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Fisiologia 14/03/2013
Prof.ssa Metro
Riprendiamo il discorso della volta scorsa, dobbiamo solamente completare la parte che riguarda i
neuroni e poi parleremo della glia e degli astrociti in modo particolare. Avevamo fatto riferimento
al discorso della sclerosi multipla, avevamo fatto la differenza tra una guaina che può essere
riprodotta, risintetizzata, e una guaina che una volta distrutta non può essere riformata, e mi
riferisco agli oligodendrociti.
Quando la guaina è lesionata, (l’altra volta accennavo alle placche di demielinizzazione), la malattia
si chiama sclerosi a placche. Ciò può avvenire in numerosi casi, tra le varie cause della sclerosi
multipla si parla di malattie autoimmuni, infatti, può essere che il sistema immunitario reagisca
contro un componente del nostro organismo come se fosse estraneo e quindi potrebbe aggredire e
distruggere la mielina. La conseguenza sappiamo qual è: una volta che la guaina è danneggiata, è
come se fosse erosa, il manicotto si disgrega a causa delle placche che aumentano con il tempo e la
trasmissione dell’impulso è interrotta, prima è rallentata e poi interrotta.
Fintanto che è rallentata i pazienti, hanno periodi di remissione e di recupero, quando si arriva a un
tale livello di demielinizzazione in cui la trasmissione è interrotta, non c’è nulla da fare, questo è il
caso della sedia a rotelle. L’ultima cosa che volevo aggiungere è il discorso della rigenerazione, nel
senso che, abbiamo detto tante volte che i neuroni perdono la capacità di replicarsi, infatti, vengono
sempre considerate le famose cellule perenni che non possono dare nell’arco della vita nuove
cellule, spesso abbiamo detto che la mitosi nel neurone non può avvenire. Il tessuto nervoso, quindi
non è più in grado di generare in seguito a lesioni nuovi neuroni, però il soma si può rigenerare, nel
senso che, in seguito a lesione di un assone, il soma è in grado di rigenerare il moncone periferico e
questo può avvenire grazie al flusso delle varie sostanze e metaboliti lungo l’assone. Si parla di
degenerazione Walleriana ogni qual volta si ha degenerazione dell’assone, di un segmento distale
di un nervo, quando c’è lesione, una parte dell’assone degenera e sparisce. Una volta avvenuta la
degenerazione, c’è una possibilità che il nervo si riformi. Ma se il nervo si può riformare, perché
quando ci sono delle serie lesioni del nervo, il deficit rimane? Quante volte capita che un soggetto
ha un problema, una ostruzione di nervo, e poi via via questo si rigenera? Il problema è che il
decorso che seguirà il nervo non sarà più lo stesso: ecco il motivo per cui anche se si ripristinano
parzialmente le funzioni, esse non saranno identiche. Immaginiamo un paziente con lesione da
Herpes zoster che si verifica molto frequentemente quando viene compromesso il facciale, la
sindrome di Ramsay Hunt che si manifesta con una emiparesi del facciale e magari col tempo si
recupera, certo il paziente inizialmente ha occhio spalancato, deformazione della bocca, ma piano
piano con cure, manipolazioni e stimolazioni, riesce a recuperare, anche se il decorso del nervo non
è più lo stesso, e quindi probabilmente rimarrà con dei deficit.
Quando c’è il taglio, si ha la completa degenerazione del moncone distale e di tutta la guaina
mielinica. Nel moncone distale si osserva la frammentazione di questa guaina, sia dell’assone che
della guaina mielinica. Questa degenerazione, è anche trans-sinaptica, perché anche la porzione
prossimale del neurone danneggiato rivela segni di frammentazione, lesione, poi succede che le
cellule di Schwann iniziano a formare una sorta di “tubo” per iniziare la rigenerazione. Tutti i detriti
vengono fagocitati grazie ai macrofagi che eliminano tutta la parte distrutta, i detriti sono eliminati e
l’assone comincia a emettere delle “gemme” come se facesse dei nuovi rami. L’accrescimento dei
prolungamenti è guidato da questo tubo e si comincia a rigenerare. I prolungamenti si allungano e
crescono 3-4 mm al giorno, la crescita è molto lenta e dopo mesi si può avere il ristabilimento, però
si possono verificare errori di connessioni. Anche la ricrescita di questo assone, nel tempo può dare
problemi perché anche se rigenerato non segue più il decorso di prima. Questo fenomeno si chiama
rigenerazione e quello precedente degenerazione Walleriana cui fa seguito la rigenerazione. D’altra
parte la plasticità col tempo comporterà una serie di modificazioni, anche la glia ha una funzione
importantissima nei fenomeni di formazione di cicatrici astrocitiche nei punti dove sono avvenute
lesioni, nel rilascio di fattori di crescita, il famoso fattore di crescita nervoso, però con tutti i punti
interrogativi che possono esserci.
