Riassunto esame Struttura e funzionamento del sistema nervoso, prof. Raffaele, libro consigliato Neuroanatomia clinica, Waxman

ATTIVITA’ SINAPTICHE ECCITATORIE E INIBITORIE

I potenziali postsinaptici eccitatori (PPSE) sono prodotti dal legame di

molecole di neurotrasmettitore recettori inducendo depolarizzazione. In

generale, le sinapsi eccitatorie sono prevalentemente assodendritiche. Al

contrario, i potenziali postsinaptici inibitori (PPSI) sono in molti casi

causati da un aumento localizzato della permeabilità della membrana al Cl-

o al K+. Questo determina iperpolarizzazione e più comunemente avviene

a livello di sinapsi asso somatiche, dove esso è chiamato potenziale

postsinaptico inibitorio. La codifica dell’informazione da parte dei

neuroni coinvolge l’integrazione di afferenze sinaptiche provenienti da

molti altri neuroni. Se esse giungono nello stesso momento, PPSE

(depolarizzazioni) e PPSI (iperpolarizzazioni) tendono a sommarsi

reciprocamente. Dal momento che un neurone integra le informazioni

sinaptiche afferenti, in esso i segnali eccitatori ed inibitori si sommano. Un

potenziale d’azione è generato oppure no in rapporto alla possibilità che

sia raggiunta la soglia a livello della zona di avvio dell’impulso. La

frequenza e il pattern (o sequenza) dei potenziali d’azione codificano le

informazioni nervose.

PLASTICITA’ SINAPTICA E POTENZIAMENTO A LUNGO

TERMINE

Una delle proprietà uniche del sistema nervoso è che esso può apprendere.

Il potenziamento a lungo termine, caratterizzato da una facilitazione

della trasmissione sinaptica in seguito ad una stimolazione ad alta

frequenza, era stato dapprima osservato a livello delle sinapsi

nell’ippocampo ed esso può giocare un ruolo nell’apprendimento

associativo. Il potenziamento a lungo termine dipende dalla presenza nella

membrana postsinaptica di recettori per l’ N-methyl-D-apartato

(NMDA). La produzione di secondi messaggeri da parte della attività

sinaptica può giocare anche un ruolo nella regolazione dell’espressione

genica nelle cellule postsinaptiche. Pertanto i secondi messaggeri possono

attivare enzimi che modificano proteine preesistenti o inducono

l’espressione di nuove proteine. Questa attivazione determina un

meccanismo attraverso il quale l’eccitazione sinaptica delle cellule può

indurre modificazioni a lungo termine in quella cellula. Questo è un

esempio di plasticità all’interno del sistema nervoso. Queste variazioni

nella sintesi proteica delle cellule postsinaptiche possono essere coinvolte

nell’apprendimento e nella memoria e sono probabilmente importanti nello

sviluppo del sistema nervoso.

INIBIZIONE PRESINAPTICA

L’inibizione presinaptica fornisce un meccanismo per controllare

l’efficacia della trasmissione a livello delle singole sinapsi. Essa è mediata

da sinapsi assoassonali. L’inibizione presinaptica determina un

meccanismo attraverso il quale l’intensità di una particolare afferenza

sinaptica ad un neurone può essere ridotta senza ridurre l’efficacia di altre

afferenze sinaptiche allo stesso.

GIUNZIONI NEUROMUSCOLARI E POTENZIALI DI

PLACCA

Gli assoni dei neuroni motori inferiori proiettano attraverso i nervi

periferici alle cellule muscolari. Questi assoni motori terminano a livello di

regioni specializzate della membrana muscolare chiamate placche

motrici, che rappresentano aree specializzate di sarcolemma, la membrana

che avvolge le fibre muscolari striate. L’impulso nervoso è trasmesso al

muscolo attraverso la sinapsi neuromuscolare (chiamata anche giunzione

neuromuscolare). Il potenziale di placca è il potenziale depolarizzante

prolungato che compare a livello della placca in risposta ad un potenziale

d’azione nell’assone motorio. Esso è localizzato nella giunzione

mioneurale. Il trasmettitore a livello della sinapsi neuromuscolare è

l’acetilcolina (ACh). NEUROTRASMETTITORI

Un gran numero di molecole agiscono come neurotrasmettitori a livello

delle sinapsi chimiche. Questi neurotrasmettitori sono presenti nel

terminale sinaptico, e la loro azione può essere bloccata da agenti

farmacologici. Alcuni terminali pre-sinaptici possono rilasciare più di un

trasmettitore; differenze nella frequenza della stimolazione del nervo,

probabilmente, controllano quale dei neurotrasmettitori debba essere

rilasciato.

ACETILCOLINA

L’ACh è sintetizzata dalla colina-acetiltranferasi ed è scissa dopo il

rilascio, nella fessura sinaptica, della acetilcolinesterasi. Questi enzimi

sono sintetizzati nel corpo della cellula neuronale e sono trasportati

attraverso il trasporto assonale al terminale pre-sinaptico; la sintesi

dell’ACh avviene nel terminale pre-sinaptico. L’ACh è responsabile, ad

esempio, della trasmissione eccitatoria a livello della giunzione

neuromuscolare. Essa è anche il trasmettitore nei gangli del sistema

nervoso autonomo ed è rilasciata dai neuroni pregangliari simpatici e

parasimpatici. I neuroni postgangliari parasimpatici, così come un

particolare tipo di assoni simpatici postgangliari, utilizzano l’ACh come

loro trasmettitore. All’interno del SNC, differenti gruppi ben caratterizzati

di neuroni usano l’ACh come trasmettitore. Questi gruppi di neuroni

includono quelli che proiettano diffusamente dal nucleo basale di

Meynert dell’encefalo verso la corteccia cerebrale e dal nucleo settale

all’ippocampo. I neuroni colinergici, localizzati nel segmento del tronco

encefalico, proiettano all’ipotalamo ed al talamo, dove essi utilizzano

l’ACh come trasmettitore. Un interesse notevole è stato indirizzato

recentemente al ruolo dei neuroni colinergici del SNC nelle malattie

neurodegenerative. I neuroni colinergici nel nucleo basale dell’encefalo

degenerano, e le loro terminazioni colinergiche nella corteccia vengono

perdute nella malattia di Alzheimer.

