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Fisiologia della nutrizione: 1 Lezione – 04/10/2021 La fisiologia è quella scienza che studia come funzionano gli organismi viventi. Qual sono i meccanismi e tutte le strutture implicate che permettono a un organismo di funzionare nel modo ottimale. Tu...

Fisiologia della nutrizione: 1 Lezione – 04/10/2021 La fisiologia è quella scienza che studia come funzionano gli organismi viventi. Qual sono i meccanismi e tutte le strutture implicate che permettono a un organismo di funzionare nel modo ottimale. Tutto quello he può andare a modificare questo funzionamento, questi meccanismi che sono stati costruiti dall’evoluzione in maniera pressoché perfetta, tutti quei parametri che possono andare a modificare questi meccanismi vanno a perturbare quella che è l’omeostasi. L’omeostasi è il concetto fondamentale della fisiologia, il mantenimento del mezzo interno. L’uomo è un organismo costituito da miliardi di cellule che hanno tutte le capacità di comunicare le une con le altre in modo da permettere alle funzioni viali di mantenersi e permettere all’individui di sopravvivere, svolgere una vita in buono stato di salute, nel benessere, che non è benessere economico ma benessere fisico, sociale e mentale. Il nostro corpo è stato costruito per funzionare in modo ottimale. Ci sono una serie di fattori che possono perturbare questo funzionamento ottimale e il nostro corpo applica tutta una serie di meccanismi per compensare queste perturbazioni. Tra le perturbazioni che ci possono essere c’è ovviamente quella legata a ciò che noi introduciamo dall’ambiente esterno, che siano cibi o che siano bevande. Vediamo cosa succede quando introduciamo queste sostanze dall’ambiente esterno, come risponde il nostro organismo, come si comporta, cosa succede quando c’è una perturbazione legata a questi aspetti e quali sono tutti i meccanismi, gli organi, le cellule e le strutture che intervengono per mantenere lo stato di benessere. Una funzione è il perché dell’evento. Es: perché i globuli rossi trasportano l’ossigeno? qual è la funzione dei globuli rossi? trasportare l’ossigeno. Il meccanismo è invece il come sono in grado di compire questa funzione. Qual è il meccanismo attraverso cui i globuli rossi trasportano l’ossigeno? come fanno a trasportare l’ossigeno? La funzione è il meccanismo con cui quella funzione viene esplicata. Questi sono i temi principali della fisiologia. Il corpo umano ha diversi livelli di organizzazione. Il cambiamento dell’omeostasi può interessare nono soltanto il corpo in toto ma anche livelli di organizzazione inferiori, un sistema, solo un organo che fa parte di quel sistema, o un tessuto, che insieme ad altri forma un organo, le cellule di un tessuto, e così via. Nei meccanismi di controllo che sono deputati al mantenimento dell’omeostasi ci sono meccanismi che vanno dal cellulare all’apparato. Cos’è un’unità funzionale? L’unità funzionale del muscolo scheletrico ad esempio è il sarcomero perché il sarcomero è la parte più piccola la cui funzione rappresenta la funzione di tutto l’organo. Se io so come funziona il sarcomero so come funziona tutto il muscolo, non devo parlare del muscolo intero, basta sapere come funziona il sarcomero. L’unità funzionale del sistema nervoso è ad esempio il neurone. Se io so come funziona il neurone so come funziona tutto il sistema funzionale. L’unità funzionale è quindi la parte più piccola di quell’organo che ne rappresenta la funzione. Le cellule hanno forme diverse in base al tipo di funzione che devono svolgere motivo per il quale si fa prima l’anatomia e oi si studia il funzionamento. La funzione dipende da com’è fatto. Il globulo rosso ha la forma biconcava perché altrimenti non riuscirebbe a passare attraverso i capillari sanguigni. La funzione del globulo rosso è quella di trasportare l’ossigeno ma per compiere questa funzione ha bisogno di una forma biconcava che gli permette di passare nei vasi più piccoli altrimenti passerebbe nei vasi grossi e li si fermerebbe. A partire da cellule tuttipotenti che si specializzano in diversi tipi di cellule, si viene a formare un intero apparato come ad esempio quello cardio- circolatorio. Nel nostro corpo sono presenti 10 sistemi o apparati, tutti interconnessi tra loro in un certo senso. Comunicano tutti tra loro anche se in maniera indiretta tutti gli uni con gli altri. Tra questi, quello che, in un certo senso, delimita lo spazio dell’organismo, e che già crea un piccolo mantenimento dell’ambiente interno, è l’epidermide, il tessuto tegumentario. Quello già crea una prima separazione, protegge il mezzo interno dall’ambiente esterno. Abbiamo poi una serie di sistemi che permettono a tutte le cellule di sopravvivere, il sistema cardiocircolatorio, fondamentalmente, perché trasporta nutrienti e ossigeno alle cellule e porta via sostanze di rifiuto e anidride carbonica. Il sistema cardiocircolatorio comunica con altri apparati che sono collegati con l’ambente esterno. 4 dei nostri sistemi sono internalizzati ma hanno un collegamento diretto con l’ambiente esterno, il sistema renale o urinario, il sistema riproduttivo, il sistema gastro-intestinale e il sistema respiratorio. Il sistema respiratorio è internalizzato ma è comunque in contatto diretto con l’ambiente esterno. Ci sono tantissime sostanze nocive, tossiche, patogene che possiamo introdurre con il sistema respiratorio, se infatti nel sistema respiratorio non ci fossero tutta una serie di meccanismi di difesa, lo stato di benessere sarebbe continuamente compromesso. Questi sistemi direttamente a contatto con l’ambiente esterno hanno dei meccanismi importantissimi di difesa. Vedremo che la maggior parte del sistema immunitario si trova nel tubo gastrointestinale nonostante siano poche cellule distribuite, rappresentano la stragrande maggioranza del sistema immunitario perché il sistema gastrointestinale è enorme e quindi presenta una grande quantità di cellule che proteggono da sostanze che possono danneggiare l’organismo. Tutti questi apparati sono connessi tra loro attraverso il sistema cardiocircolatorio. Siamo poi degli organismi che si possono muovere, c’è infatti un sistema muscolare che permette tutta una serie di movimenti, associati a un sistema scheletrico che permette la stazione eretta, e permette di posizionati in tutte le posizioni. Abbiamo poi due grandi sistemi che sono diffusi in tutto il corpo e che sono i due sistemi di controllo, il sistema nervoso e il sistema endocrino. È difficile oggi parlare separatamente dei due sistemi perché c’è una tale interconnessione tra i due da indurci a parlare di sistema neuroendocrino. Sono talmente interconnessi l’uno con l’altro che è quasi impossibile poter parlare di sistema nervoso e di sistema endocrino, perlomeno per quanto riguarda questo corso. Ne nostro caso i due sistemi sono strettamente connessi l’uno con l’altro. I meccanismi che vengono utilizzati dal nostro corpo per il mantenimento dell’omeostasi sono fondamentalmente 2, l’utilizzo di segnali attraverso il sistema nervoso e il sistema endocrino, che attivano dei meccanismi a feedback, è un meccanismo a retroazione e c’è di due tipi: il feedback negativo e il feedback positivo. Quando un organismo in omeostasi viene perturbato, nel senso che un qualunque suo parametro viene modificato da una causa che può essere esterna all’organismo ma può essere anche interna, si ha una perdita dell’omeostasi. A questo punto l’organismo, attraverso i meccanismi compensatori, cerca di compensare. Se la compensazione fallisce, si va incontro a una condizione cosiddetta patologica, se invece la compensazione ha successo, si ritorna a uno stato di benessere e torniamo in una condizione fisiologica. I meccanismi a feedback sono 2: quello negativo è quello più diffuso, che tende a stabilizzare la condizione, e prende anche il nome di retroazione negativa; mentre il meccanismo a feedback positivo, è un meccanismo a retroazione positiva, è destabilizzante, perché è un processo auto-rigenerativo, la perturbazione alimenta una perturbazione ancora più ampia e s conoscono pochi esempi di feedback positivo nel nostro corpo, che nonostante portino ad allontanarci sempre di più dall’omeostasi sono comunque fenomeni fisiologici che servono in quel momento per rispondere a quelle esigenze dell’organismo. La temperatura corporea è uno di quei parametri he può andare incontro a meno modifiche. Esiste una cosiddetta zona ipotalamica neutra ed è compresa da 36,8 e 37,2 C°, quando parliamo di temperatura corporea non ci riferiamo ovviamente a quella della cute, quella che misuriamo col termometro, che è quella periferica, ci riferiamo alla temperatura interna dell’organismo, che deve essere intorno ai 37 °C. questo valore è il set-point registrato a livello dell’ipotalamo. L’ipotalamo è una centralina di controllo di tante funzioni e di tanti parametri del nostro corpo. Ha un ruolo fondamentale nel mantenimento dell’omeostasi. Nell’ipotalamo ci sono dei neuroni che ogni volta che il sangue arriva, ad ogni sistole, arriva il sangue a livello ipotalamico e valuta qual è la temperatura di questo sangue. Decide se la temperatura è all’interno di questo range fisiologico, della zona ipotalamica neutra, se è a i sotto o se è al di sopra. Se questa temperatura si è modificata l’ipotalamo attiva le risposte dell’organismo che devono compensare questa variazione di temperatura. Es: siamo al polo nord, non siamo abbastanza equipaggiati e non siamo abituati, e quindi una diminuzione della temperatura ambientale può portare a una diminuzione della temperatura corporea, soprattutto quando siamo esposti all’aria fredda per periodi lunghi. Man mano che le estremità del corpo si raffreddano, il sangue dall’estremità raffredda sempre di più quello interno fino a un certo punto a determinare una diminuzione che viene percepita a livello ipotalamico. I centri termoregolatori del cervello danno origine, attivano, tutta una serie di sistemi che devono compensare questa diminuzione di temperatura. Ad esempio le ghiandole sudoripare che svolgono un ruolo importante nella termoregolazione, se la temperatura diminuisce si ha contrazione del muscolo che controlla le ghiandole sudoripare, vasocostrizione periferica e quindi da un lato non abbiamo dispersione di calore col sudore e dall’altro con la vasocostrizione periferica diminuisce il flusso ematico e quindi meno calore che viene portato in periferia e quindi perso. L’altro effetto importante è un controllo del comportamento, vengono attivati i motoneuroni che ci spingono a muoverci e a produrre calore. A quel punto aumenta la produzione di calore, diminuisce la dispersione termica e si compensa la variazione, temperatura corporea ripristinata, feedback negativo e si interrompono tutti questi meccanismi. 