La volta scorsa abbiamo detto che in un neurone arrivano una miriade di contatti perché è chiaro
che non c’è un rapporto 1:1 ma è un rapporto in cui più contatti sinaptici ci sono, meglio è, quindi di
conseguenza noi vediamo un soma e poi tutti i contatti sinaptici. Il numero dei contatti sinaptici
influisce molto sul funzionamento del nostro sistema nervoso, quindi non è tanto il numero dei
neuroni ma il numero dei contatti, per cui è importantissima la struttura che prende il nome di
sinapsi che è il punto di giunzione tra due neuroni o tra un neurone e la cellula o le fibre muscolari.
Questa sinapsi ha una struttura che da un punto di
vista funzionale può essere di vari tipi, infatti
abbiamo sinapsi elettriche, chimiche , ma quelle
più descritte sono quelle chimiche. La parte
dell’elemento presinaptico, cioè del primo neurone
che entra in rapporto con il secondo neurone è
proprio il bottone terminale, quindi è l’ultima
parte dell’assone che prende contatto indiretto, con
un rapporto di contiguità e non continuità perché,
anche se esiste lo spazio tra un neurone e l’altro,
definito spazio sinaptico, questo è molto piccolo.
È molto importante la presenza di queste strutture
che non vanno confuse con le false sinapsi che
sono dei punti di un neurone che prende contatto
con un altro neurone in cui non c’è una giunzione
vera e propria. Di norma è il bottone terminale
dell’assone che prende rapporto con la parte di un
altro neurone. Quindi distingueremo il terminale
presinaptico e quello post sinaptico ma avremo comunque delle ultra struttura particolari. Queste
palline rosse che vedete sono delle vescicole che nel caso specifico sono di natura chimica deputate
a contenere una sostanza chimica che prende il nome di neuroregolatore, poi vedremo nel caso
specifico che si tratta di un neuro trasmettitore che viene rilasciato e si va a legare a questi recettori.
Alla fine distingueremo, dove c’è il bottone terminale, una piccola membrana che si chiama
membrana presinaptica e poi dall’altra parte invece una membrana post sinaptica, lo spazio
varia a seconda del tipo di sinapsi perché lo spazio o il vallo sinaptico può essere più piccolo o più
grande in base al tipo di sinapsi e poi avremo molte differenze a livello di ultrastruttura tra i vari tipi
di sinapsi.
Facendo il confronto, nella parte presinaptica avremo mitocondri, numerose vescicole che
conterranno il regolatore; nella parte post sinaptica non ci sono le vescicole ma troveremo molti
microtubuli e neurotubuli.
Il neurone può prendere contatti diversi e quindi il bottone terminale può connettersi con dendriti e
dare sinapsi asso-dendritiche. Dal punto di vista della terminologia si usa dire neurone pre e post
sinaptico, membrana pre e post sinaptica e vallo sinaptico o spazio in cui viene lasciato tra il primo
e secondo neurone.
GLIA
Secondo le statistiche il nostro cervello ha circa 100 miliardi di neuroni, il peso dell’encefalo è circa
1,300 kg per i maschi, per le donne 1,170 kg, tuttavia il peso del cervello non è in rapporto
all’intelligenza, tant’è vero che il cervello di Dante Alighieri pesa circa 1,200 kg e il cervello più
grande ed era 2,850 kg fu trovato in un idiota!
I neuroni sono pochissimi a confronto di tutte le altre cellule non eccitabili di tutto il sistema
nervoso perché occupano solo il 10% dello spazio. Solomon diceva che noi, del nostro cervello
sfruttiamo meno del 10%, è come avere un grandissimo panfilo e girare nel porto! Noi
effettivamente non lo utilizziamo del tutto, le capacità in questo sistema nervoso sono talmente
tante che se venisse usato tutto sarebbe impossibile. L’intelligenza come anche la memoria si deve
allenare, si consiglia infatti, alle persone anziane di fare le parole crociate proprio per questo
motivo, per stimolare la memoria con test, enigmistica per mantenere una certa elasticità che aiuterà
certamente. Quindi ci sono molte cose, ma la genetica influisce? Sicuramente la dote di natura c’è,
però non si parla a livello geniale, il genio è un altro discorso, noi stiamo parlando di gente comune,
della massa. Bisogna utilizzare il cervello e trovare il sistema: ci sono spesso studi sulla memoria in
cui si fa riferimento a qualcosa, ci sono test per valutare il livello dell’intelligenza, ma è una cosa
soggettiva e soprattutto è difficile poter dire che uno è intelligente e uno no, perché uno può essere
intelligente sotto certi aspetti e sotto altri no, magari nei calcoli e nelle altre cose no!
Uno può avere più sviluppata solo una forma di intelligenza.
