Fisiologia umana

ANATOMIA E FISIOLOGIA DEI MODELLI ANIMALI - FISIOLOGIA UMANA (1)

Prof Carlino, laurea triennale in Biotecnologie UNITO, a.s. 2025-2026

LEZIONE 1: Il neurone e le cellule gliali

IL SISTEMA NERVOSO (SN)

È composto, come tutti gli altri tessuti, da CELLULE. La cellula fu scoperta come unità fondamentale

→

degli organismi viventi nel XIX secolo solo nel XXI si è capito che anche il SN è costituito da cellule

→

➔​ Golgi: teoria reticolare del SN ogni neurone è

→

connesso ad altri tramite ponti citoplasmatici

ABBANDONATA!

➔​ Cajal: osservazioni al microscopio ottico del

→

tessuto nervoso colorato con sali d’argento

dimostra che le cellule nervose sono entità

discrete che comunicano tra loro tramite contatti

specializzati

➔​ Sherrington: studia la trasmissione elettrica negli archi riflessi e chiama questi contatti

sinapsi, definitivamente identificati con l’impiego del microscopio elettronico

Gli studi istologici condotti da Golgi, Cajal et al., hanno dimostrato l’esistenza di due grandi categorie

di cellule del SN con funzioni diverse:

●​ →

NEURONI o cellule nervose conduzione del segnale

●​ →

CELLULE GLIALI o glia o neuroglia funzione di supporto, nutrimento e pulizia del tessuto

nervoso

Neuroni e glia condividono la dotazione di organelli presenti in tutte le cellule. Gli organelli, tuttavia,

sono spesso localizzati in regioni diverse (e.g. mitocondri tendono ad essere localizzati vicino alle

sinapsi, gli organelli di sintesi proteica come il RE non sono presenti negli assoni e nei dendriti).

IL NEURONE PROTROPICO

È l’elemento base del SNA: si presenta come tutte le cellule, ha organelli

●​ specificità in più rispetto alle altre cellule, ovvero prolungamenti citoplasmatici:

○​ DENDRITI

○​ ASSONE

IL SOMA

Parte centrale del neurone, forma sferica

Dimensione: 20 um

Il fluido acquoso interno alla cellula prende il nome di

citosol: soluzione ricca di K, separata dall’esterno dalla

membrana neuronale.

Insieme al soma si hanno strutture ricoperte da

membrana che prendono il nome di organuli: (Nucleo,

REr e REL, Apparato del Golgi, Mitocondri)

NUCLEO

●​ Struttura sferica, di circa 5-10 um, contenuto in un doppio involucro (membrana nucleare)

●​ Al suo interno si hanno i cromosomi, che contegono il DNA 1

●​ Ciò che distingue neuroni dalle altre cellule del nostro corpo è la porzione di DNA che viene

utilizzata per assemblare la cellula (geni).

●​ Per uscire dal nucleo il DNA ha bisogno di un messaggero genetico che trasporta il codice

→

genetico dal nucleo al citoplasma in cui avviene la sintesi proteica mRNA

RER ●​ La sintesi delle proteine avviene in

strutture citoplasmatiche chiamate

ribosomi.

●​ L’mRNA trascritto si lega ai ribosomi che

traducono le istruzioni per assemblare le

proteine partendo dagli aminoacidi

REL e Golgi

Il rimanente citosol è occupato dal REL. Gli organuli del REL svolgono diverse funzioni:

●​ Alcuni organuli avvolgono le proteine appena formate

●​ Alcuni mantengono stabili le concentrazioni interne di calcio

Il Golgi è un apparato formato da dischi di membrane invaginate situate lontano dal nucleo. Un sito

di selezione di proteine destinate ad essere liberate a livello di dendriti ed assone

Mitocondri sono altri organuli presenti massicciamente nel soma. Hanno forma di salsicciotti di 1um

avvolti da una membrana. Sono la sede della respirazione cellulare:

●​ INSPIRA acido piruvico ed Ossigeno

●​ ESPIRA 17 molecole di ATP

Membrana neuronale

È la barriera che contiene il citoplasma all’interno del neurone. È spessa 5nm ed è incastonata di

proteine (tra cui pompe che trasportano sostanze dentro e fuori dal neurone e canali che

permettono il passaggio di sostanze)

➔​ La composizione proteica della membrana varia tra soma, dendriti ed assone!

