Appunti del corso di Biologia animale e fisiologia cellulare

DUNQUE

Le molecole rilasciate dalla terminazione presinaptica sono riconosciute dai recettori postsinaptici.

Si conoscono due classi di recettori: i neurotrasmettitori agiscono su recettori postsinaptici che possono essere

recettori ionotropi o metabotropi.

recettore ionotropo: recettore che ha una funzionalità duplice perché è, da un lato, capace di avere un sito di

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interazione con il neurotrasmettitore, ma è anche un canale, quindi c’è un’interazione allosterica: l’interazione

neurotrasmettitore - recettore cambia la conformazione del recettore e fa aprire il suo canale a seconda del

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flusso dello ione, si ha una variazione del potenziale di membrana, che determina variazioni di ampiezza

graduale o variazioni in termini di riduzione del potenziale di membrana (in questo caso potenziali postsinaptici

inibitori

Il neurotrasmettitore apre un canale, caratterizzato da una permeabilità a diversi ioni supponiamo che sia

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permeabile al sodio: il sodio entra (perché è più concentrato fuori), l’interno della membrana si carica

positivamente, perciò il potenziale aumenta (la membrana si depolarizza). Questo recettore, quindi, induce una

depolarizzazione postsinaptica: è una risposta classificata come “risposta eccitatoria”, perché è a favore di un

fenomeno di eccitabilità di membrana, della genesi di un PA (se la depolarizzazione è abbastanza intensa, la

membrana raggiunge il valore soglia e fa aprire i canali del sodio, parte il PA).

I recettori ionotropi si differenziano per due caratteristiche: per la loro affinità al neurotrasmettitore e per la

permeabilità del canale ai diversi ioni.

recettore metabotropo: struttura e funzione più complesse; si possono definire come “recettori accoppiati alla

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funzionalità di altri canali”: non sono dei canali, ma modulano la funzione di altri canali il recettore

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metabotropo interagisce col neurotrasmettitore, viene attivato e si produce una serie di mediatori che vanno a

modulare l’apertura o la chiusura di un canale ionico non è la via usata per trasdurre un segnale elettrico da

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un neurone all’altro; questa via serve per modulare le depolarizzazioni o iperpolarizzazioni che i recettori

ionotropi hanno generato.

⇒ a seguito del rilascio di un neurotrasmettitore da un neurone presinaptico a un neurone postsinaptico,

quest’ultimo può depolarizzarsi (se neurotrasmettitore eccitatorio) o iperpolarizzarsi (se neurotrasmettitore

inibitorio); tutto ciò è correlato anche con l’effetto del neurotrasmettitore sul recettore (su quale recettore viene

espresso)

abbiamo due variabili: il tipo di neurotrasmettitore e il tipo di recettore

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Tipi di neurotrasmettitori

acetilcolina: modello di giunzione neuromuscolare, sinapsi di un motoneurone con una fibra muscolare;

● ha azione eccitatoria nel caso del muscolo scheletrico (la membrana del muscolo si depolarizza, cioè il

potenziale sale fino al valore soglia) e azione inibitoria a livello del muscolo cardiaco (rallenta la

frequenza di contrazione e diminuisce la forza di contrazione) quello che diversifica le due risposte

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sono i recettori postsinaptici

I neuroni colinergici, che producono acetilcolina, sono estremamente importanti nei processi di

elaborazione cerebrale, nelle fasi di apprendimento, nella formazione della memoria, e sono anche

neuroni molto sensibili alle variazioni ambientali (sono i primi bersagli della malattia dell’Alzheimer, i

primi ad andare incontro ad apoptosi si riduce la quantità di acetilcolina e i segni sono quelli della

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comparsa di una demenza).

ammine biogene: noradrenalina, adrenalina, dopamina derivano da un precursore comune

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La dopamina è generata dai neuroni dopaminergici, anche questi molto studiati perché sono legati ad

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un’altra malattia neurodegenerativa che è il morbo di Parkinson (decadimento della funzionalità

neuronale perché i neuroni vengono a mancare); è un neurotrasmettitore che ha una funzione molto

importante nel definire quello che è il nostro comportamento. Tutto ciò che noi facciamo può essere

giustificato e spiegato da quello che, in cambio, ci viene restituito in termini sensoriali: per esempio,

l’atto sessuale in sé è guidato da una restituzione che percepiamo come una sensazione di benessere ma

che è una ricompensa; è lo stesso concetto delle droghe e delle dipendenze; tutte le azioni quotidiane

sono tipicamente guidate da una necessità di avere una ricompensa in termini di benessere sono tutte

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azioni che favoriscono la produzione di dopamina (per esempio quando raggiungiamo un obiettivo o

mangiamo, i livelli di dopamina salgono).

Legato alla ricompensa c’è però un fenomeno di dipendenza, che crea assuefazione: il comportamento

che fino al giorno prima mi aveva consentito di mantenere questo sensazione di benessere, il giorno dopo

non è più sufficiente, devo aumentare la dose (conseguenza dell’abuso).

