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Sinapsi chimica e sinapsi elettrica - Proprietà delle sinapsi
21/03/13
L'altra volta avevamo cominciato a parlare delle sinapsi,
avevamo visto di cosa si tratta, avevamo già fatto la differenza
tra sinapsi interneuroniche o centrali e sinapsi periferiche o
citoneurali. L'altra volta avevamo appunto parlato delle
differenze. Vediamo l'immagine: qui abbiamo le giunzioni serrate,
qui abbiamo i desmosomi e poi le giunzioni comunicanti. Una sinapsi
elettrica in realtà si comporta come una giunzione comunicante,
perché la giunzione serrata, l'abbiamo visto tante volte, impedisce
il passaggio anzi serve proprio per evitare che determinate
sostanze riescano a passare da una cellula all'altra: per quanto
riguarda i desmosomi, vedete queste strutture particolari, , le
potremmo definire delle ancore di caderina che uniscono e fanno in
modo di bloccare, di ancorare le cellule l'una all'altra. E infine
abbiamo la giunzione comunicante, qui si formano dei ponti di
natura proteica, di connessina, che come dice il nome stesso
servono appunto a connettere. L'altra volta dicevamo che nella
sinapsi chimica non c'è un rapporto di continuità. D'altra parte se
c'è uno smorzamento di un segnale non può esserci rapporto di
continuità come invece c'è qua (nella sinapsi elettrica), ecco
perché qua l'impulso può passare sotto forma di corrente ionica,
perché lo spazio sinaptico è talmente piccolo che praticamente è
come se fosse un tutt'uno e quindi come se non ci fosse
separazione, proprio perché come ho già detto questi ponti di
connessina permettono un passaggio di informazioni tra le due
parti. Per cui quando parliamo di giunzioni comunicanti alla fin
fine ci riferiamo alla sinapsi elettrica.
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Ecco questa immagine rende bene l'idea delle differenze tra
sinapsi elettriche e chimiche. Ci fa vedere bene come nella sinapsi
elettrica (sinistra) l'elemento presinaptico e postsinaptico sono
perfettamente identici e ci fa vedere come il flusso di corrente
ionica che passa dal punto presinaptico al postsinaptico è uguale e
quindi anche il potenziale d'azione presinaptico e postsinaptico è
identico. Quindi non c'è nessuno smorzamento e non c'è neanche un
potenziale locale nell'elemento postsinaptico perché il potenziale
viaggia solo sotto forma di potenziale d'azione. Nella sinapsi
chimica invece vediamo che l'elemento presinaptico è più piccolo
del post perché è sempre un assone, o meglio ancora il bottone
sinaptico dell'assone, contro il soma o contro il dendrite o un
altro assone quindi lo spazio sinaptico è più ampio e c'è
smorzamento di segnale quindi non parliamo più di continuità ma di
contiguità e l'elemento presinaptico è completamente diverso dal
postsinaptico perché nel pre abbiamo la presenza del
neurotrasmettitore regolatore, quindi della sostanza chimica che
poi deve veicolare il segnale, quindi nel pre avremo le vescicole
contenenti il neurotrasmettitore mentre nel post avremo i recettori
che
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riconoscono il segnale. Il potenziale che noi troviamo a livello
dell'elemento post, l'avevamo scritto, è PPSE o PPSI perché il
potenziale post può essere eccitatorio o inibitorio e sono l'uno
l'immagine speculare dell'altro, uno eccita, uno inibisce, poi ne
parleremo. Nella sinapsi elettrica vige la bidirezionalità perché
l'impulso può viaggiare sia un senso che nell'altro, essendo
identici l'elemento pre e l'elemento post. Nella sinapsi chimica
c'è la unidirezionalità perché i due elementi sinaptici sono
diversi tra loro, nel pre vi sono le vescicole con il
neurotrasmettitore, nel post ci sono i recettori quindi la
direzione percorribile è una sola. Queste sono le differenze
sostanziali.(immagine) Qui lo vediamo ancora meglio, lo spazio
nella sinapsi elettrica è ridotto, 2 nm, è molto piccolo quindi
anche per questo è facilitata la bidirezionalità, tra l'altro il
passaggio è diretto e senza smorzamento perché c'è il connessone,
questo collegamento tubulare di connessina, è una sinapsi con un
impulso che viaggia più veloce e l'impulso è stereotipato, è sempre
lo stesso, non è sensibile agli effetti dell'attività neuronale. La