Citoscheletro

È l’impalcatura che conferisce al neurone la sua forma.

●​ È costituito da microtubuli, microfilamenti e neurofilamenti, che rappresentano le «ossa»

del citoscheletro del neurone.

●​ La sua struttura è dinamica: i neuroni hanno un’impalcatura mobile

MICROTUBULI:

➔​ relativamente grandi (20nm), distribuiti longitudinalmente in direzione dei neuriti (=

dendriti ed assoni)

➔​ Composti da una proteina (tubulina)

MICROFILAMENTI:

➔​ Misurano 5nm

➔​ Sono in ogni parte del neurone e sono molto numerosi e distribuiti longitudinalmente

➔​ Sono importanti nel dare forma al neurone

➔​ Sono composti da una proteina (actina) molto presente nei neuroni

NEUROFILAMENTI:

➔​ Hanno un diametro di 10nm

➔​ Danno solidità alla struttura del neurone 2

ASSONE

È una struttura specifica del neurone deputata al trasporto dell’informazione a distanza. Comincia

con un cono d’emergenza o di integrazione e finisce con una zona chiamata terminale

assonico/bottone assonico, dove l’assone entra i _n contatto con altri neuroni tramite sinapsi.

≠ SOMA e dai DENDRITI: differenze strutturali e funzionali

→

1.​ In assone NO RER, solo alcuni ribosomi liberi NO sintesi proteica

→

2.​ La membrana è diversa da quella somatica hanno proteine

incastonate che permettono il passaggio di informazione lungo

l’assone a grandi distanze

Più o meno lungo, si divide in varie ramificazioni in prossimità della sua

terminazione. Queste terminazioni sono l’apparato di emissione del segnale da

parte del neurone.

●​ specializzato nella conduzione del segnale elettrico a distanze variabili

da 1 a 25um.

●​ Ha un diametro di 0.2-20 μm

I segnali elettrici che si propagano lungo l’assone vengono detti POTENZIALI

D’AZIONE: si tratta di impulsi nervosi rapidi e transitori con un carattere di

«tutto o nulla», un’ampiezza di 100 mV ed una durata di circa 1s

Il citoplasma del TERMINALE ASSONICO è diverso da quello dell’assone:

➔​ NO MICROTUBULI

➔​ vescicole sinaptiche con neurotrasmettitori che devono essere liberati nello spazio sinaptico

➔​ Si hanno mitocondri, che indicano l’elevato consumo energetico

SINAPSI

●​ Parte pre-sinaptica

●​ →

Spazio inter-sinaptico rilascio di neurotrasmettitori

●​ Parte post-sinaptica

DENDRITI

Albero Dendritico (dendros = albero) è l’apparato di ricezione del neurone.

●​ il dendrite comunica con altri prolungamenti di altri neuroni a formare delle

sinapsi (collegamenti)

●​ I dendriti presentano una notevole eterogeneità in termini di dimensioni e

ramificazione. 3

Il numero delle TERMINAZIONI che un neurone riceve riflette il grado di convergenza. Il numero dei

BERSAGLI che un neurone innerva è il grado di divergenza

●​ citoplasma dei dendriti = assoni

●​ I dendriti di alcuni neuroni sono ricoperti da strutture chiamate spine dendritiche che

ricevono alcuni tipi di input sinaptico. Sembra funzionino ad isolare varie reazioni chimiche

innescate da alcuni tipi di attività delle sinapsi

CLASSIFICAZIONE SULLA BASE DELLA STRUTTURA

Numero totale di neuriti:

