Appunti completi Fisiologia

Le proteine principali che partecipano a questo ciclo sono:

• Sinapsine: proteine presenti al livello delle vescicole e agiscono per il Pool vescicolare, ancorando le vescicole con filamenti di actina.
• Rab3 e Rim: proteine vescicolari che indirizzano le vescicole verso la zona attiva.
• Complesso SNARE: interessa la fase del priming, quindi agisce creando interazione fra proteine vescicolari e di membrana.
• Sinaptotagmina: è una proteina sensibile al calcio che lega lo SNARE alla membrana e, in seguito al flusso di calcio, inserisce domini di C2 tra i fosfolipidi di membrana per formare il canale/poro di fusione.

I meccanismi per rimuovere il neurotrasmettitore dal vallo possono essere mediati da enzimi, possono venire riportati all'interno del terminale sinaptico oppure possono essere spinti fuori dal vallo.

Per la rimozione del calcio vengono usati diversi metodi:

• Utilizzo della pompa SERCA che lo riporta dal reticolo endoplasmatico.
• Viene tolto dalla

cellula da degli scambiatori.

• Pompe di trasporto attivo primario (PMCA).

I neurotrasmettitori nello specifico sono:

• Acetilcolina: È un neurotrasmettitore eccitatorio (genera il potenziale d'azione) e inibitorio, quindi viene definito misto. Viene sintetizzata nel terminale sinaptico dall'enzima colina-acetil-transferasi, che viene sintetizzato nel corpo cellulare, a partire dalla colina prodotta nel corpo cellulare e dall'acetil-Coenzima-A oppure acetil-CoA prodotto nei mitocondri durante il ciclo metabolico. Alla fine della sintesi si avrà la formazione delle vescicole e lo stoccaggio dell'acetilcolina. Osserviamo le fasi di sintesi:
• L'acetilcolina (ACh) viene sintetizzata dai due precursori.
• Nella fessura sinaptica l'ACh viene rapidamente degradata dall'enzima Acetilcolinesterasi per dividersi in colina e acetato.
• La colina viene trasportata di nuovo nel terminale assonico da un cotrasportatore del sodio.

riciclata viene utilizzata per produrre più ACh.5. L'acetato percorre un percorso diverso perché viene captato dalla zona post-sinaptica per essere utilizzato e poi eliminato. La tossina botulinica è un esempio perfetto per capire come interrompere il passaggio del segnale a livello sinaptico perché agisce nel complesso SNARE (non lo fa formare) imponendo l'esocitosi delle vescicole, quindi porta alla liberazione dell'ACh portando alla paralisi del muscolo. Questa tossina viene utilizzata nella medicina estetica se vengono fatte delle micro-iniezioni con quantità controllate/dosate. La tossina tetanica è molto conosciuta per la sua particolare funzione di bloccare la muscolatura portando a morte. Il suo "compito" è quello di interagire con la sinaptobrevina per impedire l'esocitosi della glicina portando all'inibizione della contrazione muscolare. L'azione dell'acetilcolina: puòlegarsi ad un recettore ionotropico chiamato recettore nicotinico, perché il suo agonista esogeno (stessa azione, ma che proviene da fuori) è lanicotina, che altro non è un canale per il sodio, perciò avrà un'azione depolarizzante/eccitatoria. Il recettore in questione è formato da 5 subunità proteiche che delimitano un poro. Il secondo recettore a cui può legarsi è il metabotropico chiamato muscarinico, perché la muscarina è la sua molecola agonista esogena; la sua struttura è particolare perché è formato da una sola subunità con 7 segmenti transmembrana, quindi non forma canali, e la parte interna rivolta nella cellula viene definita IL1/2/3 e quella esterna EL1/2/3. Di questi recettori muscarinici sono presenti 5 tipologie:

• M1, M4 e M5 si trovano nel sistema nervoso centrale.
• M2 nel muscolo cardiaco.
• M3 nel muscolo liscio.

L'azione eccitatoria

dell'ACh la ritroviamo nel recettore nicotinico; l'azione del muscarinico dipende dalla situazioni e dalla sua locazione: quando l'acetilcolina si lega ai recettori M1 ed M3 la sua azione è eccitatoria nei confronti della chiusura dei canali per il potassio portando la cellula a depolarizzarsi; per quanto riguarda l'azione inibitoria, l'acetilcolina si deve legare al recettore M2 per portare ad un aumento della corrente uscente del potassio portando così alla iperpolarizzazione della cellula.

Ora osserviamo una delle sinapsi più importanti che viene mediata dall'ACh, ovvero la giunzione neuromuscolare o placca motrice: è il punto in cui il sistema nervoso comunica con l'apparato muscolare, in particolare col muscolo scheletrico. Questo neurone viene chiamato motoneurone alpha ed ha il compito di innervare/interagire con il sarcomero; la differenza è che la zona post-sinaptica non è un neurone, ma una fibra muscolare.