2° Lezione di Fisiologia della nutrizione 05/10/2021 SISTEMA NERVOSO: Il sistema nervoso è una complessa rete di nervi, i quali insieme al cervello, al midollo, al sistema muscolare ed osseo, svolgono un importantissimo ruolo vitale: controllare tutte le funzioni dell'organismo, sia quelle consce (ossia volontarie, come muovere gli arti, pensare, ragionare) sia quelle inconsce (quelle funzioni di cui non ci si accorge, ma che comunque vengono controllate come la digestione, la respirazione, il battito cardiaco, la contrazione della pupilla dell'occhio ecc). Il sistema nervoso è molto complicato, tant'è che se ne occupa una branca a parte dell'anatomia molto complessa: la neuroanatomia. A grandi linee, il sistema nervoso può essere distinto, sia anatomicamente che funzionalmente in: Sistema nervoso centrale (SNC), in cui "centrale" è riferito all'encefalo; l'encefalo ed il midollo (collegato al cervello) sono dunque parte del sistema nervoso centrale; Sistema nervoso periferico (SNP). Naturalmente, il sistema nervoso centrale e periferico sono collegati fra di loro: si potrebbe dunque dire che il sistema nervoso centrale, anche attraverso il sistema nervoso periferico, controlla il funzionamento dell'organismo. Quindi, tutte le funzioni dell'organismo, sia quelle consce (volontarie) che quelle inconsce (involontarie) sono controllate in ogni istante dal sistema nervoso centrale. Il SNP si divide in sistema nervoso autonomo e sistema nervoso somatico. IL SISTEMAS NERVOSO AUTONOMO IL SNA è la parte del sistema nervoso periferico che regola quelle attività corporee che generalmente non sono sotto il controllo della coscienza. Ed è costituito da un gruppo speciale di neuroni che innervano:  muscolatura cardiaca (effetti positivi o negativi inotropo, cronotropo, dromotropo)  muscolatura liscia (pareti dei visceri e dei vasi sanguigni [vasocostrizione-vasodilatazione])  organi interni  cute (muscoli piloerettori e ghiandole sudoripare)  ghiandole endocrine ed esocrine  tessuto adiposo Viene definito "autonomo" perché prescinde dalla volontà della persona (è in parte sotto il controllo del SNC ma non è sotto il controllo della coscienza) e controlla quelle funzioni basali e fondamentali per la sopravvivenza dell'organismo, le quali non sono sotto la diretta sorveglianza dell'encefalo, anche se l'encefalo può comunque influire: un'emozione o uno spavento sono elaborati dal cervello e quelle determinate sensazioni sono avvertite come emozione o spavento; tuttavia la reazione è di tipo somatica, ossia la si avverte ad esempio attraverso l'aumento del battito cardiaco o l'aumento della pressione sanguigna. Dunque il sistema nervoso autonomo è comunque influenzato dall'encefalo stesso, però il suo funzionamento di base è completamente indipendente. Esiste infatti la possibilità di decerebrare un organismo, ossia eliminare il cervello, senza che l'organismo stesso muoia poiché semplicemente mancherebbe il controllo del cervello stesso ma comunque sopravvivrebbe perché le funzioni vitali sono garantite da un sistema indipendente dal cervello. Il SNA va ad agire fondamentalmente a livello degli organi e degli apparati viscerali, per questo viene anche chiamato Sistema Nervoso Viscerale. E comprende anche il sistema nervoso enterico (considerato il cervello del tratto gastrointestinale). La funzione principale del SNA è il mantenimento dell'omeostasi. l sistema lavora in qualche modo come un arco riflesso, ossia una certa componente dei nervi periferici (rappresentati in blu in figura1, raggiungono la periferia di tutte le zone dell'organismo) può inviare dei segnali a livello centrale, che mantengono l'omeostasi di quasi tutti i parametri del nostro corpo. Questi segnali indicano lo stato funzionale delle cellule degli organi periferici, per esempio indicano se le cellule del fegato necessitano di glucosio, se i muscoli sono ricchi di acido lattico e per cui sono stanchi, se c'è bisogno di sangue e così via. Quindi questi segnali portano informazioni dalla periferia verso il sistema nervoso centrale: il sistema prende il nome di "sistema afferente", perché le informazioni afferiscono al sistema nervoso centrale. Nel sistema nervoso autonomo si hanno: nervi efferenti somatici, che innervano i muscoli scheletrici; la parola "efferente" significa che i nervi escono dal sistema nervoso centrale e vanno verso la periferia. Il termine "somatico" è invece riferito ai muscoli scheletrici. I nervi efferenti somatici sono essenzialmente nervi motori. Si hanno dunque due cellule: una che parte dal cervello ed arriva al midollo, ed una che dal midollo arriva sino al muscolo scheletrico. La cellula che dal midollo arriva al muscolo è mielinizzata: la mielina forma dei manicotti che avvolgono la fibra nervosa per aumentare la velocità di conduzione, permettendo che un'idea di movimento venga concretizzata immediatamente dopo essere stata ideata. Il movimento dunque è molto rapido, grazie anche al fatto che la conduzione degli impulsi è molto rapida. nervi afferenti somatici e viscerali: i nervi "afferenti" sono nervi che trasportano le informazioni dalla periferia al sistema nervoso centrale, compiono dunque l'operazione opposta rispetto a quella svolta dai nervi efferenti. L'informazione corre dal muscolo fino al midollo e poi dal midollo fino al cervello. Questo perché in ogni istante è possibile sapere se un muscolo è allungato o contratto o se lo si sovra-estende, si ha una sensazione in risposta dunque queste fibre danno informazioni sullo stato del muscolo stesso. Oppure se il muscolo è dolorante o si strappa si ha un forte dolore, in questo caso le fibre dei nervi afferenti somatici (che in definitiva sono fibre sensoriali) invieranno sensazioni di dolore al cervello e quindi informazioni funzionali del muscolo. Questo meccanismo non è utilizzato solo dai nervi somatici ma anche dai nervi viscerali, ciò significa che qualsiasi altro organo (pancia, intestino, fegato, milza ecc) è dotato di fibre che portano informazioni dai dati organi verso l'encefalo.  Sistema nervoso enterico: un sistema autonomo insito nelle pareti del tubo digerente che controlla le funzioni basi dell'intestino; tuttavia, il sistema nervoso enterico può essere influenzato dal sistema nervoso simpatico e parasimpatico. Il sistema nervoso autonomo si divide in:  Sistema nervoso ortosimpatico o simpatico;  Sistema nervoso parasimpatico; ORGANIZZAZIONE DEL SNA Presenta una particolare organizzazione funzionale: È organizzato in gangli. La prima stazione del sistema nervoso autonomo è costituita da dei neuroni che sono chiamati neuroni pregangliari e che sono localizzati in strutture chiamate gangli a livello del SNC:  due si trovano a livello dell’encefalo, quindi alcune fibre pregangliari partono dal tronco dell’encefalo;  altre fibre partono dal midollo spinale, quindi si trovano organizzati nei lati periferici del midollo spinale. Quindi ci sono neuroni pregangliari che hanno il soma cellulare a livello o del tronco dell’encefalo o del midollo spinale, da questi neuroni dipartono delle fibre che raggiungono i neuroni postgangliari organizzati in gangli che si trovano in regioni diverse dell’organismo. Si hanno i Neuroni Pregangliari che hanno sede nel SNC; Da questi partono delle Fibre Pregangliari che sono fibre mieliniche (che hanno una elevata velocità di conduzione, perchè la conduzione è saltatoria. Il potenziale d'azione salta da un nodo di Ranvier a quello successivo). Queste Fibre Pregangliari proiettano a delle strutture intermedie chiamate Gangli, e questi gangli prendono contatto sinaptico con i Neuroni Gangliari. Da questi ultimi partono le Fibre Postgangliari che sono invece amieliniche (velocità di conduzione più bassa, perchè non c'è salto, ma tutte le parti della fibra sono interessate) e le fibre postgangliari vanno ad innervare gli organi finali (quasi tutti gli organi del nostro corpo). SISTEMI MOTORI AUTONOMO E SOMATICO Se dovessimo fare un confronto fra il Sistema Motorio Somatico (che controlla il muscolo scheletrico) e il Sistema Motorio Autonomo (che controlla il muscolo liscio) ci sono due differenze fondamentali:  Il motoneurone somatico è sempre mielinizzato (conduzione segnale  elevata) [es. pensiamo di muovere il braccio e già lo stiamo muovendo]. La connessione è diretta, non ci sono stazioni intermedie tra i neuroni a livello del SNC e le fibre che partono dal SNC e che raggiungono il muscolo scheletrico.  Nel sistema motorio autonomo, abbiamo una catena di motoneuroni (neurone pregangliare e neurone postgangliare), quindi la fibra pregangliare mielinizzata proietta ad una struttura intermedia che è il ganglio e nel ganglio parte una struttura amielinica, con una conduzione più lenta, che va a proiettare sul muscolo liscio.  Quindi oltre alla differenza di velocità di conduzione è proprio in questa stazione intermedia (ganglio). COME SONO ORGANIZZATI QUESTI GANGLI? Ai gangli arrivano:  le fibre pregangliari;  le fibre nervose sensoriali (quindi recettori sensoriali che si trovano dislocati nel tratto gastrointestinale inviano segnali a livello del ganglio e quindi abbiamo già una prima integrazione di informazione, perchè i recettori segnalano una cosa, il SNC ne dice un'altra e a livello del ganglio queste due informazioni si incontrano per ottenere una risposta);  proiettano nello stesso ganglio fibre ortosimpatiche che parasimpatiche, quindi due sistemi che a livello del ganglio comunicano tra loro (altra integrazione di informazione);  sono presenti a livello del ganglio dei neuroni intrinseci, neuroni quindi che liberano una serie di trasmettitori (dopamina, noradrenalina, serotonina, istamina e altri peptidici) che vanno a modulare la trasmissione gangliare eccitatoria rapida (rapida perchè a livello dei gangli sia l'ortosimpatico che il parasimpatico liberano, quando arrivano con le loro fibre pregangliari, acetilcolina). L'Ach nei gangli si lega a dei recettori nicotinici, che sono recettori ionotropici, recettori che una volta giunta l'Ach si aprono. Infatti la trasmissione è sempre eccitatoria ed è veloce, quindi per questo è detta rapida. Questi neurotrasmettitori che sono liberati da questi neuroni intrinseci vanno a modulare proprio questa velocità di trasmissione, di attivazione dei neuroni gangliari all'interno dei gangli. la velocità della trasmissione sinaptica è elevata perché non ci sono cascate di eventi all’interno della cellula. La stessa cosa fanno il legame dell'Ach con i recettori muscarinici, che sono recettori metabotropici, che prevedono una cascata di eventi prima di avere un risultato finale, e anche questi quando vengono attivati hanno il compito di modulare l'attività dei recettori nicotinici. Altri fenomeni che si verificano all'interno die gangli sono i fenomeni di divergenza e convergenza. DIVERGENZA Il fenomeno della divergenza, consiste in una tecnica che l’evoluzione ha sviluppato per permettere il risparmio energetico, cioè le fibre pregangliari non