Biologia del neurone - Centro di formazione ASLTO4
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SVILUPPO NEUROLOGICO E PLASTICITÀ NEURONALE 1 Neurosviluppo: decorso temporale La ristrutturazione cerebrale è più attiva nell’infanzia e nell’adolescenza Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Neurosviluppo: decorso temporale Differenziazione, mielinizzazione e sinaptogenesi proseguono per tutta la vita Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Neurosviluppo: decorso temporale La mielinizzazione degli assoni e la ramificazione degli alberi dendritici è più vigorosa nell’adolescenza Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Neurotrasmissione sinaptica e indirizzo anatomico • Neurosviluppo – Decorso temporale – Neurogenesi – Selezione neuronale • Migrazione neuronale • Sinaptogenesi: direzione degli assoni e arborizzazioni degli alberi dendritici • Plasticità sinaptica • Eliminazione competitiva delle sinapsi Neurosviluppo: neurogenesi Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Neurosviluppo: neurogenesi Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Neurosviluppo: neurogenesi • La neurogenesi attraverso cellule embrionali anche in età adulta, avviene solo in due regioni evolutivamente primitive: – Giro dentato dell’ippocampo da precursori neuronali nella zona subgranulare – Bulbo olfattorio da precursori nella zona subventricolare Neurosviluppo: neurogenesi Ippocampo Kahle W., Leonhardt H., Platzer W. «Anatomia umana.» – 2° ed. 1987 Neurosviluppo: neurogenesi CA3 CA2 Granuli del giro dentato CA1 Kahle W., Leonhardt H., Platzer W. «Anatomia umana.» – 2° ed. 1987 Neurosviluppo: neurogenesi Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Neurosviluppo: neurogenesi Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Neurosviluppo: neurogenesi Connessione sinaptica normale Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Neurosviluppo: neurogenesi Stress, depressione, invecchiamento e neurodegenarzione Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Neurosviluppo: neurogenesi Salvataggio del neurone con fattori di crescita. Endogeni sono apprendimento, esercizio fisico, psicoterapia e psicofarmaci Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Neurosviluppo: neurogenesi Trapianto di precursori cellulari attraverso tecniche neurochirurgiche: morbo di Parkinson Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Neurotrasmissione sinaptica e indirizzo anatomico • Neurosviluppo – Decorso temporale – Neurogenesi – Selezione neuronale • Migrazione neuronale • Sinaptogenesi: direzione degli assoni e arborizzazioni degli alberi dendritici • Plasticità sinaptica • Eliminazione competitiva delle sinapsi Neurosviluppo: selezione neuronale Il 90% dei neuroni formati durante il periodo fetale vanno in apoptosi prima del concepimento Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Neurosviluppo: neurogenesi I neuroni sono in eccesso nella vita prenatale Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Neurosviluppo: selezione neuronale Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Neurosviluppo: selezione neuronale Miliardi di neuroni vengono distrutti attraverso l’apoptosi tra il concepimento e la nascita Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Fattori neurotrofici NGF Fattore di crescita nervosa P75 TrkA GDNF Recettori proapoptotici Recettori antiapoptotici Fattori neurotrofici derivati da cellule gliali BDNF Fattore neurotrofico di derivazione cerebrale NT-3, 4 e 5 Neurotrofine 3, 4 e 5 CNTF Fattore neurotrofico ciliare ILGF I e II FGF Fattori di crescita simil-insulinici Fattore di crescita derivato da fibroblasti EGF Fattore di crescita epidermico 22 Neurotrasmissione sinaptica e indirizzo anatomico • Neurosviluppo – Decorso temporale – Neurogenesi – Selezione neuronale • Migrazione neuronale • Sinaptogenesi: direzione degli assoni e arborizzazioni degli alberi dendritici • Plasticità sinaptica • Eliminazione competitiva delle sinapsi Migrazione neuronale Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Migrazione neuronale Durante il periodo in utero, i neuroni selezionati devono migrare nella giusta regione cerebrale Cellula gliale Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Migrazione neuronale Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Neurotrasmissione sinaptica e indirizzo anatomico • Neurosviluppo – Decorso temporale – Neurogenesi – Selezione neuronale • Migrazione neuronale • Sinaptogenesi: direzione degli assoni e arborizzazioni degli alberi dendritici • Plasticità sinaptica • Eliminazione competitiva