sinapsi elettrica abbiamo detto che è presente a livello del SNC ma
quella che noi per eccellenza intendiamo per sinapsi è la sinapsi
chimica. La sinapsi chimica è quindi la principale forma di
struttura tra neuroni, si creano dei veri e propri rami sinaptici,
delle reti di connessione. Vedremo più avanti anche i fenomeni di
convergenza e di divergenza sinaptica, nel senso che su un neurone
possono convergere più neuroni così come da un neurone singolo ne
possono partire di più. La sinapsi chimica quindi ha uno spazio
sinaptico più ampio, da 30 a 50 nm, non vi è continuità, questo è
fondamentale, e inoltre il segnale elettrico deve innescare quello
chimico, quindi vediamo che il segnale qui non viaggia sempre come
corrente elettrica, ma questa volta si innesca tutto un meccanismo
che è una vera e propria cascata che determinerà la liberazione di
questo neurotrasmettitore. Ovviamente questo a che cosa ci porta?
Ci porterà ad un'ulteriore differenza tra sinapsi elettrica e
sinapsi chimica che è quella del fenomeno del ritardo di cui
parleremo poi dopo a proposito delle proprietà delle sinapsi, ed è
un ritardo che va da 0,3 a 1-1,5 millisecondi e anche più, dipende
poi anche dalla sinapsi, se è una sinapsi centrale, una sinapsi
periferica. La trasmissione quindi di conseguenza è meno veloce e
la trasmissione è anche sensibile a tutta una serie di effetti che
posso avvenire prima nel neurone tanto è vero che c'è un altro
meccanismo di cui parleremo poi che è quello dell'inibizione
presinaptica cioè ci può essere addirittura un'inibizione prima che
avvenga il meccanismo e quindi si parla di comportamento sensibile
agli effetti di un'attività neuronale pregressa.
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IMMAGINE La classificazione dei neuroni l'avevamo vista quindi
possiamo andare rapidamente avanti, questo tipo di classificazione
si fa sul punto di contatto quindi avremo quella asso-dendritica,
asso-somatica, abbiamo anche detto che le dendro-dendritiche sono
delle sinapsi un pò più rare. Flusso di informazione:1- conduzione
dell'impulso2- rilascio di neurotrasmettitore3- eccitazione o
inibizione4- potenziale d'azioneIn questo schema vediamo il
meccanismo in sequenza del passaggio di informazione e abbiamo che
per prima cosa vi è la conduzione dell'impulso lungo l'assone e i
suoi terminali, poi il rilascio di neurotrasmettitore dalla
sinapsi, quindi eccitazione o inibizione del neurone postsinaptico,
a seconda se abbiamo sinapsi di tipo eccitatorio o inibitorio,
infine il potenziale d'azione. Qui in effetti è stato saltato un
passaggio perché il punto 4 dice già potenziale d'azione, prima non
fa riferimento al potenziale postsinaptico, si riferisce solo
all'eccitazione o inibizione sinaptico, quindi dovremmo aggiungere
un punto, potenziale postsinaptico, e dopo di questo il potenziale
d'azione. Vediamo poi l'ultrastruttura sinaptica: il terminale pre,
il terminale post, i mitocondri, perché nel terminale assonico
abbiamo molti mitocondri e anche molte vescicole, invece nella
fessura noi possiamo trovare: in condizioni di riposo nulla, in
condizione di eccitamento il neurotrasmettitore rilasciato dalle
vescicole e poi nell'elemento post i recettori. IMMAGINE Qui
vediamo invece un esempio di sinapsi neuromuscolare, che è anche
più grande delle altre sinapsi, e qui il neurotrasmettitore è
l'acetilcolina contenuta in vescicole tondeggianti. Vi ho portato
questa immagine anche per farvi vedere come queste vescicole non
siano disperse libere nel citoplasma, ma sono tenute unite e ferme
da una sorta di citoscheletro formato da filamenti di actina e poi
vedremo come questa struttura si modifica quando arriva il segnale
idoneo ad innescare la reazione a cascata. Queste vescicole sotto
lo stimolo devono pertanto staccarsi e portarsi verso la membrana
del terminale presinaptico e da qui comincerà il meccanismo di
rilasciamento del neurotrasmettitore. D'altra parte quando insorge
l'eccitamento la prima cosa che deve avvenire è l'inversione delle
cariche perché questa è la simmetrica distribuzione degli ioni ai
lati della membrana quindi con la negatività all'interno noi
dobbiamo raggiungere l'overshoot e l'inversione delle cariche.