Domanda: ma una componente genetica può influire? Certamente, c’è familiarità, eredità genetica,
tante cose possono influire, anche l’ambiente in cui si cresce e poi anche il livello culturale, magari
si trovano una persone con doti che magari non sono sfruttate e infatti vengono mandati in istituti
particolari. Secondo una ricerca, pare abbiano attribuito l’autismo a una conseguenza del fallimento
dei processi di sfoltimento dell’eccesso del numero dei neuroni tra le 10 e le 20 settimane di
gestazione, quindi troppi neuroni non vanno bene, perché questi vanno via via “morendo” e la parte
rimanente deve supplire.
La corteccia prefrontale dei bambini autistici presenta il 60% di neuroni in più rispetto ai soggetti
normali, ecco perché hanno fatto indagini e hanno visto che anche a livello corticale, di
circonvoluzioni, ci sono delle differenze; una volta si diceva che dal punto di vista organico non c’è
differenza, invece non è così, infatti il bambino autistico ha un problema a livello di neuroni. Oltre i
neuroni ci sono le famose cellule non eccitabili del sistema nervoso che hanno il nome di glia che
deriva dal greco “colla” che si pensava non servissero a nulla, era come una sorta di connettivo tra
gli spazi liberi dei neuroni, tra l’altro un numero elevatissimo perché supera di 9-10 volte quello dei
neuroni e per molto tempo si attribuì solo la funzione di sostegno e supporto. In realtà le cose non
stanno così, all’inizio del XX secolo, era nato un falso mito che noi usiamo il 10% del cervello per
pensare, quello che serve veramente è ridotto al 10%. Le cose stanno diversamente e quindi vale la
pena studiare gli elementi non neuronali del Sistema Nervoso. Gli astrociti quindi che funzione
possono avere? Il neurone è l’unità fondamentale del tessuto nervoso, è un’unità funzionale,
anatomica, genetica, ma noi tendiamo a dire unità fondamentale perché il termine unità funzionale
lo riserviamo al neurone -capillare- cellula gliale o astrocita, quindi vuol dire che il neurone
senza astrocita non fa un percorso molto lungo.
Gli elementi non neuronali sono così classificati: noi parliamo di glia o nevroglia, o macroglia (si
preferisce usare i termini macroglia e microglia), è il 40% circa del volume della corteccia cerebrale
e comprende astrociti e oligodendrociti. Poi abbiamo la microglia e sono questi macrofagi che
sono tutte cellule con funzione fagocitaria, li abbiamo visti anche nella degenerazione Walleriana
che entrano in gioco per fagocitare e poi ci sono le cellule ependimali che sono delle cellule che
rivestono i ventricoli, il canale centrale del midollo spinale, l’epitelio che riveste questi plessi
corioidei che sono in pratica plessi corioidei o coroidei, sono presenti nel ventricolo. Sono cellule
che nominiamo perché esistono, ma cercheremo di focalizzare l’attenzione sugli astrociti.
ASTROCITI
Mentre la macroglia ha la stessa origine embriologica del neurone, la microglia deriva dal
mesoderma, in particolare dai macrofagi, ha il compito di riparare i tessuti danneggiati. Perché
entrano nel processo? Perché eliminano i detriti, i rifiuti. Gli astrociti li dividiamo in 2 grossi
gruppi, famiglie: astrociti fibrosi e astrociti protoplasmatici. Quelli che si trovano nella sostanza
bianca sono i fibrosi, quelli che troviamo nella sostanza grigia sono i protoplasmatici, quindi li
dividiamo in queste due famiglie. Le funzioni degli astrociti sono parecchie e si suole dividerle in
questa maniera, cioè si parla di funzioni di supporto meccanico, supporto chimico e supporto
trofico.
Gli astrociti hanno questo nome perché lo dimostra la forma a stella, più che un astro, sembra più
una stella marina perché ha tutta una serie di braccia, che avvinghiano tutte le cellule adiacenti, è
una struttura particolare. Gli oligodendrociti presentano dei precursori che evolvono in
oligodendrociti ma alcune volte questi precursori, evolvono in polidendrociti o sinantrociti e
queste costituiscono il 5-8% delle cellule che compongono il sistema nervoso. Rimangono come tali
anche nel cervello sviluppato, quindi, dopo l’evoluzione, alcune si trasformano in oligodendrociti
altre restano tali e quali e sono cellule particolari perché costituiscono il numero maggiore di cellule
che hanno capacità mitotica, sono cellule soggette a mitosi anche nel cervello adulto e i neuroni
creano sinapsi con queste cellule, non si sa il perché. La loro funzione è in parte sconosciuta e per
questo sono oggetto di studio, e forse tra pochi mesi ne sentiremo parlare e si scoprirà qualcosa di
nuovo a proposito.
Questo è un astrocita fibroso e questo un astrocita protoplasmatico: apparentemente non vi sono
grosse differenze, perché la forma è pressoché la stessa, ma è completamente diversa rispetto ad
altre cellule della glia, vedete la microglia, gli oligodendrociti, quindi la differenza è abbastanza
notevole, queste sembrano veramente delle stelle. L’astrocita avvinghia tutte le strutture adiacenti in
un modo molto caratteristico perché entra a far parte della barriera emato-encefalica, contribuisce
alla formazione delle giunzioni strette, quindi svolge tante funzioni con i prolungamenti.