delle sinapsi Sinaptogenesi Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Sinaptogenesi Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Sinaptogenesi I neuroni non falliscono nel formare connessioni, non muoiono e non degenerano. Il risultato è il trasferimento sbagliato d’informazioni (p.e. schizofrenia, ritardo mentale e altri disturbi del neurosviluppo) Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Sinaptogenesi L’albero dendritico può far crescere nuovi rami e stabilire numerosi collegamenti sinaptici, processo controllato dai fattori di crescita Demenza Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Neurotrasmissione sinaptica e indirizzo anatomico • Neurosviluppo – Decorso temporale – Neurogenesi – Selezione neuronale • Migrazione neuronale • Sinaptogenesi: direzione degli assoni e arborizzazioni degli alberi dendritici • Plasticità sinaptica • Eliminazione competitiva delle sinapsi Plasticità sinaptica Neurone presinaptico I mitocondri forniscono l’energia necessaria alla neurotrasmissione Neurone postsinaptico Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Plasticità sinaptica Maggiore densità di recettori pre- e post-sinaptici Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Plasticità sinaptica Incrementato rilascio di neurotrasmettitore La superficie di contatto si modifica per favorire un contatto maggiore Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Plasticità sinaptica Incrementato rilascio di neurotrasmettitore Le modificazioni strutturali portano alla formazione di due siti postsinaptici Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Neurotrasmissione sinaptica e indirizzo anatomico • Neurosviluppo – Decorso temporale – Neurogenesi – Selezione neuronale • Migrazione neuronale • Sinaptogenesi: direzione degli assoni e arborizzazioni degli alberi dendritici • Plasticità sinaptica • Eliminazione competitiva delle sinapsi Eliminazione competitiva Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Come si elimina una sinapsi? Eliminazione competitiva • Il momento della vita in cui ci sono più sinapsi è a 6 anni di età • Nel periodo successo, fino all’adolescenza, vengono rimosse la metà delle sinapsi presenti a 6 anni: – Circa 100,000 x 109 di sinapsi – 10,000 sinapsi per ogni neurone Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Eliminazione competitiva Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Eliminazione competitiva «Potatura» fisiologica Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Eliminazione competitiva Malattia degenerativa «Potatura» fuori controllo Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Eliminazione competitiva Fisiologica trasmissione eccitatoria: glutammato si lega ai canali ionici post-sinaptici che si aprono e fanno entrare ioni calcio, questi mediano la neurotrasmissione Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Eliminazione competitiva Eccessiva trasmissione eccitatoria: provoca l’apertura di un numero maggiore di canali ionici post-sinaptici Può indurre: attacchi di panico, mania, sintomi positivi della schizofrenia, crisi comiziali Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Eliminazione competitiva Eccessiva trasmissione eccitatoria per lungo tempo: eccitotossicità Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 Eliminazione competitiva Eccitotossicità, l’attuale ipotesi più consistente per: malattie degenerative, sintomi della schizofrenia, malattia di Alzheimer, malattia di Parkinson, SLA, danno ischemico da stroke Catastrofica trasmissione eccitatoria: non solo il dendrite viene distrutto, ma l’intero neurone Stahl S.M. «Stahl essential psychopharmacology.» – 3° ed. 2011 VULNERABILITÀ GENETICA 48 Vulnerabilità genetica: schizofrenia 50% 15% 49 Vulnerabilità genetica: disturbo bipolare 80% 8-10% 50 Vulnerabilità genetica Stahl SM. Psicofarmacologia essenziale – 2° ed. Centro Scientifico Editore. Torino, 2002 Vulnerabilità ambientale 51 Stahl SM. Psicofarmacologia essenziale – 2° ed. Centro Scientifico Editore. Torino, 2002 52 Espressione genetica • Alterazioni dell’espressione genetica portano a variazioni nelle connessioni e nelle funzioni che le connessioni hanno fra loro: – I geni possono modificare il comportamento Espressione genetica • Le esperienze umane, l’educazione e la psicoterapia possono modificare l’espressione dei geni alterando la distribuzione e la “forza” di specifiche connessioni sinaptiche Espressione genetica • Questo può produrre variazioni a lungo termine del comportamento dovute a una combinazione tra esperienza originale e alterazioni genetiche successive