Comunque quando noi parliamo di sinapsi chimiche non dobbiamo fare
la differenza tra sinapsi chimica centrale o sinapsi chimica
periferica perché le differenze stanno quasi esclusivamente
nelle
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dimensioni. Facciamo quindi un sommario delle caratteristiche
ultrastrutturali delle sinapsi chimiche:- membrana pre e post
sinaptica- spazio intersinaptico occupato da una sorta di
glicocalice di 20-30 nm- ispessimenti pre e post sinaptici che
vengono chiamati (soprattutto quello post) "membrana subsinaptica"
ma è una sottigliezza; lo chiamiamo così perché abbiamo detto che
nella sinapsi chimica l'elemento pre è più piccolo di quello post,
e quindi la porzione dell'elemento post che corrisponde alla
grandezza dell'elemento pre è chiamata membrana subsinaptica. -
differenze nelle singole ultrastrutture (vescicole nel
presinaptico, recettori nel postsinaptico, assenza di neurotubuli a
livello presinaptico, numerosissimi mitocondri). Inoltre le
vescicole appaiono tondeggianti nelle sinapsi eccitatorie, ovali in
quelle inibitorie. Dal punto di vista funzionale quindi a che cosa
sono deputate le due regioni? Quella pre ad elaborare, depositare e
liberare la sostanza chimica, il neuroregolatore. Nella regione
post invece la presenza dei recettori, e quindi dei siti
recettoriali conferisce il ruolo di ricezione del segnale. Esiste
comunque un'ulteriore classificazione in sinapsi di tipo I e
sinapsi di tipo II secondo Gray in base all'ispessimento di
membrana: in particolare le sinapsi in cui le specializzazioni di
membrana hanno uno spessore simile sono dette simmetriche o sinapsi
del II tipo di Gray e sono generalmente di tipo inibitorio. Invece
le sinapsi in cui le specializzazioni di membrana sul lato
postsinaptico sono più dense che sul lato presinaptico sono dette
asimmetriche o sinapsi del I tipo di Gray e tendenzialmente sono di
tipo eccitatorio.
