1. Biochimica Sistematica Umana

Metabolismo cerebrale

Sistema nervoso

Il sistema nervoso si divide in sistema nervoso centrale e periferico.

Tipi cellulari

I principali tipi cellulari sono i neuroni, responsabili della trasmissione dei segnali, e la neuroglia, che include cellule gliali e cellule microgliali, fornendo supporto.

Neuroni

I neuroni hanno un'area ricevente costituita da dendriti di input, corpo cellulare e terminazioni sinaptiche di input; un assone; e una terminazione sinaptica di output.

Per trasmettere il segnale, avvengono variazioni del potenziale elettrico di membrana, il rilascio di neurotrasmettitori a livello della sinapsi e l'interazione con il recettore del neurotrasmettitore, permettendo la trasmissione del segnale.

Neuroglia

Astrociti

Gli astrociti forniscono supporto fisico e nutrizionale per i neuroni, partecipano alla fagocitosi, metabolizzano glucosio e controllano la composizione della matrice extracellulare.

Oligodendrociti (SNC) / Cellule di Schwann (SNP)

Gli oligodendrociti nel sistema nervoso centrale e le cellule di Schwann nel sistema nervoso periferico sintetizzano la guaina mielinica, composta da lipidi e proteine. Offrono supporto per i neuroni, partecipano alla fagocitosi, metabolizzano glucosio e controllano la composizione della matrice extracellulare.

Ependimali/Microgliali

Le cellule ependimali e microgliali sono ciliate e rivestono le cavità del sistema nervoso centrale, assicurando la circolazione del fluido cerebrospinale. Possono anche agire come staminali neuronali e formano la barriera ematoencefalica (BBB).

Barriera ematoencefalica (BBB)

Le cellule del cervello sono separate dal resto dell'organismo dalla BBB. I vasi sanguigni nel cervello non sono circondati da cellule endoteliali finestrate come in altre parti del corpo e le cellule endoteliali sono unite da giunzioni occludenti. Questo impedisce il passaggio di molecole idrofobe, permettendo solo il passaggio di sostanze come ossigeno, diossido di carbonio, etanolo, steroidi e corpi chetonici. Anche il passaggio di zuccheri è permesso tramite specifici mezzi di trasporto.

Una barriera secondaria è costituita dalle cellule della glia, in particolare dagli astrociti, che circondano i capillari.

Cervello

Il cervello consuma il 20% dell'ossigeno totale dell'organismo e il 25% del glucosio totale. Il 70% dell'energia prodotta è utilizzata per il lavoro delle pompe ioniche.

L'ipoglicemia prolungata può provocare danni irreversibili al cervello, ad esempio con concentrazioni di glucosio di 18 mg/100 ml, portando alla morte dei neuroni a causa dell'esaurimento dei livelli di ATP. L'ipossia acuta può portare al coma. Una pressione di ossigeno di 25-40 mmHg è considerata una moderata ipossia, ma sotto i 20 mmHg si rischia il coma.

Il cervello utilizza normalmente il glucosio come fonte di energia, consumando circa 100-130 g al giorno. In condizioni particolari, come il digiuno prolungato, può utilizzare corpi chetonici.

Il glucosio entra nel sistema nervoso centrale grazie al trasportatore GLUT1, che è insulino indipendente, e nei neuroni tramite il GLUT3.

Il cervello dipende dal fegato per il controllo della glicemia, poiché il glicogeno nel cervello è quasi inesistente e non è presente gluconeogenesi. I corpi chetonici, in condizioni di digiuno, sono prodotti dal fegato e passano la BBB.