vanno ad innervare l’unico neurone postgangliare ma ne innervano di più. La fibra pregangliare va incontro a più diramazioni e prende contatto sinaptico con molti neuroni gangliari. Questa divergenza è massima a livello dell'ortosimpatico , può essere in fatti in un rapporto di 1:9, mentre è più limitata nel parasimpatico che è in un rapporto massimo di 1:3, in alcuni casi anche 1:1. Per cui abbiamo che poche fibre pregangliari possono andare ad innervare molti neuroni postgangliari. Raramente (forse solo nel muscolo scheletrico) troveremo il rapporto 1:1 nella linea nervosa; non succede mai che un neurone prende contatto sinaptico con solo un altro neurone. I fenomeni di divergenza e convergenza sono diffusissimi nel SNC così come nel SNA. CONVERGENZA La convergenza invece è quando un neurone riceve informazioni da più neuroni e i segnali che arrivano si sommano e quel neurone risponde tenendo conto di tutte le informazioni che riceve. Può permettere o a un segnale debole di amplificarsi, e quindi che la comunicazione continui, oppure può essere di tipo inibitorio, quindi un segnale che va ad impedire che la trasmissione continui. Questa Sommazione può essere spaziale e temporale: permettono che degli stimoli sotto soglia diventino sopra soglia, ma allo stesso tempo possono permettere una modulazione facendo sì che degli stimoli sopra soglia diventino sotto soglia, perché basta che invece di arrivare un altro stimolo eccitatorio ne arrivi uno inibitorio. Quindi per riassumere la modulazione dell'informazione avviene già a livello die gangli, nella velocità di comunicazione, nella sommazione, nella divergenza. Verificandosi delle connessioni sinaptiche a livello dei gangli, ovviamente si ritrovano gli stessi effetti che si trovano a livello delle sinapsi, come i fenomeni di plasticità sinaptica. Questi fenomeni determinano di solito o un potenziamento o una depressione a lungo termine, che consistono fondamentalmente in un aumento o diminuzione dell’efficacia sinaptica. Quindi attraverso i fenomeni di plasticità sinaptica l’efficacia della trasmissione sinaptica può essere aumentata o diminuita. Quindi a livello del ganglio può succedere che l’informazione continui a viaggiare fino all’organo finale oppure venga interrotta lì. Quindi riassumendo abbiamo che i gangli ricevono segnali dal SNC, dal sistema nervoso periferico, attraverso le fibre afferenti dei recettori sensoriali e dai gangli. Vanno incontro a fenomeni di divergenza e convergenza, si ha la trasmissione rapida, mediata dai recettori nicotinici, modulata dai recettori muscarinici e dagli altri neurotrasmettitori che possono essere liberati dai neuroni intrinseci dei gangli stessi. Per quanto riguarda le fibre post gangliari abbiamo visto che sono diverse se si parla di ortosimpatico e parasimpatico. Sono entrambe amieliniche, ma nell’ortosimpatico sono molto lunghe, nel parasimpatico sono molto corte, e questo ha un significato funzionale molto importante. L’altra differenza è nel neurotrasmettitore che viene utilizzato: nel para si utilizza Ach, nell’orto si utilizzano amine biogene, come noradrenalina e adrenalina, ma tra le due quella principalmente utilizzata dall’ortosimp è la noradrenalina circa l’85%, solo il 15% adrenalina.  Noi abbiamo quindi il motoneurone somatico che parte dal SNC, è una fibra mielinizzata che arriva al muscolo scheletrico. Trasmissione sinaptica rapida senza nessuna modulazione intermedia.  Nel parasimpatico abbiamo la fibra pregangliare che parte dal SNC, proietta il ganglio dove rilascia Ach, si attivano i recettori nicotinici e partono le fibre postgangliari mieliniche che raggiungono gli organi effettori autonomi, che non sono gli organi bersaglio finali, perchè viene rilasciata Ach che si lega ai recettori muscarinici degli organi effettori autonomi.  Nell’ortosimpatico si parte con le fibre pregangliari che partono dal SNC, mieliniche, proiettano i gangli da cui partono le fibre postgangliari molto lunghe che vanno ad agire sugli organi effettori. SINAPASI TRA LE FIBRE AUTONOME E L’ORGANO EFFETTORE Anche qui parliamo di sinapsi chimica ma ha delle caratteristiche diverse rispetto a quella del SNC, il cui emblema è la placca motrice del muscolo scheletrico. A livello della sinapsi del SNC c’è una regione ben definita dove si trovano i recettori del neurotrasmettitore che è la regione postsinaptica: il neurotrasmettitore, dalla fibra nervosa viene rilasciato solo in corrispondenza della membrana postsinaptica, perché c’è una sorta di connessione anatomica, anche se non prendono contatto reale hanno un contatto funzionale, quindi il terminale sinaptico si trova di fronte alla regione postsinaptica dove sono presenti i recettori e solo li viene rilasciato il neurotrasmettitore. Nella sinapsi del SNC c’era il bottone sinaptico con all’interno della terminazione delle vescicole che contenevano il neurotrasmettitore. Per rilasciare queste vescicole doveva arrivare il potenziale d’azione, entrare il calcio e le vescicole che contenevano il neurotrasmettitore si fondevano con la membrana cellulare e il neurotrasmettitore veniva liberato in una particolare regione. Nel SNA abbiamo invece che l’assone della fibra postgangliare , una volta che arriva all’organo effettore, va incontro a una serie di diramazioni. Ci sono quindi una serie di fibre che si diramano e che si inseriscono tra le cellule dell’organo effettore. Queste diramazioni presentano delle rigonfiamenti , lungo la fibra nervosa, non soltanto nella parte terminale ma proprio lungo una porzione più ampia della fibra nervosa che prendono il nome di varicosità, all’interno delle quali sono contenute le vescicole che contengono il neurotrasmettitore. Il neurotrasmettitore non viene liberato in uno spazio sinaptico preciso, ma liberato nel liquido extracellulare e attraverso il liquido extracellulare diffonde fino a raggiungere il recettore nella cellula bersaglio. Questo significa che comunque la trasmissione sinaptica è più lenta perché il neurotrasmettitore si sposta per diffusione, che è un fenomeno passivo che richiede del tempo per compiersi. Quindi è una trasmissione sinaptica più lenta rispetto a quella del SNC e del muscolo scheletrico. Un altro aspetto che durante la diffusione può succedere è che il neurotrasmettitore possa in qualche modo essere degradato e quindi non riuscire ad esplicare la sua funzione, proprio perché none esiste una regione ben precisa come invece esiste nel motoneurone somatico, dove abbiamo che viene rilasciato il neurotrasmettitore nello spazio sinaptico e subito prossimi sono presenti i recettori a cui si lega. SISTEMA NERVOSO AUTONOMO Per quanto riguarda le funzioni generali del Sistema Nervoso Autonomo, questo distribuisce le informazioni provenienti dal sistema nervoso centrale (sono dunque sistemi efferenti). Il SNC in qualche modo controlla l'organismo ed i diversi organi attraverso i sistemi autonomi. I vari sistemi autonomi dipendono dal sistema nervoso centrale, perché è da questo che hanno origine. Però, il sistema nervoso enterico può anche funzionare in autonomia, sebbene sia influenzato sia dal sistema nervoso simpatico che parasimpatico. Le funzioni controllate dal sistema nervoso autonomo sono le funzioni basali, come per esempio: - la contrazione ed il rilassamento della muscolatura liscia come le arteriole del letto sanguigno, i bronchi (che si possono contrarre e rilassare), la pupilla dell'occhio ecc. - la secrezione di tutte le ghiandole esocrine ed alcune endocrine: il secreto della ghiandola esocrina viene riversato più o meno direttamente all'esterno (come le ghiandole salivari o la bile, che viene espulsa tramite la digestione), mentre quello della ghiandola endocrina viene riversato direttamente nel torrente sanguigno e dunque resta confinato nell'organismo (pancreas-che può essere sia esocrino che endocrino-, tiroide, ipofisi, quindi tutte ghiandole che riversano gli ormoni all'interno del torrente sanguigno). - il battito del cuore, il quale ha un'attività spontanea, difatti anche se viene isolato dall'organismo può continuare a battere perché dotato di un gruppo di cellule denominate "pacemaker", le quali consentono il battito continuo del cuore. Tuttavia, i sistemi parasimpatico e simpatico hanno funzioni opposte sul cuore: da un parte, il parasimpatico rallenta la frequenza del battito, mentre il simpatico lo accelera. - il metabolismo energetico, come quando i tessuti necessitano di glucosio, per esempio, oppure vi è un eccesso di glucosio che deve essere immagazzinato. Tutte queste funzioni sono controllate dal sistema nervoso autonomo momento per momento involontariamente, poiché il sistema nervoso autonomo è in buona parte indipendente dalla volontà dell'individuo. -Indirettamente vi sono poi altre funzioni a livello del rene, del sistema immunitario e del sistema somatosensitivo. Il sistema nervoso autonomo si divide fondamentalmente in due rami:  ramo dell’ortosimpatico, anche chiamato simpatico;  ramo del parasimpatico. Questi due rami presentano delle caratteristiche comuni e delle caratteristiche diverse. Caratteristiche comuni: 1) Neuroni pregangliari che dal SNC inviano delle fibre ai neuroni postgangliari. Le fibre pregangliari, quindi quelle che prendono contatto sinaptico con i neuroni postgangliari, sono delle fibre mieliniche. La caratteristica delle fibre mieliniche utilizzando il principio della conduzione saltatoria da un nodo di Ranvier all’altro, non c’è la dispersione di carico lungo il passaggio nella cellula nervosa e quindi la velocità di trasmissione dell’informazione è rapida. Invece le fibre postgangliari, quindi quelle che partono di neuroni postgangliari e che poi raggiungono gli organi bersaglio (effettori), sono delle fibre amieliniche, questo vuol dire che la velocità di conduzione di queste fibre è lenta. Dal punto di vista funzionale questa è una caratteristica fondamentale che differenzia l’ortosimpatico dal parasimpatico. 2) Il neurotrasmettitore utilizzato dalle fibre pregangliari che prendono contatto sinaptico con i neuroni postgangliari è l’acetilcolina, sia per l’ortosimpatico che per il parasimpatico, e utilizzano come recettori, dei recettori nicotinici che sono recettori ionotropici, cioè recettori la cui attivazione porta all’apertura di un canale ionico e quindi permette il passaggio delle cariche: la velocità della trasmissione sinaptica è elevata perché non ci sono cascate di eventi all’interno della cellula. 