●​ Singolo neurite = unipolare

●​ Due neuriti = bipolare

●​ Tre o più = multipolare

Dendriti:

●​ Cellule piramidali

●​ Cellule stellate

●​ Dendriti con spine: spinosi

●​ Dendriti senza spine: non spinosi

Connessioni:

●​ Neuroni sensitivi primari

●​ Interneuroni

●​ Motoneuroni

CLASSIFICAZIONE MORFOLOGICA

I neuroni hanno forme e complessità variabili. Si possono distinguere in:

●​ BIPOLARE

●​ PSEUDO-UNIPOLARE

●​ MULTIPOLARE

BIPOLARI

Hanno un corpo ovoidale che dà origine a due processi:

◆​ dendrite (porta informazioni dalla periferia al

soma)

◆​ assone (invia informazioni dal soma al SNC)

Molti neuroni bipolari sono di natura sensitiva: tipici sensoriali

olfattivi e visivi.

PSEUDO-UNIPOLARI

Molti neuroni sensoriali sono pseudo-unipolari (sottoclasse dei

bipolari). Sebbene un solo processo sembri proiettarsi dal corpo cellulare,

in realtà i prolungamenti che si distaccano dal corpo sono rappresentati

un assone e da un dendrite modificato che si dirigono in direzioni

da

opposte.

➔​ il dendrite funziona come un assone e pertanto è una

continuazione funzionale di esso. Il processo dendritico

modificato è definito ASSONE PERIFERICO, perché origina dal 4

recettore e funziona come un assone che trasmette potenziali d’azione.

➔​ Il processo assonico principale è noto come ASSONE CENTRALE, in quanto termina nel SNC,

dove forma sinapsi con altri neuroni

MULTIPOLARI

Predominanti nei vertebrati. Hanno un unico assone e una o più

che, in generale, possono nascere da ogni

branche dendritiche

parte del corpo cellulare

-​ Dimensioni molto variabili

Es: motoneurone spinale riceve circa 10000 contatti sinaptici,

2000 sul corpo cellulare e 8000 sui dendriti

Es: cellule cerebellari di Purkinje le cellule di Punkinje a livello del

cervelletto ricevono 150000 contatti

CIRCUITI NEURONALI →

I neuroni non funzionano mai da soli sono organizzati in circuiti neuronali che elaborano specifici

tipi di informazioni. La caratteristica più importante del circuito neuronale è la DIREZIONE del flusso

di informazioni:

-​ Le cellule che trasportano informazioni dalla periferia verso il centro (cervello o midollo

→

spinale) AFFERENTI →

-​ Le cellule che trasportano informazioni dal centro alla periferia EFFERENTI

Dal punto di vista della funzione, tutti i neuroni sono classificabili in 3 tipi:

AFFERENTI (dall’esterno all’interno): prendono informazioni da organi di senso periferici e veicolano

tali informazioni a livello del SN. Si tratta di neuroni che portano

informazioni sensoriali: si ha una stimolazione sensoriale ambientale

che viene poi trasmessa al SN

INTERNEURONI : neuroni che si trovano tra neuroni afferenti sensoriali

ed in neuroni efferenti. Dal punto di vista quantitativo si ha 80-100

miliardi di neuroni a livello del SN: circa il 99% appartiene a questo tipo

di neuroni.

