Anatomia e fisiologia - Tessuto nervoso

Interneuroni Localizzati nell'encefalo e nel midollo spinale.

Diretti responsabili della distribuzione di informazioni sensitive e

della coordinazione dei movimenti.

Coinvolti nelle funzioni cognitive superiori.

La neurologia del SNC e del SNP supporta e protegge i neuroni

Neurologia del SNC

Cellule ependimali

• Liquido cerebrospinale (LCS) → Canale nell'encefalo e nel midollo che trasporta LCS.

Ammortizza e trasporta sostanze gassose disciolte.

Nel midollo: canale centrale.

Nell'encefalo: ventricoli.

Entrambi rivestiti da cellule ependimali.

Cellule ependimali → Formano un epitelio specializzato (ependima).

Presenti microvilli e raramente partecipano alla secrezione del

liquor.

Astrociti

• Cellule della neuroglia più grandi del SNC con diverse funzioni:

Mantenimento della barriera ematoencefalica

Creazione di un'impalcatura tridimensionale per SNC

Ripartizione del tessuto danneggiato

Guida dello sviluppo neuronale

Controllo dell'ambiente interstiziale

Oligodendrociti

• Posseggono esili prolungamenti citoplasmatici e un corpo cellulare piccolo.

Molti assoni del SNC sono ricoperti dai piccoli prolungamenti che li isolano dal liquido

circostante.

Mielina → Involucro membranoso a isolamento elettrico che aumenta la velocità di

propagazione del potenziale d'azione.

Insieme di oligodendrociti → Guaina mielinica → Assone ricoperto → Assone mielinico.

Piccole interruzioni tra la guaina mielinica → Nodi.

Predominanza di assoni mielinici → Sostanza bianca.

Predominanza di assoni amielinici → Sostanza grigia.

Microglia

• Tipo di neuroglia più piccola caratterizzata da esili prolungamenti con ramificazioni.

Popolazione cellulare a sé.

Neurologia del SNP

Gangli: Corpi cellulari riuniti inseme in ammassi cellulari.

Cellule satelliti: Solo nei gangli, regolano l'ambiente in cui si trova immerso il corpo cellulare.

Cellule di Schwann: Formano una guaina attorno agli assoni, porzione più esterna neurilemma.

Può mielinizzare un singolo assone alla volta.

Il potenziale transmembrana è il potenziale elettrico dell'interno della cellula rispetto

all'esterno

Potenziale di riposo: Potenziale di membrana di una cellula a riposo.

Potenziale graduato: Stimolo che produce una temporanea variazione localizzata del potenziale di

riposo, lo stimolo diminuisce allontanandosi dal punto d'origine.

Potenziale d'azione: Potenziale graduato sufficientemente ampio si propaga per tutta la superficie.

Attività sinaptica: In grado di scatenare il potenziale graduato nella membrana tramite il rilascio di

neurotrasmettitori.

Elaborazione dell'informazione: Integrazione di stimoli provenienti dalla cellula presinaptica.

Potenziale di membrana

Tre principi fondamentali:

1. Liquido citosol e extracellulare con composizione diversa.

LEC ↑ [Na] e ↑ [Cl].

Citosol ↑ [K] e proteine cariche negativamente

2. Membrana selettivamente permeabile ed il movimento degli ioni avviene tramite canali di

fuga.

3. Meccanismi di trasporto attivo/passivo fanno sì che le cariche siano diseguali.

Maggiore quantità di cariche negative all'interno.

Forze passive che agiscono attraverso la membrana

• Gradiente chimico

Na K Ioni Na tendono ad entrare.

Ioni K tendono ad uscire più velocemente degli ioni Na.

Gradiente elettrico Interno negativo.

-

+ + Esterno positivo.

- - -

+ +

- -

+ + Corrente → Movimento di cariche per annullare a differenza di

potenziale.

Gradiente elettrochimico

Gradiente elettrochimico = Σ Forze chimiche + Forze elettriche

Ioni K

[K] > [Na] Forze chimiche tendono a far uscire gli ioni K, forze elettriche si

oppongono perché gli ioni K sono attratti da ioni negativi.

Forza gradiente chimico > Forza del gradiente elettrico.

Potenziale di equilibrio → Potenziale di membrana che viene raggiunto quando non ci

sono spostamenti (Ioni K -90mV).

Ioni Na

Forte gradiente chimico che spinge l'ingresso nella cellula.

Forze elettiche e chimiche agiscono sinergicamente.

Potenziale di equilibrio Na +66mV

In assenza di membrana assenza di energia potenziale (la diffusione annulla i gradienti

elettrochimici).

Forze attive: la pompa Na-K

• L'ATP viene usato per una pompa a scambio ionico → Sodio-potassio ATPasi.

Scambia 3 Na intracellulari con 2 K extracellulari → Bilancia la diffusione passiva.

Variazioni del potenziale di membrana

Canali di membrana → Controllano il movimento degli ioni.

Canali ionici → Attivi o passivi:

Canali passivi o di fuga Sempre aperti, permeabilità variabile, importanti per

mantenere il potenziale di riposo.

Canali attivi o a cancello o attivati Si aprono solo con stimoli specifici.

Tre stadi funzionali: Chiusi ma potenzialmente capaci di aprirsi

Aperti (attivati).

Chiusi e incapaci di aprirsi (inattivati).

Tre classi di canali a cancello: Canali regolati chimicamente

Si aprono solo quando si legano a molecole specifiche.

Canali voltaggio-dipendendi

Tipici delle membrane eccitabili (generano e conducono un

potenziale d'azione), si aprono e si chiudono in base al potenziale

di membrana.

Canali Na 2 cancelli: cancello di attivazione (entrano Na)

cancello di inattivazione (non entrano Na)

Canali regolati meccanicamente

Si aprono/chiudono in base a distorsioni fisiche della membrana.

