Elementi base di neurofisiologia del corpo umano

SINAPSI

La sinapsi è il punto di contatto tra due elementi. Una sinapsi si viene a stabilire appunto tra un

terminale assonico ed un altro elemento. In questo schema vedete alcuni esempi di sinapsi. Qui

vedete gli elementi che partecipano alla costituzione della siapsi:

Terminale assonico

 Elementi presinaptici: essi si riconoscono dalla presenza di strutture piccolo o tonde o ovali

 dette vescicole e in più dalla presenza di mitocondri perché possono avenire processi che

richiedono energi, come ad esempio la sintesi del neurotrasmettitore.

Elementi postsinaptici possono essere

 Corpo cellulare

o un dendrite

o una spina dendritica,

o un altro terminale assonico Ispessimento membrana

o

Unico fattore di riconoscimento è l’ispessimento della membrana che però è presente anche

nell’elemento presinaptico. Non è sempre dello stesso spessore.

Lo spessore e le vescicole sono un elemento che permette di distinguere e classificare le sinapsi

dal punto di vista morfologico.

Le vescicole possono essere piccole e tonde e chiare oppure grandi tonde con un centro scuro,

oppure allungate. Anche sulla base della forma delle vescicole si classificano le sinapsi:

Sinapsi tipo 1: vescicole tonde piccole, ispessimento postsinaptico marcato. Di solito

 eccitatorie.

Sinapsi tipo 2: vescicole ovoidali grandi, ispessimento più o meno uguale da entrambi i

 versanti. Di solito di tipo inibitorio.

Classificazione a seconda del tipo di impulso, come il messaggio passa da un elemento all’altro:

Sinapsi elettrica, il messaggio viene inviato tramite il passaggio di corrente direttamente

 dall’elemento presinaptico a quello postsinaptico. Questo tipo di sinapsi è rappresentato dal

punto di vista morfologico da una giunzione comunicante, cioè una specializzazione di

membrana. Si crea tra le due cellule una continuità citoplasmatica attraverso cui passano

gli ioni. Sinapsi di questo tipo sono rare nel sistema nervoso, sono presenti però in altri

organi, come il cuore o nella muscolatura

liscia del tratto gastrointestinale. Hanno il

vantaggio di trasmettono segnale

rapidamente. Di solito il segnale può essere

trasmesso in entrambe le direzioni ma di

solito c’è una direzione preferenziale,

perché il segnale passa con minor perdita in

una direzione piuttosto che un’altra.

Tuttavia questo tipo di sinapsi sono risultate

essere poco plastiche, cioè non modificabili

dall’esperienza. Il segnale che viene

passato nella seconda cellula è un po’ più

basso perché intensità di corrente si

disperde. La sinapsi elettrica non è efficiente allo stesso modo in entrambe le direzioni

Sinapsi chimiche sono caratterizzate dal fatto che il passaggio non avviene in continuità,

 cioè non avviene direttamente dall’elemento pre a quello postsinaptico, perché la corrente

è cortocircuitata nello spazio perisinaptico. C’è dunque bisogo di un secondo messaggero

chimico detto neurotrasmettitore. Si realizzano una serie di processi che prevedono lo

svuotamento delle vescicole nello spazio sinaptico. Le vescicole contengono infatti delle

molecole che non sono altro che il neurotrasmettitore. Le vescicole si legano a degli

specifici recettori di membrana che possono essere canali o altre molecole che comunque

provocano delle modifiche allo stato di polarità della membrana. La sinapsi chimica ha lo

svantaggio di avere una trasmissione più lenta (almeno 0.4-0.5 ms perché tutto il processo

di rilascio del neurotrasmettitore sia completato). Però ha dei vantaggi per esempio il

messaggio viene passato in una sola direzione ed in più questo tipo di sinapsi è plastica,

cioè vengono modificate dall’esperienza. L’efficacia della sinapsi chimica è modificata

dall’esperienza. È stato dimostrato negli anni ’80 che la plasticità sinaptica è alla base

dell’apprendimento.

È importante conoscere la sinapsi elettrica perché essa esiste all’interno del nostro corpo.

MORFOLOGIA SINAPSI

Sinapsi elettrica: La corrente elettrica che passa da una cellula all’altra è creata a partire

 dallo spostamento di ioni positivi attraverso una giunzione comunicante che non è altro che

un canale. Questa è la giunzione comunicante in corrispondenza della quale le membrane

dei due elementi sinaptici possiede una struttura proteica chiamata emiconnessone che è

esattamente corrispondente all’emiconnessone della membrana dell’alto elemento ed

insieme formano un canale e permettono gli ioni di passare. Queste strutture veri sono le

sub unità che formano il connessone e sono dette connessine.