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Andiamo ora al discorso dei neurotrasmettitori, di cui comunque
parleremo più avanti e più ampiamente. Questi sono i più
comuni:acetilcolina, noradrenalina e norepinefrina, dopamina,
serotonina, istamina, GABA, glutammato, aspartato,
glicina.Ovviamente i neurotrasmettitori sono ben di più, anzi ogni
giorno se ne scoprono di nuovi, spesso non vengono considerati
neurotrasmettitori perché non se ne conoscono i recettori quindi
spesso vengono considerati solo dei modulatori, poi quando vengono
scoperti i recettori corrispondenti vengono classificati come
trasmettitori. Alcuni di essi sono di natura inibitoria, altri
eccitatoria.Facciamo un'altra classificazione delle
sinapsi:-sinapsi vere: quando c'è una vera e propria giunzione
sinaptica ed essa è attiva e funzionante-sinapsi false: un punto di
contatto in cui però non c'è trasmissione di alcun segnale, e la
chiamiamo efapsi La sinapsi vera comprende le chimiche e comprende
le elettriche, le chimiche a loro volta hanno un ulteriore
classificazione in:- sinapsi dirette - sinapsi citoneurali o
neuroepiteliali- sinapsi indirette (non è altro che il sistema
ormonale umorale)A sua volta la sinapsi chimica diretta si
classifica in: - con potenziale postsinaptico eccitatorio (ESPS)
efficace ---> eccitazione- con potenziale postsinaptico (ESPS)
inefficace -----> inibizione
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- inibizione presinaptica (IPSP) (ne parleremo più avanti per
non confondervi le idee)
A proposito della sinapsi eccitatoria, c'è da dire qualcosa: con
la sinapsi eccitatori avremo due tipi di risposta, una immediata e
una più lenta. Nel senso che noi potremo avere il
neurotrasmettitore che viene rilasciato, si aprono i canali, che
sono canali non selettivi per il sodio e per il potassio, e si lega
ai recettori, questa sarà una risposta rapida perché l'apertura dei
canali fa passare questi ioni e quindi abbiamo una risposta che si
chiama ionotropica o ionotropa in quanto con il passaggio di questi
ioni noi abbiamo l'eventuale depolarizzazione.Una sinapsi sempre di
tipo chimico ed eccitatorio potrà dare però anche una risposta
lenta che verrà chiamata non più ionotropica ma metabotropica,
perché questa sinapsi eccitatoria lenta comporta l'attivazione di
una proteina G che poi porterà all'attivazione di un secondo
messaggero. Quindi viene attivata la proteina G sempre ad opera
della stessa sostanza chimica, il neurotrasmettitore, avviene tutto
il meccanismo e poi vi sarà tutta una serie di eventi tra cui
fosforilazione del canale per il potassio che determinerà la
fuoriuscita eventuale del potassi con conseguente depolarizzazione,
ma la cosa importante è che si innesca tutto questo meccanismo che
porterà ad una risposta detta "a lungo termine" che sarà
finalizzata alla produzione di proteine nucleari che possono poi
rimodellare il tutto e modificare la struttura neuronale come una
modificazione del numero delle spine dendritiche per fare un
esempio. Quindi quando noi parliamo di fenomeni di plasticità
neuronale, sono dovuti a queste sinapsi la cui risposta non è
immediata ma è lenta e che è molto più complessa perché
rappresentata da reazioni a catena di trasduzione che col tempo
appunto comportano la sintesi di nuove proteine nucleari. Ora
vediamo le sinapsi dal punto di vista funzionale, quindi osserviamo
il meccanismo. Il meccanismo è un meccanismo che all'inizio può
sembrare complesso perché formato da più tappe, però tanto
complesso non è, noi dobbiamo sempre partire dal concetto che
arriva l'impulso elettrico e che genera il potenziale d'azione,
quindi c'è questo potenziale d'azione che deve essere trasferito da
un elemento ad un altro elemento. E allora che cosa succede, che si
aprono i canali del calcio, il calcio penetra nella terminazione e
si lega alla calmodulina quindi abbiamo il legame del calcio alla
calmodulina e si forma quel complesso chiamato calcio-calmodulina.
