Fisiologia Lezione 1 PDF

FISIOLOGIA, LEZIONE 1 26/02/2024. Sbobinatrice: Marta Pipitò. Controsbobinatore: Mattia Pipitone Professore: Francesco Cacciabaudo. INDICE 1. PRESENTAZIONE DEL CORSO………………………………………………………pag 1 2. OMEOSTASI……………………………………………………………………………pag 2 2.1 OMEOSTASI TERMICA………………………………………………………....

FISIOLOGIA, LEZIONE 1 26/02/2024. Sbobinatrice: Marta Pipitò. Controsbobinatore: Mattia Pipitone Professore: Francesco Cacciabaudo. INDICE 1. PRESENTAZIONE DEL CORSO………………………………………………………pag 1 2. OMEOSTASI……………………………………………………………………………pag 2 2.1 OMEOSTASI TERMICA……………………………………………………….…..pag 2 3. MECCANISMI DI TERMOREGOLAZIONE………………………………………….pag 3 4. MECCANISMI DI FEEDBACK……………………………………………..…………pag 5 4.1 FUNZIONAMENTO TIROIDE…………………………………………………….pag 5 4.2 DIFFERENZA TRA I DUE FEEDBACK…………………………………………..pag 6 5. COLESTEROLO………………………………………………………………………...pag 8 6. I MECCANISMI DI REGOLAZIONE………………………………………………….pag 8 6.1 LA REGOLAZIONE………………………………………………………………...pag 9 7. COMPOSIZIONE IONICA DELLA CELLULA……………………………………...pag 11 7.1 I FATTORI PRINCIPALI CHE DETERMINANO LA CARICA DELLE MEMBRANE 8. LE MEMBRANE………………………………………………………………………pag 13 9. I CANALI IONICI……………………………………………………………………..pag 14 9.1 I MECCANISMI DI APERTURA…………………………………………………pag 15 10. COME SI MISURA IL POTENZIALE………………………………………………..pag 17 10.1 DA COSA DIPENDE IL POTENZIALE……………………………………....pag 17 10.2 GENESI DEL POTENZIALE DI MEMBRANA……………………………...pag 17 11. TEORIA DI GOLDMAN HODGKIN KATZ………………………………………….pag 18 12. POTENZIALE D’AZIONE…………………………………………………………….pag 18 13. ESPERIMENTI………………………………………………………………………pag 21 1. PRESENTAZIONE DEL CORSO La Fisiologia studia le funzioni del corpo umano. Per capire la fisiologia dobbiamo aver studiato anatomia. Dalla cellula partiremo dall’impulso nervoso, prima ancora dalla membrana, dal potenziale di membrana, l’impulso nervoso, le sinapsi ed arrivare a come una cellula può comunicare con un’altra tramite impulsi elettrici o chimici per poi passare agli apparati. L’apparato circolatorio, il respiratorio, quello renale, il sistema nervoso, endocrino e gastroenterico saranno gli apparati che esamineremo. L’endocrino è il sistema che governa il nostro corpo dal punto di vista chimico, l’obiettivo è quello di poter comprendere la funzione del nostro corpo con gli apparati ed i sistemi più importanti. Qual è la differenza tra apparato e sistema? 1 Il sistema è l’insieme di organi e tessuti che concorrono per la stessa funzione ed hanno stessa origine embrionale. Il sistema nervoso, ad esempio: tutte le cellule qui presenti hanno la stessa origine embrionale. L’apparato, ad esempio il digerente, comprende organi, tessuti e cellule che concorrono per la stessa funzione, ma hanno origine embrionale diversa. Questo è il punto importante che ne evidenzia le differenze. Testi consigliati: Carbone 2. OMEOSTASI Quando si parla di fisiologia cominciamo a parlare delle funzioni del nostro corpo che non si possono isolare rispetto all’ambiente in cui ci troviamo, perché è chiaro che il nostro corpo sta in equilibrio, o cerca di stare sempre in equilibrio, con l’ambiente esterno. Il primo concetto che dobbiamo introdurre quando si parla di fisiologia e range di fisiologia è l’omeostasi. L’omeostasi è una sorta di equilibrio. Quando parliamo di esami ematochimici non parliamo di un valore netto, ma di un range di equilibrio. 2.1 OMEOSTASI TERMICA Esempio di omeostasi: se adesso noi accendessimo l’aria calda a 40°, quale sarebbe il meccanismo omeostatico che mettiamo in atto? Il sudore e la vasodilatazione. Questo avviene perché noi siamo omeotermi, dobbiamo mantenere la nostra temperatura costante a 37°, quindi tutte le interazioni esterne che minano a far cambiare questa temperatura inducono l’attuazione di meccanismi che fanno sì che questo equilibrio possa rimanere quanto più possibile costante. Se la nostra temperatura si innalza senza una vera ragione patologica (senza prendere in considerazione la febbre che sarebbe un meccanismo di difesa) parliamo del colpo di calore, cioè un aumento di temperatura non voluto, come l’assideramento. Sono condizioni in cui l’organismo ha cercato fino all’ultimo di mantenere la propria temperatura a 37°, ma, ciò nonostante, il caldo ha cercato di mettere in atto i meccanismi della sudorazione o della vasodilatazione, o nel caso dell’assideramento il meccanismo dell’orripilazione e della vasocostrizione, e, ciò nonostante non è riuscito, cosa si paga? Si paga con la patologia. Ogni volta che si esce fuori dal meccanismo di omeostasi, in qualunque caso, non parleremo più di fisiologia, ma subentrerà la patologia, e tanto più si esce dal meccanismo di omeostasi, tanto più a lungo, tanto più i meccanismi patologici che si possono instaurare possono diventare irreversibili. 