EFFERENTI (dall’interno all’esterno): questi neuroni vanno agli organi

→

effettori, ovvero i muscoli portano l’organismo a muoversi

nell’ambiente o consentono movimenti viscerali e contrazioni delle

ghiandole esocrine o endocrine

Cellule della glia (dal latino colla)

Il soma delle cellule nervose ed i loro assoni è circondato da cellule gliali

★​ Cellule gliali sono da 10 a 50 volte più numerose dei neuroni

Funzioni:

★​ Danno forma e consistenza al tessuto nervoso

★​ Due tipi di cellule gliali danno origine alla mielina

★​ Alcune cellule gliali fagocitano frammenti cellulari in seguito a danni o apoptosi

★​ Tamponano e mantengono costante la concentrazione di K+ negli spazi extracellulari

Ci sono diversi tipi di cellule gliali:

➔​ Oligodendrociti (SNC) 5

◆​ Sono cellule piccole con processi

◆​ Nella sostanza bianca prendono parte a processi di mielinizzazione

◆​ Nella sostanza grigia si dispongono attorno a corpi cellulari dei neuroni

assicurando loro sostegno

◆​ Un oligodendrocita invia proiezioni che forniscono segmenti di mielina a

15).

molti assoni (in media

➔​ Cellule di Schwann (SNP)

◆​ Formano la guaina mielinica che isola gli assoni

del SNP

◆​ Gruppi di cellule di Schwann si allineano lungo il

percorso di un assone e lo circondano con un

segmento di guaina mielinica lungo circa 1 mm

◆​ Circondano 1 solo assone

➔​ Astrociti (SNC)

◆​ Sono le cellule gliali più numerose

◆​ Hanno corpi cellulari irregolari a forma di stella

◆​ Sono in contatto sia con i neuroni sia con i capillari sanguigni, quindi si

ritiene che possano avere funzioni di tipo nutritivo

◆​ Hanno ruolo importante nel formare la barriera ematoencefalica

➔​ Cellule ependimali (SNC)

➔​ Microglia (SNC)

◆​ Sono generate dalle cellule staminali emopoietiche

◆​ simili ai macrofagi: cellule spazzino che rimuovono frammenti cellulari

derivati da danni cerebrali o dal normale ricambio cellulare

◆​ Il numero di cellule microgliali aumenta in corrispondenza di siti lesionati

3- POTENZIALE/RIPOSO

ECCITABILITÀ CELLULARE- COSTITUENTI CHIMICI

1.​ Fluidi presenti su entrambi i lati della membrana

Citosol (intracellulare) e fluido extracellulare, composto da

➔​ H2O:

◆​ I due atomi di H e l’atomo di O sono legati da un legame covalente

(condivisione di due elettroni) →

◆​ - -

L’O ha una maggiore affinità agli e gli e viaggiano di più vicino

all’O

◆​ Gli atomi di O acquisiscono una carica negativa netta (più e- ) rispetto

all’H che acquisiscono una carica positiva netta

➔​ Ioni: principali responsabili dei potenziali di riposo e d’azione del neurone

◆​ Sono atomi che hanno una carica elettrica netta (cationi/anioni)

◆​ E.g. Sale = Na+ (ione sodio) e Cl- (ione cloro) tenuti insieme da un legame ionico

2.​ Membrana

Le nostre membrane sono costituite da molecole (fosfolipidi). I fosfolipidi sono composti da: 6

1.​ una parte idrofobica (in grigio: due lunghe catene di acidi grassi)

2.​ una parte idrofilica, formata da uno scheletro di glicerolo e dalla colina

fosfato

→ forcina con una parte polare (idrofilica) ed una parte apolare idrofobica.

All’interno del doppio strato lipidico sono inserite diverse proteine. Queste proteine

hanno una serie di funzioni che consentono, tra le altre cose, il passaggio di

sostanze.

3.​ Proteine: Tipo e distribuzione di proteine caratterizzano il neurone da altri

tipi cellulari

a.​ CANALI IONICI: proteine incastonate nella membrana con un poro

selettivo al passaggio di particolari ioni.

b.​ POMPE: proteine che usano energia (ATP) per trasportare ioni

attraverso la membrana

MOVIMENTO DEGLI IONI

DIFFUSIONE

Ioni e molecole dissolti in acqua sono in costante movimento. Questo movimento casuale dipende

dalla temperatura e tende a distribuire gli ioni in modo uniforme.