3) I neuroni postgangliari ricevono informazioni non soltanto dai neuroni pregangliari ma anche da fibre sensoriali che provengono fondamentalmente dai visceri. Quindi a questi gangli, dove sono presenti i neuroni postgangliari, arrivano informazioni che provengono dai neuroni pregangliari ma anche dalla periferia, e poi fungono come delle centraline di integrazione di informazione che arriva da diverse parti. Queste fibre sensoriali che arrivano soprattutto dai visceri, comunicano con i neuroni postgangliari per mezzo di diversi neurotrasmettitori, che possono essere dopamina, serotonina e altri peptidi. Generalmente queste fibre esercitano una azione modulatoria sull’attività di questi neuroni postgangliari. Per esempio: immaginiamo che arrivi un’informazione pregangliare che eccita questi neuroni, e avviene velocemente perché il loro neurotrasmettitore si lega a dei recettori nicotinici. Poi arriva allo stesso neurone postgangliare un segnale dalle fibre sensoriale che invece è inibitorio, per cui diminuisce la risposta di questo neurone postgangliare che si avrebbe per effetto della attivazione pregangliare. A livello di gangli, nei neuroni postgangliari, si ha una sommazione dell’informazione, come in tutte le sinapsi, a livello del SNC (le sinapsi non ricevono informazioni da un solo neurone ma possono riceverla da più neuroni). Questo può permettere che una informazione che sarebbe sotto soglia e quindi si fermerebbe là perché non permetterebbe l’attivazione del secondo neurone, quindi che continui a viaggiare lungo la fibra nervosa, ma se ne arrivano 3 o 4 insieme, anche piccole, e si sommano, diventano grandi e permettono che l’informazione continui a viaggiare. Questa prende il nome di sommazione spaziale. Esiste anche una sommazione temporale: cioè ad un intervallo ravvicinato arrivano più informazioni che si sommano e permettono che l’informazione diventi sopra soglia. A livello dei neuroni postgangliari può avvenire:  Sommazione spaziale e sommazione temporale: (vedere sopra) Fenomeni della divergenza e della convergenza (vedere sopra) Caratteristiche diverse: 1) Tra i gangli del para- e dell’ortosimpatico c’è una sorta di integrazione: i neuroni postgangliari che formano i gangli del parasimpatico e i neuroni postgangliari che formano i gangli dell’ortosimpatico comunicano tra di loro. C’è quindi tutta una modulazione laterale dei sistemi proveniente dalla periferia o dal centro che fa sì che avvenga la risposta desiderata da parte dell’organismo. Però c’è una la differenza nella divergenza tra i due rami che determina che l’ortosimpatico avrà una maggior grado di divergenza rispetto al parasimpatico. Questo vuol dire che le fibre postgangliari che partono dall’ortosimpatico vanno ad innervare un maggior numero di organi bersaglio o più regioni di organi bersaglio per cui la risposta (degli organi effettori) mediata dall’ortosimpatico è più generalizzata, mentre quella mediata dal parasimpatico è più precisa, più ristretta in una determinata area perché c’è un minor grado di divergenza dell’informazione. I neuroni postgangliari, oltre ad avere dei recettori nicotinici, che mediano la risposta sinaptica veloce, presentano anche dei recettori muscarinici che invece sono dei recettori metabotropici. Questo vuol dire che la risosta mediata da un recettore muscarinico è più lenta. Questi recettori hanno il compito di andare a rallentare la risposta rapida legata all’attivazione dei recettori nicotinici. Quando arriva l’acetilcolina si lega ai recettori colinergici nicotinici, quindi a canali ionici, che fa sì che si ottenga una risosta sinaptica veloce, però questa risposta viene modulata dalla attivazione di altri recettori colinergici legati a proteine G (più lenti) che fanno sì che venga rallentata la risposta sinaptica veloce, così come questa risposta viene modulata dai segnali che arrivano dalla periferia. Un’altra caratteristica fondamentale delle sinapsi al livello del SNA è che, come avviene nel SNC, possono andare incontro a fenomeni di potenziamento o di depressione a lungo termine della risposta sinaptica. In base all’attivazione di diversi recettori, dell’integrazione o dell’informazione la risposta sinaptica a livello di questi gangli può essere o potenziata o depressa e questo dipenderà molto da quelle che sono le esigenze dell’organismo. 2) Le fibre postgangliari dell’ortosimpatico e del parasimpatico utilizzano neurotrasmettitori diversi. Quello utilizzato dall’ortosimpatico è la noradrenalina (o adrenalina) mentre le fibre postgangliari del parasimpatico continuano ad utilizzare acetilcolina. Una volta che le fibre postgangliari arrivano agli organi bersaglio rilasciano uno dei due neurotrasmettitori che poi andranno a prendere contatto sinaptico con gli organi bersaglio. La sinapsi nel SNA ha delle caratteristiche diverse da quella del SNC (vedere sopra). 3) Il sistema ortosimpatico ha i gangli che si trovano a livello del midollo spinale. I gangli del parasimpatico si trovano sia a livello del midollo spinale sia a livello del tronco dell’encefalo. 4) Differenza nella lunghezza delle fibre: i neuroni postgangliari sono localizzati all’interno di gangli che si trovano molto vicino alla colonna vertebrale, quindi le fibre pregangliari dell’ortosimpatico sono molto corte perché escono dal midollo spinale e incontrano subito il neurone postsinaptico con il quale devono prendere contatto, al quale devono trasferire l’informazione. 5) Una caratteristica fondamentale del sistema ortosimpatico è che è difficilissimo riuscire a bloccarne l’azione. 6) Degradazione del neurotrasmettitore.   IL SISTEMA ORTOSIMPATICO  Presenta i neuroni pregangliari a livello del SNC e sono localizzati nella sostanza grigia del midollo spinale. Da qui abbiamo che le fibre pregangliari (assoni) partono insieme ai motoneuroni somatici e fuoriescono dal midollo spinale attraverso le radici ventrali. Ad un certo punto si separano dai motoneuroni somatici e divergono andando a formare dei rami comunicanti grigi o bianchi e vanno a prendere contatto sinaptico con i gangli paravertebrali (posti ai due lati della colonna vertebrale), da cui poi partiranno le fibre postgangliari che vanno ad agire sugli organi effettori; oppure con i gangli pregangliari, tra cui ricordiamo il celiaco, il mesenterico superiore e mesenterico inferiore, da questi gangli poi partono le fibre postgangliari. Un ganglio particolare dell’ortosimpatico è il surrene perché abbiamo che alcune fibre pregangliari ad un certo punto non proiettano a dei gangli di natura nervosa ma proiettano direttamente nella ghiandola surrenalica. La ghiandola surrenalica è costituita da una porzione interna che è la midollare, che riceve fibre ortosimpatiche pregangliari provenienti dalle colonne intermediolaterali del midollo spinale. La stimolazione ortosimpatica delle cellule cromaffini, che si trovano nella porzione interna, induce la produzione e il rilascio di amine biogene (più adrenalina e meno noradrenalina). Quindi dal midollo spinale le fibre pregangliari vanno ad agire su queste cellule cromaffini e queste cellule sintetizzano gli ormoni (che non possono essere chiamati neurotrasmettitori) e vengono rilasciati nel circolo sanguigno. Questi neurotrasmettitori attraverso il circolo sanguigno raggiungono gli organi effettori. L’ortosimpatico ha questa capacità di poter andare ad agire anche per via endocrina perché promuove il rilascio di ormoni dalla midollare del surrene; principalmente l’ormone che viene prodotto dalla midollare del surrene è l’adrenalina e attraverso il circolo sanguigno vengono raggiunti gli organi bersaglio. Una volta raggiunti, i neurotrasmettitori si legano a dei recettori. Quindi una caratteristica fondamentale del sistema ortosimpatico è che è difficilissimo riuscire a bloccarne l’azione. Questo perché le fibre pregangliari dell’ortosimpatico vanno ad agire sulle cellule cromaffini della midollare del surrene e queste cellule rilasciano adrenalina e noradrenalina nel circolo sanguigno. Queste due sostanze funzionano come ormoni: quando una sostanza è disciolta nel sangue può raggiungere qualunque organo bersaglio e agisce in maniera specifica su un organo piuttosto che su un altro, perché un organo presenta il recettore specifico e l’altro no. È molto difficile interrompere l’azione di una sostanza che è disciolta nel sangue. Mentre si possono recidere i nervi che vanno a prendere contatto sinaptico con una determinata cellula bersaglio, non è possibile interrompere il circolo sanguigno. Ad esempio se viene tranciato il nervo vago, e quindi il controllo parasimpatico, quindi il controllo inibitorio, il cuore va all’impazzata(anche 150 battiti), ma se vengono tagliati i rami dell’ortosimpatico, quindi l’effetto eccitatorio, il cuore non smette di funzione o la frequenza si riduce notevolmente, ma continua quasi uguale perché quello che al cuore non arriva per via nervosa gli arriva per via umorale, sistemica. L’ortosimpatico quindi, avendo come organo bersaglio la midollare del surrene che sintetizza e libera nel circolo sanguigno adrenalina e noradrenalina, che sono dal punto di vista chimico, identiche al neurotrasmettitore utilizzato dalle fibre postgangliari dell’ortosimpatico, può agire per via umorale. Se viene interrotta la via sinaptica ci arriva per via endocrina. NEUROTRASMETTITORI: Le due catecolamine che vengono liberate dalla midollare del surrene per azione dell’ortosimpatico non vengono prodotte in quantità uguale ma viene prodotto per l’85% adrenalina e per il 15% noradrenalina, mentre le fibre postgangliari dell’ortosimpatico rilasciano solo la noradrenalina. La risposta che si ottiene dipende dal recettore e non dal neurotrasmettitore (ovviamente parlando dello stesso neurotrasmettitore). RECETTORI ADRENERGICI (METATOTROPICI) I recettori delle amine biogene (adrenalina e noradrenalina) si chiamano adrenergici, e sono tutti recettori metabotropici. Si dividono in due grandi categorie che sono α e β e a loro volta in: - α1 e α2 - β1, β2 e β3 α1 e β2 sono principalmente espressi nella muscolatura liscia del tratto gastrointestinale e abbiamo che l’attivazione dei recettori α1 porta alla contrazione del muscolo liscio, mentre β2 porta al rilasciamento della muscolatura liscia. I recettori α1 utilizzano i meccanismi di trasduzione della fosfolipasi C, che è un enzima amplificatore. Una volta attivata la fosfolipasi C, viene coinvolto il PIP2 e IP3. Questi due prodotti che caratteristiche hanno? Promuovono il rilascio di calcio dalle vescicole intracellulari. Invece il DAG attiva un’enzima la PKC (fosfochinasiC), che a sua volta andrà a fosforilare qualche proteina di membrana per ottenere il risultato atteso. Invece recettori β2 utilizzano un altro enzima amplificatore che è l’adenilatociclasi AC, che converte l’ATP in AMPciclico (che è il secondo messaggero, e porta il messaggio di induzione di un altro enzima la PKA (fosfochinasi A), che fosforila delle proteine già esistenti, ad esempio può aprire dei canali per il calcio. α2 sono presenti nel tratto gastrointestinale ma principalmente sono presenti nello stomaco e nell’intestino; normalmente l’attivazione di questi recettori sono particolarmente espressi nelle ghiandole esocrine e quindi controllano la secrezione da parte di ghiandole. β1 e β3 che sono