Se noi osserviamo attentamente, noteremo questo filamento astrocitico che ingloba un capillare,
così avremo la triade neurone-astrocita-capillare, la famosa unità morfo-funzionale del Sistema
Nervoso. Qui si attacca al neurone, qui fa sinapsi con questo assone, qui si avvinghia ad una
membrana basale: è una cellula che chiude tutti gli spazi vuoti. La funzione di supporto quindi c’è.
La prima funzione è stata così descritta, ma sono molte di più. Le funzioni più importanti sono
quella trofica, di nutrimento, perché contribuiscono a formare la barriera, regolano la presenza di
ioni potassio nel liquido extracellulare, sono importanti ai fini di catturare i neurotrasmettitori che
fuoriescono dalla fessura sinaptica, metabolizzarli, producono i fattori di crescita, hanno anche
funzioni analoghe a quelle della microglia. Questo è importante perché se l’ambiente extracellulare
o intracellulare non è adeguato, il neurone non può funzionare, e viene a diventare una cellula o
troppo o poco eccitabile; se la barriera emato-encefalica non funziona ci sarebbero grossi problemi,
o anche il discorso dei fattori di crescita, se necessario, quindi è una cellula studiata meno perché
non è una cellula eccitabile, però ha delle funzioni altrettanto importanti.
Cominciamo dalla funzione prettamente chimica: è una cellula in grado di regolare scambi
soprattutto tra neuroni e vasi nei due sensi, perché può avvenire il passaggio dal capillare
all’astrocita di varie sostanze e viceversa. Fungono anche da riserva energetica di nutrienti a lungo
termine per il neurone, rimuovono i materiali di rifiuto: in molte reazioni del sistema nervoso, sono
prodotte sostanze che sarebbero tossiche e l’astrocita fa da spazzino, rimuove tali sostanze che
potrebbero danneggiare il cervello. È molto importante il mantenimento dell’omeostasi ionica
extracellulare perché l’astrocita regola i livelli di potassio. Voi sapete che il potassio è a livello di
membrana e il sodio e il cloro sono fuori, nel momento in cui sono regolati i livelli di potassio
extracellulare, è regolato tutto il fenomeno dell’eccitabilità neuronale; il potassio quando si
accumula, quando è in eccesso nello spazio extracellulare, viene rimosso dagli astrociti e si evita
anche il fenomeno o dell’iperpolarizzazione o di una depolarizzazione precoce.
Questa immagine mette in evidenza due cose: prima il discorso della regolazione del potassio
extracellulare da parte degli astrociti per fare si che la cellula possa funzionare nel migliore dei
modi e possa mantenere l’eccitabilità regolare, quindi vediamo qui la capacità dell’astrocita di
captare il potassio. La seconda parte della figura mostra come il potassio che viene captato può
essere trasferito per esempio in zone dove è richiesto, attraverso gap junction, quindi da una cellula
all’altra, quindi hanno anche capacità non solo di rimuovere quello in eccesso che potrebbe non
garantire un’ ottimale eccitabilità, ma anche quello di trasferire, di modificare le quantità di
potassio. Se un astrocita evidenzia una zona di potassio altamente concentrato, se lo porta e lo
trasferisce agli astrociti vicini e lo libera, se lo portano dietro e lo liberano in una zona dove la
concentrazione è molto bassa.
Un’altra funzione importante è nel ciclo del GABA e dell’acido glutammico, quindi sia rimozione
del GABA che del glutammato e metabolizzazione in glutammina che è convogliata verso i
neuroni. Gli astrociti hanno capacità di formare glutammina, però il problema è diverso, non è tanto
la formazione di glutammina, ma la cosa più importante è rimuovere tutto ciò che si forma in questa
reazione e che è tossico, nel caso specifico l’ammoniaca. L’ammoniaca è tossica per il sistema
nervoso e l’astrocita la elimina, poi la glutammina ritorna nei neuroni dove viene usata per
risintetizzare nuovo neurotrasmettitore.
Queste reazioni producono ammoniaca che deve essere mantenuta bassa e a questo compito è
deputato l’astrocita. Il glutammato è un neurotrasmettitore usato dal neurone ed è
immagazzinato nelle vescicole e poi deve degradato. Grazie a questo meccanismo e a questa
collaborazione neurone-astrocita, tale fenomeno è reso possibile. Presentano dei recettori, altra
funzione importante: proprio nella membrana, per la maggior parte dei neurotrasmettitori e dei
secondi messaggeri, anche l’astrocita ha dei recettori, non è solo prerogativa del neurone. Sono
cellule che mediano le reazioni immunitarie e producono anche interleuchine, quindi intervengono
anche nelle reazioni immunitarie, solo dal punto di vista chimico vedete quante funzioni essi
svolgono?Dell’astrocita, ci sono tante cose da dire così come della glia.
