Funzione dei neuroni
l’impulso nervoso
L’ IMPULSO NERVOSO è un segnale elettrico
• La superficie interna della membrana
plasmatica del neurone è leggermente più
negativa rispetto a quella esterna per una
diversa distribuzione di cariche ai due lati
della membrana
assone
• I neuroni a riposo mantengono un potenziale
elettrico di membrana di circa -70 mV
IL TESSUTO NERVOSO
Il potenziale di membrana nel neurone è dovuto alla
pompa Na+/K+, ed ai canali ionici presenti sulla
membrana stessa.
L’ IMPULSO NERVOSO è un segnale elettrico
• Un neurone può rispondere a uno stimolo
conducendo un impulso (segnale elettrico) su tutta
la sua superficie
• In risposta a uno stimolo adeguato si ha una
istantanea (1 ms) inversione del potenziale di
riposo e viene generato un potenziale d’azione
(~ +30 mV)
• Il potenziale d’azione “viaggia” sulla membrana del
neurone come un’ onda di depolarizzazione
membrana a riposo
Conduzione lenta
memb.eccitata in una area definita
Fibra nervosa amielinica
Conduzione punto per punto
propagazione del potenziale d’azione
lungo l’assone;
LA GUAINA MIELINICA aumenta la velocità di conduzione dell’assone
Conduzione veloce
Fibra nervosa mielinica
Conduzione saltatoria:
Il PA si propaga solo ai nodi
di Ranvier perché la mielina
è un isolante elettrico
Propagazione del potenziale d’azione in una fibra mielinica. D,
conduzione “saltatoria” da un nodo di Ranvier al successivo.
La sinapsi
Il neurone e la trasmissione di informazioni
l’ impulso nervoso deve essere trasmesso:
-da un neurone ad un altro
-da un neurone ad una cellula muscolare
-da un neurone ad una cellula ghiandolare
In che modo?
In modo unidirezionale!
Dove?….
.. a livello
della
sinapsi
asso-dendritica
Tipi di sinapsi
asso-assonica
asso-somatica
IL TESSUTO NERVOSO
I neuroni sono connessi tra loro da sinapsi. Ogni neurone ne ha circa
100.000.
Tipi di sinapsi
1. asso-somatiche semplici
2. asso-somatiche invaginate
3. asso-somatiche spinose
4. asso-dendritiche semplici
5. asso-dendritiche spinose
…
12. e 14. asso-assoniche
IL TESSUTO NERVOSO
IL TESSUTO NERVOSO
SINAPSI NEURO-MUSCOLARE
O
PLACCA MOTRICE
SINAPSI
IL TESSUTO NERVOSO
Ultrastruttura della
sinapsi
-Membrana pre- e post-sinaptica
-Vescicole pre-sinaptiche
-Spazio intersinaptico (20-30 nm)
occupato da una specie di glicocalice
-Densità pre- e post-sinaptiche (ricordano i
desmosomi)
-Notevoli differenze nell’ultrastruttura dei
due versanti
-Il segnale può attraversare la sinapsi solo in
un’ unica direzione
Schema
dell’ultrastruttura
della sinapsi
terminale
(neurone)
presinaptico
mitocondrio
vescicola di
neurotrasmettitore
IL TESSUTO NERVOSO
recettore
terminale
(neurone)
postsinaptico
neurotrasmettitore
rilasciato nella
fessura sinaptica
IL TESSUTO NERVOSO
Bottone sinaptico con griglia sinaptica
IL TESSUTO NERVOSO
Le strutture a cono della griglia sinaptica guiderebbero le vescicole orientando l’esocitosi
del neurotrasmettitore
Funzionamento della sinapsi
• Le vescicole con il neurotrasmettitore sono
imbrigliate tra loro e con la membrana presinaptica nel bottone terminale grazie al
citoscheletro di actina e alla presenza di altre
proteine (sinapsina I, fodrina, ecc.).
Funzionamento della sinapsi
• Quando arriva l’onda di depolarizzazione, nel bottone
terminale si aprono canali per il Ca++ che entra
dall’esterno e genera una serie di fenomeni
biochimici che portano alla disgregazione del
citoscheletro che imprigionava le vescicole.
• Queste possono fondersi con la membrana presinaptica rilasciando il neurotrasmettitore entro la
fessura sinaptica.