particolarmente espressi a livello del miocardio. I recettori β1 vanno d aumentare l’attività del miocardio mentre β3 sono inibitori. Tuttavia l’azione delle amine biogene sul cuore è eccitatoria perché il numero di recettori β1 espressi è nettamente superiore al numero di recettori β3. I recettori β3 sono particolarmente espressi anche nel tessuto adiposo dove promuovono la lipolisi, quindi la scissione degli adipociti. LA RICAPTAZIONE: Le amine biogene una volta esplicata la loro azione vengono o ricaptate dalle cellule che le hanno liberate (l’evoluzione ha fatto si che ogni cosa che può essere recuperata viene recuperata, perché è un risparmio energetico per l’organismo). Una piccola parte può essere inattivata dagli enzimi (MAO) che si trovano a livello mitocondriale, ma non sono presenti nel circolo sanguigno. Questo è importante perché nel sangue andrebbero ad inattivare gli ormoni (adrenalina e noradrenalina) prodotti dal surrene. All’interno dei tessuti però queste MAO non sono presenti e fondamentalmente abbiamo che dal circolo sanguigno possono raggiungere rene e fegato ed essere metabolizzate in prodotti diversi da altri enzimi per poi essere eliminate. Tessuti: rene e fegato. In generale si può dire che: - α1, α2, β1 sono eccitatori - β2 sono inibitori - β3 possono essere sia eccitatori che inibitori (inibiscono l’attività del cuore e promuovono la lipolisi) I meccanismi d’azione sono diversi così come la loro distribuzione nell’organismo. La noradrenalina, quando viene rilasciata a livello dell’organo bersaglio da parte fibre postsinaptiche simpatiche lega il recettore, esplica la sua azione , si stacca dal recettore ma subito viene generalmente ricaptata molto velocemente dalle stesse cellule che l’hanno rilasciata. Questo reuptake avviene per risparmiare energia perché sintetizzare una nuova sostanza ex novo è più faticoso che riprendersi quella già presente, tant’è che viene ricaptata all’interno della cellula e conservata all’interno delle vescicole. Tutto quello che il nostro organismo può recuperare lo recupera. Se viene captata all’interno delle cellule, a livello mitocondriale è presente un’ enzima (MAO) che è in grado di inattivare la molecola che quindi viene degradata e eliminata. Nel momento in cui la NA viene captata all’interno dei tessuti, viene degradata a livello delle cellule epatiche e di quelle renali. Il fatto che una sostanza venga degradata vuol dire che normalmente viene ridotta nelle sue componenti più elementari e queste ultime possono essere eliminate o comunque recuperate dall’organismo per essere riutilizzate per sintetizzare cose nuove e non sempre la degradazione vuol dire l’eliminazione dall’organismo.  SISTEMA PARASIMPATICO   Nel parasimpatico abbiamo l’Ach che utilizza due tipi di recettori: nicotinici (ionotropici) e muscarinici (metabotropici). A livello degli organi effettori abbiamo solo recettori muscarinici. Si conoscono 5 tipi di recettori muscarinici M1 M2 M3, M4 e M5 Sono tutti eccitatori e inibitori a seconda del distretto in cui si trovano ma: - M1, M3 ed M5 (ghiandole salivari, muscolatura liscia): sono normalmente eccitatori perché utilizzano come meccanismo d’azione l’attivazione della fosfolipasi C e tutto porterà ad un aumento della concentrazione intracellulare di calcio nel caso in cui ad agire sia l’IP3. - M2 e M4 ( muscolatura liscia), presentano la via dell’AC. inibiscono l’AC, quindi riducono la quantità di AMPc. L’azione della ACh è piuttosto veloce, perchè velocemente viene degradata quindi ha bisogno di agire velocemente. Per quanto riguarda la sua degradazione (localizzata e breve) avviene attraverso l’acetilcolinesterasi che oltre ad essere presente nei neuroni che la liberano e nei tessuti è presente anche nel circolo sanguigno. Questo vuol dire che l’acetilcolina una volta rilasciata deve agire subito perché viene velocemente degradata e non è poi più in grado di esplicare la sua azione. M2: viene aumentata la conduzione al K+, e se il K+ esce dalle cellule eccitabili a riposo si iperpolarizza, perché escono cariche positive. La ripolarizzazione va bene se parliamo di una cellula che è già depolarizzata. La iperpolarizzazione fa si che si allontani la possibilità che nasca un potenziale d’azione perché il potenziale di membrana diventa più negativo e ho bisogno di stimoli maggiori; ecco l’effetto inibitorio in cosa consiste. Se invece i canali del K+ sono aperti e si chiudono, si ha depolarizzazione, perché le cariche positive vengono trattenute dentro la cellula. Abbiamo 3 modi per avere depolarizzaione: - L’ingresso di cariche positive ( al Na+ nel neurone e cellule muscolari scheletriche, al Ca+ nel muscolo liscio) - La fuoriuscita di cariche negative (nella trasduzione del segnale olfattivo, evento rarissimo non facile in natura) - Evitare la fuoriuscita di cariche positive, trattenendo all’interno della cellula le cariche positive Anche il neurotrasmettitore utilizzato dalle fibre postgangliari è l’Ach. Negli organi bersaglio l’acetilcolina non si lega ai recettori nicotinici ma a quelli muscarinici quindi da origine a delle risposte che sono più lente perché danno origine ad una serie di eventi a cascata. DEGRADAZIONE DEL NEUROTRASMETTITORE: Una differenza fondamentale che c’è tra il parasimpatico e l’ortosimpatico è la degradazione del neurotrasmettitore. Gli enzimi che inattivano la noradrenalina presenti nei mitocondri delle cellule o le azioni da parte delle cellule epatiche renali una volta che queste vengono portate all’interno dei tessuti, non sono presenti nel circolo sanguigno, questo vuol dire che fino a quando la noradrenalina è in circolo può agire. Ogni organo che può essere interessato dall’ortosimpatico verrà attivato o andrà in contro ad una risposta ortosimpatica nel momento in cui la noradrenalina viene lasciata nel circolo sanguigno. Questo fa sì che la risposta mediata dall’ortosimpatico sia più duratura nel tempo. SCHEMA RIASSUNTIVO DELLE CONNESSIONI NERVOSE DEI SISTEMI ORTO E PARASIMPATICO Per quanto riguarda l’ortosimpatico i neuroni pregangliari si trovano tutti a livello della colonna vertebrale, andando dalla parte iniziale dei rami toracici fino ai primi rami addominali e le fibre pregangliari escono dal midollo spinale e prendono contatto sinaptico con i neuroni postgangliari che si trovano vicino ai lati della colonna vertebrale da cui partono le fibre postgangliari che vanno nelle ghiandole salivari e lacrimali, a livello polmonare, del cuore, di tutto il tratto gastrointestinale e anche organi riproduttivi. Per quanto riguarda invece il parasimpatico i neuroni pregangliari partono fuori dal midollo spinale e dalla regione sacrale del midollo spinale e vanno fondamentalmente ad innervare le parti basse dell’organismo, come la minzione e la defecazione, oltre agli organi riproduttivi. Il controllo del parasimpatico sugli altri organi vitali dell’organismo, quindi apparato intestinale, cuore, polmoni, ghiandole ecc., sono delle fibre pregangliari che hanno origine in neuroni localizzati a livello del tronco dell’encefalo. Normalmente questi sono dei rami dei nervi cranici: come i rami del vago. Il vago non solo arriva dal cervello agli organi per dare le informazioni, ma ha delle terminazioni nervose da cui riceve informazioni da questi organi e le porta al SNC. Le fibre dei nuclei salivatori sono quelle che vanno a controllare la salivazione e va ad innervare tutto il tratto gastrointestinale, cuore e polmoni. Possiamo dire che questi due sistemi sono generalmente antagonisti ma non è sempre così. Hanno una attività basale, quindi sono sempre tonicamente attivi, presentano sempre un tono di base il che significa che hanno continuamente un’azione sugli organi bersaglio e che uno prevale sull’altro soltanto nel momento in cui arriva la necessità da parte dell’organismo per far prevalere l’uno e l’altro sistema. La regolazione avviene sia per via nervosa che per via riflessa in risposta di stimoli sensoriali o provenienti dalla periferia; o ad opera di riflessi autonomi come quelli ghiandolari che determinano il controllo delle secrezioni oppure quelli gastrointestinali che esercitano un controllo sulla motilità gastrointestinale sulle secrezioni gastrointestinali. TABELLA RIASSUNTIVA L’adrenalina viene chiamato ormone dello stress perché viene liberato in grandi quantità quando dobbiamo far fronte a delle situazioni di pericolo. E quindi in una situazione di pericolo, a livello del pancreas endocrino, l’adrenalina abbassa i livelli di insulina perché sono necessarie maggiori quantità di glucosio nel sangue, cioè la fonte di energia dell’organismo, l’unica fonte energetica utilizzabile. Mentre invece il parasimpatico è definito ramo delle quiete e promuove il rilascio di insulina che serve a tenere bassa la glicemia. EFFETTI DELL’ORTOSIMPATICO E DEL PARASIMPATICO: il metabolismo dell’organismo è controllato da due rami del SNA: l’ortosimpatico favorisce le reazioni cataboliche perché deve rendere la fonte energetica disponibile per l’organismo e inibisce in contemporanea le funzioni viscerali, come la minzione, per evitare un dispendio energetico su funzioni che non sono vitali per l’organismo; il parasimpatico favorisce quelle anaboliche. SIGNIFICATO FUNZIONALE DEI SISTEMI ORTO- E PARASIMPATICO per quanto riguarda le fibre pregangliari: differenze anatomiche e funzionali fra i sistemi orto- e para- simpatico. i gangli dell’orto sono localizzati in prossimità del SNC; viceversa, i gangli del para si trovano nella parete dell’organo effettore. Anche i neurotrasmettitori sono diversi: a livello gangliare entrambi usano Ach; sugli organi effettori invece i neurotrasmettitori sono Noradrenalina per il sistema orto- e Ach per il para-. Le fibre pregangliari sono mieliniche, quindi hanno una velocità di conduzione elevata, mentre le fibre postgangliari sono amieliniche: dispersione di cariche e velocità di conduzione più lenta. Sono presenti delle grandi differenze anatomiche tra i due sistemi che quindi determinano grandi differenze funzionali! Sistema simpatico: I neuroni postgangliari, quelli con cui le fibre mieliniche prendono contatto sinaptico, nel caso dell’ortosimpatico sono vicine al punto di origine delle fibre. Quindi le fibre mieliniche (pregangliari) sono corte e questo vuol dire che le fibre postgangliari saranno molto lunghe, dovendo andando ad innervare degli organi che sono distanti. L’ortosimpatico ha le fibre postgangliari amieliniche lunghe perciò presenta maggior grado di divergenza, ha delle fibre lunghe, il che significa che possono raggiungere più facilmente diversi distretti, oltre al fatto che ha un meccanismo d’azione più lento. L’azione diffusa dell’ortosimpatico è anche coadiuvata dal fatto che l’adrenalina e la noradrenalina arrivano anche per via sanguigna (umorale). Sistema parasimpatico: Invece il sistema parasimpatico ha delle fibre pregangliari molto lunghe