Per quanto riguarda il discorso del supporto trofico, entrano a far parte della barriera ematoencefalica perché inducono le cellule endoteliali dei capillari cerebrali a formare le giunzioni strette.
A cosa serve la barriera emato-encefalica, la famosa barriera sangue- cervello? Impedisce che
qualunque farmaco o sostanza possa passare nel cervello (non è il termine corretto ma voi capite
a cosa mi riferisco), quindi molti farmaci o neurotrasmettitori come la dopamina, non superano la
barriera emato-encefalica, e questo è un grosso problema perché nel morbo di Parkinson in cui c’è
distruzione di neuroni dopaminergici, i neuroni della base della substantia nigra sono distrutti, se ci
fosse la possibilità di somministrare dopamina, in parte si risolverebbe il problema, ma la dopamina
non supera la barriera e allora si somministra la L-DOPA che poi una volta superata la barriera è
convertita in dopamina. La funzione di questa barriera emato-encefalica è molto importante e
vediamo come avviene. Ecco, questi sono i rapporti, la cellula gliale, i neuroni. Vediamo sangue e
sistema nervoso, abbiamo la giunzione stretta, l’endotelio del capillare, la membrana basale e grazie
alle strette giunzioni non può passare nulla e ciò avviene perché, guardando tra capillari normali e
capillari del cervello, le cellule che rivestono i capillari normali non aderiscono tra di loro, qua
invece è come se fossero saldate perché fanno in modo che non possa passare nulla tra una cellula e
l’altra.
Stavamo parlando della barriera e vediamo quali sono le eccezioni principali, soprattutto evitare
virus e batteri che mirano il sistema nervoso, mantenere la concentrazione ionica nel liquido
extracellulare, evitare il contatto dei neuroni con molte sostanze che hanno un’azione sul sistema
nervoso ad esempio il glutammato che è presente in alte concentrazioni anche nel sangue ed è
anche un neurotrasmettitore eccitatorio, che determina un processo di eccitabilità neuronale:
bisogna evitarne l’azione e diminuirne il quantitativo, bisogna evitare che molte di questa sostanze
vadano a diretto contatto con il neurone.
Qui vediamo in che misura la barriera impedisce l’ingresso di molecole e agenti patogeni che
possono determinare varie infezioni. È chiaro che così come possono passare fattori tossici, virus
ecc, non possono passare nemmeno i farmaci, purtroppo.
Tornando indietro, parliamo del supporto trofico, e dello sviluppo embrionale del sistema nervoso e
poi funzione riparatrice e rigeneratrice.
Per quanto riguarda il fattore di crescita, funzione riparatrice e generatrice formano la cicatrice
astrocitica nel momento in cui c’è una lesione perché secernono i fattori di crescita: uno di questi è
il Nerve Growth Factor che è stato scoperto da Rita Levi-Montalcini che ha dedicato la vita allo
studio di tale fattore di crescita, e comunque sono tutti fattori di crescita che possono promuovere o
accelerare in modo specifico la crescita dei processi neuronali. Tre questi fattori di crescita merita
un discorso a parte il Nerve Growth Factor perché è una proteina coinvolta nello sviluppo del
sistema nervoso di tutti i vertebrati e questo fattore regola la crescita degli assoni tramite
meccanismi di segnalazione cellulare, quindi vengono informate queste cellule che possono
proliferare. Il problema del Nerve Growth Factor prodotto dagli astrociti è che non può essere
somministrato dall’esterno, per il discorso della barriera perché non riesce a superarla.
Il meccanismo di azione di questo Nerve Growth Factor è complessissimo perché da una parte
abbiamo detto che contribuisce alla crescita assonale. Ma come agisce? Ha un’alta affinità per il
recettore della tirosina chinasi e agisce secondo varie linee: da un lato contribuisce alla
sopravvivenza cellulare, dall’altra parte invece promuove l’accrescimento dell’assone e il
differenziamento delle cellule: a seconda del meccanismo d’azione, quindi ha questa affinità e poi
viene indotta la fosforilazione da due diversi residui di tirosina. A seconda del meccanismo noi
vediamo da un lato sopravvivenza cellulare, dall’altra parte differenziamento cellulare o
accrescimento assonale.
Tra tutti i fattori neurotrofici, ce n’è uno che si chiama fattore neurotrofico delle cellule gliali che
ora è stato studiato tanto perché si chiama GDNF. Questo fattore è stato studiato nei topi e si scoprì
che iniettandolo nei topi, che precedentemente avevano reso alcoolisti, dipendenti dall’alcol, dopo
aver inoculato tale fattore neurotrofico delle cellule gliali, praticamente nei topi si spegneva il
desiderio di bere. Infatti questo fattore non è Nerve Growth Factor, ed è stata una scoperta
sensazionale perché si aspettava di poterlo usare nell’uomo, e quindi una piaga sociale come quella
dell’alcolismo sarebbe stata eliminata.