3. MECCANISMI DI TERMOREGOLAZIONE 2 Perché il sudore ci fa abbassare la temperatura? Parliamo del 2° principio della termodinamica, in cui l’energia non si crea, non si distrugge, ma si trasforma. L’organismo deve in qualche modo liberarsi di questa energia, sottoforma di calore. Impiega questa energia per far fare un passaggio di stato, passare dallo stato liquido allo stato aeriforme. Nel passaggio di stato viene impiegata energia persa dal nostro corpo, quindi dispersa nell’ambiente. Da piccoli, quando si aveva la febbre, si usava mettere l’alcol, perché è molto volatile; infatti, se bagniamo le mani con l’alcol diventano fredde, per evaporare ci chiede energia. Perché allora arriva il colpo di calore? Il colpo di calore arriva quando io mi trovo ad una temperatura alta, con un’umidità del 100%, quando, anche se sudo, l’aria è così satura di acqua che non può andare incontro l’acqua corporea ad evaporazione; quindi, non si possono mettere in atto i meccanismi di evaporazione. A cosa porta questo? Porta al fatto che la temperatura corporea comincia salire, può salire in maniera assai patologica. Il corpo di calore può portare a conseguenze molto gravi; quindi, l’esposizione al caldo umido delle zone tropicali può essere pericolosissimo. L’insolazione ci può dare il problema a livello del circolo nervoso, perché crea problemi di vasodilatazione, viene il mal di testa, la scottatura ecc.. Il colpo di calore porta ad un aumento della temperatura sistemica, come se fosse un evento febbrile, ma non è febbrile, in quanto non è causato da un agente pirogeno. Il pirogeno è un agente che va all’ipotalamo e manda un segnale che richiede l’aumento di temperatura, l’aumentare del termostato (parole del prof: dice “alza sto termostato”). Vorremmo mantenere la temperatura, ma non riusciamo e la temperatura si innalza. 3 Al contrario, quando sentiamo freddo, andiamo a vasocostringere i vasi, perché stiamo cercando di mantenere il calore, e dall’altro lato mettiamo in atto l’orripilazione Cosa è l’orripilazione? È la contrazione del muscolo erettore del pelo, che negli animali è molto più visibile che nell’uomo. A noi viene la pelle d’oca, se guardiamo il gatto o il cane quando si spaventano diventano “leoni”, cioè, avviene un sollevamento del pelo. Questo è il muscolo, noi lo abbiamo ereditato e lo utilizziamo moltissimo per la termogenesi, cioè quando sentiamo freddo; quindi, in caso di abbassamento di temperatura per mantenere l’omeostasi andiamo a mettere in atto meccanismi di termogenesi, come appunto l’orripilazione. Nella misura in cui questa contrazione ritmica dei muscoli erettori del pelo non riescono a mantenere la temperatura, essa si abbassa e può subentrare la morte, perché molti enzimi sono termosensibili e la variazione della temperatura è fondamentale per la loro attività, sia in positivo che in negativo. In biologia si parla di heat shock protein, le proteine dello shock termico. Perché ce le abbiamo? Perché, quando aumenta la temperatura, queste proteine dello shock termico vanno ad abbracciare le proteine per evitare una modificazione della propria conformazione, in quanto, in quel caso perderebbero la loro funzione; e la temperatura, così come l’osmolarità, come il PH sono tutte condizioni che potrebbero far variare il folding di una proteina, cioè il suo avvolgimento. Quindi Cloude Bernard osservò per la prima volta il concetto di ambiente interno stabile, attraverso lo studio di varie funzioni fisiologiche, come la temperatura corporea, la frequenza cardiaca e la pressione arteriosa. Possiamo controllare la pressione? Il nostro corpo è in grado di automonitorarsi? Si. Come