tant’è che i gangli del parasimpatico si trovano molto spesso dentro l’organo effettore o comunque in prossimità. Dato che i neuroni postgangliari del parasimpatico sono dentro l’organo su cui devono agire, le fibre postgangliari, quelle amieliche, saranno cortissime. Il parasimpatico invece presenta poca divergenza, quindi è più veloce e controlla piccoli distretti corporei, quindi non avrà un’azione diffusa ma sarà concentrata in una determinata zona. CONTROLLO DEL SNA: Il SNA è chiamato così perché svolge le sue funzioni autonomamente però prevede un certo grado di controllo da parte del SNC. Ci sono fondamentalmente 3 regioni del SNC che controllano l’attività dei neuroni pregangliari del sistema nervoso autonomo, in maniera diretta o indiretta, nel senso che non è che attivano o meno i neuroni, ma ne modulano l’attività. Le parti del SNC che esercitano un’azione di modulazione sul SNA sono: - Il nucleo del tratto solitario: determina una modulazione (dei neuroni pregangliari) a livello del tono vagale sul cuore e sul tratto gastrointestinale. - Il sistema limbico: fanno parte di questo sistema una serie di zone che sono l’amigdala, l’ippocampo, il gusto-olfattivo e il corpo mammillare del talamo. Il sistema limbico è la sede della memoria legata a delle esperienze fatte in passato, quindi di ricordi che possono legati alla visione quindi visivi o olfattivi. Queste zone possono modulare l’attività dei neuroni pregangliari del sistema nervoso autonomo. Fa parte del sistema limbico anche: - l’ipotalamo: esercita un’azione sul SNC andando ad aumentare o diminuire l’attività dei neuroni pregangliari che poi andranno ad agire sugli organi effettori legati a tutte queste funzioni vitali dell’organismo. L’organismo funziona aumentando e diminuendo le proprie funzioni per aumentare o diminuire la temperatura corporea nel momento in cui questa subisce una variazione dai 37 °C (= all’interno del core). Il sensore della temperatura si trova a livello ipotalamico: ci sono dei neuroni che sono in grado di percepire variazioni di temperatura e la confrontano con il valore di riferimento che è registrato in quei neuroni. Quindi l’ipotalamo controlla la temperatura, ma anche l’osmolarità dei fluidi corporei, del pH, del sodio (controlla quindi il centro della sete, centro della fame e della sazietà = bilancio idroelettrico) e del glucosio (a livello ipotalamico sono presenti neuroni che sono in grado di valutare quando la concentrazione ematica di glucosio sale o troppo o scende troppo e quindi danno origine a tutte quelle risposte comportamentali, oltre che degli organi vitali, che gli permettono di ripristinare i livelli ematici di glucosio). - Corteccia cerebrale: ha azione soprattutto su due processi che sono la minzione e la defecazione. Lezione 3 di fisiologia Oggi parleremo di muscolo liscio, faremo tutto quello che ha a che fare col muscolo liscio perché lo troveremo nel sistema gastrointestinale ma lo ritroveremo anche a livello del sistema renale e quindi impariamo come funziona, quali sono le caratteristiche, quali sono le proprietà del muscolo liscio e come viene controllato il muscolo liscio, quindi vedremo tutti i meccanismi di attivazione e così via. Per quanto riguarda il muscolo liscio perché è chiamato così? Il muscolo liscio è chiamato così perché guardato al microscopio elettronico non presenta l'alternarsi delle bande chiare- scure che invece caratterizzavano il muscolo scheletrico, quindi noi non abbiamo quella organizzazione precisa in sarcomeri ma le proteine sono disposte in maniera tale da far sì che un pezzo / una fettina di muscolo liscio visualizzata al microscopio appaia senza una particolare organizzazione. Che cosa possiamo dire del muscolo liscio? Intanto parlando di muscolo liscio ci conviene fare il confronto fondamentalmente col muscolo scheletrico. Il muscolo liscio viene anche chiamato come? Muscolo involontario perché? Perché non è sotto il controllo della coscienza. Fondamentalmente il muscolo liscio non è innervato da motoneuroni Alfa come lo è il muscolo scheletrico e quindi noi possiamo decidere di compiere un movimento oppure no; il muscolo liscio si contrae e si rilascia autonomamente, cioè senza nessun controllo volontario. Vedremo che i meccanismi di attivazione sono molto diversi: mentre nel muscolo scheletrico noi abbiamo imparato che questo si attiva solo quando gli arriva l'acetilcolina rilasciata dai motoneuroni, il muscolo liscio no, il muscolo liscio può avere diversi meccanismi di attivazione. Ancora, che cosa possiamo dire del muscolo liscio. Come possiamo vedere da questa immagine, le fibrocellule del muscolo liscio sono affusolate, non sono allungate e organizzate in miofibrille come lo è la fibrocellule muscolare scheletrica, se vi ricordate una fibrocellula muscolare scheletrica è lunga quanto tutto il muscolo, va da tendine a tendine, qui no, qui le fibrocellule sono affusolate, sono disposte le une accanto alle altre e quando il muscolo si contrae, come potete vedere, viene tirato in tutte le direzioni, per cui assume una forma globosa, non semplicemente si accorcia come succedeva al sarcomero del muscolo scheletrico, ma essendo tirato in tutto le direzioni, da questa forma affusolata diventa globosa. Che cosa altro possiamo dire? Intanto che le fibrocellule muscolari lisce sono mononucleate mentre invece noi sappiamo che quelle scheletriche sono polinucleate, il nucleo occupa la regione centrale della cellula mentre nel muscolo scheletrico i nuclei, se vi ricordate, erano addossati alla parete perché la parte centrale della cellula era occupata dall’apparato contrattile, quindi i nuclei erano addossati alla parete. Una cosa importante è che le fibrocellule del muscolo liscio possono essere connesse le une con le altre elettricamente attraverso la presenza di giunzioni comunicanti, che funzioneranno queste giunzioni comunicante? Le Gap junction che avete incontrato quando probabilmente all'inizio di un corso di fisiologia quando fate la parte di fisiologia cellulare? Che funzioni hanno queste giunzioni comunicanti? Vi ricordate come sono fatte? Mettono in comunicazione il citoplasma di una cellula con quello della Cellula adiacente. Si formano praticamente dei grandi canaloni che fanno sì che il materiale di una cellula passi in quella adiacente, ovviamente non passa qualunque cosa, che cosa potrà passare? Passeranno ioni e piccole molecole, certamente non passeranno le proteine. Quindi questo ha poi, vedremo, un significato funzionale molto importante per quanto riguarda il meccanismo di attivazione del muscolo liscio e le funzioni che compie nei diversi organi. E questo gli permette, al muscolo liscio, la presenza di queste giunzioni comunicanti, di comportarsi come un sincizio funzionale, un po’ come succedeva nel cuore, vi ricordate? Le fibrocellule del miocardio, come anche è rappresentato quassù, sono unite le una le altre attraverso delle regioni che hanno una bassa resistenza elettrica chiamata strie scalariformi o dischi Zeta dove erano presenti le giunzioni comunicanti e questo permette al cuore di contrarsi insieme e quindi di svolgere nel modo più ottimale la sua funzione di pompa emodinamica. Una cosa simile si verifica in alcuni tipi di muscolo liscio, non è vero per tutti i muscoli lisci ma per alcuni tipi di muscolo liscio. Ancora, nel muscolo liscio abbiamo che le fibrocellule sono ottenute anche a contatto le une con le altre attraverso due altri tipi di strutture: uno son le giunzioni strette, Tight junction, che permettono alle fibrocellule di rimanere ancorate le une alle altre e quindi di andare a formare un tessuto perché altrimenti noi avremo tante cellule staccate ed è difficile quindi far sì che vadano a formare una struttura unica che possa lavorare insieme come un'unica cosa, quindi abbiamo la presenza di queste giunzioni strette. un'altra struttura importante sono i corpi densi, che cosa sono i corpi densi? I corpi densi sono dei punti di ancoraggio che si trovano a livello citoplasmatico del sarcolemma della fibrocellula muscolare liscia e che fondamentalmente sono il punto di ancoraggio dell' apparato contrattile, cioè hanno l'equivalente delle strie Zeta del muscolo scheletrico, del sarcomero, infatti noi abbiamo che l'apparato contrattile della fibrocellula muscolare liscia è simile a quello scheletrico, abbiamo i filamenti sottili, abbiamo i filamenti spessi con i filamenti sottili che partono da un corpo denso e si proiettano verso la regione centrale e tra i filamenti sottili abbiamo i filamenti spessi così come avevamo nel muscolo scheletrico. Una prima differenza sta nel fatto che la lunghezza dei filamenti spessi del muscolo liscio è maggiore rispetto a quella del muscolo scheletrico e questo gli consente di poter raggiungere un maggior grado di contrazione. Inoltre abbiamo che questi corpi densi sono collegati gli uni agli altri attraverso i filamenti intermedi, filamenti che nel muscolo scheletrico non avevamo e che permettono quindi che l'apparato contrattile siano connessi  completamente tra di loro. Questo fa sa sì che quando una fibrocellula si contrae, come vi dicevo, venga attirata in tutte le direzioni e assuma questa forma globosa. Ancora, che cos'altro possiamo dire. Che la sinapsi chimica è una sinapsi diffusa infatti abbiamo che il muscolo liscio è controllato dal sistema nervoso autonomo e quindi viene utilizzata che tipo di sinapsi? Abbiamo visto anche la volta scorsa. La sinapsi chimica cosiddetta autonomica che fondamentalmente, se vi ricordate, aveva i terminali assonali che si andavano a diramare tra le cellule del tessuto che vanno ad innervare, in questo caso del muscolo liscio con dei rigonfiamenti, se vi ricordate, chiamati varicosità lungo tutti i terminali assonali, lungo tutte queste fibre nervose, attraverso cui veniva rilasciato il neurotrasmettitore. Il neurotrasmettitore quindi diffonde attraverso il liquido extracellulare e va ad interessare tutte le cellule di quel tessuto dando origine quindi ad una sinapsi chimica diffusa. Inoltre nel muscolo liscio sono presenti delle particolari strutture, oltre al fatto che le fibrocellule muscolari lisce presentano un gran quantitativo di mitocondri che gli servono come struttura dove vengono accumulate le sostanze che poi devono essere eliminate, lo stesso neurotrasmettitore viene accumulato al livello dei mitocondri una volta che ha esplicato la sua funzione e viene in qualche modo metabolizzato ed eliminato. Un'altra struttura importante presente sono le caveole. Che cosa sono le caveole? Le caveole sono come delle vescicole che hanno il compito di contenere al loro interno materiale Nutritizio che serve per alimentare la fibrocellula stessa, quindi sono un deposito di materiale all'interno della fibrocellula. Andiamo a vedere ancora differenze col muscolo scheletrico però per quanto riguarda la modalità di attivazione. Allora, qui