. Generate a nerve impulse (action potential) 3. Conduct the action potential 4. Transmit information to target cell (neuron, muscle, gland) Distinzione in base alla funzione Gli assoni dei neuroni periferici (afferenti e efferenti) sono raccolti insieme con tessuto connettivo interposto a formare cordoni detti nervi, che si estendono dal SNC a tessuti o organi bersaglio. I nervi possono essere: Nervi sensitivi: segnali afferenti Nervi motori: segnali efferenti Nervi misti: segnali in entrambe le direzioni. Nodi (nel SNC) o Gangli (fuori dal SNC) sono raggruppamenti di corpi cellulari visibili come dei nodi lungo i nervi *

10 Le spine dendritiche possono sintetizzare proteine proprie e funzionare come compartimenti separati

11 Le cellule gliali Glia o Neuroglia Collante (GLIA-COLLA) nervoso termine coniato da Virchow (1859). Sono in rapporto a 1 con i neuroni

12 La formazione di mielina Sostanza composta da multipli strati concentrici di membrane fosfolipidiche

13 Esercitazione 1 e 2 Analisi di sieri di pazienti con diagnosi di NMO per la presenza di NMO IgG e anti-aqp4 IgG

14 J Exp Medicine 2005

17 Freeze-fractured astrocyte end-feet membranes in suprachiasmic nucleus from adult rat Furman C. S. et.al. PNAS 2003;100: by National Academy of Sciences

18 Nicchia G. P. et.al. Glia 2008

19 Esercitazione 3 Colture Primarie di Astrociti

20 GLI ASTROCITI

21 Gli astrociti Forma di stella Occupano il 20-50% della massa cerebrale Glia di Bergman Astrociti Protoplasmatici, presenti nella sostanza grigia e caratterizzati dalla presenza di espansioni corte, e Astrociti Fibrosi, presenti nella sostanza bianca e caratterizzati da prolungamenti citoplasmatici lunghi e sottili. AF

23 Ruolo della GLIA RADIALE nella migrazione cellulare

24 Le cellule radiali della glia Funzioni di sostegno e guida per i neuroni in migrazione Sono i progenitori degli astrociti ZONA MARGINALE PLACCA CORTICALE Tubo neurale: prima bozza del SN ZONA INTERMEDIA ZONA VENTRICOLARE ZONA SUBVENTRICOLARE Nelle fasi precoci dello sviluppo, le cellule radiali della glia attraversano lo spessore del parenchima cerebrale in espansione

25 Astrociti: Glial-Neuronal shuttle di glutammato

26 Glutammato e GABA Detossificazione dell ammoniaca e inattivazione del glutammato e del GABA Glutamina sintetasi esclusivamente negli astrociti

28 PREPARAZIONE DI COLTURE PRIMARIE DI ASTROCITI DI RATTO Con le forbici eliminare la pelle e le orecchie per eliminare i nervi acustici. Tagliare la cartilagine con un taglio dritto e profondo al centro del cranio e con due tagli laterali a livello della fronte e due tagli laterali a livello delle vene. Eliminare, effettuando un taglio netto con bisturi a lama dritta, il cervelletto ed aprire con l aiuto della pinzetta a punte più tonde la scatola cranica Estrarre il cervello e metterlo in una piastra con medium minimo

29 PREPARAZIONE DI COLTURE PRIMARIE DI ASTROCITI DI RATTO Utilizzare lo stereomicroscopio per isolare la corteccia cerebrale e eliminarne le meningi e i capillari. Mettere il cervello in una capsula sterile contenente medium minimo

30 PREPARAZIONE DI COLTURE PRIMARIE DI ASTROCITI DI RATTO Dopo la conta cellulare, risospendere le cellule in una opportuna quantità di mezzo completo, piastrare e mettere nell incubatore a 37 C e al 5% di CO 2. Conta cellulare incubatore Tubo da 50 ml Fiasche T-75 precedentemente trattate con PLL

31 Esercitazione 4 Modelli di BBB in vitro

34 Blood-Brain Barrier Funzione: mantiene costante il milieu interno, impedendo il passaggio di sostanze E dovuta alle cellule endoteliali che limitano il passaggio di sostanze dal sangue al cervello

35 Alterazioni della Blood Brain Barrier Edema vasogenico Alterazioni delle interazioni tra astrociti e capillari, permeabilità anomala della BBB e accumulo di liquido interstiziale. Spazio extracellulare espanso e i composti stravasati richiamano ulteriore liquido dai vasi. Tumori cerebrali (glioblastomi) e cellule endoteliali tumorali Fattori liberati dalle cellule tumorali e/o VEGF Edema citotossico Riduzione dello spazio extracellulare fino al 50 %. I liquidi sono richiamati dalle cellule che si gonfiano (Swelling degli astrociti). Ha origine da un cattivo funzionamento della pompa, accumulo di Na+

37 MICROSCOPIA ELETTRONICA IMMUNOGOLD Da Frigeri et al., Faseb Journal, 2001

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