Funzionamento della sinapsi: in dettaglio
1) le vescicole giunte
nel bottone terminale sono riunite
a grappolo da un reticolo di
IL TESSUTO NERVOSO
sinapsina
2) La depolarizzazione della
membrana del bottone terminale
fa entrare in funzione canali del Ca++
3) l’aumento del Ca++ nel citoplasma del bottone terminale
porta a:
-attivazione di proteine che disgregano l’actina
-fosforilazione della sinapsina che quindi si depolimerizza
-così le vescicole non più imbrigliate si liberano dal reticolo
alla membrana presinaptica
5) la sinaptotagmina
è una proteina
di membrana della vescicola che
normalmente impedisce l’attacco
della vescicola alla membrana pre-sinaptica)
Ca++
IL TESSUTO NERVOSO
4) le vescicole libere si avvicinano
6) il legame del Ca++ alla sinaptotagmina rimuove il blocco
e la vescicola si lega alla membrana presinaptica ad opera della
sinaptobrevina
(altra proteina di membrana della vescicola)
7) la vescicola può fondersi con la membrana pre-sinaptica e …
8) …rilasciare il neurotrasmettitore nella fessura sinaptica
Eventi successivi
Il neurotrasmettitore si lega a recettori specifici
presenti sulla membrana post-sinaptica
inducendo:
• una depolarizzazione sul neurone post-sinaptico
(sinapsi eccitatoria) con generazione di un
impulso nervoso in tale neurone
• o una iperpolarizzazione (sinapsi inibitoria) con
assenza di impulso nel neurone post-sinaptico
Fasi successive all’insorgenza
dell’impulso nervoso nel neurone
post-sinaptico
• Il neurotrasmettitore ancora presente nella fessura
sinaptica viene degradato enzimaticamente (es.:
acetilcolina) o riassorbito per essere riutilizzato
(es.: noradrenalina);
• Le membrane delle vescicole vengono recuperate
per endocitosi come vescicole ammantate di
clatrina, per essere poi recuperate o distrutte.
Diversità ultrastrutturale tra:
sinapsi asimmetriche
- membrana postsinaptica più
ispessita
- spazio intersinaptico di 30 nm
= sinapsi con risposta eccitatoria
sinapsi simmetriche
= sinapsi con risposta inibitoria
-membrana postsinaptica sottile
-spazio intersinaptico di 20 nm
IL TESSUTO NERVOSO
Sinapsi asimmetrica
(eccitatoria)
Elevato spessore
dell’addensamento
post-sinaptico ed
ampia fessura
sinaptica
•Uno stesso neurone può
produrre più neurotrasmettitori
IL TESSUTO NERVOSO
• Un neurotrasmettitore può
eccitare, inibire o modulare
l’attività della cellula postsinaptica in base al tipo di
recettori presenti su quest’ultima.
Sinapsi simmetrica (inibitoria).
P: terminazione del neurone pre-sinaptico; Frecce: ispessimenti pree post-sinaptici;V: vescicole sinaptiche
V
IL TESSUTO NERVOSO
SINAPSI SIMMETRICA
IL TESSUTO NERVOSO
Sinapsi eccitatorie ed
inibitorie
IL TESSUTO NERVOSO
E’ rappresentato un grosso
neurone dal cui corpo
cellulare partono molti
dendriti ed un assone.
Numerosi bottoni sinaptici
sul contorno del corpo
cellulare e dei dendriti.
Sinapsi eccitatorie, in
rosso; sinapsi inibitorie in
rosa.
IL TESSUTO NERVOSO
IL TESSUTO NERVOSO
IL TESSUTO NERVOSO
Confronto tra inibizione sinaptica (sinapsi asso-somatica) ed inibizione presinaptica (sinapsi
asso-assonica)
Neurotrasmettitore
Composizione
Localizzazione/Funzione
Acetilcolina
Piccola molecola non
amminoacidica
Placche motrici, sinapsi simpatiche
pregangliari;
sinapsi
parasimpatiche.
Neurotrasmettitore eccitatorio
Acido glutammico
Amminoacido
Sinapsi della corteccia e altrove nel
SNC.
Neurotrasmettitore eccitatorio
Glicina
Amminoacido
Midollo spinale.
Neurotrasmettitore inibitorio
Amminoacido
SNC
Neurotrasmettitore inibitorio
Amina biogena-catecolamina
Neuroni gangliari ortosimpatici,
sinapsi del SNC.
Neurotrasmettitore eccitatorio
inibitorio
Acido
-ammino
(GABA)
Noradrenalina
butirrico
o
Dopamina
Amina biogena-catecolamina
Corteccia cerebrale e gangli della
base del SNC
Neurotrasmettitore inibitorio
Serotonina
Amina biogena
SNC.
Controlla il sonno e l’umore
Endorfine/Encefaline
Neuropeptidi oppiacei
Sistema limbico, neocortex.
Neurotrasmettitori inibitori nelle vie
dolorifiche
Sintesi dei neurotrasmettitori:
- le piccole molecole neurotrasmettitrici (acetilcolina,
ammine biogene, derivati degli amminoacidi) sono
sintetizzate nella zona del terminale assonico a livello di
strutture endosomali o vescicolari, grazie alla presenza
nell’assoplasma degli enzimi specifici.
- i neuropeptidi sono sintetizzati sui ribosomi del corpo
cellulare e trasportati in vescicole derivate dal Golgi
mediante trasporto veloce anterogrado.
