Riassunto esame Neurofisiologia, prof. Cuppini

COMUNICANTI.

Nel loro funzionamento le sinapsi elettriche risultano rapide  cioè la corrente fluisce

direttamente da una cellula all’altra senza presentare ritardo sinaptico; bidirezionali  cioè

la corrente generata in ciascuna delle 2 cellule può fluire da una cellula all’altra e

viceversa.

Caratteristiche gap junction:

accoppiamento elettrico delle gap junction può essere altamente specifico 

 vale a dire che i neuroni costituiscono gap junction con neuroni del loro stesso tipo.

Ciò comporta che possono esistere reti indipendenti di neuroni accoppiati

elettricamente.

modulabilità  le proprietà delle sinapsi elettriche possono venire ad essere

 2+

modulate da parecchi fattori: voltaggio – pH intracellulare – [Ca ]. Inoltre sono

sottoposte a regolazione ad opera di recettori accoppiati a proteine G. Tutti

questi fattori possono modificare l’accoppiamento tra le cellule, andando a

modificare: CONDUTTANZA DEI CANALI – FORMAZIONE DI NUOVE GAP

JUNCTION – RIMOZIONE DI GAP JUNCTION GIA’ ESISTENTI.

SINAPSI CHIMICHE

A differenze delle SINAPSI ELETTRICHE, in quelle CHIMICHE non vi è alcuna

comunicazione diretta tra il citosol delle 2 cellule. Al contrario, le memb. plasm.

Risultano separate da una fessura di circa 20μm e l’interazione tra cellule avviene

attraverso intermediari chimici (NEUROTRASMETTITORI).

Tali sinapsi sono in generale UNIDIREZIONALI e possiamo perciò distinguere un

elemento PRESINAPTICO  che è costituito dalla porzione terminale assone,

contenente al suo interno piccole vescicole dove sono racchiuse internamente i

NEUROTRASMETTITORI. Inoltre nella membrana della CELL.PRESINAPTICA,

giustapposta alla POSTSINAPTICA, sono presenti ZONE ATTIVE, cioè zone formate da

proteine implicate nella liberazione del neurotrasmettitore. Inoltre a livello della

terminazione presinaptica sono presenti MITOCONDRI e RET.ENDOPLASMATICO

RUVIDO. Nella MEMB.PLASM. della CELL.POSTSINAPTICA sono presenti dei recettori

x i neurotrasmettitori.

Le giunzioni chimiche possono andare a stabilirsi tra parti diverse dei neuroni, possiamo

infatti avere:

SINAPSI ASSODENDRITICHE (o ASSOSOMATICHE)  avviene tra ASSONE e

o DENDRITI o SOMA

SINAPSI ASSOASSONICHE  ASSONE-ASSONE

o SINAPSI DENDRODENTRICHE  DENDRITI –DENDRITI

o SINAPSI DENDROSOMATICHE  DENDRITI – SOMA

o

Funzionamento della sinapsi chimica: il processo di trasmissione sinaptica inizia con

l’arrivo di un PA nella terminazione pre-sinaptica:

2+ 2+

1°step  apertura canali Ca voltaggio-dipendenti e ingresso Ca : il PA depolarizza

2+

la terminazione e ciò induce l’apertura canali Ca voltaggio dipendenti, permettendo

2+ 2+

così al Ca extracellulare di penetrare all’interno. Tuttavia il Ca penetra all’interno solo

2+

se c’è un gradiente elettrochimico favorevole all’ingresso. [Ca ]extracellulare è +

2+ 2+

elevata rispetto [Ca ]intracellulare e ciò favorisce l’ingresso di Ca . Tuttavia, durante il

picco del PA il POT.MEMB. risulta POSITIVO (interno POSITIVO) e il gradiente di

2+

voltaggio si oppone all’ingresso di Ca a causa della loro carica positiva. Perciò al

2+ 2+

picco di PA, nonostante i canali del Ca siano aperti, entrano pochi Ca . Con

l’esaurimento del PA, e quindi la ripolarizzazione del POT.MEMB., che tende a ritornare

2+

negativo, si crea un gradiente favorevole al Ca (interno NEGATIVO) e ciò permette al

2+ 2+

Ca di penetrare, grazie ai canali Ca che risultano aperti e che, nonostante il PA si stia

esaurendo, impiegano parecchi ms x chiudersi.