In realtà era stato studiato come farmaco in via di sperimentazione per il Parkinson, ed è un farmaco
che andrebbe ad agire sulla stimolazione di questo fattore, aumenterebbe i livelli di questo fattore.
A questo punto, dopo aver studiato il farmaco, nella maggior parte dei casi non si può
somministrare però avendo trovato il farmaco che agisce stimolando la produzione di quel fattore di
crescita, si potrebbe risolvere il problema, ma gli esperti, visto che nella zona in cui c’è la
dipendenza (chiamata area ventrale tegmentale) ci sono altre dipendenze: se questo farmaco che
agisce sul Parkinson, provoca veramente l’aumento del fattore di crescita che va a spegnere il
desiderio di bere e forse va a spegnere altri desideri, il tutto si rivelerebbe una grandiosa scoperta.
Il discorso dello sviluppo embrionale del sistema nervoso è complesso: i neuroni vanno a migrare
dalle loro sedi di origine fino alla destinazione finale. In periodo embrionale, come fa un neurone a
sapere dove deve andare? Queste cellule fungono da impalcatura. Vediamo come questo avviene,
parliamo in modo particolare di astrociti. Gli astrociti guidano la migrazione del neurone alla
destinazione finale, rilascia neurotrasmettitori e rilascio di fattori trofici che aumentano la stabilità
della sinapsi, e quindi anche questo è coinvolto nel meccanismo di memorizzazione. Contribuisce al
mantenimento e all’efficienza della sinapsi. Giocano anche un ruolo chiave nel determinare lo stato
di salute o non del sistema nervoso, perché quando si ha una patologia, uno stroke, un’ischemia, una
lesione traumatica o un’emorragia o la stessa crescita di tumori, questo apre la gliosi reattiva e ciò
è dovuto al fatto che si genera una proteina, detta proteina fibrillare acida gliale che aumenta dove
c’è la necessità, dove si hanno questi processi, spesso gravi e quindi evidenziare tale proteina
implica che ci sia un danno importante a livello del sistema nervoso.
Le patologie a carico del sistema nervoso sono particolari, soprattutto quelle neoplastiche perché i
tumori cerebrali vanno studiati in maniera completamente specifica, perché noi di norma pensiamo
che quando è benigno sicuramente non dà problemi, quando è maligno invece sì. A livello cerebrale
il discorso cambia, perché dipende dalla sede di sviluppo perché il tumore occupa spazio nella
scatola cranica, quindi è chiaro che quando si espande, benigno o maligno che sia, va a comprimere
importanti strutture vitali.
È necessario fare diagnosi precoce: un tumore maligno si può eliminare e non lascia traccia, quello
benigno resta e può portare il soggetto a morte, e quindi vanno ad occupare una zona e tutti i segni
sono legati all’ipertensione endocranica. È necessario allora valutare lo stato di salute o malattia del
nostro sistema nervoso!
In questa immagine vediamo una sorta di “paletto” al quale si attacca una cellula, un neurone in
questo caso ed è come se questo paletto indirizzasse il neurone : i neuroni si avvolgono con i loro
prolungamenti attorno a questa cellula gliale che può essere astrocita o cellula della glia radiale, i
neuroni sono condotti verso la destinazione finale. L’astrocita e la glia in generale indirizzano il
neurone verso la destinazione.
Qui vediamo un’altra immagine che ci dà un’idea sull’importanza di queste cellule per quanto
riguarda il flusso di glucosio ematico: abbiamo 2 percorsi seganti, in rosso e in blu. I neuroni usano
glucosio ematico, però possono usare anche l’acido lattico liberato dagli astrociti, e questo è il
percorso blu. Noi sentiamo dire sempre che lo zucchero fa bene al cervello, e noi abbiamo dei veri e
propri trasportatori di glucosio attraverso un meccanismo importante.
Quest’altra immagine evidenzia un po’ tutta la sintesi, tutto ciò che abbiamo detto, vi serve per
riepilogo e quindi abbiamo la distinzione tra sistema nervoso centrale e periferico con le varie
funzioni.
SINAPSI
Sono le formazioni più importanti di tutto il sistema nervoso perché sono importanti dal punto di
vista funzionale, perché se viene a cadere il concetto, o se non ci fosse questa sinapsi, non
potremmo avere la trasmissione di un segnale da una cellula all’altra. Le sinapsi, permettono alle
cellule nervose si comunicare tra loro e quando la comunicazione avviene tra neuroni noi, parliamo
di sinapsi centrali, e le definiamo anche interneuroniche oppure parliamo di sinapsi periferiche
quando ci riferiamo alla comunicazione tra neurone e muscolo, quindi sono connessioni tra neuroni
ed effettori e le chiamiamo sinapsi neuromuscolari o in termini scolastici periferiche.
Normalmente si parla di placca motrice per riferirsi a neurone e muscolo. Poi abbiamo un terzo tipo
di sinapsi che vengono chiamate sinapsi cito-neurali che sono terminazioni periferiche dei neuroni
di primo ordine e voi non avendo fatto la classificazione dei recettori non sapete che essi vengono
classificati in 3 modi: in base alla natura dello stimolo, in base alla provenienza dello stimolo e poi
in recettori di primo, secondo e terzo tipo.