La serotonina è un altro neurotrasmettitore importante perché è legato al nostro stato di umore: un

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antidepressivo classico è un serotoninergico.

neurotrasmettitori che sono aminoacidi: un esempio è il GABA, inibitorio; quando si assumono dosi di

● alcolici elevate, l’alcol interagisce con questi neurotrasmettitori una conseguenza dell’abuso di alcol è

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che induce sonnolenza (la rete neuronale è iperpolarizzata, scarsamente attiva)

Gli ansiolitici agiscono su questa componente gabergica: rallentano l’attività neuronale.

Abbiamo anche il glutammato, che è il tipico eccitatorio.

categoria degli endocannabinoidi: categoria che ha sempre più interesse la cannabis ha dei principi

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attivi che sono molto utili soprattutto nel trattamento della terapia del dolore: Gli stessi principi attivi

siamo in grado di produrli noi stessi, si legano dei recettori che sono quelli a cui si lega la cannabis

quando viene assunta. Produciamo gli endocannabinoidi in certe situazioni, tipicamente in condizioni di

stress (per esempio i reduci di guerra sono in grado di non percepire dolore nel momento del trauma,

perché il livello di stress è tale da indurre una produzione elevata di cannabinoidi.

sostanze gassose: ha azioni specifiche e agisce su bersagli specifici, ci sono neuroni che lo producono

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Tipi di recettori post-sinaptici

nicotinico: presente a livello centrale, molto importante nei processi di formazione della memoria è

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un canale attivato dall’acetilcolina; è presente anche sulle fibre muscolari scheletriche: quando

induciamo una contrazione muscolare volontaria, lo facciamo grazie ad un neurone motorio che contatta

con una sinapsi chimica la fibra muscolare, rilasciando acetilcolina, che si lega al recettore nicotinico.

I recettori nicotinici sono recettori ionotropi pentameri: sono formati da 5 subunità proteiche disposte

intorno a un poro; hanno sempre due subunità (importanti perché sono quelle che si legano alla

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molecola di acetilcolina). Per aprire il canale bisogna che tutte e due le subunità interagiscono con

l’acetilcolina quindi ci sono due siti di legame, che quando occupati dall’acetilcolina inducono un

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cambio conformazionale del canale (da chiusa ad aperta).

Mediamente questi canali ligando - attivati sono selettivamente permeabili, ma la loro selettività è un po’

più bassa rispetto a quella dei voltaggio - dipendenti: sono selettivi nell’interazione con un ligando,

quindi si chiamano recettori nicotinici se attivati dalla nicotina il poro può essere permeabile ad una

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famiglia ristretta di ioni (prevalentemente Sodio e Calcio).

Aprendo questo canale, i due cationi entrano e il potenziale di membrana postsinaptica aumenta

(depolarizzazione della membrana, associata ad un neurotrasmettitore eccitatorio).

La diversa tipologia recettoriale e la farmacologia dei recettori può essere fatta grazie alla presenza in natura di

agonisti o inibitori selettivi; nel caso dei recettori a cui si lega l’acetilcolina abbiamo due categorie di recettori:

ionotropi recettori nicotinici / metabotropi recettori muscarinici. Questo garantisce una molteplicità di

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effetti dell’acetilcolina, in quanto si lega a diverse tipologie di recettori.

I neurotrasmettitori possono anche essere inibitori, e sono molto importanti per il sistema nervoso centrale

perché modulano le risposte eccitatorie: fenomeni epilettici sono causati da una disfunzione della componente

inibitoria e quindi l’attività eccitatoria non è più controllata scariche neuronali incontrollate.

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Il più importante è il GABA (acido -amino butirrico). Gli antiepilettici sono degli agonisti GABA: per trattare un

individuo soggetto ad una crisi epilettica gli si somministra un agonista dei recettori GABA, che azzera queste

scariche incontrollate. L’inibitore GABA è anch’esso un pentamero: ha 5 subunità, una delle quali ha un sito di

legame per il GABA, che fa aprire il canale, permeabile al Cloro il cloro entra e la membrana si iperpolarizza

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(un altro modo per iperpolarizzare la membrana è l’utilizzo del potassio invece che accumulare cariche

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negative, tolgo cariche positive).

La dinamica della fusione vescicolare

Prima che arrivi il PA, la vescicola è già adesa alla membrana quando il calcio entra, si lega alla

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sinaptotagmina (proteina della membrana vescicolare, sensore del Calcio), la quale cambia conformazione,

interagisce col complesso SNARE e esercita una tensione sulle membrane, che si risolve con la fusione di

membrana e si forma il poro di fusione inizia il processo di esocitosi (la concentrazione di neurotrasmettitori è

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molto elevata all’interno della vescicola, quindi diffonde liberamente fino a che il poro è presente). Ad un certo

punto il poRO si chiude e la vescicola viene recuperata.

L’integrazione sinaptica

Non basta sapere cosa succede ad una sinapsi: un neurone non riceve un unico contatto sinaptico, ma centinaia

di interazioni avvengono a livello di un singolo neurone; queste interazioni possono essere eccitatorie

(depolarizzare la membrana) o inibirla. Quello che succede è che il neurone post sinaptico deve avere la capacità

di integrare tutti questi segnali ne fa la somma algebrica e ne ricava una risposta definitiva.

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il soma è un calcolatore algebrico di quelle che sono tutte le risposte simpatiche e dendritiche.

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C’è quindi un processo importante di integrazione sinaptica.

Esempio dell’acetilcoli