Fisiologia Generale - Recettori di senso e SNC (parte 4/5)

Appunti di fisiologia generale

Recettori di senso

I recettori di senso possono essere neuroni o altre cellule eccitabili che formano le vie sensoriali che portano il potenziale d'azione al sistema nervoso centrale (midollo spinale e cervello). Nel midollo sono presenti gli integratori che danno risposte diverse a seconda dello stato emozionale o dipendono dal ritmo circadiano. Nel sistema nervoso centrale si integrano tutti gli stimoli per produrre una sola risposta a due uscite: una a livello somatico (volontario) e una involontaria (sistema autonomo).

Trasmettitori

Nel sistema nervoso centrale

• Trasmissione eccitatoria → Glutammato
• Trasmissione inibitoria:
  • Nel cervello → GABA
  • Nel midollo → Glicina

Nel sistema nervoso periferico

→ Acetilcolina (Ach)

Sistema nervoso autonomo

Controlla le funzioni vegetative e dà tono all’organismo. In generale innerva in maniera diffusa: l’assone decorre lungo l’organo e non presenta una terminazione sinaptica ma numerose varici; il segnale è quindi più lento e si propaga tra le cellule. È diviso in due porzioni anatomicamente e funzionalmente distinte ma sinergiche che svolgono funzioni complementari (es. ortosimpatico aumenta la frequenza cardiaca mentre il parasimpatico la diminuisce). Sono:

• Parasimpatico → funzioni vegetative
• Ortosimpatico (simpatico) → dà risposte di attacco-fuga

Parasimpatico

Provvede a funzioni viscero-sensitive e somato-sensitive, oltre a broncocostrizione, peristalsi della muscolatura gastroenterica, eccitosecrezione di ghiandole salivari ecc... Presenta i neuroni di partenza localizzati nella zona cranica e sacrale (detto craniosacrale). Ha neuroni con lunghi prolungamenti che entrano nell’organo specifico e innervano i gangli neurali che poi esercitano la funzione sull’organo.

Il primo neurone è detto pre-gangliare, ha un assone molto lungo che rilascia Ach che stimola il neurone post-gangliare che stimola a sua volta i ganglietti che agiscono sull’organo. I neuroni pre-gangliari presentano una sinapsi per Ach tipica e veloce. I neuroni post-gangliari hanno assoni molto diramati e presentano dei recettori metabotropici muscarinici che producono il 2^o messaggero (sinapsi lenta e metabotropica).

Ortosimpatico

Fa capo a reazioni opposte rispetto all'innervazione parasimpatica: broncodilatazione, vasocostrizione, tachicardia, costrizione degli sfinteri. Presenta i neuroni di partenza localizzati nella zona lombare della colonna vertebrale e nella zona toracica. È simile al parasimpatico: il neurone pre-gangliare rilascia Ach per comunicare con il post-gangliare. Tuttavia, il primo presenta prolungamenti molto più corti e viene diviso in due categorie sulla base di come comunica con il 2^o neurone: può comunicare all’interno della catena gangliare pre-vertebrale (molto corto) oppure all’esterno (più lungo).

Il neurone post-gangliare comunica con l’organo tramite prolungamenti lunghi e rilascia in maniera diffusa (senza sinapsi) la Noradrenalina (i cui recettori sono metabotropi con utilizzo di un 2^o messaggero). Può anche stimolare gli organi “a valle” mediante ghiandole surrenali che rilasciano adrenalina (ormone) nel sangue causando un effetto diffuso su vari organi.

In generale: le fibre pre-gangliari sono mieliniche con trasmissione rapida, le fibre post-gangliari sono amieliniche con trasmissione lenta (non è richiesta rapidità). Generalmente, entrambi i sistemi innervano gli organi e svolgono azioni antagoniste.

Tessuto/Organo Ortosimpatico Parasimpatico

Innervazione solo ortosimpatica: vasi e gh. sudoripare. Innervazione solo parasimpatica: secrezione gastrica e pancreatica.

Adrenalina e noradrenalina

La metiltransferasi è un enzima presente solo nel surrene e permette il passaggio da noradrenalina ad adrenalina. Alcuni enzimi si fermano alla dopamina (precursore della noradrenalina) e la usano come neurotrasmettitore. L’eliminazione dell’adrenalina è molto lenta perché nel sangue non ci sono enzimi per la sua degradazione: il blocco rapido dell’effetto è dato dal trasportatore presinaptico del Na+. La noradrenalina viene riassorbita all’estremità dell’assone, se diffonde lontano viene inattivata da alcuni enzimi della membrana post-sinaptica (monoamino ossidasi) e poi degradata totalmente dai mitocondri.

Ghiandole surrenali

Le ghiandole surrenali sono divise in due parti:

• Midollare → secernono adrenalina e noradrenalina. A riposo prevale la NA rispetto ad A e mantiene la pressione arteriosa e l’attività cardiaca. Il rilascio di adrenalina avviene sotto il controllo del sistema nervoso autonomo (attività sotto stress): aumenta la ripartizione del sangue al cuore e ai muscoli, viene stimolata la glicogenolisi.
• Corticale → secernono steroidi, regolano l’azione ipofisaria o umorale.