Una volta
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avvenuto questo è indispensabile che la vescicola si fonda con
la membrana sinaptica perché poi questa vescicola si aprirà, si
contrarrà, e aprendosi libera il mediatore per esocitosi che si
riversa nella fessura sinaptica. Dopodichè che cosa succede, il
recettore si comporta come proteina canale, capta il segnale e ci
sarà una risposta adeguata. Per quanto riguarda la risposta, se noi
ci riferiamo alla risposta lenta, tra tutti i secondi messaggeri
noi ricordiamo il cAMP, l'ossido di azoto, il fosfatidilinositolo,
cGMP ecc che appunto sono di pertinenza solo della sinapsi lenta,
la metabolotropica, il cui fine è quello di portare ad effetti più
complessi quali la sintesi di proteine. Questi secondi messaggeri
quindi attiveranno le chinasi che poi attivano particolari proteine
cellulari, nucleari, regolatrici.Invece il meccanismo delle
vescicole è un pò più complicato perché entrano in gioco tutta una
serie di proteine e ci sono tappe diverse. Come prima tappa avevamo
visto che deve avvenire la fusione delle vescicole con la membrana
sinaptica, questo meccanismo prende il nome di avvicinamento, la
seconda tappa si chiama ancoraggio, le vescicole dopo essersi
avvicinate grazie al precedente intervento del calcio possono ora
aderire alla membrana, la terza tappa è il contatto, la vescicola
ha aderito ma non si è ancora fusa del tutto, quindi quarta tappa,
la fusione, a cui segue la quinta, apertura, le proteine
contrattili cominciano ad agire per lisare la vescicola, la quale
si svuota, si dice che "collassa", e riversa tutto il
neurotrasmettitore che era presente; ultima tappa, la riassunzione
con cui la vescicola si riforma, si ripristina.Quindi abbiamo detto
7 tappe:- avvicinamento- ancoraggio- contatto- fusione- apertura-
collasso- riassunzioneVediamo ora in questa IMMAGINE che oltre a
questo complesso calcio-calmodulina, ha una rilevante importanza
un'altra proteina, la sinapsina. Qui vediamo come in condizioni
normali i filamenti di actina tengono unite le vescicole in
posizione fissa, ma quando aumenta la concentrazione degli ioni
calcio, si ha intanto il distacco dal citoscheletro di un certo
numero di vescicole che rappresentano quello che noi definiamo
"pool", e una volta che avviene questo meccanismo si ha la
fosforilazione contemporaneamente di questa
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proteina che noi chiamiamo sinapsina (sinapsina 1), la quale
defosforilata (quindi in condizioni standard) serve a mantenere
unite le vescicole ai filamenti di actina, ma fosforilata da una
proteina calcio-dipendente permette il distacco delle vescicole.
Ovviamente le proprietà delle sinapsi sono riferite solo ed
esclusivamente alle sinapsi di tipo chimico. Di alcune abbiamo già
parlato quindi adesso ci limiteremo a sorvolare perché sono cose
già dette, quindi le proprietà sono in tutto 8:- unidirezionalità-
ritardo- fatica- vulnerabilità- sommazione- facilitazione-
disinibizione- disfacilitazioneDi unidirezionalità e ritardo
avevamo già parlato, per quanto riguarda il concetto di
vulnerabilità, abbiamo detto che la sinapsi chimica è una zona di
minor resistenza, una zona più vulnerabile, ci sono varie sostanze
chimiche che hanno un effetto tossico sulle sinapsi più che in
altri distretti proprio per quest'alta vulnerabilità. Quindi
abbiamo detto prima, effetto a catena, complesso calcio-calmodulina
con tutte le altre reazioni, fosforilazione della sinapsina, le
vescicole aderiscono alla membrana e vediamo che intervengono anche
tutta una serie di altre proteine, la sinaptobrevina, la sintaxina,
la SNAP25, ognuna di queste proteine ha un compito ben preciso
nell'ancoraggio della vescicola. Quindi senza scendere troppo in
concetti magari di biologia molecolare, diciamo comunque
l'importanza di queste proteine. Quando queste proteine vengono
bloccate ad esempio dalle tossine, ecco allora che non può avvenire
l'ancoraggio vescicolare. Abbiamo per esempio la tossina tetanica,
una tossina unica, o la tossina botulinica, che invece può esistere
sotto varie forme, la B,D,F,A,E che agiscono in punti diversi della
vescicola. Di norma la tetanica e la B, la D, e la F botulinica
vanno ad agire sulla sinaptobrevina, mentre la A e la E agiscono
sulla SNAP25, la C agisce sulla sintaxina. Per questo in pazienti
affetti da botulismo o da tetano la sintomatologia inizia subito
con disturbi della vista, diplopia, comunque tutti sintomi a carico
del sistema nervoso, pure il tetano si manifesta con il prisma, la
contrattura del massetere, quindi sono tutti fenomeni che dipendono
da un mancato funzionamento, un blocco di queste sinapsi.