Natura dello stimolo: noi parliamo di meccanocettori, termocettori, dipende dallo stimolo che va a
colpire questa struttura.
Provenienza dello stimolo: se sono estero o enterocettori, a seconda se sono all’esterno o
all’interno del corpo, se sono propiocettori che sono a livello dei muscoli, delle articolazioni, dei
tendini.
Recettori di I tipo: sono terminazioni libere come per esempio i nocicettori, i recettori del dolore.
Recettori del III tipo sono i coni e i bastoncelli della retina.
Recettori di II tipo sono proprio queste, dove c’è la sinapsi cito neurale perché è una terminazione
nervosa che fa sinapsi con una cellula a funzione di recettore altamente specializzata, la possiamo
avere anche a livello dell’orecchio, dell’apparato vestibolare. In questo caso la sinapsi si chiama
cito-neurale, quindi non è la terminazione nervosa che funge da recettore, ma nel caso specifico è
una cellula specializzata con funzioni recettoriali che fa sinapsi con la terminazione nervosa.
La classificazione quindi sarà: sinapsi interneuroniche, periferiche o neuromuscolari, sinapsi citoneurale tra terminazione nervosa e cellula specializzata.
Le sinapsi le possiamo classificare in tanti modi, dal punto di vista anatomico, funzionale e anche
in eccitatorie, inibitorie, elettriche, chimiche.
La prima cosa che salta alla mente sono gli elementi della sinapsi: elemento pre-sinaptico, elemento
post-sinaptico, vallo sinaptico. Nella maggior parte dei casi l’elemento pre-sinaptico è un assone,
infatti noi parliamo di sinapsi asso-somatiche, asso-dendritiche, asso-assoniche, ma ci sono
eccezioni tra cui le dendro-dendritiche ma sono più rare.
Le differenze tra questi elementi le possiamo trovare nella classificazione dal punto di vista
funzionale tra sinapsi elettriche e chimiche.
I meccanismi sono diversi: nella sinapsi elettrica, l’impulso viaggia sotto forma di corrente
ionica, quindi noi abbiamo il passaggio dall’elemento pre al post-sinaptico sotto forma di corrente
ionica e il potenziale d’azione non viene smorzato, quindi un potenziale d’azione a livello presinaptico noi lo ritroviamo tale e quale a livello post-sinaptico. Ciò significa che non sono sinapsi
unidirezionali, quindi io parlo per comodità di elemento pre e post- sinaptico, ma l’impulso può
viaggiare in entrambi i sensi e nella sinapsi elettrica, noi di solito non abbiamo un elemento pre
sinaptico più piccolo, di solito l’elemento pre è il bottone terminale dell’assone e il post potrebbe
essere un dendrite, il soma. Nella sinapsi elettrica abbiamo una perfetta corrispondenza tra il primo
e il secondo elemento,e avranno la stessa grandezza. Un’altra differenza è che il vallo sinaptico è
uno spazio molto stretto. Domanda: ci sono giunzioni? Non abbiamo continuità ma contiguità,
l’impulso è diretto, non perché gli elementi sono attaccati, ma perché il vallo è molto esiguo e
l’impulso non viene smorzato. La sinapsi elettrica viene definita appunto bidirezionale. Nella
sinapsi chimica, questo non lo possiamo trovare perché l’impulso viene smorzato, ricordate che
noi abbiamo le vescicole con i neurotrasmettitori, che devono essere rilasciati, si devono legare a
recettori, quindi non ci può essere bi direzionalità, ci può essere sinapsi reciproca, ciò vuol dire che
questa a sua volta può fare sinapsi però ci serve un altro elemento pre e un altro post [ai lati della
sinapsi], sono reciproche ma sono due e l’impulso viaggia sempre in una direzione. Ci sono molte
sinapsi elettriche a livello del nostro sistema nervoso centrale ma noi studiamo le chimiche perché
la sinapsi per eccellenza è questa, anche la neuromuscolare è di tipo chimico. Quando parliamo di
sinapsi chimiche, ci riferiamo a sinapsi interneuroniche e neuromuscolari, cambiano solo le
dimensioni: quelle centrali sono più piccole, la placca motrice è più grande, infine quelle centrali
avranno un certo neurotrasmettitore, quelle periferiche hanno l’acetilcolina, ma il meccanismo
d’azione è uguale.
Domanda: fisicamente come passa il potenziale nelle sinapsi elettriche? Il potenziale viaggia sotto
forma di corrente ionica, viaggia direttamente, non si smorza. Ma potrebbe deviare? Non può
deviare perché passa da un neurone all’altro come se fosse un passaggio continuo perché lo spazio è
piccolo e i neuroni sono vicinissimi, anche se non si toccano, quindi l’impulso nella velocità
attraversa e va nell’altra cellula sotto forma di corrente ionica.
