Appunti fisiologia, prima parte

Attivazione della cellula post-sinaptica e dei neurotrasmettitori ai recettori

I neurotrasmettitori diffondono lungo il vallo sinaptico, una frazione di essi si lega ai recettori sulla membrana plasmatica della cellula post-sinaptica. Questi recettori possono essere recettori ionotropi (canali ionici) o in alternativa possono influire indirettamente su canali ionici tramite una proteina G e/o un secondo messaggero: recettori metabotropi.

Il risultato del legame tra neurotrasmettitore e recettore è l'apertura o chiusura di canali ionici ligando-dipendenti specifici nella membrana post-sinaptica, che induce infine modificazioni nel potenziale di membrana di quel neurone.

Rimozione del neurotrasmettitore dalla sinapsi

I neurotrasmettitori sono secreti in grande quantità dalle cellule pre-sinaptiche, per aumentare la probabilità di legarsi ad un recettore della cellula post-sinaptica. I neurotrasmettitori in eccesso devono essere rimossi per porre fine al segnale.

Vari modi:

• vengono trasportati di nuovo dentro alla TERMINAZIONE ASSONALE (REUPTAKE);
• vengono degradati dalle cellule gliali vicine;
• si diffondono allontanandosi dal sito recettoriale;
• sono trasformati in SOSTANZE INATTIVE.

Ricordiamo che i due tipi di SINAPSI CHIMICHE, ECCITATORIE e INIBITORIE si differenziano per gli effetti del neurotrasmettitore sulla cellula post-sinaptica.

In una SINAPSI ECCITATORIA la risposta post-sinaptica eccitatoria al neurotrasmettitore è una DEPOLARIZZAZIONE, avvicinando il potenziale di membrana al potenziale soglia di -55 mv. L'effetto consiste nell'apertura di canali permeabili a SODIO e POTASSIO con il SODIO che entra in cellula secondo entrambi i gradienti, causando una lieve depolarizzazione. Questo cambiamento del potenziale di membrana è detto POTENZIALE POST-SINAPTICO ECCITATORIO (EPSP);

In una SINAPSI INIBITORIA il cambiamento di potenziale nel neurone post-sinaptico consiste in un POTENZIALE GRADUATO

iperpolarizzante detto POTENZIALE POST-SINAPTICO INIBITORIO (IPSP). Per raggiungere il POTENZIALE SOGLIA di -55 mv ed innescare il potenziale d'azione, si considerano sia gli EPSP che i IPSP, tramite la SOMMAZIONE SPAZIALE e TEMPORALE già descritte prima.

FORZA SINAPTICA: MECCANISMI PRE-SINAPTICI

Una TERMINAZIONE PRE-SINAPTICA non rilascia una quantità costante di neurotrasmettitore ogni volta che viene attivata. Uno dei motivi di questa variabilità coinvolge la concentrazione di CALCIO, in quanto gli ioni calcio sono pompati fuori dalla cellula, se la rimozione di essi non tiene il ritmo dell'entrata, la concentrazione di CALCIO nella terminazione e quindi la quantità di neurotrasmettitore liberato dalla stimolazione successiva sarà più alta del normale; questo apre più canali ionici nella membrana post-sinaptica, con maggiore ampiezza di EPSP e/o IPSP.

Il rilascio di neurotrasmettitore è alterato anche dall'attivazione di

RECETTORI DI MEMBRANA presenti sulle terminazioni stesse. Tale attivazione influisce sull'entrata di CALCIO nella terminazione, e così sul numero di vescicole che rilasciano il neurotrasmettitore nel VALLO SINAPTICO. Questi recettori pre-sinaptici possono essere associati ad una seconda terminazione assonale: una SINAPSI PRE-SINAPTICA (o ASSO-ASSONALE): un altro neurone, anziché andare a fare sinapsi con il neurone post-sinaptico, fa sinapsi con la terminazione pre-sinaptica, modulandone l'attività di rilascio del neurotrasmettitore.

A seconda del tipo di recettori pre-sinaptici attivati dal neurotrasmettitore, l'effetto sinaptico può:

• ridurre la quantità di neurotrasmettitore rilasciato dall'altro neurone, diminuendo la permeabilità al CALCIO → INIBIZIONE PRE-SINAPTICA;
• Aumentare la quantità di neurotrasmettitore rilasciato dall'altro neurone, aumentando la permeabilità al CALCIO →

FACILITAZIONE PRE-SINAPTICA.

Le sinapsi pre-sinaptiche sono importanti perché controllano selettivamente un unico input specifico al neurone post-sinaptico, tipico nella modulazione degli impulsi sensoriali.

Alcuni recettori presenti sulla terminazione pre-sinaptica non sono associati a sinapsi pre-sinaptiche ma sono invece attivati da neurotrasmettitori o da altri messaggeri chimici rilasciati da neuroni vicini o dalla GLIA, o anche dalla stessa terminazione assonale: sono detti AUTORECETTORI, e forniscono un meccanismo di FEEDBACK per regolare l'output del neurotrasmettitore, solamente per ridurre il proprio rilascio con un CONTROLLO a FEEDBACK NEGATIVO.