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In questa immagine molto piccola vediamo una sinapsi
colinergica, quindi sappiamo che il neurotrasmettitore è
l'aceticolina. Ve l'ho voluta portare perchè mette in evidenza
tutti i livelli ai quali possono agire le eventuali sostanze che
bloccano il funzionamento della sinapsi. Quindi noi possiamo avere
sostanze che bloccano il potenziale d'azione, e tra queste
riconosciamo gli anestetici locali, ecco come agisce l'anestetico
locale, si va a bloccare la trasmissione del potenziale d'azione in
una determinata zona del corpo; allo stesso modo agisce anche la
tetradotossina, un potentissimo veleno che viene utilizzato in
fisiologia nei laboratori allo scopo di bloccare la trasmissione
neuromuscolare. Poi abbiamo altre sostanze come per esempio i
metalli pesanti, ioni magnesio ecc che possono bloccare l'ingresso
degli ioni calcio; quindi ecco che sono sempre sostanze tossiche
che bloccano la trasmissione sinaptica, ma la vanno a bloccare ad
un altro livello della sinapsi, quello dei canali per il calcio.
Poi ci possono essere sostanze bloccanti la liberazione di
acetilcolina, e le abbiamo già viste, tossina tetanica e tossina
botulinica. Poi invece possiamo avere alcune sostanze che al
contrario esaltano la liberazione di acetilcolina, che però non
significa far funzionare meglio la sinapsi, perché in quel momento
esce tutto il neurotrasmettitore e si instaura un blocco
irreversibile, tra questi troviamo il veleno dei ragni, o del cobra
come l'alfa-bungarotossina e l'alfa-neurotossina, poi abbiamo
l'alfa-latrotossina che è il veleno della vedova nera che ha come
effetto una massiva esocitosi delle vescicole e seguita da blocco
irreversibile. Poi ci sono i mimetici dell'acetilcolina, tra cui la
succinilcolina, la nicotina, che vuol dire mimetico? Che vanno a
funzionare come l'acetilcolina e quindi impediscono che
l'acetilcolina funzioni. Abbiamo anche i bloccanti dei siti
recettivi dell'acetilcolina, sostanze che si vanno a legare al
recettore postsinaptico e quindi quando arriva l'acetilcolina trova
il posto occupato; tra questi abbiamo l'alfa-bungarotossina,
l'avevamo vista prima, abbiamo il curaro, i veleni vari dei
serpenti, tra cui quello del serpente corallo, il veleno di alcuni
pesci tropicali. Il curaro è un veleno molto potente, esiste in
natura e veniva usato per avvelenare le frecce ma viene usato a
piccole dosi anche per la costituzione di farmaci mio-rilassanti
utilizzati in ambito chirurgico. Questi quindi sono i veleni che
bloccano l'attacco dell'acetilcolina, ma abbiamo anche composti che
vanno a bloccare la acetilcolinesterasi, tra cui la sfigmina, la
fisiosfigmina. Altri composti vanno invece a bloccare l'ingresso
della colina. Ecco che la possibilità di tutti questi composti di
alterare il corretto funzionamento delle sinapsi ci riconduce
al
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concetto di vulnerabilità che ribadisce il fatto che la sinapsi
è una zona molto sensibile e facilmente attaccabile. Ci possono
essere anche altri composti ad esempio la stricnina, la conosciamo,
un veleno comune che inibisce i recettori non dell'acetilcolina, ma
i recettori della glicina, presenti a livello centrale, e quindi
diminuisce l'attività di processi inibitori; perché sappiamo che di
norma GABA e glicina sono di tipo inibitorio quindi se la glicina
non può essere captata, diminuiscono i processi inibitori, mentre
sappiamo che aspartato e glutammato sono di natura eccitatoria. Poi
c'è la picrotossina, un altro veleno che comporta l'antagonismo del
canale per il cloro ed è associato al recettore del GABA.