Potenziali graduati

Si instaurano quando i verificano variazioni del potenziale di membrana.

Depolarizzazione → Aumento del potenziale di membrana (in negativo e in positivo).

Fase 1

•

Ioni Na entrano nella cellula ↑ Cariche positive ↑ Potenziale di membrana.

Fase 2

•

Ioni Na sulla membrana cellulare esterna passano nei canali e vengono rimpiazzati da altri ioni

Na → Movimento di cariche positive (corrente locale).

Depolarizzazione decresce → Resistenza al movimento delle cariche del citosol + passaggio

passivo degli ioni Na dai canali passivi.

Canali aperti + Ioni Na > Area di membrana coinvolta > Depolarizzazione.

Fase 3

•

Stimolo cessato e permeabilità a livelli normali → Ripristino del potenziale di riposo

(ripolarizzazione).

Apertura canali a cancello per Na ↑ Uscita ioni K ↑ Perdita di cariche positive.

Iperpolarizzazione → Aumento della negatività del potenziale di riposo.

Ogni neurone riceve informazioni sotto forma di potenziali graduati.

Il potenziale d'azione è un impulso nervoso

Potenziali d'azione Modificazioni del potenziale di membrana che si propagano per tutta la

lunghezza (propagazione parte dal punto di origine e si espande).

Fasi di generazione: Apertura canali Na voltaggio-dipendenti

Movimenti di ioni Na nella cellula depolarizzata

Apertura di nuovi canali Na voltaggio-dipendenti

Reazione a catena per tutta la lunghezza di superficie.

Principio tutto-o-nulla

Potenziale soglia: (-60mV e -55mV) permette di aprire i canali Na.

Quando lo stimolo si esaurisce si ritorna al potenziale di riposo.

Le caratteristiche del potenziale d'azione sono indipendenti dallo stimolo depolarizzante.

Principio tutto-o-nulla Uno stimolo scatena o meno un potenziale d'azione.

Generazione del potenziale d'azione

Fase 1 Depolarizzazione fino al valore soglia

• Area di membrana di una cellula eccitabile viane depolarizzata fino al valore soglia della

corrente locale.

Fase 2 Attivazione dei canali del Na e rapida depolarizzazione

• Apertura canali Na, gli ioni entrano nella cellula e la depolarizzano rapidamente.

Potenziale di membrana da -60mV a valori più positivi.

Fase 3 Inattivazione dei canali del Na e attivazione dei canali del K

• Potenziale di membrana +30mV chiusura dei canali Na (inattivazioni dei canali del Na).

Apertura dei canali K → Gradiente elettrico e gradiente chimico favoriscono l'uscita di K.

Potenziale di membrana a valori di potenziale di riposo.

Fase 4 Ritorno alla normale permeabilità

• Fase di ripolarizzazione: canali Na voltaggio-dipendenti restano inattivi.

Raggiunto il potenziale di riposo (-70mV) si chiudono i canali K voltaggio-dipendenti.

Breve iperpolarizzazione durante la chiusura dei canali K che porta il potenziale di

membrana a -90mV.

Dopo la chiusura dei canali K il potenziale torna a -70mV.

Periodo refrattario

Lasso di tempo in cui la membrana non può rispondere normalmente a un ulteriore stimolo.

Periodo refrattario assoluto: La membrana non può rispondere a nessuno stimolo perché i canali

Na sono già aperti o inattivati.

Periodo refrattario relativo: I canali Na sono nello stato normale e se avviene una

depolarizzazione sufficientemente ampia può scatenarsi un altro potenziale d'azione.

Stimolo più intenso perché la membrana è leggermente iperpolarizzata.

Ruolo della pompa Na-K

Depolarizzazione: Ingresso Na Ripolarizzazione: Uscita K

La pompa deve funzionare per mantenere la concentrazione ionica per consentire un'attività

prolungata nel tempo.

Proteina di transmembrana: sodio-potassio ATPasi.

Propagazione del potenziale

Potenziali graduati si esauriscono a breve distanza dal punto d'origine.

Potenziali d'azioni si propagano per tutta l'estensione della membrana.

Continua (negli assoni amielinici)

• Al picco del potenziale d'azione il potenziale di membrana è + e gli ioni Na si muovono.

Si sviluppa una corrente locale che si diffonde in ogni direzione depolarizzando le zone

adiacenti.

Il potenziale d'azione che raggiunge il bottone sinaptico è uguale a quello iniziale.

Un potenziale d'azione non può tornare indietro (si sposta in una direzione).

Propagazione continua negli assoni amielinici 1m/sec.

Saltatoria (negli assoni mielinici)

• Trasporta gli impulsi ad una velocità >> rispetto a quella continua e necessita di < energia.

L'assone mielinico è ricoperto dalla guaina mielinica (no nodi) che aumenta la resistenza

della membrana al flusso degli ioni.

Solo i nodi possono rispondere a uno stimolo depolarizzante → la corrente locale salta la

regione internodale e va a depolarizzare il nodo successivo.

Il diametro assonico influenza la velocità di propagazione

↑Ø ↓ Resistenza al flusso di cariche elettriche.

Tre gruppi di fibre:

Fibre di tipo A Dimensioni >, assoni mielinici che conducono a 120 m/sec.

Fibre sensitive (SNC) e motoneuroni.

Fibre di tipo B Dimensioni <, assoni mielinici che conducono a 18 m/sec.

Fibre di tipo C Assoni amielinici che propagano il potenziale a 1 m/sec.

Le fibre B e C veicolano impulsi sensitivi protopatici (sensoriali).

A livello delle sinapsi avviene la comunicazione tra neuroni o tra neuroni e altre cell