Lezione 8

Lezione 7
(Sir John Eccles, 1903 – 1997)
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2. 
3. 
4. 
5. 
6. 
7. 
Asse Ipotalamo-ipofisi-ghiandole sessuali: GdRH
Le Gonadotropine ipofisarie: FSH e LH
Il ciclo mestruale
Estrogeni e Progesterone
Il significato funzionale del sistema nervoso e le sue divisioni
Il potenziale di membrana
Il circuito equivalente
RICORDARE
FUNZIONE, REGOLAZIONE, NATURA CHIMICA, TIPO DI RECETTORE
Il sistema nervoso: il potenziale di riposo di una cellula
L’esistenza di una ΔP tra i due capi della membrana IN UNA CELLULA A RIPOSO è
dovuta a:
UNA MAGGIORE CONCENTRAZIONE DI ANIONI ORGANICI ALL’INTERNO
DELLA CELLULA
Il sistema nervoso: il potenziale di riposo di una cellula
Le proprietà capacitativa della membrana fa si che essa si comporti come un condensatore
ad alta efficienza che permette cioè la separazione delle cariche e la generazione di un
differenza di potenziale tra i suoi due piatti
Il sistema nervoso: il potenziale di riposo di una cellula
L’esistenza di una ΔP tra i due capi della membrana IN UNA CELLULA A RIPOSO è
dovuta a:
DIVERSA DISTRIBUZIONE DELLE SPECIE IONICHE
DIVERSA PERMEABILITA’ DELLA MEMBRANA
Concentration (mM)
Ion
Intracellular
Extracellular
Squid neuron
Potassium (K+)
Sodium (Na+)
Chloride (Cl-)
Calcium (Ca2+)
400
50
40–150
0.0001
20
440
560
10
Mammalian neuron
Potassium (K+)
Sodium (Na+)
Chloride (Cl-)
Calcium (Ca2+)
140
5–15
4–30
0.0001
5
145
110
1–2
Il sistema nervoso: il potenziale di riposo di una cellula
Se nel sistema la membrana fosse permeabile solo ad uno ione, il potenziale tra i due
capi della membrana (Vm) sarebbe uguale al potenziale di equilibrio (Ex) dello ione.
Il sistema nervoso: il potenziale di riposo di una cellula
Quando un solo ione contribuisce al potenziale che si genera tra due
comparti separati da una membrana, il potenziale di membrana
corrisponde al potenziale di equilibrio (Ex) di quello ione.
Vm = E
A riposo la cellula nervosa è permeabile “solo” allo ione K, che può
transitare “liberamente” attraverso dei canali “sempre” aperti.
Il sistema nervoso: il potenziale di riposo di una cellula
Anche gli altri ioni presenti nella cellula e nel liquido extracellulare posseggono
un loro teorico potenziale di equilibrio (Ex)
Mammalian neuron Int
Ext
K+
140
5 Na+
5–15
145
Ek = 61 log 148 / 4.5 = - 91 mV
ENa = 61 log 10/145 = + 68 mV
Il sistema nervoso: il potenziale di riposo di una cellula
Nella cellula, il potenziale di membrana è il risultato del contributo di
almeno tre ioni: K+, Na+, and Cl- . Ognuno di questi ioni tende a
stabilizzare il potenziale di membrana (Vm) verso il proprio potenziale di
equilibrio (Ex). Il singolo contributo sarà quindi funzione della
permeabilità della membrana ad ogni ione.
Equazione di Goldman-Hodgkin-Katz
Il sistema nervoso: il potenziale di riposo di una cellula
1.  Ogni ione tende a stabilizzare il potenziale di membrana (Vm)
a valori uguali al suo potenziale di equilibrio (EX)
2. La membrana permette il passaggio degli ioni in modo selettivo
3. Solamente gli ioni a cui la membrana è permeabile
contribuiscono al potenziale di membrana.