Quest'altra IMMAGINE invece è riferita non più ad una sinapsi
colinergica, ma ad una sinapsi noradrenergica: vi sono al solito
elencati veleni, sostanze che vanno ad agire nell'ambito della
sinapsi noradrenergica e quindi troviamo ad esempio le anfetamine o
comunque sostanze che favoriscono la liberazione ma bloccano il
riassorbimento di noradrenalina, tra cui troviamo quindi le
anfetamine, la cocaina, o sostanze che aumentano la disponibilità
di noradrenalina nel terminale, tipo i MAO inibitori (inibitori
delle monoamino ossidasi), che in ogni caso sono da considerare
anche farmaci, non è che sono solo sostanze tossiche per
l'organismo. Quindi questo è quello che c'è da dire riguardo alla
vulnerabilità.Tornando ora alle proprietà delle sinapsi di cui
parlavamo prima, un'altra proprietà importantissima è la
sommazione, sommazione sia temporale che spaziale. L'altra volta
avevamo detto che uno stimolo, per potersi scatenare il potenziale
d'azione, deve raggiungere il valore soglia, e quando ciò non è
possibile possono avvenire dei fenomeni di sommazione. Che vuole
dire? Vi faccio vedere qualche immagine, questo è il fenomeno della
sommazione temporale, questo della sommazione spaziale, quando un
singolo potenziale è insufficiente e quindi non è in grado di dare
origine al potenziale d'azione, ne possono sopraggiungere altri, da
altri ingressi oppure successivamente al primo attraverso lo stesso
ingresso, che sommati possono raggiungere la soglia e scatenare il
potenziale; qua vediamo diversi ingressi, ingresso 1, ingresso 2.
In questa immagine c'è un errore, perché dice che vari potenziali
d'azione si sommano per raggiungere il valore soglia. Non è vero,
il potenziale d'azione ancora non c'è, quelli che si sommano sono
dei potenziali locali che vanno a cumularsi per creare il
potenziale d'azione. Nel caso in cui gli impulsi vengano da due o
più ingressi differenti allora si parlerà di sommazione spaziale,
quando invece gli impulsi giungono in
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successione l'uno dopo l'altro attraverso lo stesso ingresso
allora si parla di sommazione temporale. Perché vi sto facendo
questa sequenza? Perché vi sto mettendo in evidenza quelle 8
proprietà delle sinapsi.Dopo la sommazione abbiamo altre tre
proprietà, la facilitazione, la disinibizione, e la
disfacilitazione. In particolar modo la disinibizione e la
disfacilitazione sono strettamente legati al fenomeno della
sommazione. Quindi ora ve lo faccio vedere e lo vediamo in
contemporanea. Per facilitazione in poche parole intendiamo che
ripetendo la stimolazione in successione facilitiamo la formazione
di un potenziale d'azione che altrimenti non si formerebbe. (La
prof ripete il concetto di sommazione spaziale e temporale). Questo
che abbiamo detto è il caso in cui il valore del potenziale è sotto
soglia, e con l'arrivo di uno o altri potenziali si raggiunge in
valore soglia e si innesca la reazione. Ma ammettiamo che
contemporaneamente succede questo, che invece di un altro impulso
eccitatori, ne arriva uno inibitorio, e allora succede che
ritorniamo al punto di partenza perché questo inibitorio va ad
annullare l'impulso di prima riallontanando l'impulso dal valore
soglia. Quindi a questo punto è possibile facilitare o non
facilitare il processo, con l'ingresso dei vari potenziali
eccitatori o inibitori perché abbiamo detto che così come si
sommano, si possono anche sottrarre. Un'ultima proprietà è quella
della convergenza e della divergenza di cui comunque avevamo
parlato all'inizio, perché abbiamo detto appunto che su un neurone
possono convergere più sinapsi così come da uno ne possono partire
tante. E diciamo qualcosa sui neurotrasmettitori che poi
riprenderemo la prossima volta insieme al discorso sui recettori. I
neurotrasmettitori sono dei messaggeri chimici che possono avere