Noradrenalina: è più efficace nell’attivare i recettori α. Porta alla vasocostrizione con aumento della pressione arteriosa, determina la contrazione degli sfinteri intestinali e la dilatazione delle pupille. Ha un’azione inibitoria che agisce a livello dei muscoli intestinali.

Adrenalina: è più efficace nell’attivare i recettori β. Porta all’aumento della frequenza e della forza cardiaca. Uno stimolo molto intenso porta alla liberazione di glucosio nel sangue. Ha un’azione inibitoria che agisce su altri muscoli.

Innervazione

L’innervazione può essere di tipo:

• Autonomo: Azione più lenta e meno diffusa (meno “fine”). I recettori post-sinaptici non sono concentrati. Ha una regolazione positiva/negativa. Ha un’attivazione intrinseca.
• Somatico: Azione più veloce con sinapsi differenziate (più “fine” grazie alla presenza di molti neuroni che innervano). I recettori post-sinaptici sono concentrati. Ha una regolazione solo positiva. Viene attivata solo dal motoneurone.

Arco riflesso

L’arco riflesso è il tipo di via nervosa più semplice (di natura riflessa e involontaria) che permette un’elevata velocità di trasmissione dell'impulso nervoso. Rappresenta un mezzo automatico di adattamento dell’organismo alle condizioni ambientali e di regolazione delle sue prestazioni. Può essere monosinaptico (una sola sinapsi intermedia) o polisinaptico in base al numero di sinapsi coinvolte tra i neuroni afferenti e efferenti.

L'arco riflesso è costituito da un recettore, un neurone afferente, un modulo di integrazione, un neurone efferente e un bersaglio:

• Riflesso monosinaptico: si ha quando il neurone sensitivo che entra nel midollo fa una sola sinapsi diretta con il motoneurone α che fa contrarre le fibre muscolari da cui è partito l'impulso sensitivo. Contemporaneamente il neurone sensitivo fa anche sinapsi inibitorie con i motoneuroni α stessi per inibire la contrazione del muscolo antagonista. Questo metodo serve a garantire che il riflesso del muscolo stimolato avvenga senza limitazioni da parte dell'antagonista. La sinapsi che permette il riflesso è solo quella tra le fibre sensitive che provengono dal muscolo stimolato e il motoneurone α che deve stimolare la contrazione del muscolo e quindi dare vita al riflesso.
  • Riflesso miotattico: quando si stira un muscolo questo, per difesa, tende a contrarsi (è un riflesso!). Le terminazioni dei recettori dello stiramento sono localizzati nei muscoli in struttura associata ai fusi muscolari. Questi sono composti da un fascio di fibre specializzate dette fibre intrafusali, sono poche e di ridotte dimensioni. Sono disposte parallelamente rispetto alle fibre contrattili così se il muscolo viene stirato, si stirano anche i sensori. Questi sensori sono detti Sensori fusomuscolari → sono cellule muscolari non contratte che formano l’organo sensibile alle variazioni di lunghezza, sono responsabili dell’inizio del riflesso miotattico. La parte contrattile è all’esterno e viene regolata dal motoneurone, la parte centrale non è contrattile (funzione regolativa).
    • Funzionamento: lo stiramento del muscolo porta allo stiramento della regione centrale che determina un aumento della frequenza di scarica degli assoni afferenti che formano sinapsi eccitatorie sui motoneuroni. I motoneuroni si eccitano e viene prodotto lo stimolo che passa ai muscoli sotto forma di contrazione.
    • Riflesso del tendine patellare: quando un muscolo si contrae come riflesso le fibre afferenti diventano silenti, se lo stiramento è eccessivo i fusi muscolari sarebbero incapaci di rispondere a meno che non abbiano una lunghezza controllata come avviene effettivamente grazie ai γ-effettori. Se si accorcia il muscolo l’attività di γ produce un accorciamento delle fibre in modo tale da mantenere costante la tensione dei fusi muscolari. Indipendentemente dalla lunghezza del muscolo a riposo, è sempre presente lo stimolo γ dei motoneuroni che controlla la parte contrattile per mantenere il sistema con la giusta contrazione rendendolo così sensibile all’allungamento.
• Riflesso polisinaptico: si ha quando sono presenti più sinapsi contemporaneamente.

In breve: un elemento nervoso recettore registra lo stimolo (se di sufficiente intensità) e genera l’impulso nervoso → una fibra nervosa di un neurone afferente conduce lo stimolo in senso centripeto verso il sistema nervoso centrale → un numero variabile di collegamenti che distribuiscono in varie direzioni l’informazione percepita dal recettore → una cellula nervosa (neurone efferente) recepisce l’informazione e invia attraverso la sua fibra in senso centrifugo la risposta riflessa (rappresentando la seconda parte dell’arco) → un elemento effettore che riceve l’impulso di risposta e compie l’azione coordinata.

Tipi di segnali cellulari

Ricorda: nello scheletrico solo Ach.