2+

I canali Ca voltaggio-dipendenti risultano localizzati nella membrana, in prossimità della

zona attiva. 2+

2°step  ↑ [Ca ] innesca FUSIONE vescicole contenenti neurotrasmettitore con

memb.plasm: x poter fondersi alla memb.plasmatica, le vescicole devono essere

ANCORATE alle ZONE ATTIVE mediante l’interazione tra alcune proteine.

La memb. vescicolare è dotata di una proteina denominata sinaptotagmina, responsabile

2+

dell’interazione VESCICOLA-Ca e quindi dell’innesco ESOCITOSI della vescicola.

2+

Essendo i canali voltaggio-dipendenti Ca in prossimità dei siti di ANCORAGGIO

(VESCICOLA –ZONA ATTIVA), quando essi si aprono, si viene a formare, a livello della

2+

ZONA ATTIVA una piccola area con [Ca ] elevate x un tempo inferiore 1 ms. Quest’area

2+ 2+

a [Ca ]elevata fa si che gli ioni Ca si leghino alla SINAPTOTAGMINA e che questo

legame (si ipotizza) determini una modificazione nella conformazione di questa proteina e

quindi l’innesco dell’ESOCITOSI della VESCICOLA ANCORATA.

Riciclaggio vescicole  deve esistere un processo inverso all’ESOCITOSI, altrimenti, non

solo diventerebbe difficile mantenere il corredo di vescicole, la superficie della memb.

presinaptica si estenderebbe ogni qual volta si verifica un processo di trasmissione

sinpatica, alterando la sua composizione molecolare e il suo stato funzionale finirebbe x

modificarsi.

Sono stati identificati 2 meccanismi di riciclaggio vescicole (img.pag.97):

Via dell’ENDOCITOSI  nella memb.plasmatica vanno a formarsi piccole cavità

 che successivamente si staccano formando, all’interno del citoplasma, vescicole

rivestite. Queste vescicole perdono poi il loro rivestimento e vanno incontro a

trasformazioni: acquisiscono un corredo di proteine di membrana (utile x

l’ancoraggio – innesco – fusione) – si riempiono di NEUROTRASMETTITORE.

Ridivenendo delle VESCICOLE pronte x rilasciare il NEUROTRASMETTITORE.

Fusione TRANSITORIA della vescicola alla memb.plasmatica (mordi e fuggi) 

 molto + veloce del precedente. La vescicola si fonde transitoriamente e non

avviene un’incorporazione completa con la memb.. In particolar modo la fusione

transitoria della VESCICOLA con MEMB., porta alla formazione di un poro

attraverso il quale passerà il NEUROTRASMETTITORE. La durata di questa

fusione è molto breve e appena cessa, la vescicola si stacca dalla memb. e si

RISIGILLA (la vescicola mantiene la propria identità). Dopodichè il contenuto va ad

essere ripristinato e in questo modo la VESCICOLA risulta nuovamente pronta x

essere utilizzata.

I meccanismi specifici di queste vie non sono ancora stati chiariti e la loro importanza

risulta ancora in discussione. Un’ ipotesi potrebbe essere: la rapidità del processo “mordi e

fuggi” può contribuire a evitare il problema di deplezione e del conseguente arresto della

trasmissione sinaptica, in periodi di elevata attività.

3° step  liberazione NEUROTRASMETTITORE nello SPAZIO SINAPTICO, legame con

SPECIFICO RECETTORE – gensi PA POSTSINAPTICO: il legame del

NEUROTRASMETTITORE con specifici recettori, provoca l’apertura di CANALI IONICI

presenti nella memb.postsinaptica, determinando variazioni del POT.MEMB che

modificano l’eccitabilità della cellula.

L’eccitabilità della cellula può AUMENTARE o DIMINUIRE, determinando rispettivamente

un POT.POST-SINAPTICO ECCITATORIO – INIBITORIO.