Quando l'ACh si lega al recettore, si aprirà il canale del sodio creando una corrente interna che a sua volta depolarizzerà la membrana plasmatica del muscolo scheletrico e, infine, si attuerà il processo di contrazione muscolare (si innesca l'entrata di calcio). Al livello delle caratteristiche proprie della giunzione dobbiamo ricordare il calcio come componente fondamentale per permettere il passaggio del messaggio di contrazione, ma dobbiamo ricordarci anche del rilascio quantale, ovvero la quantità di rilascio delle vescicole, che è in grado di generare un'azione nell'elemento post-sinaptico. (fine acetilcolina) Le amine: sono un gruppo di neurotrasmettitori che derivano da amminoacidi che si modificano e comprende: - Serotonina: è un neurotrasmettitore esclusivo del sistema centrale e i suoi recettori vengono definiti serotoninergici che possono essere ionotropici (5-HT3) e metabotropici (5-HT1,2,4). - Dopamina:

è un neurotrasmettitore esclusivo del sistema nervoso centrale. Questo ha due recettori metabotropi, uno che attiva (D1) e uno che inibisce (D2).

• Noradrenalina.
• Adrenalina: viene captata da 2 recettori metabotropici che possono essere eccitatori o inibitori.
• Istamina: viene rilasciata dai mastociti. Anche qui troviamo 3 recettori metabotropici chiamati H1,H2 e H3.

Gli aminoacidi: sono neurotrasmettitori esclusivi perché possono solo eccitare la cellula, mai inibire. Il primo è il glutammato, un neurotrasmettitore del sistema centrale ed ha almeno 10 tipi di recettori di cui due sono ionotropici (canali) e 8 metabotropici. I neurotrasmettitori in questione sono:

• Ampa/kainato o non-NMDA (D-metil-diaspartato): l’agonista è il kainato e N-metil-diaspartato e, anche se non interagiscono, si trovano adiacentemente perché lavorano entrambi per depolarizzare la cellula; se noi bloccassimo i recettori per il glutammato e lasciassimo

attivi i recettori NMDA la cellula non si ecciterebbe perché al livello di questo recettore è presente uno ione di magnesio che sta nel mezzo del canale. • mGluR: utilizzano la via della fosfolipasi, ma il loro funzionamento è lo stesso. • GABA: è un neurotrasmettitore inibitorio del sistema nervoso centrale; i recettori sono 2 ionotropici caratterizzati da tanti siti di legame diversi che fanno passare il cloro (se ne entra troppo si avrà la depressione del sistema respiratorio, fino al blocco cardiaco) e da un recettore metabotropico che agisce tramite una proteina G facendo sì che si inibisca l'adenilato ciclasi per bloccare la trasmissione del segnale. • Peptidi: la sostanza P, i peptidi oppioidi, il VIP o polipeptide intestinale vasoattivo. • Purine: ATP, AMP. • Gas: NO, CO, H2S. • Lipidi: i cannabinoidi ed eicosanoidi. Vediamo nello schema riassuntivo come l'effetto cascata si innesca e come si evolve con.

Tutti i particolari osservati fino ad ora. Guardiamo altre caratteristiche delle sinapsi: hanno anche la capacità di invertire il potenziale elettrico e agiscono sul fenomeno della sommazione spaziale e temporale. La velocità del rilascio delle vescicole dipende dalla frequenza dello stimolo, quindi la risposta sarà più o meno amplificata.

Andiamo ad osservare le sinapsi del sistema nervoso centrale: all'interno di questo sistema si forma un network di complessi formati da tanti neuroni/cellule che collaborano fra loro; se non ci fosse un sistema in grado di controllare i messaggi in arrivo, il sistema andrebbe in corto circuito quindi è essenziale questa collaborazione/organizzazione. La modulazione del segnale serve ad impedire il blackout cerebrale quindi, ad esempio, l'attacco epilettico è un segnale cerebrale privo di controllo/modulazione. Nel sistema centrale quindi dobbiamo conoscere anche gli interneuroni (neuroni che si trovano fra 2).

neuroni) che hanno la capacità di modulare il segnale in arrivo grazie alla generazione di potenziali d'azione eccitatori ed inibitori, ma alla base c'è sempre il concetto del raggiungimento della soglia. L'EPSP (potenziale post-sinaptico eccitatorio) è un potenziale pre-sinaptico che depolarizza la cellula per raggiungere il valore soglia del potenziale d'azione, mentre l'IPSP (potenziale post-sinaptico inibitorio) iperpolarizza quindi ha un'azione inibente/inversa perché controlla i messaggi d'arrivo. Questi due potenziali citati arrivano sulla stessa cellula post-sinaptica, ma possono arrivare da tantissimi interneuroni, quindi si introduce il concetto di sommazione spaziale e temporale: - Spaziale: Capacità di potenziali graduati di arrivare in punti diversi nel neurone post-sinaptico. Se arrivano più potenziali in contemporanea agiscono come se fossero un unico potenziale; se sono tutti dello stesso

segno si avrà un aumento della loro forza (esempio: 3 potenziali eccitatori positivi si sommano per attuare l'azione sul neurone post-sinaptico), ma se due sono eccitatori e uno è inibitorio accade che i due si sommano, ma l'altro toglierà potenza e la membrana del neurone post si avvicinerà più lentamente al neurone soglia.

• Temporale: non rappresenta l'arrivo di più potenziali da sinapsi diverse, ma quanto sono ravvicinati i segnali in arrivo da uno stesso neurone. Quando i due potenziali da soli raggiungono la membrana non fanno raggiungere la soglia minima, ma se si sommano con la sommazione temporale si arriverà ad un valore più alto e necessario/sufficiente per oltrepassarla.

Ovviamente questi due eventi non sono indipendenti e divisi, possono avvenire in contemporanea.

Un'altra tipologie di modulazione dei neuroni è la modulazione selettiva: in questo fenomeno gli interneuroni fanno sinapsi di tipo

asso-assoniche per