Fisiologia gastrointestinale

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all'interno delle ciglia. Il cAMP apre canali cationici che portano a depolarizzazione della membrana (ioni

sodio e calcio entranti, e questi ultimi causano l'apertura di canali del cloro che, uscendo, contribuisce alla

depolarizzazione), e da qui parte segnale elettrico che raggiunge bulbo olfattivo.

Adattamento

Il processo di adattamento agli odori è causato da vari meccanismi fisiologici, ma inizia già a livello del

processo di trasduzione: infatti la risposta iniziale di un neurone olfattivo a uno stimolo odoroso è seguita

da un certo periodo di sensibilità ridotta.

Il calcio, in combinazione con la calmodulina presente nelle ciglia dei neuroni olfattivi, è responsabile del

processo di adattamento: il complesso calcio-calmodulina abbassa la probabilità di apertura dei canali

attivati dal cAMP, riducendo in tal modo la corrente entrante nelle ciglia.

Elaborazione dell'informazione sensoriale

I neuroni del bulbo olfattivo possono essere classificati in tre classi:

1. fibre afferenti primarie: costituite dagli assoni dei neuroni sensoriali olfattivi;

2. neuroni principali: suddivisibili in cellule a pennacchio e cellule mitrali; gli assoni provenienti dai

neuroni dell'epitelio olfattivo stabiliscono sinapsi con i dendriti delle cellule mitrali e delle cellule a

pennacchio, i cui assoni proiettano alla corteccia olfattiva;

3. interneuroni: suddivisibili in cellule periglomerulari e cellule granulari.

Il bulbo olfattivo ha una struttura laminare nella quale si possono individuare sei strati:

• strato del nervo olfattivo (con gli assoni dei neuroni sensoriali olfattivi dall'epitelio olfattivo);

• strato glomerulare (contenente i glomeruli, strutture di neuropilo di forma sferica, su cui

convergono gli assoni di tutti i neuroni olfattivi che esprimono un particolare recettore olfattivo);

• strato plessiforme esterno (contenente i dendriti delle cellule mitrali, a pennacchio e glomerulari);

• strato delle cellule mitrali (contenente il soma delle cellule mitrali);

• strato plessiforme interno (contenente gli assoni delle cellule mitrali e a pennacchio e i dendriti

periferici delle cellule granulari);

• strato delle cellule granulari (contenente il soma delle cellule granulari dove, a livello dell'albero

dendritico, si formano sinapsi dendrodendritiche con i dendriti basali delle cellule mitrali.

L'elaborazione dell'informazione nel bulbo olfattivo si basa su due meccanismi principali: la convergenza e

l'inibizione laterale.

A livello del bulbo olfattivo esiste un'enorme convergenza: ogni glomerulo riceve gli assoni di migliaia di

neuroni olfattivi che formano sinapsi con i dendriti delle cellule mitrali e a pennacchio; inoltre, ogni cellula

mitrale e a pennacchio, è in contatto con un solo glomerulo, dove riceve l'informazione da un solo tipo di

molecola odorosa. In conseguenza a questa precisa organizzazione topografica dei neuroni che

compongono il bulbo olfattivo, un tipo di molecola odorosa, che attiva una determinata combinazione di

recettori nell'epitelio olfattivo, è codificata a livello del bulbo dall'attivazione di una determinata

combinazione di glomeruli d quindi di cellule mitrali e a pennacchio.

Nel bulbo olfattivo l'informazione sensoriale viene ulteriormente elaborata attraverso l'inibizione laterale,

un meccanismo per mezzo del quale l'attivazione di un elemento porta all'inibizione degli elementi

circostanti, permettendo l'aumento di contrasto tra la risposta di un neurone rispetto a quelli che lo

circondano. A livello dl bulbo olfattivo, i processi di inibizione laterale avvengono a lvello sia glomerulare sia

delle cellule mitrali. 12

Trigemino

La sensazione di sapore è collegata alla quantità di molecole che raggiungono le cellule olfattive: una

molecola, infatti, viene percepita come sapore se la sua concentrazione rientra entro certi limiti, se supera

una soglia è possibile che vengano attivate altre sensazioni (dovute al sistema del trigemino).

Ad esempio, la capsaicina, contenuta anche nel peperoncino, conferisce il sapore piccante; tuttavia, il

recettore che riconosce la capseicina (TRPV1, Transmembran Receptor Potential) è presente anche nel

trigemino: la capsaicina entra quindi in cellula e si lega dall’interno al suo recettore, che è un canale

cationico aspecifico; questo recettore può essere attivato anche da temperature che superano i 42 °C,

dando la stessa risposta. Dunque, concentrazioni alte di capsaicina danno sensazione di bruciore, perché

viene attivato un recettore con ruolo nocicettivo (sensazione di dolore e di calore).

Situazione opposta si ha con il recettore del mentolo (TRPM8, canale cationico aspecifico): se la molecola è

presente in concentrazioni molto elevate, oltre a percepire il sapore della menta, percepiamo sensazione di

freschezza, perché infatti il recettore si attiva anche per temperature inferiori a 25°C.

Nel caso del wasabi, è completamente coinvolto il nervo trigemino: il recettore TRPA1 è coinvolto nella

trasmissione del dolore da irritazione e da stimoli infiammatori. Esso è attivato anche dall'isotiocianato, un

componente del wasabi, cosicché la trasduzione del segnale è la stessa che si ha quando si subisce un

evento doloroso/infiammatorio.