sia effetti inibitori che eccitatori, hanno una distribuzione ben
precisa a livello cerebrale, ci sono dei circuiti fissi, ad esempio
colinergici, dopaminergici, serotoninergici, che agiscono in
maniera prestabilita. Possono essere distinti dal punto di vista
chimico, ci sono le monoamine, come noradrenalina, adrenalina,
dopamina, serotonina, possono essere amminoacidi, esteri della
colina, acidi grassi (endocannabinoidi). Dobbiamo pero fare la
differenza con i regolatori, perché questi hanno sempre i recettori
specifici. In questa immagine del prof Manasseri potete vedere uno
schema che racchiude tutti i requisiti necessari affinché una
sostanza possa essere classificata come neurotrasmettitore, tra cui
un requisito importante è la necessità di possedere recettori
specifici presenti sulla membrana postsinaptica e che possono
essere
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presenti anche sulla membrana presinaptica. Per esempio in
passato c'era stata una diatriba sulla bombesina, molti dicevamo
che non era un neurotrasmettitore perché non possedeva recettori
specifici, ora a quanto pare sembra che abbiamo trovato i suoi
recettori quindi da neuromodulatore sembra essere stato
classificato come neurotrasmettitore. E poi soprattutto
l'interazione della sostanza con i recettori deve dare origine alle
famose due risposte, ionotropiche e metabolotropiche. Per quanto
riguarda invece i neuromodulatori, di solito sono dei neuropeptidi,
dei polipeptidi, e nell'ambito della terminazione sinaptica ce ne
possono essere più di una, quindi ricordatevi che il
neurotrasmettitore è uno e uno solo, i neuromodulatori possono
essere diversi, e quindi possono coadiuvare il neurotrasmettitore
modulandone il rilascio. La membrana postsinaptica inoltre può
accogliere più di un recettore quindi non ci sono recettori
specifici per quell'unico neuromodulatore. Vi sono tantissimi
neuromodulatori e di tantissimi tipi, encefalite, endocrine,
coinvolte, nel meccanismo del dolore, dell'umore e così via, e
possono agire anche in maniera ormonale oltre che sinaptica. Per
quanto riguarda i principali circuiti nei quali sono coinvolti i
neurotrasmettitori, ne possiamo citare alcuni: per esempio nel
meccanismo della veglia sono importanti sia il meccanismo
dopaminergico sia il sistema noradrenergico, la dopamina ha un
ruolo molto importante nel meccanismo di risveglio e
nell'attenzione, mentre la noradrenalina la troviamo a livello del
complesso del locus coeruleus, ed è responsabile dell'attivazione
tonica che accompagna la veglia. Per quanto riguarda il sonno, il
sonno non REM è relativamente più semplice perché nel sonno non REM
interviene il circuito serotoninergico in cui i neuroni che
utilizzano serotonina si attivano e con accumulo di serotonina
favoriscono il sonno, come ad esempio dopo un pasto, quindi
possiamo dire che i neuroni serotoninergici preparano il corpo alla
fase REM. Nel sonno REM interviene si il circuito della serotonina,
ma intervengono anche le catecolamine, l'acetilcolina che sono più
che altro implicate nell'esecuzione vera e propria nel meccanismo
del sonno e che sono innescate dalla serotonina. Altri circuiti
importanti sono quello della fame e quello della sazietà, anch'essi
meccanismi molto complessi, poi ve ne parlerà il professore. Qui il
sistema serotoninergico agisce in maniera eccitatoria sul centro
della sazietà, oltre a migliorare l'umore. Poi abbiamo il sistema
adrenergico, in cui distinguiamo un sistema alfa e un sistema beta.
Il sistema ά-andrenergico inibisce il centro della sazietà, quello
ᵦ-adrenergico inibisce il centro della fame,
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e così agisce anche il sistema delle anfetamine, che provoca una
diminuzione del senso della fame perché agisce a livello del SNC
inibendo il centro della fame.
Ugo Cucinotta