Sinapsi neuro-muscolare
(placca motrice)
Sinapsi neuro-muscolare (placca
motrice)
IL TESSUTO NERVOSO
Sinapsi neuro-muscolare (placca motrice)
IL TESSUTO NERVOSO
IL TESSUTO NERVOSO
LB
le vescicole
contengono
acetilcolina (ACh),
ATP e un proteoglicano (PG), la
vesciculina (dotato
di cariche -). Il
rapporto Ach:ATP è
pari a 1:10.
IL TESSUTO NERVOSO
UNA.RIFLESSIONE
Sia il Sistema Nervoso che quello Endocrino, controllano e
regolano le attività di altri organi e sistemi.
Entrambi utilizzano un meccanismo di comunicazione
chimica (neurotrasmettitori ed ormoni), che agiscono su
tessuti e organi bersaglio a volte anche in modo
complementare.
Differenze:
Sistema Nervoso:
Sistema Endocrino:
risposta rapida di breve durata
risposta lenta più duratura
TESSUTO NERVOSO
• È costituito da:
• Cellule nervose o neuroni (100-1000 miliardi?)
• Cellule gliali o nevroglia
• 10 volte più numerose dei neuroni
• gruppo eterogeneo di cellule con diverse
funzioni:
• Sostegno
• Trofica
• Difensiva
•Funzionale
(mielina)
astrociti
cellule di Schwann, oligodendrociti
Cellule gliali
IL TESSUTO NERVOSO
Le cellule della microglia
svolgono funzioni fagocitarie,
derivano dal mesoderma e
appartengono al sistema dei
monociti-macrofagi.
Cellule gliali
IL TESSUTO NERVOSO
(nella sost. grigia)
(nella sost. bianca)
•Gli astrociti
formano la
barriera ematoencefalica.
Cellule gliali
•la barriera
ematoencefalica
IL TESSUTO NERVOSO
IL TESSUTO NERVOSO
Astrociti fibrosi (nella sost. bianca)
IL TESSUTO NERVOSO
Astrociti protoplasmatici (nella sost. grigia)
Astrociti* che avvolgono un vaso intracerebrale
*
IL TESSUTO NERVOSO
*
Astrocito protoplasmatico con un prolungamento* che aderisce
strettamente ad un capillare** intracerebrale
IL TESSUTO NERVOSO
IL TESSUTO NERVOSO
**
*
Oligodendrociti*
* IL TESSUTO NERVOSO
*
microgliociti
IL TESSUTO NERVOSO
•attività
fagocitaria
• derivano dal
mesoderma
*
*
Sono cellule mobili con attività fagocitaria
• appartengono
al sistema dei
monocitimacrofagi.
MEMO FINALE
• Astrociti
– Fibrosi
(sostanza bianca)
– Protolasmatici
(sostanza grigia)
Ruolo nella barriera emato-encefalica
• Microglia
attività fagocitaria
da monociti;
Processi di rigenerazione
IL TESSUTO NERVOSO
IL TESSUTO NERVOSO
IL TESSUTO NERVOSO
IL TESSUTO NERVOSO
IL TESSUTO NERVOSO
Ricapitolazione sinapsi
• Quando un impulso raggiunge la
terminazione di un assone, esso
viene trasmesso ad un’altra
cellula (nervosa, muscolare,...)
tramite una struttura detta
sinapsi
• Le sinapsi trasformano un
segnale elettrico in un segnale
chimico
• In risposta al potenziale d’azione
le sinapsi secernono molecole
dette: neurotrasmettitori
• che si legano alla membrana della
cellula bersaglio, che può essere:
– depolarizzata (eccitazione)
– iperpolarizzata (inibizione)
a seconda del tipo di
neurotrasmettitore secreto
vescicola di
neurotrasmettitore
terminale
presinaptico
IL TESSUTO NERVOSO
ioni
recettore
terminale
postsinaptico
SITUAZIONE DI RIPOSO:
+ Nel bottone terminale arrivano dall’ assone le vescicole che vengono riunite
a grappolo da un reticolo di sinapsina
SITUAZIONE DI PROPAGAZIONE DELLO STIMOLO:
+ Depolarizzazione della membrana del bottone terminale
-aumento del Calcio nel citoplasma del bottone terminale:
fosforilazione della sinapsina
depolimerizzazione del reticolo di sinapsina
distacco delle vescicole dal reticolo
avvicinamento delle vescicole libere alla membrana presinaptica
legame del calcio alla sinaptotagmina, ( proteina di membrana della vescicola che
normalmente impedisce l’ attacco della vescicola alla membrana presinaptica)
rimozione del blocco e attacco della vescicola alla membrana presinaptica ad opera
della sinaptobrevina (altra proteina di membrana della vescicola)
fusione della vescicola con la membrana presinaptica