I canali a quali si legano i neurotrasmettitori, vengono definiti come canali ligando-

dipendenti, x il fatto che la loro apertura-chiusura sono controllate principalmente dal loro

legame con un NEUROTRASMETTITORE. Possiamo avere sinapsi caratterizzate da una

trasmissione sinaptica rapida  dovuta alla presenza di RECETTORI IONOTROPI, o

trasmissione sinaptica lenta  dovuta alla presenza RECETTORI METABOTROPI.

TRASMISSIONE SINAPTICA RAPIDA  il neurotrasmettitore si lega a REC.IONOTROPI,

dove il canale ionico è parte dello stesso recettore. È stato osservato che i PORI di

molti di questi canali, sono relativamente ampi e perciò permettono il passaggio con

uguale facilità di molti cationi. Il flusso di CATIONI entranti/uscente (a seconda di quale

neurotrasmett. viene regolato il canale) genera una corrente netta (cioè data dalla

somma delle correnti provenienti dal flusso di ogni specie cationica passante x il poro) che

prende il nome di corrente postsinaptica (es.pag.98). Il flusso di ioni determina

un’alterazione delle condizioni elettrochimiche intra-extra cellulari, e quindi una

VARIAZIONE DI POTENZIALE, che se intenso può indurre a PA.

Nei REC.IONOTROPI si assiste ad una durata minore della CORRENTE

POSTSINAPTICA rispetto al POT.POSTSINAPTICO (EPSP= Excitatory Postsynaptic

Potential) che si genera (img.pag.99). Il tempo di durata della corrente postsinaptica

corrisponde al tempo durante il quale il CANALE RIMANE APERTO. La breve durata è

dovuta al fatto che il NEUROTRASMETTITORE agisce solo x un tempo molto breve

(qualche ms) in quanto va ad essere allontanato rapidamente dalla fessura sinaptica

da specifici meccanismi di degradazione o riassunzione nella terminaz.sinaptica. Il

distacco provoca la chiusura rapida del canale e quindi l’altrettanta rapida

interruzione della corrente postsinaptica. Il POT.POSTSINAPTICO decade più

lentamente in quanto la sua durata dipende dalle proprietà passive della memb.cell.

(cioè dalla sua Resist. e dalla sua Capacità). La lunga durata di questi potenziali è

funzionalmente importante perché fa si che i potenziali possono tra loro sovrapporsi

e quindi sommarsi. Tale SOMMAZIONE ha un ruolo fondamentale x le proprietà

integrative dei neuroni.

INTEGRAZIONE SINAPTICA

I PA vengono generati a livello del CONO EMERGENZA, in quanto in questa zona è

2+

presente una densità maggiore di canali Na voltaggio-dipententi, rispetto alle altre, e

perciò la soglia x l’insorgenza del PA è PIU’ BASSA.

Di conseguenza, è la somma dei POT. sul CONO EMERGENZA, ad essere cruciale x

l’insorgenza del PA. A tal proposito, i POT. generati da sinapsi prossime al CONO

EMERGENZA (su SOMA o DENDRITI PROSSIMALI), indurranno (a livello cono

emergenza) una depolarizzazione + ampia di quanto non facciano i POT. applicati +

distanti dal CONO EMERGENZA (DENDRITI DISTALI) (img.pag.100).  per spiegare ciò

dobbiamo rifarci al concetto di COSTANTE LUNGHEZZA: in sinapsi che generano un

FLUSSO DI CORRENTE POST-SINAPTICA della stessa ampiezza, ma localizzate a

distanze diverse rispetto al CONO EMERGENZA, si avrà che dalla sinapsi più lontana

arriverà al cono emergenza una frazione minore di corrente, rispetto alla sinapsi posta +

prossimalmente, e ciò determinerà un POT.POST-SINPATICO più piccolo (img. A

pag.100).

Integrazione di POT.POST-SINAPTICI ECCITATORI (EPSP)  la maggior parte dei EPSP

applicati in prossimità delle sinapsi SNC, anche di quelle disposte in posizione favorevole

(vicino CONO EMERGENZA), sono di x sé troppo piccoli p