L’insorgenza del potenziale
d’azione
Il potenziale d’azione
• Il potenziale d’azione è un
evento tipico delle cellule
eccitabili
• L’insorgenza del potenziale
d’azione è dovuta a flussi ionici
che attraversano i canali Na+ e
K+ voltaggio-dipendenti
• Il potenziale d’azione è
costituito da una fase di
depolarizzazione rapida (fase
ascendente) seguita da una di
ripolarizzazione (fase
discendente)
Differenti tipi di potenziale d’azione
Terminologia
• Depolarizzazione: processo che rende il potenziale di membrana meno
negativo
• Iperpolarizzazione: evento che porta il potenziale di membrana a valori più
negativi
• Corrente di ingresso: corrente che depolarizza il potenziale di membrana
ed è dovuto al flusso di cariche positive all’interno della cellula
• Corrente in uscita: flusso di cariche positive verso l’esterno della cellula, in
grado di iperpolarizzare il potenziale di membrana
• Soglia: valore del potenziale di membrana al quale inevitabilmente scatta il
potenziale d’azione
• Potenziale a punta: fase rapida del potenziale d’azione in cui il potenziale
di membrana è positivo
• Potenziale postumo iperpolarizzante: evento costituito dalla porzione del
potenziale d’azione che segue la ripolarizzazione
• Periodo refrattario: intervallo di tempo in cui non si può avere un secondo
potenziale d’azione nella cellula eccitabile (assoluto o relativo)
Caratteristiche del potenziale
d’azione
• Andamento stereotipato
• Propagazione
• Risposta tutto-o-nulla
Basi ioniche del potenziale d’azione
•
•
•
•
Potenziale di riposo (alta conduttanza al K+ e al Cl-; bassa conduttanza al Na+)
Fase di depolarizzazione rapida (apertura barriere di attivazione dei canali del Na+; ingresso
di I’Na )
Fase di ripolarizzazione (chiusura delle barriere di inattivazione dei canali del Na+, corrente
I’K in uscita)
Potenziale postumo iperpolarizzante
Propagazione dei potenziali d’azione
Il progredire dei potenziali d’azione lungo la fibra nervosa o
muscolare avviene mediante la propagazione di correnti locali dalle
regioni attive a quelle vicine inattive
La sinapsi chimica
La giunzione neuromuscolare
L’assone della fibra motrice innerva una
zona specializzata della membrana
muscolare detta placca motrice.
Il neurotrasmettitore liberato dalle
terminazioni assonali è l’acetilcolina
(ACh) e il recettore presente sulla
membrana del muscolo è il recettore
per l’ACh di tipo nicotinico (ionotropico).
I bottoni sinaptici sono situati in
corrispondenza di profonde depressioni
della superficie della fibra muscolare,
dette pieghe giunzionali che
contengono i recettori per l’ACh
All’apice delle pieghe si trovano
raggruppati i recettori per l’ACh con una
densità che può raggiungere i 10 000
recettori per µm2.
Nelle zone attive i canali Ca2+ sono
allineati con i recettori ACh. Nella zona
sottostante l’apice delle pieghe e nella
loro profondità, la membrana del
muscolo è ricca di canali Na+ voltaggiodipendenti, che trasformano il
potenziale di placca in potenziale
d’azione della fibra muscolare
Recettori per l’acetilcolina in una
placca motrice
• I recettori vengono marcati con una
neurotossina (α-bungarotossina)
specifica per i recettori nicotinici
• I recettori marcati sono localizzati
nelle zone delle pieghe giunzionali
più vicine alla membrana
dell’assone motore
• I recettori sono concentrati in
particolar modo sulla membrana
post-giunzionale, vicino all’apice
delle pieghe
• Il potenziale postsinaptico
eccitatorio della fibra muscolare è
detto potenziale di placca
Il potenziale di placca
• Il potenziale sinaptico ha la sua
massima ampiezza nel sito di
insorgenza, a livello della
placca motrice
• La riduzione d’ampiezza del
potenziale di placca dipende
dall’imperfetto isolamento della
membrana della fibra
muscolare
• L’andamento temporale del
potenziale di placca appare
molto più lento della relativa
corrente sinaptica entrante. Il
potenziale sinaptico varia con
lentezza perché la corrente
sianptica deve anzitutto
modificare la corrente presente
sulla capacità della membrana
del muscolo
Il recettore nicotinico per l’ACh è una
proteina intrinseca della membrana
• Il complesso recettorecanale è una
glicoproteina di
membrana formata da
cinque subunità disposte
in modo da creare un
poro centrale
Ricostruzione computerizzata dell’immagine del
complesso recettore-canale per l’ACh
Modello tridimensionale del
canale ionico nicotinico
attivato dall’ACh
• Sulla terminazione
amminica della subunità
a è presente il sito che
lega l’ACh con alta
affinità
RECETTORE NICOTINICO
PLACCA NEUROMUSCOLARE
SNC
GANGLI AUTONOMI
RECETTORE IONOTROPICO: la sua
attivazione causa un rapido aumento della
permeabilità al Na+
RECETTORE MUSCARINICO
SNA: fibre pregangliari simpatico
fibre pre e postgangliari parasimpatico
SNC
RECETTORE METABOTROPICO: sono
accoppiati alle proteine G e quindi ad un
secondo messaggero intracellulare
Modello molecolare particolareggiato
del recettore-canale per l’ACh
•
•
•
Ciascuna subunità del complesso recettore-canale contiene quattro segmenti di
catena con struttura ad a-elica, che attraversano la membrana da parte a parte
I segmenti M2 sono collocati all’interno del complesso, in modo da formare le pareti
del canale
La selettività del canale verso i cationi sarebbe dovuta alla presenza di tre anelli di
cariche negative (soprattutto glutammato) adiacenti alla regione M2
RECETTORE MUSCARINICO
•
M1 TERMINAZIONI NERVOSE: MIOSI per cosrizione del muscolo sfintere pupillare,
BLOCCO RIFLESSO DELL’ACCOMODAZIONE, DOLORE OCULARE, CONGESTIONE
CONGIUNTIVALE, RIDUZIONE DELLA VISTA, SPASMO CILIARE.