➔​ DIFFUSIONE: movimento degli ioni da una regione ad alta concentrazione ad una a bassa

concentrazione

➔​ Gli ioni fluiscono LUNGO GRADIENTE DI CONCENTRAZIONE →

Elettricità: Vi è un altro modo per indurre un movimento netto di ioni in una soluzione usare

campo elettrico. Esempio: batteria e sale disciolto

●​ Si avrà un movimento netto di ioni in direzioni opposte

●​ Corrente elettrica: quantità di cariche elettriche in movimento

CORRENTE ELETTRICA (I): indica lo spostamento complessivo delle cariche elettriche. Si misura in

Ampere.

●​ Se c’è un flusso di cariche si ha una corrente elettrica e Ioni+

●​ Fattori che influenzano la corrente: Potenziale elettrico (V) e Resistenza (R)

DIFFERENZA DI POTENZIALE (V): l'energia o il lavoro necessari a separare cariche elettriche di segno

opposto.

●​ →

Separazione di carica si genera un campo elettrico. Tra i due punti di questo campo si

genera una differenza di potenziale

Nelle nostre cellule esiste una differenza di potenziale tra l’interno (dentro il citoplasma) e

l’esterno. Questo vale per tutte le cellule eccitabili: neuroni, cellule endocrine e cellule muscolari.

●​ →

È necessario che ci siano PROTEINE (pompe o canali ionici) aperte e chiuse quando si ha

una differenza di potenziale si aprono determinati canali e gli ioni fluiscono.

●​ →

Neurone in condizioni di riposo V = -70mV (milliVolt)

m

RESISTENZA (R).

La resistenza elettrica (R, misurata in Ohm) è una grandezza fisica che misura la tendenza di un corpo

ad opporsi al passaggio di una corrente elettrica, quando sottoposto ad una tensione elettrica. È 7

→

l’opposto della conduttanza elettrica (C, misurata in Siemens) un ostacolo al fluire delle cariche

elettriche

LEGGE DI OHM: legge dell’eccitabilità cellulare

la corrente (I) che fluisce in un certo istante tra due punti è data dalla Differenza di potenziale (V) tra

quei due punti diviso la resistenza (R).

➢​ Tante più cariche fluiscono nell’unità di tempo (flusso) tanto più è alta la Differenza di

Potenziale (proporzionalità diretta) e tanto più è bassa la resistenza (proporzionalità inversa).

➢​ Si hanno quindi due forze che favoriscono o frenano il flusso (V e R)

ECCITABILITA’ CELLULARE

Tra l’interno e l’esterno di una cellula eccitabile esiste una differenza di potenziale V (differenza di

m

potenziale di membrana) determinata da:

1.​ Distribuzione diversa di ioni tra interno ed esterno: in particolare si ha un eccesso di cariche

negative all’interno (anioni) e positive all’esterno (cationi)

2.​ Presenza di canali ionici sulla membrana (se aperti i canali fanno fluire determinati ioni)

I canali possono essere aperti o chiusi: quando si ha una differenza di potenziale e si aprono i canali

→ gli ioni possono passare

➔​ Normalmente in un neurone la differenza di potenziale a riposo (quando il neurone non è

eccitato e non sta emettendo segnali) è di -70mV (millivolt). →

➔​ Quando si ha un segnale nervoso questo potenziale di riposo viene ad essere perturbato

cambia (perché si aprono dei canali ionici e fluiscono delle cariche)

Quali sono le forze che fanno cambiare questo potenziale? FORZA CHIMICA (diffusione), FORZA

ELETTRICA

FORZA CHIMICA: Gli ioni sono soggetti ad una forza che li spinge a spostarsi a seconda della propria

concentrazione

Legge di Fick della diffusione semplice Flusso = Permeabilità * Area di superficie di membrana *

gradiente di concentrazione (differenza) F = P*A*C 8

Uno ione si comporta come una qualsiasi sostanza no