Sinapsi chimica: La sinapsi chimica è più complessa. Riconosciamo vescicole (tonde) ed

 ispessimenti più marcati negli elementi postsinaptici. Cosa succede a livello della sinapsi

chimica? Il terminale è nella parte finale dell’assone. Quando l’assone finisce si forma

un’espansione e si forma il terminale assonico. Il pda si propaga lungo l’assone ed arriva al

terminale e quindi depolarizza il terminale sinaptico. La depolarizzazione del terminale

sinaptico fa aprire i canali volt-dip del Ca. il Ca entra e il Ca normalmente dentro le cellule è

poco concentrato quindi ogni volta che si apre il canale il Ca entra dall’esterno. Il Ca è

implicato nei processi di esocitosi in quanto modifica la struttura di alcune proteine che si

trovano sia sulla membrana del terminale sia sulla membrana delle vescicole. Esse fanno

in modo che le vescicole siano spinte a fondersi con un orientamento corretto sulla

membrana sinaptica poi si fondano e si aprano e riversino il loro contenuto nello spazio

sinaptico. Il loro contenuto sono le molecole di neurotrasmettitore le quali si diffondono

nello spazio sinaptico e vanno ad interagire con dei recettori specifici i quali sono elementi

di membrana dell’elemento postsinaptico. In questo esempio questi recettori sono parte dei

canali ionici, si trovano sul versante extracitoplasmatico del canale. In questo caso vediamo

dei canali per il sodio, quindi quando arriva il neurotrasmettitore i canali si aprono il Na

entra, si depolarizza la membrana e se siamo su un dendrite avremo una risposta graduale

che viaggia con decremento. Se però arriva nella zona del cono di emergenza con

un’intensità tale da far raggiungere la soglia avremo la formazione di un pda. Nella sinapsi

chimica di parla di:

Eventi presinaptici: depolarizzazione del terminale, sintesi neurotrasmettitore,

o immagazzinamento neurotrasmettitore in vescicole , liberazione vescicole

Eventi postsinaptici: interazione del neurotrasmettitore con i recettori di membrana,

o che generano una risposta postsinaptica, e lo smaltimento del neurotrasmettitore al

fine di far durare per un tempo limitato il lavoro della sinapsi altrimenti il segnale

sarebbe continuo.

Questi meccanismi delle sinapsi elettriche sono stati studiati sulla sinapsi neuromuscolare di rana.

Si è scelta una sinapsi neuromuscolare, cioè una sinapsi tra un assone ed una fibra muscolare

poiché essa è una sinapsi periferica e quindi più accessibile dal punto di vista sperimentale ed è

anche più grande rispetto a sinapsi del snc. Ha una struttura particolare. Questo è il motoneurone

che sta nel midollo spinale. L’assone del motoneurone è mielinico ed in prossimità della

terminazione assonica perde la mielina e si ramifica ed ogni ramo innerva una fibra muscolare

(scheletrica). Al termine di ogni ramificazione l’assone ha un rigonfiamento chiamato bottone

sinaptico. Tutta questa struttura si chiama placca neuromuscolare ed in un suo ingrandimento

riconosciamo gli elementi di una sinapsi chimica. Nel versante postsinaptico, che è la membrana

del muscolo scheletrico, troviamo delle pieghe giunzionali e creste(solo nella sinapsi

neuromuscolare). È stato dimostrato che sulla cresta ci sono i recettori per il neurotrasmettitore

che è l’acetilcolina (sempre acetilcolina per i muscoli scheletrici che ha sempre azione eccitatoria

ed ogni pda del neurone è in grado di produrre un pda della fibra muscolare). In fondo alla piega

giunzionale invece è stato dimostrato che sono presenti i canali volt-dip per il Na e il K. Così la

depolarizzazione provocata qui deve percorrere poco spazio per attivare i canali volt-dip. Quindi

sempre una depolarizzazione qua provocata dall’acetilcolina produce un pda.

Esperimento che dimostra che i recettori per l’acetilcolina si trovano sulle creste:

Usando una tecnica immunocitochimica, basata sull’interazione antigene anticorpo. In pratica il

recettore per l’acetilcolina è stato isolato, purificato, iniettato in un animale ospite il quale ha

prodotto l’anticorpo. Successivamente è stato prelevato il siero dell’animale ospite ed isolato

l’anticorpo e poi sono stati allestiti dei preparati, delle sezioni istologiche, delle sinapsi

neuromuscolari e incubate con l’anticorpo anti-recettore per l’acetilcolina che era stato marcato.

Chiaramente l’anticorpo si lega al suo antigene, cioè il recettore il quale ha una posizione ben

precisa. Questi recettori stanno nella membrana, in particolare sulle creste (cioè la sommità della

piega). Questo ha dimostrato che i recettori per l’acetilcolina stanno quassù.

Nella sinapsi neuromuscolare quello che accade quando arriva il pda al terminale assonico è che

esso si depolarizza. Si prono i canali del Ca. Il Ca entra. Le vescicole si vanno a legare alle zone

attive della membrana presinaptica e dove poi si aprono. L’acetilcolina viene rilasciata nello spazio

presinaptico, si lega ai recettori postsinaptici che sono canali che panno passare sia Na che K

contemporaneamente, cioè il Na entra e il K esce. Siccome però la variazione è contemporanea

non si ha la risposta tipica del pda ma si ha una risposta graduata che si chiama potenziale di

placca. Questa risposta graduata si propaga ma man mano che si allontana dal punto di origine si

affievolisce, ma siccome deve fare poca strada per arrivare dove ci sono i canali volt-dip (base

della piega giunzionale) è ancora sufficientemente ampia da depolarizzare la membrana

muscolare fino alla soglia ed i canali si aprono. Abbiamo l’uscita del Na prima, poi quella del K e si

crea un pda che si propaga lungo la membrana del muscolo che sarà responsabile della

contrazione. È necessario il pda nell fibra muscolare affinchè avvenga la contrazione.

Una volta che l’acetilcolina ha compiuto il suo compito deve essere smaltita. Lo smaltimento

avviene in genere attraverso due sistemi:

Diffusione: la molecola si allontana, come fanno tutte le mo