•
M2
CUORE : FC per effetto cronotropo negativo sul nodo seno atriale, velocità di
conduzione e periodo refrattario.
M. LISCIA VASALE:Marcata vasodilatazione ad endotelio intatto, per liberazione di
EDRF (fattore rilassante derivante dall’endotelio=NO).
ALBERO BRONCHIALE: contrazione muscolatura liscia e secrezione ghiandolare.
GASTROINTESTINALE: ANORESSIA, NAUSEA E VOMITO, CRAMPI ADDOMINALI
E DIARREA secrezioni e motilità. Rilassamento degli sfinteri.
•
M3
GHIANDOLE E MUSCOLATURA LISCIA: ESTREMA SALIVAZIONE, SUDORAZIONE,
LACRIMAZIONE stimola attività secretoria delle ghiandole sudoripare, lacrimali e
nasofaringee.
•
M4-5 SNC: i circuiti colinergici centrali sono implicati nelle funzioni cognitive superiori
come la memoria, la regolazione del sonno-veglia, per cui la stimolazione dei recettori
provoca sonnolenza e depressione generale del SNC.
I canali dipendenti dai neurotrasmettitori hanno
caratteristiche diverse dai canali voltaggiodipendenti
Canali ionici dipendenti da
neurotrasmettitore
Canali voltaggio-dipendenti
• Determinano l’insorgenza di
potenziali sinaptici
• Un unico tipo di canale ionico,
attivato dall’ACh,
sufficientemente largo da far
passare con selettività
pressocchè uguale Na+ e K+
• Il numero di canali attivati
dall’ACh che si aprono nel
corso di un potenziale sinaptico
dipende esclusivamente dalla
quantità di ACh disponibile
• Danno origine a potenziali d’azione
• Due tipi diversi di canali voltaggiodipendenti selettivi per Na+ e K+
• Il flusso dei Na+ è di tipo
rigenerativo: l’aumento della
depolarizzazione della membrana,
determinato dall’ingresso di Na+,
comporta l’apertura di un numero
crescente di altri canali Na+
voltaggio-dipendenti
Danni a livello della placca neuromuscolare
1- veleni organofosfato: blocco dell’acetilcolinesterasi, quindi Ach viene liberata
ma non degradata. Il muscolo è sottoposto a uno stimolo continuo (paralisi
spastica)
2- curaro: si lega ai recettori dell’Ach, il neurotrasmettitore non si lega e il
muscolo non si contrae (paralisi flaccida)
3-miastemia gravis: patologia autoimmune, caratterizzato dalla presenza di
Abanti recettori nicotinici. Quindi l’Ach non trovando i propri recettori non si può
legare e determinare la contrazione. I muscoli saranno deboli e in parte affetti da
paralisi flaccida.
4- neostigmina: farmaco in grado di bloccare l’acetilcolinesterasi, impiegato nella
terapia della miastemia gravis. E’ è infatti in grado di aumentare il livello della
quantità di Ach aumentando la sua possibilità di legarsi ai recettori
ORGANOFOSFORICI
MECCANISMO DI AZIONE
Sono agenti COLINOMIMETICI ad azione INDIRETTA.
Producono i loro effetti inibendo l’azione delle
acetilcolinesterasi, aumentando la concentrazione
di acetilcolina endogena
UTILIZZO
Vengono utilizzati essenzialmente come insetticidi
(PARATION) e per usi agricoli e per il giardinaggio
(FENTION e CLORPIRIFOS).