in questa figura A, è mostrato che cosa? Il potenziale d'azione del muscolo scheletrico seguito dalla scossa muscolare semplice. Voi sapete: un potenziale d’azione, una contrazione. E sotto, in B, è rappresentata la stessa cosa però per quanto riguarda il muscolo liscio. Che cosa possiamo notare facendo il confronto tra queste due figure? Intanto andiamo a vedere la base-tempi, perché purtroppo chi ha fatto questa figura non è stato molto geniale perché ha, se noi guardiamo solo graficamente sembra che la durata del potenziale d'azione scheletrico sia uguale alla durata del potenziale d'azione del muscolo liscio. Per capire che il potenziale d'azione del muscolo liscio dura molto di più rispetto a quello del muscolo scheletrico dobbiamo vedere la base-tempi. Qui (riferito alla figura A) abbiamo una base-tempi che va da 0 a 30 millisecondi e se noi andiamo a vedere quanto dura un potenziale di azione nel muscolo scheletrico siamo intorno ai circa 5 millisecondi che è fondamentalmente la durata media del potenziale d'azione scheletrico, e il potenziale d'azione scheletrico, se ci ricordiamo, finisce prima che il muscolo si contragga e infatti noi possiamo vedere che la membrana si ripolarizza e solo dopo, con una certa latenza, il muscolo si contrae, registriamo la scossa muscolare, tant'è che se vi ricordate questo era il motivo per cui noi possiamo dire che il muscolo scheletrico va incontro a tetano, mentre invece Se vi ricordate nel cuore, il potenziale d’azione durava quanto la contrazione e infatti si dice che il cuore non è tetanizzabile. Andiamo a vedere nel muscolo liscio (figura B). Nel muscolo liscio abbiamo una base-tempi che va da 0 a 600 millisecondi, quindi il potenziale d'azione guardate quanto dura, quasi 100 millisecondi, quindi ha una durata decisamente superiore rispetto al potenziale d'azione del muscolo scheletrico e la latenza con cui insorge la scossa muscolare è addirittura maggiore: qui (figura A) stiamo parlando di 5 millisecondi e qui (B) stiamo parlando di 300 millisecondi, quindi ovviamente di un tempo molto più lungo. Perché avviene questo? C'è una base fisiologica, c'è una base cellulare del perché questo si verifica. La maggiore durata del potenziale d’azione è dovuta al fatto che nel muscolo liscio noi parliamo di un potenziale di d’azione al calcio, quindi la fase di depolarizzazione è fondamentalmente dovuta all'ingresso di ioni calcio. Il meccanismo con cui gli ioni calcio si rendono disponibili sono veramente molteplici, con cui aumenta la concentrazione intracellulare di calcio sono veramente molteplici e questo richiede che il calcio per esempio che entra all’interno della fibrocellula dall’esterno, dal liquido extracellulare, può fungere da secondo Messaggero e promuovere un rilascio di ulteriore calcio dai depositi intracellulari che quindi richiede tempo, ecco perché il potenziale d'azione è molto più lungo. Questo meccanismo, questo fa sì che anche l’accoppiamento eccitazione-contrazione sia più lento, ecco perché noi abbiamo una maggiore latenza tra la fine del potenziale d’azione e l’inizio e l’insorgenza della contrazione. Perché abbiamo un accoppiamento eccitazione-contrazione che è più lento? Perché nella fibrocellula muscolare liscia non sono presenti tubuli T, quindi noi non abbiamo un eccitamento che si approfonda e che va ad interessare velocemente diverse regioni della membrana cellulare. Quindi dobbiamo aspettare che il calcio diffonda. Ancora, abbiamo un sistema, abbiamo un reticolo sarcoplasmatico molto sviluppato ma non è organizzato in cisterne come quello del muscolo scheletrico quindi non abbiamo questa stretta connessione funzionale tra membrana e reticolo sarcoplasmatico. Siccome anche nel muscolo liscio per la contrazione è necessario l'aumento della concentrazione intracellulare di calcio, il meccanismo con cui questo calcio si rende disponibile richiede più tempo e quindi tutto è più allungato, e più diluito nel tempo. Il processo contrattile e più lungo ed è però meno intenso, se infatti noi andiamo a vedere l'intensità della scossa muscolare semplice del muscolo liscio, sempre nel grafico blu, possiamo vedere che ha un’ampiezza, anche graficamente lo notiamo, decisamente inferiore rispetto a quella del muscolo scheletrico. Inoltre l’accoppiamento eccitazione-contrazione è più lento anche perché la giunzione neuro-effettrice è diversa. Vi ricordate che noi non abbiamo una regione come quella della placca motrice dove arriva il bottone sinaptico, libera il neurotrasmettitore e lì davanti c’è la membrana e subito si lega e attiva il meccanismo, in più sappiamo che il potenziale d'azione del muscolo scheletrico è sostenuto fondamentalmente dall'ingresso di sodio, sodio che entra sempre molto velocemente dentro la cellula. Qui noi sappiamo che il neurotrasmettitore viene rilasciato nel liquido extracellulare e diffonde fino a raggiungere i suoi recettori che possono essere anche molto distanti e quindi i tempi si allungano anche per questo motivo.  Dal punto di vista funzionale noi possiamo classificare i muscoli lisci in due grandi categorie: il muscolo liscio unitario è il muscolo liscio multi-unitario. Allora per quanto riguarda il muscolo liscio unitario abbiamo che questo tipo muscolo liscio, che è quello tipico del sistema gastrointestinale, è caratterizzato da fibrocellule muscolari lisce che sono connesse tra di loro elettricamente, quindi nel muscolo liscio unitario noi abbiamo le gap-junction. Quindi che cosa succede? Guardate un attimino la figura, abbiamo che in questo caso il terminale assonale non si infrappone tra le fibrocellule ma praticamente ci viaggia attorno al tessuto perché il neurotrasmettitore che viene rilasciato dalle varicosità di questa fibra autonoma si lega ai recettori delle fibrocellule che stanno lì di fronte, quelle più vicine, queste fibrocellule si eccitano e poi cosa succede? Che attraverso le giunzioni comunicanti l'eccitamento passa alle fibrocellule adiacenti, non c'è bisogno che altro neurotrasmettitore vada ad interessarle perché l'eccitamento passa da una cellula all'altra. Questo tipo di muscolo, come è scritto qui, lo troviamo nell’apparato gastrointestinale, sì comporta come un sincizio funzionale per cui se vengono accettate alcune fibrocellule si eccita tutto il muscolo e questo è importante perché quando noi dobbiamo rimescolare il cibo dobbiamo far sì che il muscolo si contragga tutto contemporaneamente, non possiamo far contrarre un pezzettino e la regione vicina no. Queste cellule inoltre hanno un’altra caratteristica elettrica importante, sono dotate di automatismo, cioè sono delle fibrocellule che si depolarizzano spontaneamente, vanno incontro a dei cicli di depolarizzazioni e ripolarizzazioni spontanee a cui seguono delle contrazioni la cui intensità dipende dal fatto che su queste depolarizzazioni insorgano o meno potenziali d'azione e che possono essere solo modulate dal sistema nervoso autonomo. Quindi è una caratteristica intrinseca del muscolo liscio e queste cellule, un po’ in analogia a quello che succede nel muscolo cardiaco, sono chiamate cellule pacemaker. Quindi sono presenti cellule che vanno incontro a un ciclo continuo di depolarizzazioni e ripolarizzazioni a cui segue la contrazione. Adesso questo concetto qui dell'automatismo delle cellule pacemaker, quali sono le basi ioniche che lo determinano e come realmente funziona lo rivedremo alla fine di questa funzione e poi lo vedremo di nuovo anche quando faremo l'attività elettrica nell'apparato gastrointestinale.  L’altra grande categoria dei muscoli lisci sono i muscoli multi-unitari, i muscoli in multi- unitari sono caratterizzati da fibrocellule che non sono connesse elettricamente le une con le altre ma sono connesse esclusivamente tramite i corpi densi e le giunzioni strette e si comportano, dal punto di vista funzionale, come l'unità motrice del muscolo scheletrico. Quindi soltanto le fibrocellule che sono interessate dal neurotrasmettitore vanno incontro a contrazione. Questo tipo di meccanismo è ovviamente importante in quegli organi e tessuti dove il controllo deve essere fine, per esempio nei muscoli oculari, i movimenti dell'occhio devono essere spesso dei movimenti molto fini quindi è necessario che possano essere controllate singolarmente le fibrocellule in modo tale che a seconda delle esigenze si abbia una contrazione graduale che può aumentare e può essere controllata in maniera fine, quindi solo quelle che sono interesse interessate dal neurotrasmettitore si contraggono ma non portano a contrazione quelle adiacenti. Questo tipo di muscolo liscio non presenta automatismo, quindi in queste fibrocellule non ci son presenti cellule pacemaker e si attivano in risposta allo stiramento. Un tipo di muscolo liscio multi-unitario particolare è l'utero, l’utero è un muscolo multi-unitario che però al momento del parto si trasforma in unitario, questo perché? Perché al momento del parto è necessario che il muscolo si contragga contemporaneamente per dare una maggior forza per permettere al nascituro di nascere. Se noi durante il parto avessimo un muscolo multi-unitario avete idea della spesa energetica di neurotrasmettitori necessario per permettere almo scalo di contrarsi tutti insieme!? Quindi l'evoluzione che cosa ha fatto? Lo tiene poco costoso dal punto di vista energetico per tutta la vita e lo trasforma in unitario in grado di comportarsi come un sincizio funzionale quando serve, anche in questo caso per un risparmio energetico. Qual è il segnale che fa che determina questa trasformazione? Non si sa bene, sembra che siano alcuni ormoni della placenta che ad un certo punto vadano a segnalare a livello delle fibrocellule muscolari lisce la trascrizione genica delle proteine comunicanti e quindi si vengono a sintetizzare le giunzioni comunicanti che si posizionano tra le fibrocellule e quindi fanno sì che il muscolo da multi-unitario diventi unitario. Ci sono poi dei muscoli che presentano delle caratteristiche miste tra i muscoli unitari e i muscoli multi-unitari e quindi sono definiti come quelli dei vasi sanguigni, i muscoli del dotto efferente, i muscoli della colecisti, colecisti o cistifellea di cui noi parleremo quando faremo tutti gli organi del tratto gastrointestinale. Questa figura ci fa vedere ancora meglio appunto come è diversa l'attivazione tra i muscoli lisci unitari e quelli multi- unitari. Quindi noi abbiamo che le varicosità del nervo autonomo rilasciano il neurotrasmettitore, qui a sinistra è rappresentato un muscolo liscio multo-unitario e ogni varicosità deve rilasciare del neurotrasmettitore per poter attivare la cellula adiacente o comunque alla cellula limitrofa. Mentre invece nel muscolo liscio unitario grazie alla presenza delle Gap-junction abbiamo che l'attivazione di una fibrocellula permette che l'attività elettrica, quindi gli ioni si propaghino dal citoplasma