GLUTAMMATO

L’aminoacido glutammato è stato identificato come uno dei maggiori

neurotrasmettitori eccitatori nell’encefalo e nel midollo spinale del

mammifero. Sono stati individuati quattro tipi di recettori glutammatergici

post-sinaptici. Tre di questi sono ionotropici e sono legati a canali ionici.

Questi recettori prendono il nome dal farmaco che si lega ad essi

selettivamente. Il recettore del glutammato sensibile al kainato e

all’AMPA è legato ai canali del Na+, e quando il glutammato si lega a

questi recettori si producono degli PPSE. Le sinapsi glutammatergiche

NMDA appaiono essere destinate ad identificare attività coincidenti in due

differenti vie neurali e, in risposta a tale attività accoppiata, modificano la

forza della connessione sinaptica. E’ stato ipotizzato che questa modifica

possa rappresentare una base per la memoria. E’ stato inoltre identificato

un recettore del glutammato di tipo metabotropico. E’ stato suggerito che

un’attivazione eccessiva delle sinapsi glutammatergiche può portare ad un

grande flusso di Ca+ all’interno dei neuroni, e che questo fenomeno possa

causare la morte neuronale. Poiché il glutammato è un trasmettitore

eccitatorio, un rilascio eccessivo di glutammato potrebbe portare ad una

ulteriore eccitazione dei circuiti neuronali attraverso un feedback positivo,

che determina ulteriore depolarizzazione e entrata di calcio nei neuroni.

Questo meccanismo eccitotossico di danno neuronale può essere

importante nelle alterazioni neurologiche acute, quale un ictus cerebrale e

nel trauma del SNC, e forse in alcune malattie degenerative croniche,

come la malattia di Alzheimer.

CATECOLAMINE

Le catecolamine noradrenalina (norepinefrina), adrenalina (epinefrina) e

dopamina sono formate dalla idrossilazione e decarbossilazione

dell’aminoacido essenziale fenilalanina. La fenil-etanolamina-N-

metiltrasferasi, l’enzima responsabile per la conversione della

noradrenalina ad adrenalina, è trovata in concentrazione elevata nella

midollare della ghiandola surrenalica. L’adrenalina è presente solo in

poche aree del SNC. La dopamina è sintetizzata, attraverso la molecola di

idrossifenilalanina (DOPA), dall’aminoacido tirosina per opera della

tirosin-idrossilasi e della DOPA-decarbossilasi.

DOPAMINA

I neuroni dopaminergici hanno generalmente un effetto inibitorio. I

neuroni che producono dopamina proiettano dalla sostanza nera al nucleo

caudato ed al putamen (attraverso il sistema nigrostriatale) e dall’area

tegmentale ventrale al sistema limbico ed alla corteccia (attraverso le

proiezioni mesolimbiche e mesocorticali). Nella malattia di Parkinson,

c’è una degenerazione dei neuroni dopaminergici e della sostanza nera.

Pertanto le proiezioni dopaminergiche dalla sostanza nera al nucleo

caudato ed al putamen sono danneggiate e l’inibizione dei neuroni del

nucleo caudato e del putamen è compromessa. La proiezione

dopaminergica dall’area tegmentale ventrale al sistema limbico e alla

corteccia può essere coinvolta nella schizofrenia; i farmaci antipsicotici,

agendo come antagonisti dei recettori della dopamina possono

temporaneamente ridurre il comportamento psicotico in alcuni pazienti con

schizofrenia. I neuroni contenenti dopamina sono stati trovati anche nella

retina e nel sistema olfattorio. In queste aree essi appaiono mediare

l’inibizione che filtra le afferenze sensitive.

NORADRENALINA

I neuroni contenenti noradrenalina nel SNP sono localizzati nei gangli

simpatici e proiettano a tutti i neuroni simpatici postgangliari eccetto

quelli che innervano le ghiandole sudoripare, le quali sono innervate da

assoni che usano ACh come trasmettitore. I corpi cellulari nel sistema

nervoso centrale che contengono noradrenalina sono localizzati in due

aree: il locus ceruleus e i nuclei tegmentali laterali. Sebbene il locus

ceruleus sia un nucleo relativamente piccolo contenente solo qualche

centinaio di neuroni, esso proietta diffusamente verso la corteccia,

ippocampo, talamo, mesencefalo, cervelletto, ponte, bulbo e midollo

spinale. Le proiezioni noradrenergiche che partono da queste cellule

emettono numerose collaterali e sono ampiamente distribuite. Alcuni

assoni si ramificano e proiettano sia alla corteccia cerebrale che al

cervelletto. Le proiezioni noradrenergiche dal locus ceruleus e dall’area

tegmentale laterale sembrano giocare un ruolo modulatorio nel ciclo

sonno-veglia e nell’attivazione corticale e possono regolare anche la

sensibilità dei neuroni sensitivi. Alcuni dati suggeriscono che un’attività

parossistica abnorme nel locus ceruleus può scatenare attacchi di panico.

SEROTONINA

La serotonina è un’importante amina regolatrice del SNC. I neuroni

contenenti serotonina sono presenti nei nuclei del rafe del ponte e del

bulbo. Queste cellule