Fisiologia

SECONDA PARTE

Nel sistema nervoso dei vertebrati,le cellule sono normalmente

collegate agli organi bersaglio attraverso sinapsi chimiche. Nelle

cellule nervose è maggiore l’ingresso (input) dell’informazione

,questa zona d’ingresso è generalmente a carico del corpo cellulare

e dei dendriti. Quindi l’elemento presinaptico, consiste nella

terminazione assonica,mentre il corpo cellulare e i dendriti ( a volte

presentano delle spine dendritiche) sono l’elemento postsinaptico.

Questi due elementi sono uniti tramite giunzioni chimiche e sono

indipendenti l’uno dall’altro,poiché sono separati da uno SPAZIO

INTERSINASPTICO.

La prima differenza che notiamo fra sinapsi chimica e sinapsi

elettrica,è che la sinapsi chimica è più lenta. Vedendo due potenziali

d’azione,nella cellula pre e post,sono in fase se sono connessi da

sinapsi elettrica,invece,se connessi da sinapsi chimica i due

potenziali saranno sfasati,in particolare avremo un ritardo di 0,5 mV

nella cellula postsinaptica. Da un lato,per la velocità di

propagazione,rappresenta uno svantaggio,dall’altro,l’enorme

vantaggio è quello di riuscire a mettere insieme più informazioni

provenienti da diverse direzioni per dare una risposta integrata,

frutto di una elaborazione . A livello delle sinapsi elettrica le risposte

erano sempre uguali, a livello delle sinapsi chimiche possiamo

avere delle risposte differenti,ad esempio possono esserci

amplificazioni,oppure interazione di risposte che arrivano da più

contatti sinaptici ( ricordiamoci che su un neurone arrivano più di

10000 sinapsi),quindi le risposte saranno sempre differenti perché

dipendono da quanti e quali contatti sinaptici sono attivi.

Nelle sinapsi elettriche non abbiamo ritardo sinaptico,sono

potenzialmente bidirezionali,ovvero come l’elemento presinaptico

attiva il postsinaptico,così il postsinaptico può attivare il

presinaptico,ma in realtà non avviene,dunque la trasmissione è

normalmente unidirezionale ( se ci sono correnti,possono essere

trasferite sia depolarizzazione che iperpolarizzazione,e a livello

sinaptico,è necessaria una depolarizzazione). Nelle sinapsi

chimiche,c’è il trasferimento del potenziale d’azione,sono soltanto

eccitatorie. Le sinapsi elettriche,possono essere invece sia

eccitatorie che inibitorie,sono importanti i segnali di stop ,ed è

possibile una amplificazione del segnale. COSA SUCCEDE IN UNA

SINAPSI CHIMICA?

L’elemento presinaptico è la terminazione nervosa di un

assone,caratterizzata dalla presenza di numerose vescicole che

contengono il messaggero chimico,infatti,la natura del segnale

viene modificata,da elettrico viene convertito in segnale chimico.

Queste vescicole,in seguito all’arrivo del potenziale d’azione,grazie

ad un interruttore molecolare rappresentato dal CALCIO ,vanno

incontro ad ESOCITOSI,ovvero,riversano il loro contenuto ,il

mediatore chimico,a livello dello spazio sinaptico. Abbiamo visto

che le molecole chimiche si spostano per

diffusione,quindi,attraversano per diffusione lo spazio

sinaptico,dove vengono riconosciute da dei recettori,e i recettori

con un meccanismo di TRASDUZIONE determineranno la

risposta,che è il nostro potenziale generatore,nell’elemento

postsinaptico. Se il potenziale generatore è di intensità sufficiente

potrà far nascere il potenziale d’azione. Tutti questi meccanismi

determinano il ritardo sinaptico della trasmissione. Dal vangelo

secondo RosaMaria: “La sinapsi è una telefonata,per aprine una

nuova,devo chiudere la precedente”

Studieremo tutti i meccanismi che porranno fine all’evento

sinaptico.

Seguendo la storia della scoperta delle sinapsi,è stato facile

studiare quello che succedeva a livello postsinaptico,poiché la fibra

muscolare,rappresenta un elemento postsinaptico molto grande e

facilmente studiabile,in particolare la fibra muscolare scheletrica.

Quindi i primi studi si sono focalizzati su che cosa succede appena il

neurotrasmettitore si lega al recettore,sulla risposta cellulare di un

elemento postsinaptico particolare che è la cellula muscolare

scheletrica. La sinapsi fra il neurone motore e la fibra muscolare

scheletrica,è detta SINAPSI NEUROMUSCOLARE. Questo studio ha

permesso di fare notevoli passi avanti nel campo sinaptico ma,la

sinapsi neuromuscolare,è risultata essere una sinapsi

particolare,con un comportamento unico,a causa della peculiarità

del contatto sinaptico.

Parliamo,in primis,di quello che accade a livello postsinaptico,quindi

dei potenziali generatori,che nascono a livello postsinaptico,che

prendono il nome di POTENZIALI POSTSINAPTICI. Poi,passeremo ad

analizzare quello che accade a livello delle sinapsi centrali (sinapsi

fra due neuroni),infine,quello che avviene a livello presinaptico.