Domanda: ma ci sono le gap junction? È diverso, anche i desmosomi e quando faremo la
classificazione dettagliata, noi vedremo tutti i vari tipi. In questo caso è una sinapsi elettrica formata
da due elementi e l’impulso è costretto a passare da là, abbiamo l’elemento pre e post, i due
elementi sono molto vicini tra loro, per cui l’impulso passa come se viaggiasse in un unico canale.
Domanda: ma quindi la conduzione è saltatoria? No, perché passa velocemente attraverso la
giunzione, è come se fosse uno snodo di un vagone, un punto in cui si passa da un elemento
all’altro. La sinapsi si chiama elettrica perché appunto l’impulso viaggia sottoforma di potenziale
elettrico, non c’è smorzamento.
Nelle sinapsi chimiche lo spazio tra gli elementi è molto ampio, l’impulso è smorzato e il potenziale
che abbiamo a livello dell’elemento pre- sinaptico non è uguale a quello che troveremo
nell’elemento post-sinaptico in cui avremo un potenziale locale, che si chiama PPSE cioè
potenziale post sinaptico eccitatorio oppure PPSI cioè potenziale post sinaptico inibitorio. La
sinapsi elettrica non è inibitoria perché passa il potenziale d’azione; qua viene smorzato, l’evento
locale che è il potenziale post sinaptico se è eccitatorio e se è efficace se raggiunge la soglia, darà
origine al potenziale d’azione; se è inibitorio, non darà il potenziale d’azione ma iperpolarizzerà la
cellula.
Questi potenziali hanno tutte le caratteristiche dei potenziali locali cioè daranno fenomeni di
sommazione spaziale, temporale, ma ne parleremo dopo perché sono potenziali sommabili nel
tempo e nello spazio contrariamente al potenziale d’azione che c’è o non c’è, risponde alla legge del
tutto o nulla, è solo propagabile ma non sommabile nel tempo e nello spazio.
Ma voi potreste dire: ma il fatto che il potenziale post sinaptico sia eccitatorio o inibitorio, da cosa
dipende? Noi siamo portati a dire che dipende dal neurotrasmettitore, ma non è così, dipende
dall’elemento post sinaptico, perché noi abbiamo un neurotrasmettitore che in un distretto può
essere eccitatorio, in un altro può essere inibitorio. E allora se non dipende dal neurotrasmettitore,
da cosa dipende? Neanche dal solo recettore, ma dal complesso recettore- canale. Quindi è
l’elemento post sinaptico che determina il fatto che una sinapsi possa essere eccitatoria o
inibitoria, e questo è sempre un discorso che si fa agli esami: da cosa dipende se una sinapsi è
eccitatoria o inibitoria? Molto spesso lo studente dice che è il neurotrasmettitore, ma questo dipende
dai distretti. Ci sono studi enormi sull’elemento post sinaptico, sui recettori, quindi il complesso
recettore- canale è importante in quanto il legame del neurotrasmettitore con il recettore
specifico può determinare l’apertura o la chiusura di canale che possono essere selettivi o non
selettivi (selettivi se consentono il passaggio di un solo tipo di ioni, non selettivi se permettono il
passaggio di più ioni). La struttura del recettore è importante e noi lo troviamo non solo
nell’elemento post- sinaptico, ma ci sono anche recettori pre-sinaptici il cui ruolo è totalmente
diverso , ovvero modula il rilascio del neurotrasmettitore, mentre il post sinaptico lega il
neurotrasmettitore in modo specifico. Le sostanze coinvolte nella trasmissione si chiamano
regolatori ma se si hanno i recettori specifici e sono implicati nella trasmissione, si chiamano
trasmettitori, se non hanno recettori specifici, si chiamano modulatori, neuro modulatori. Una volta
si diceva: una sinapsi, un neurotrasmettitore, uno e uno solo, beh diciamo che il concetto è sempre
valido, ma di neuro modulatori ce ne sono parecchi, tante volte vediamo sinapsi con diverse
sostanze chimiche e modulano il rilascio del neurotrasmettitore.
Le sinapsi non vanno confuse con le efapsi, le false sinapsi perché due neuroni possono venire a
contatto, ma quella è una falsa sinapsi: la vera sinapsi è o quella elettrica o quella chimica, perché se
no noi abbiamo punti di contatto, possiamo avere le gap junction, le tight junction, giunzioni di
vario tipo, ma ci sono delle differenze.
Lo studio del recettore è importante perché il recettore è un punto di alta vulnerabilità, cioè di minor
resistenza e facilmente attaccabile da farmaci, veleni, sostanze tossiche. Queste sostanze possono
agire bloccando il potenziale d’azione, o legandosi al recettore, inibendo l’entrata di ioni calcio, si
lega al recettore al posto del neurotrasmettitore, vedremo gli avvelenamenti da tossine, da metalli
pesanti, l’interazione con gli anestetici.