4. La membrana di una cellula a riposo è permeabile quasi
esclusivamente al K+
5. Variazione di permeabilità ad uno ione inducono variazioni nel
potenziale di membrana
Quindi in un cellula a riposo EK corrisponde a circa Vm
Il sistema nervoso: i circuiti equivalenti
Una cellula eccitabile è equiparabile ad un circuito elettrico equivalente nel
quale:
La conduttanza alle correnti è determinata dall’esistenza di resistenze variabili
in parallelo (Canali) in serie con pile che generano un potenziale
elettrochimico determinato dalla diversa concentrazione di K e Na tra l’esterno
e l’interno della cellula e in parallelo con un condensatore che separa in
modo efficiente le cariche tra i due lati della membrana (doppio strato lipidico)
Il sistema nervoso: il potenziale di riposo di una cellula
I VALORI TEORICI NON CORRISPONDONO PERFETTAMENTE AI VALORI
SPERIMENTALI DEL POTENZIALE DI MEMBRANA
?
Il potenziale di riposo di alcune cellule
Cell types
Skeletal muscle cells
Smooth muscle cells
Astroglia
Neurons
Erythrocytes
Resting potential
−95 mV
–60 mV
–80 to –90 mV
–60 to –70 mV
–9 mV
http://www.st-andrews.ac.uk/~wjh/neurotut/mempot.html
Il sistema nervoso: canali ionici il patch clamp
Il sistema nervoso: canali ionici il patch clamp
Il sistema nervoso: canali ionici il patch clamp
PATCH CLAMP
Il patch clamp ci ha permesso di studiare la cinetica di apertura/
chiusura dei canali. Le principali informazioni sui canali voltaggiodipendenti che si sono ottenute attraverso questa tecnica sono:
1.  I canali hanno solo due conformazioni: aperta e chiusa.
2.  Una volta che il canale è aperto il numero di ioni che vi transita
per l’unità di tempo (corrente) è costante.
3.  La variazione di Vm aumenta il tempo di apertura dei canali.
4.  Non esistono canali aperti o chiusi ma solo statisticamente
aperti o chiusi OVVERO anche nel neurone a riposo i canali
del Na+ vanno incontro a periodi di apertura del ma in modo
statisticamente meno frequente rispetto a quelli delK+
Il sistema nervoso: la trasduzione mediata da modificazione del potenziale di membrana
Il sistema nervoso: la trasduzione mediata da modificazione del potenziale di membrana
La variazione di
permeabilità ad
uno ione = la
diminuzione della
resistenza =
l’apertura di un
canale indurrà il
passaggio di
corrente e la
conseguente
variazione del Vm.
Il sistema nervoso: la trasduzione mediata da modificazione del potenziale di membrana
Sarà quindi la apertura o la chiusura dei canali a determinare la variazioni della
permeabilità della membrana agli ioni e quindi il passaggio di correnti in entrata o in
uscita: queste correnti determineranno a loro volta variazioni della Vm.
In base ai flussi ionici che si determinano in seguito ad uno stimolo, una cellula viene
definita:
a riposo, depolarizzata o iperpolarizzata
Resistenza = Permeabilità = Canali ionici
Il sistema nervoso: le cellule Il sistema nervoso: le cellule gliali Il sistema nervoso: le cellule gliali BBB (BLOOD BRAIN BARRIER)
FONDAMENTALE PER :
Evitare le fluttuazioni nella composizione del sangue
(sali, pH, glucosio, mediatori..)
Barriera contro gli Xenobionti
Barriera contro Virus e Patogeni
FORMATA DA:
Endoteli capillari
Peduncoli degli astrociti
Periciti
Il sistema nervoso: le cellule gliali La barriera emato-encefalica
Il sistema nervoso: le cellule gliali La barriera emato-encefalica
Il sistema nervoso: le cellule gliali La mielina
Il sistema nervoso: le cellule gliali Oligodendrociti
Cellule di Schwann
Il sistema nervoso: i neuroni
Rather than simple switches, neurons are complex information
processing systems