di una al citoplasma dell’altra e viene portata all’attivazione anche le fibrocellule limitrofe. Ancora, dal punto di vista della loro organizzazione, di dove sono disposti, eccetera, il muscolo liscio può essere classificato in tre gruppi: Appartengono al primo gruppo che cosa? Il muscolo liscio enterico, quindi quello del tratto gastrointestinale. Come è organizzato questo muscolo liscio? A parte che lo rivedremo bene nelle prossime lezioni, è praticamente è caratterizzato sia da un sottile strato sottomucoso che genera delle mini e delle micro- contrazioni che regolano la funzione fisiologica della mucosa intestinale, ma è organizzato anche a formare degli strati piuttosto spessi di muscolatura liscia che praticamente sono responsabili dei movimenti peristaltici che caratterizzano il tratto gastrointestinale. Alcuni tipi di muscolo del tratto gastrointestinale vanno incontro a una contrazione tonica, cioè stanno contratti per periodi di tempo continui senza però aumentare la pressione all’interno della cavità e in quello che viene chiamato uno stato di tono e questo tipo di contrazione è tipica dei muscoli lisci degli organi che fungono da serbatoio. Altri tipi di muscolo liscia del tratto gastrointestinale sempre, sono caratterizzati invece da una attività fasica ritmica che serve invece per rimescolare il cibo, permetterne la frantumazione e la propulsione in direzione aborale. Inoltre abbiamo che il muscolo liscio del tratto gastrointestinale è anche organizzato a formare degli anelli che controllano lo stato di apertura e di chiusura degli sfinteri, il tratto gastrointestinale è caratterizzato da una serie di sfinteri che controllano il passaggio del contenuto da un tratto all’altro. Al primo gruppo appartiene anche il muscolo liscio vascolare che è costituito da una tonaca muscolare che riveste la parete dei vasi ed è posizionata sia in strati circolari  che in strati obliqui, nelle arterie è presente un solo strato circolare e la contrazione di questo strato è quella che praticamente controlla che cosa? Il diametro del vaso e quindi è quella che andando a contrarsi o rilasciarsi può determinare vasocostrizione o vasodilatazione e che quindi va a controllare che cosa? Il flusso sanguigno e di conseguenza la pressione arteriosa. Questo, il muscolo liscio vascolare è presente anche a livello degli sfinteri pre-capillari che praticamente hanno la funzione, nell'albero capillare son presenti questi sfinteri che possono essere aperti o chiusi a seconda che il sangue voglia essere diretto in un distretto piuttosto che in un altro, quindi permettono di controllare la quantità di sangue che attraversa i diversi organi e tessuti. Al primo gruppo appartiene anche il muscolo liscio delle vie aeree e quindi quello che riveste la parete dei bronchioli respiratori che quindi va a controllare il diametro di questi tubi di passaggio dell'aria e che quindi determina anche la resistenza al passaggio dell'aria. Voi sapete che una broncocostrizione impedisce all'aria di entrare o comunque la fa entrare con maggior difficoltà. Al secondo gruppo appartiene il muscolo liscio degli organi cavi, come quello della vescica urinaria e del retto. Questi sono degli organi chiamati che hanno una forma a sacco e fondamentalmente lì il materiale si accumula e lo svuotamento è regolato dalla contrazione della parete e dal rilasciamento degli sfinteri. Infine abbiamo il terzo gruppo che è quello del muscolo liscio degli organi non cavi e che sono praticamente delle fibre muscolari riunite in piccoli gruppi come quelle che si trovano a livello della milza. Allora per quanto riguarda l’innervazione. Abbiamo detto che il muscolo liscio viene chiamato anche involontario ed è sotto il controllo del sistema nervoso autonomo, quindi sotto il controllo di che cosa? Dell'ortosimpatico e del parasimpatico. Tuttavia ricordiamoci che fa parte del sistema nervoso autonomo anche il sistema nervoso enterico che funge da cervello della muscolatura del tratto gastrointestinale, diciamo che, come abbiamo visto la volta scorsa, l'innervazione del sistema nervoso autonomo può essere doppia oppure semplice, quindi può essere o soltanto parasimpatico oppure rappresentata da entrambi i rami del sistema nervoso autonomo. Guardate un po’ la modalità di attivazione del muscolo liscio. Può essere attivato per via elettrica; Per via endocrina; Si può attivare spontaneamente; E per via meccanica; Endocrina non è la parola giusta, meglio definirla umorale perché anche alcuni farmaci possono attivare l'apparato contrattile del muscolo liscio.  Andiamo a vedere qual è l’azione del sistema nervoso autonomo sul muscolo liscio. Noi abbiamo che l'ortosimpatico può utilizzare due neurotrasmettitori, noradrenalina e adrenalina, mentre le fibre post- gangliari del parasimpatico utilizzano solo acetilcolina. Allora, quindi, le fibre post- gangliari dell’ortosimpatico utilizza due neurotrasmettitori, noradrenalina e adrenalina, mentre le fibre post-gangliari del parasimpatico utilizzano acetilcolina. Che effetti hanno questi neurotrasmettitori quando arrivano a livello del muscolo liscio? Il parasimpatico è sempre eccitatorio quindi induce la contrazione, può o portare un muscolo che è a riposo a contrarsi oppure può aumentare la forza di contrazione di quel muscolo. L’acetilcolina si lega a dei recettori muscarinici, anche se in realtà noi vedremo che è un po’ più complicato di così, ma diciamo che è fondamentalmente l’acetilcolina si lega ai recettori muscarinici, attiva la via della fosfolipasi C, come abbiamo visto la volta scorsa, che porta fondamentalmente ad aumentare la concentrazione di calcio intracellulare a cui segue una depolarizzazione che porta all'insorgenza di potenziali d'azione. Questa è l'acetilcolina su muscolo fasico. La noradrenalina su un muscolo tonico induce la contrazione. Anche qui viene attivata la via della fosfolipasi C che porta a che cosa? Ad aumentare la concentrazione intracellulare di calcio però in questo caso non nascono potenziali d'azione, ecco perché abbiamo una contrazione tonica. Quando invece l’adrenalina si lega a dei recettori beta-adrenergici viene attivata la via dell'adenilato ciclasi che invece induce il rilasciamento. Quindi se viene attivata la via della fosfolipasi C si ha contrazione, si ha un effetto eccitatorio, se invece viene attivata la via dell'adenilato ciclasi si ha un effetto inibitorio, e dopo vedremo bene perché questo avviene. Nella fibrocellula muscolare liscia sono presenti molte tipologie di canali, di pompe, di trasportatori e di recettori. Tra questi possiamo dire che sono abbondanti i canali per il potassio. Quindi nella fibrocellula muscolare liscia, nella parete della fibrocellula, nel sarcolemma sono presenti abbondanti canali per il potassio, diversi tipi di canali per il potassio, in particolare abbiamo: che sono presenti i canali al potassio voltaggio-dipendenti. Questi canali al potassio si chiudono con la iperpolarizzazione e si aprono con la depolarizzazione, diciamo che il loro stato di apertura e chiusura va a controllare il potenziale di membrana di queste fibrocellule a riposo. Questi canali per il potassio sono particolarmente espressi e sono i principali responsabili del potenziale di membrana perché? Perché  invece i canali voltaggio dipendenti per il sodio sono poco espressi, quindi diciamo che il potenziale di membrana è sotto il controllo del flusso di potassio. Il potenziale di membrana di queste fibrocellule ha un valore che oscilla tra -60 e -35 millivolt, quindi meno negativo di quello che era il potenziale di riposo di una fibrocellula muscolare scheletrica o addirittura di un neurone, questo significa che sono sufficienti piccoli spostamenti ionici per determinare una variazione del potenziale di membrana, per determinare una depolarizzazione che possa portare all'apertura di che cosa? Di canali per il calcio voltaggi dipendenti presenti in questa membrana. Quindi che cosa succede? Succede che se i canali al portassio voltaggio dipendenti sono chiusi, che cosa avviene? Depolarizzazione, si aprono i canali calcio voltaggio dipendenti e il calcio entra dentro la cellula. L’ingresso di calcio che però entra all’interno della cellula va a controllare lo stato di apertura e chiusura di un altro tipo di canali al potassio che sono dei canali al potassio calcio dipendenti. Quando aumenta la concentrazione di calcio questi canali si aprono e il potassio fuoriesce facendo che cosa? Ripolarizzando la membrana. Allora ragazzi ricordiamoci la terminologia: - potenziale di membrana a riposo, se diventa meno negativo parliamo di depolarizzazione, - ritorna il potenziale di membrana a riposo e parliamo di ripolarizzazione ulteriore iperpolarizzazione. Quindi quando il calcio entra fa aprire questi canali calcio voltaggio dipendenti, il potassio esce, ripolarizzazione. Ci sono altri due tipi di canali al potassio che sono: questi canali al potassio rettificanti interni di cui un tipo particolare sono i canali al potassio ATP-dipendenti che sono praticamente dei canali controllati dalla concentrazione di ATP nel sarcoplasma. Quando i livelli di ATP aumentano, questi canali per il potassio vengono chiusi e hanno il compito di regolare la contrazione tonica del muscolo liscio. Inoltre sono presenti un quarto tipo di canali al potassio che sono canali al potassio formati da due subunità. (Io non so se l'avete fatto nella triennale ma i canali al potassio possono essere formati da due subunità, da quattro subunità e da sei subunità). Qui sono presenti dei canali al potassio che sono formati da due subunità. Sono praticamente dei canali al potassio che contribuiscono al mantenimento del valore del potenziale di membrana e se ne conoscono fondamentalmente due tipi:  - i Task-1 che sono sensori per il pH e che quindi percependo variazioni del pH indirettamente vanno a controllare la pressione parziale di ossigeno, quindi li ritroviamo fondamentalmente a livello del sistema respiratorio e questi canali sono importanti perché uno dei parametri che può essere meno modificato è il pH. - E l'altro tipo di canali sono i canali Treck-1 che sono anch'essi sensibili al pH, ma anche alle variazioni di temperatura e alla concentrazione di acidi grassi polinsaturi. Anche nel muscolo liscio comunque quello che serve per la contrazione è l'aumento della concentrazione intracellulare di calcio. Come può aumentare la concentrazione intracellulare di calcio? Allora, il calcio può entrare: O dall'ambiente esterno, quindi dal liquido extracellulare, attraverso dei canali voltaggio dipendenti. Quindi il calcio entra tramite la cellula e fa che cosa? Può andare ad attivare il rilascio di calcio dal reticolo sarcoplasmatico andando ad aumentare ulteriormente la concentrazione intracellulare. Il calcio può essere rilasciato anche attraverso l'attivazione di secondi messaggeri, attraverso la via della