NEUROTRASMETTITORI E NEUROMODULATORI

• ACETILCOLINA → neurotrasmettitore (Ach) presente nel SNP a livello delle GIUNZIONI NEUROMUSCOLARI e nel CERVELLO. Attiva i recettori sulla membrana post-sinaptica, poi viene inattivata dall'enzima ACETILCOLINESTERASI;
• AMINE BIOGENE → piccole molecole cariche sintetizzate

a partire da amminoacidi, econtenenti un gruppo amminico NH2.- CATECOLAMINE: dopamina, noradrenalina, adrenalina;

- SEROTONINA;

- ISTAMINA;

- AMMINOACIDI;

- NEUROPEPTIDI;

- GAS;

- PURINE.

FISIOLOGIA DEI RECETTORI

UNITA' MOTORIA → singolo motoneurone più le fibre muscolari da esso innervate. Il vastolaterale è composto da tante unità motorie;

SISTEMA SENSORIALE → parte del sistema nervoso costituita da RECETTORI SENSORIALI che ricevono stimoli dall'ambiente esterno o interno, dalle vie nervose che conducono le informazioni dai recettori al midollo spinale (o al cervello), e da quelle zone del cervello principalmente dedicate alla loro elaborazione.

Indipendentemente dal raggiungimento della soglia di coscienza si parla di INFORMAZIONE SENSORIALE:

- SENSAZIONE: cambiamento a livello dell'attività neuronale che deriva dall'interazione diretta dei nostri organi sensoriali con l'ambiente esterno (es: avvertire dolore);

1. MECCANOCETTORI: rispondono a stimoli meccanici (pressione o stiramento) e alterano la permeabilità dei canali ionici sulla membrana recettoriale, modificando il potenziale di membrana (corpuscolo di ruffini, corpuscolo di meissner, corpuscolo di pacini, corpuscolo di merker, corpuscolo di crause, fibre nervose libere);
2. TERMOCETTORI: identificano sensazioni di caldo o freddo;
3. FOTOCETTORI: rispondono a particolari gamme di lunghezza d'onda della luce;
4. CHEMIOCETTORI: rispondono al legame di alcune sostanze chimiche alla membrana recettoriale (olfatto e gusto).
5. NOCICETTORI: recepiscono il dolore.

POTENZIALE GENERATORE (O POTENZIALE RECETTORIALE)

Il processo mediante il quale uno stimolo è trasformato in una risposta elettrica è chiamato TRASDUZIONE SENSORIALE: esso porta all'apertura o alla chiusura di CANALI IONICI che ricevono informazioni sul mondo interno ed esterno, direttamente o tramite secondi messaggeri. Il "GATING" dei canali

Ionici permette una modificazione dei flussi ionici attraverso la membrana recettoriale che, a sua volta, produce un cambiamento nel potenziale di membrana: un potenziale graduato chiamato POTENZIALE GENERATORE (o POTENZIALE RECETTORIALE).

Nei neuroni afferenti, presentanti all'estremità il recettore specializzato, la regione della membrana recettoriale dove si verificano i cambiamenti iniziali nei canali ionici non genera potenziali d'azione. I potenziali graduati originano localmente, poi si propagano a breve distanza, fino ad una ZONA D'INTEGRAZIONE (o ZONA TRIGGER), di solito situata al primo NODO DI RAVVIER lungo l'assone: in questa zona la membrana è dotata di canali ionici voltaggio-dipendenti, e può generare potenziali d'azione (a patto che l'entità della depolarizzazione nella zona trigger sia sufficiente a portare la membrana alla soglia);

Se la membrana recettoriale è su una cellula separata, il

potenziale recettoriale altera il rilascio di neurotrasmettitore da quella cellula, che si lega a recettori proteici presenti sul neurone afferente: questa giunzione è una SINAPSI. Viene generato un potenziale graduato analogo a un EPSP o a un IPSP.

Finché il POTENZIALE RECETTORIALE mantiene il neurone afferente depolarizzato a un livello pari o superiore alla soglia, continuano a partire potenziali d'azione che si propagano lungo il neurone. Inoltre, un aumento dell'ampiezza del potenziale graduato causa un incremento nella FREQUENZA DEI POTENZIALI D'AZIONE (fino al limite imposto dal periodo refrattario) e un aumento nel rilascio di neurotrasmettitore alla terminazione assonale centrale del neurone afferente.

Da ricordare che benché l'ampiezza del potenziale recettoriale determini la FREQUENZA DEI POTENZIALI D'AZIONE, essa non ne determina l'AMPIEZZA.

ADATTAMENTO

L'adattamento è una riduzione della sensibilità recettoriale,

• RECETTORI TONICI (a lento adattamento) → mantengono un POTENZIALE RECETTORIALE persistente o lentamente degradante nel corso di uno stimolo costante, avviando potenziali d'azione nei neuroni afferenti per tutta la durata dello stimolo. Un esempio sono i RECETTORI ARTICOLARI e MUSCOLARI che consentono il mantenimento della postura;
• RECETTORI FASICI (a rapido adattamento) → generano un potenziale recettoriale e potenziali d'azione all'esordio di uno stimolo, ma la loro risposta cessa molto presto. Un esempio sono i RECETTORI CUTANEI che avvertono la vibrazione.

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