Gusto

Una sensazione, per essere definito gusto, deve possedere queste caratteristiche:

1. deve fornire un certo vantaggio adattativo; questo vuol dire che, ad esempio, se percepiamo dolce,

è perché in quella sostanza che stiamo assumendo ipotizziamo che ci siano delle riserve

energetiche, e questo può fornire un vantaggio in quel determinato momento; quindi, la scelta di

cibarci di quella sostanza, è dettata dal fatto che sappiamo inconsciamente che ci darà dei substrati

energetici;

2. deve avere una classe definita di stimoli; questo vuol dire che deve essere identificato da una

precisa molecola che va ad agire su uno specifico recettore, e quindi avere un unico processo di

trasmissione del segnale;

3. deve avviare dei segnali periferici veicolati dai nervi gustativi; una specifica trasduzione del

segnale deve per forza trasformarsi in un segnale elettrico, che viene portato a livello centrale e poi

integrato;

4. deve essere percettibile e unico (possedere quindi un signaling specifico);

5. deve evocare una risposta fisiologica ai comportamenti funzionali; la risposta fisiologica è resa

visibile attualmente con delle tecniche di imaging abbastanza sofisticate, che vanno a vedere quali

aree del cervello si attivano in seguito allo stimolo, e quindi associarle al gusto; ognuno dei cinque

gusti va ad attivare una specifica area all'interno dell'area gustativa.

A differenza degli odori, i gusti sono soltanto cinque:

dolce;

• salato;

• umami (a volte indicato come “sapore di glutammato”);

• acido;

• amaro.

•

A ciascuno di questi gusti corrisponde, dal punto di vista fisiologico, una sorta di necessità: infatti esso deve

fornire un vantaggio adattativo.

Assumere qualcosa di dolce significa sostanzialmente assumere dei carboidrati, e quindi avere dei substrati

energetici; il gusto salato ci riporta all'assunzione di NaCl, che significa avere a che fare con sostanze che

spostano l'equilibrio elettrolitico e che vanno ad agire anche a livello della pressione arteriosa; il gusto

umami è quello del glutammato di sodio, deriva da un termine giapponese che significa “delizioso”, e

fondamentalmente è legato alla presenza di proteine; spesso questo gusto è associato a cibi orientali (per

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esempio la salsa di soia), ma ciò non è del tutto vero perché l'umami è comunque il gusto che riconosciamo

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nei cibi ad alto contenuto proteico; il gusto acido ci riporta all'assunzione di H , e quindi è legato ala

necessità di un controllo dell'equilibrio acido-base; il gusto amaro, infine, è l'unico gusto che

tendenzialmente si vorrebbe evitare, perché le molecole legate al gusto amaro dal punto di vista evolutivo

sono tossiche.

Papille, bottoni e cellule gustative

Dal punto di vista fisiologico, l'unità morfofunzionale del gusto è il bottone gustativo: questo ha una

conformazione in cui è presente una porzione più esterna, che ha il diametro di circa 3-5 μm, con dei

microvilli che vanno nell'ambiente esterno; è qui che tutte le molecole gustative troveranno i loro recettori.

Al suo interno vi sono delle cellule che hanno una marcata capacità di rinnovamento (grazie alle cellule

basali staminali che, allungandosi, vanno a sostituire le cellule che sono danneggiate; questo è un processo

che richiede dai 10 ai 15 giorni).

La maggior parte delle cellule che costituiscono i bottoni gustativi sono delle cellule neuroepiteliali, che non

sono dei neuroni, e quindi hanno bisogno necessariamente di fare sinapsi con cellule nervose, che poi

porteranno il segnale a livello centrale. Il bottone gustativo, che è costituito da circa 50-100 cellule, presenta

un'ampia variabilità di cellule, quindi la composizione del bottone gustativo è estremamente eterogenea;

quindi il bottone gustativo è composto da cellule basali e cellule neuroepiteliali, e all'interno delle cellule

neuroepiteliali c'è un'enorme variabilità: essenzialmente, si possono riconoscere tre tipologie di cellule:

• cellule di tipo I: fusiformi, con microvilli apicali e grandi granuli intracellulari, presentano delle

caratteristiche che le rendono molto simili alle cellule gliali in ambito nervoso; sono abbondanti nel

bottone gustativo, non sono eccitabili e, a riposo, hanno un'elevatissima conduttanza al potassio.

Questo tipo di cellule è coinvolto nel riconoscimento del sapore salato;

• cellule di tipo II (receptor cells): fusiformi, con microvilli apicali, sono localizzate solitamente a

livello periferico; non contraggono sinapsi con fibre nervose, ma attivano segnali nervosi (formano

cioè sinapsi non convenzionali); su di esse si trovano i recettori per i gusti dolce, amaro e umami

(non tutti su una stessa cellula), e presentano inoltre canali voltaggio-dipendenti per potassio e

sodio;

• cellule di tipo III (presinaptic cells): hanno un singolo microvillo apicale, sono dotate di evidenti

strutture sinaptiche e immagazzinano vescicole contenenti serotonina; inoltre, hanno un corredo

proteico e una serie di enzimi che permettono la sintesi di neurotrasmettitori e la formazione di

vescicole, quindi hanno delle caratteristiche che le rendono molto simili a delle cellule

presinaptiche; una loro caratteristica è, per esempio, quella di avere sulla membrana plasmatica dei

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canali di Ca che, favorendo l'ingresso di Ca , permettono il rilascio dei neurotrasmettitori. Queste

cellule sono in grado di riconoscere il gusto acido.

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