• Trasmissione nervosa
  • Diretta con sinapsi nervose tipiche e differenziate che rilasciano un messaggero chimico.
  • Diffusa con sinapsi non ben differenziate.
  • Con rilascio di neurotrasmettitori nel sangue (azione neuroendocrina). Il neurotrasmettitore viene rilasciato dalle pre-sinapsi e produce reazioni tipiche nelle cellule post-sinaptiche, il rilascio e il livello della risposta vengono controllati da altri trasmettitori detti Neuromodulatori. es. di neurotrasmettitori: glutammato nel SNC, l’Ach nel SNP. NB: Una sostanza può avere funzioni diverse a seconda della localizzazione: la Noradrenalina (NA) è un trasmettitore nel sistema autonomo ed è un modulatore nel sistema centrale.
• Segnale di Tipo fisico
• Segnale di Tipo chimico: vengono rilasciati mediatori locali ovvero sostanze che non viaggiano. Se la sostanza modula la funzione della cellula rilasciante: autocrina. Se la sostanza modula la funzione di cellule vicine: paracrina.
• Ferormoni: sostanze emesse all’esterno (es. in aria/acqua) che influenzano altri individui della stessa specie, servono a controllare la popolazione. Agiscono a concentrazioni molto basse.
• Ormoni: sono sostanze rilasciate nel flusso sanguigno, legano le cellule bersaglio con differenti meccanismi a seconda delle proprietà. Si dividono in:
  • Idrosolubili (es. catecolammine, adrenalina, peptidi)
  • Liposolubili (es. steroidi, tiroxina)
    • Non necessitano di proteine di trasporto per viaggiare nel sangue.
    • Necessitano di proteine di trasporto per viaggiare nel sangue.
    • Recettori intermembranali (con messaggero secondario).
    • Recettori citoplasmatici che, se attivati, entrano nel nucleo e cambiano il programma trascrizionale.
    • Veloci e provocano variazioni temporanee.
    • Hanno effetti lenti e molto lunghi.
  Gli steroidi presentano lo scheletro base del colesterolo e vengono modificati da enzimi in ormoni steroidei: sessuali (es. testosterone), mineralcorticoidi che regolano la concentrazione degli elettroliti nel sangue/nei fluidi (es. aldosterone), glucocorticoidi che controllano il metabolismo dei carboidrati (es. cortisolo che coopera con il sistema autonomo).

Sistema nervoso autonomo

Ripassino:

Conosciuto anche come sistema nervoso vegetativo o sistema autonomo involontario è l'insieme di cellule e fibre che innervano gli organi interni e le ghiandole, controllando le cosiddette funzioni vegetative (funzioni che generalmente sono al di fuori del controllo volontario), è parte del sistema nervoso periferico. Il sistema nervoso autonomo è costituito da porzioni anatomicamente e funzionalmente distinte ma sinergiche:

• Il sistema nervoso simpatico (o ortosimpatico): svolge una funzione attacco/fuga (fight or flight).
• Il sistema nervoso parasimpatico: provvede a funzioni viscero-sensitive e somato-sensitive, oltre a broncocostrizione, peristalsi della muscolatura gastroenterica, eccitosecrezione di ghiandole salivari ecc.
• Il sistema nervoso enterico (o metasimpatico), fibre nervose che innervano i visceri. Ha la funzione di regolare l'omeostasi dell'organismo ed è un sistema neuromotorio non influenzabile dalla volontà dell’individuo.

Controllo del SNA: le informazioni somatosensoriali informano dello stato dell’organismo. Le informazioni arrivano tutte al nucleo del tratto solitario (zona midollare allungata), vengono poi fatte passare in altri centri fino ad arrivare al Talamo che è il centro di controllo generale per tutte le informazioni della corteccia (attiva la corteccia encefalica e svolge una funzione associativa tra le diverse aree corticali). La risposta esce poi attraverso il nervo vago (che parte a sua volta dal midollo allungato).

Le afferenze sensoriali non provengono solo dal sistema nervoso ma anche attraverso un libero scambio con il sangue possibile grazie a zone particolari dette organi circumventricolari: sono raggruppamenti cellulari collocati in regioni ventricolari paramediane dove la barriera emato-encefalica è interrotta ed è sostituita dai taniciti, delle cellule ependimali specializzate.

L’ipotalamo è una struttura del sistema nervoso centrale situata nella zona centrale interna ai due emisferi cerebrali. Riceve tutte le informazioni, comunica direttamente con il sistema autonomo e con l’ipofisi mediante peduncolo. L’asse ipotalamo-ipofisario permette al sistema nervoso di svolgere azioni di regolazione sul sistema endocrino. L’ipotalamo rilascia un neurotrasmettitore nel sangue che, arrivando all’ipofisi anteriore (adenoipofisi) ne controlla il rilascio degli ormoni peptidici prodotti. Questi ormoni peptidici sono noti come RH (ormoni rilascianti) perché entrano nel circolo sanguigno e arrivano fino alla ghiandola bersaglio dove regolano il rilascio dell’ormone prodotto, es. GHRH: fattore rilasciante GH (ormone della crescita).