SINAPSI NEUROMUSCOLARE

Si realizza fra il neurone ( motoneurone) ,che parte dal sistema

nervoso centrale e raggiunge la periferia,e la fibra muscolare

scheletrica. Questa sinapsi è anche chiamata PLACCA MOTRICE,ed

ha una struttura anatomica particolare,che conferisce il

funzionamento unico di queste sinapsi. Abbiamo la TERMINAZIONE

NERVOSA,che contiene le vescicole ripiene di neurotrasmettitore

(ACETILCOLINA in questo caso), mentre la fibra è mielinica,tranne le

terminazione della fibra ,in cui la mielina si perde ,rivestite dalle

cellule di schwann. L’elemento postsinaptico è la cellula muscolare

scheletrica ,che ha una caratteristica che non vediamo nelle sinapsi

neuronali,ovvero quella di presentare delle righe (RIGHE

GIUNZIONALI),e come tutte le righe delle membrane,servono per

aumentare la superficie in cui si impacchettano poi i recettori. Una

fibra muscolare riceve solo un contatto sinaptico,diversamente dai

neuroni. La presenza,nella sinapsi,di vescicole e di righe in cui sono

impacchettati i recettori,rende conto al fatto che la sinapsi

neuromuscolare è l’unica sinapsi sicura,ovvero,se c’è un

potenziale d’azione a livello dei neuroni motori,avremo

necessariamente a livello della fibra muscolare,un potenziale

d’azione. Ci sono due diverse malattie,una malattia paraneoplastica

(che si genera in seguito a un tumore ma in un sito lontano) detta

SINDROME DI LAMBERT-EATON ,associata ad un carcinoma

polmonare su piccole cellule,che in seguito a un processo

autoimmune ( le cellule cancerogene rilasciano gli anticorpi diretti

alla terminazione nervosa) vengono rilasciate meno vescicole,di

conseguenza vi sono dei problemi trofici,che possono portare alla

paralisi quando le vescicole sono svuotate ed il muscolo non segue

più il comando motorio. Un’analoga risposta si realizza in un’altra

malattia detta MIASTENIA GRAVIS,autoimmune,che colpisce i

recettori sinaptici,determinandone una riduzione,ancora una

volta,non è più una sinapsi sicura.

Il nostro scopo è quello di determinare e studiare questo potenziale

generatore,che da origine al potenziale d’azione.Il potenziale

d’azione,essendo una risposta postsinaptica,maschera tutto quello

che succede prima,per poter studiare soltanto quello che succedeva

prima,si è utilizzata una sostanza chimica detta CURARO. Il curaro si

lega ai recettori presenti nell’elemento postsinaptico,mettendoli

fuori gioco,riduce il numero dei recettori disponibili,quindi,il

potenziale generatore viene ridotto di ampiezza,rimane

sottosoglia,non genera un potenziale d’azione,quindi possiamo

studiare solo il potenziale generatore ( sinaptico). Riducendo la

concentrazione di curaro,alcuni recettori sono liberi e in gioco,si ha

la nascita di un potenziale di ampiezza variabile,in virtù di quanti

recettori sono stati messi fuorigioco dal curaro. Ecco quindi,perché il

potenziale generatore è graduato e dipende dallo stimolo che lo ha

generato,stimolo rappresentato in una sinapsi,dalla quantità di

mediatore chimico che viene rilasciato e dal numero di recettori che

sono presenti. Questa congiunzione asserale,garantisce la sicurezza

di queste sinapsi. Poiché parliamo di una sinapsi particolare,quella

neuromuscolare,l’unica sinapsi sicura,il potenziale generatore è

detto POTENZIALE DI PLACCA,poiché la sinapsi è detta placca

motrice,ed indichiamo il potenziale sinaptico che nasce a livello

della cellula muscolare scheletrica. Se il potenziale di placca,induce

la nascita di un potenziale d’azione che provoca nella fibra

muscolare la contrazione,ecco perché , ad esempio,le frecce degli

indiano uccidevano col veleno,poiché mettevano fuorigioco la

placca motrice che provocava la contrazione dei muscoli respiratori.

In condizioni normali,non riusciamo a studiare il potenziale

generatore,poiché il potenziale d’azione maschera tutto,avendo una

ampiezza elevata (circa 70 mV) ,la membrana rimane sempre

negativa all’interno,è positiva solo durante il potenziale d’azione. La

fibra muscolare ha un potenziale di membrana molto più negativo

della fibra nervosa,pari a -90 mV.

Si è visto,che il potenziale generatore,se studiato lontano dalla

sinapsi,aveva ampiezza via via minore. Diversamente dal potenziale

d’azione,il potenziale d’azione è graduato e si propaga con

decremento,la sua ampiezza si riduce con la distanza,poiché il

potenziale graduato ,diversamente dal potenziale d’azione,si

propaga solo con meccanismo PASSIVO,infatti,la corrente mano a

mano che fluisce diventa di intensità sempre maggiore causando

una depolarizzazione sempre minore,ecco perché i potenziali

generatori non sono in grado di trasferire segnali su lunghi

tratti,perché con la distanza si annullano.

A CHE COSA E’ DOVUTO IL POTENZIALE GENERATORE?

Sicuramente,diversamente dal potenziale d’azione,non è dovuto a

canali voltaggio-dipendenti per il sodio. Si è cercato di determinare

il valore del potenziale di membrana al quale la risposta si

annullava. Sappiamo che il flusso ionico dipende dalla forza

elettromotrice,dalla differenza fra il potenziale di membrana e il

potenziale di equilibrio elettrochimico di uno ione. Non c’è

corrente,non c’è differenza di potenziale, se i due valori coincidono.

Gli indagati sono sempre Sodio e potassio,si è resa la membrana più

negativa,avvicinandola al potenziale di equilibrio elettrochimico del

potassio,e si è visto che il segnale diventava più

grande,invece,depolarizzando la membrana il segnale diventava

sempre più piccolo fino ad annullarsi a 0mv,che coincide col valore

del potenziale di membrana al quale non abbiamo più flusso

ionico,non essendoci differenza d