NATURA QUANTICA DEL RILASCIO
DEL NEUROTRASMETTITORE
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Potenziali di placca in miniatura (mepp)
• anche in assenza di stimolazione presinaptica, si registrano
sulla cellula muscolare modificazioni spontanee del potenziale
di membrana
• sono analoghe al EPP ma di ampiezza notevolmente inferiore
(< 1 mV)
• hanno la stessa farmacologia; sono denominati potenziali di
placca in miniatura (mepp)
Che relazione esiste tra EPP e mepp?
• riducendo il Ca2+ extra-
cellulare, si riduce il
rilascio di ACh
• l’ampiezza degli EPP
diminuisce al di sotto della
soglia
• stimolando il
motoneurone in basso Ca2+
l’ampiezza degli EPP si
riduce a multipli interi
dell’ampiezza dei mepp
.
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Ampiezze degli EPP in basso Ca2+
Ampiezze dei mepp
 l’ampiezza più piccola (unitaria o quanto) corrisponde ad un mepp
ed è l’evento che avviene con maggiore probabilità
 le altre ampiezze (gli EPP) sono multipli interi di un mepp
Teoria del rilascio quantico
 i mepp sono il prodotto del rilascio di una unità di mediatore,
ovvero del contenuto di una vescicola presinaptica. Una vescicola
(unità di mediatore) contiene 10.000-40.000 molecole di ACh e causa
un mepp di 0.5-1 mV
 durante una stimolazione viene rilasciato il contenuto di 200-300
vescicole che permettono di raggiungere con sicurezza un potenziale
di placca di circa 30-60 mV (giunzione neuromuscolare)
 nelle sinapsi neuronali, il numero di vescicole che si fondono e
rilasciano il loro contenuto è molto ridotto (1-3 per contatto
sinaptico). Esistono però molti contatti sinaptici che rilasciano il
contenuto di 1-2 vescicole ciascuno.
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L’ampiezza del pot. postsinaptico
potrà essere positiva o negativa
a
seconda del numero di contatti eccitatori ed inibitori.
Eventi della trasmissione sinaptica
(riepilogo)
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IL RECETTORE NICOTINICO (COLINERGICO)
DELL’ACETILCOLINA
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Struttura del recettore nicotinico muscolare
dell’ACh (nAChR)
• nei vertebrati è costituito da 5
subunità (2a, b, e, d) (P.M. 250 kD)
• negli invertebrati la subunità e è
sostituita dalla subunità g (2a, b, g, d)
• ciascuna subunità è formata da 4 STM
(M1-M4)
• forma un poro acquoso
• attivato da 2 molecole di ACh
• permeabile a Na+, K+, Ca2+
• bloccato da:
d-tubocurarina (alcaloide)
a-bungarotossina (proteina)
a-conotossina (proteina)
fotografia al microscopio
elettronico dell’nAChR
Gli nAChR neuronali
• Gli nAChR dei neuroni sono formati da due subunità (a, b) secondo un
rapporto 3a:2b.
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• Sono coinvolti nella malattia di Alzheimer (agonisti dell’nAChR e inibitori
dell’ACh-esterasi ritardano l’insorgenza della patologia).
Le neurotossine antagoniste di nAChR
Sono peptidi prodotti come arma di attacco da alcuni animali esotici
Il bungaro a strisce
(Bungarus multicintus)
Il suo veleno contiene la abungarotossina che blocca
l’nAChR
La conchiglia conica
(Conus geographus)
• Il veleno contiene la a-conotossina
che blocca l’nAChR
• Contiene anche altre neurotossine
che bloccano i canali del Ca2+ (wconotossina), del Na+ (m-conotossina)
e del K+ (k-conotossina)
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Funzione dell’nAChR muscolare
• rilascio di ACh
• legame dell’ACh con nAChR a livello della placca motrice
• apertura di nAChR: entrata di Na+ e Ca2+, uscita di K+
• potenziale di placca (depol. postsinaptica)
• apertura dei canali del Na+ e K+ V-dipendenti muscolari
• genesi e propagazione del p. d’azione lungo la fibra muscolare
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L’enzima ACh-esterasi
•
•
•
•
l’ACh-esterasi è presente sulla membrana post-sinaptica
idrolizza l’ACh in acetato + colina
è responsabile della fase decrescente del p. di placca
inibitori dell’ACh-esterasi potenziano l’attività della sinapsi
attivazione
del nAChR
azione della ACh-esterasi
t (ms)
Stimolo presinaptico
Il ciclo della colina
 La colina che si
forma dall’azione
dell’ACh-esterasi è
trasportata all’interno
del terminale
presinaptico (reuptake) da uno
specifico trasportatore
(CHT1).
 E’ utilizzata per la
sintesi di nuova ACh
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Inibitori dell’ACh-esterasi
 Sono molecole che bloccano l’enzima che degrada l’ACh in
colina + acetato.
 Aumentano i livelli di ACh a livello postsinaptico
 Il potenziale di placca decade meno velocemente ed aumenta di
ampiezza,
 Si generano più facilmente p. d’azione che fanno contrarre il m.
scheletrico e permettono una contrazione muscolare sostenuta
• I gas nervini e gli insetticidi
sono inibitori covalenti
dell’ACh-esterasi (composti
organofosfati)
• Gli inibitori reversibili
dell’ACh-esterasi
(piridostigmina, neostigmina,
galantamina) sono utilizzati
per la cura della miastenia
gravis e la malattia di
Alzheimer
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dopo trattamento
con un inibitore
dell’ACh-esterasi
l’EPP è in grado
di raggiungere la
soglia e genera un
P.A.
EPP sottosoglia di un muscolo
affetto da miastenia gravis
(insufficiente per generare un
P.A.)
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Miastenia gravis
 patologia associata ad una ridotta
densità di nAChR causata da una
reazione autoimmune (anticorpi)
contro il recettore nicotinico.
 trasmissione sinaptica gravemente
compromessa.
 inibitori della ACh-esterasi come
agenti terapeutici potenziano la
risposta sinaptica
prima
paziente miastenico trattato con
un inibitore della ACh-esterasi
 topo miastenico prima e
dopo trattamento con
neostigmina: un inibitore
reversibile dell’AChesterasi
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dopo
 la sindrome è stata
indotta iniettando una dose
di nAChR di Torpedo
californica, ripetuta dopo
45 giorni
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