potremmo misurare la pressione arteriosa? Risposta del collega: la vasopressina. Risposta del prof: quella è una risposta. Cosa permette all’organismo di percepire una variazione? I recettori. Noi abbiamo sia a livello centrale che periferico dei recettori, abbiamo i barocettori, quindi recettori di pressione, volocettori(recettori di volume) ed i termocettori. Quando si parla di “centrale” non si parla di sistema nervoso, ma di volocettori e barocettori a livello cardiaco o allo sbocco dei grossi vasi. Abbiamo questi due recettori poiché, qualora ci fossero delle alterazioni nella pressione o nel volume, ci possono essere delle risposte che può dare direttamente il cuore, delle risposte mandate a livello centrale, si può rispondere tramite degli assi, (ad esempio l’asse che collega ipotalamo, ipofisi e surrene) la vasopressina o l’eritropoietina, cioè tanti ormoni, neurotrasmettitori o neurormoni che vengono prodotti a seguito di una misurazione. 4  4. MECCANISMI DI FEEDBACK L’organismo è in grado di mantenere la propria omeostasi perché è in grado di misurare quello che sta accadendo e, non appena all’interno del nostro corpo dei valori vanno fuori dai range in cui sono settati, l’organismo risponde tramite dei meccanismi detti “a feedback” negativi o positivi. Con l’aumento della temperatura io sento caldo, allora il mio corpo percepisce che la temperatura sta aumentando, e lo percepisce grazie ai termocettori che comunicano con l’ipotalamo, dove c’è il set point della temperatura. Il centro di controllo della temperatura corporea si trova a livello ipotalamico. Non appena il nostro corpo si trova ad una temperatura più bassa o più alta rispetto alla temperatura ipotalamica, l’organismo risponde, e lo fa attraverso un feedback. Un feedback negativo è un feedback che va controcorrente rispetto a quello che sta accadendo, quindi se sta aumentando la temperatura, io metto in atto dei meccanismi che fanno si che la temperatura si abbassi; quindi, vasodilato e questo mi porta a disperdere il calore, e allo stesso tempo sudo e questo mi aiuta, grazie alla traspirazione e all’evaporazione, a perdere il calore. 4.1 FUNZIONAMENTO TIROIDE Pensa di poter essere ancora più efficace con le ghiandole, come la tiroide. Quando facciamo diagnosi di ipertiroidismo e ipotiroidismo non la facciamo solo sugli ormoni che produce la tiroide, che sono T3 e T4 (la loro componente libera è FT3 e FT4), ma noi la facciamo su TSH, cioè un ormone che produce l’ipofisi. Quando noi produciamo tanto ormone tiroideo, esso, a feedback, ritorna all’ipotalamo ed emana un messaggio che blocca la produzione (parole del prof: dice “basta, non produrne più”). Questo è un feedback negativo, e cosa può essere più efficace di un prodotto a dire a chi lo produce di fermarsi, perché l’ipotalamo e l’ipofisi sono i controllori, i regolatori della tiroide. Il prodotto della tiroide, una volta che arriva alla concentrazione dice di fermarsi, quando c’è una condizione patologica, questo meccanismo si rompe, quindi, quando sono in ipertiroidismo mi ritrovo ad avere alti livelli di ormoni tiroidei, in particolare il T4, che è la forma normattiva, e prossimi azzeri di TSH, perché la tiroide acquisisce una propria autonomia e non segue l’ipofisi che nei suoi comandi nel fermarsi o continuare; quindi, si rompe il meccanismo di feedback. Questo è il feedback negativo: consente di produrre un cambiamento opposto allo stimolo iniziale, facendo sì che il prodotto finale di un processo inibisca il processo stesso. (parole del prof: io produco, c’è un qualcuno che mi dà istruzioni, io ascolto le istruzioni e procedo. Da quello che io produco, il mio prodotto torna indietro e dice “è esattamente come lo volevi tu?” “si”, allora non sono più stimolato a produrre quel prodotto.) 5 Se si rompe questo meccanismo, continuo a produrre ed anche se il prodotto torna indietro da chi mi comanda, si rompe il meccanismo. Il feedback positivo: uno degli esempi più emblematici si ha durante il parto con l’ossitocina. Perché? Il feedback positivo è un meccanismo ad effetto domino che inizia con le prime contrazioni che inducono il rilascio di ossitocina e ne aumentano la quantità, stimolando le contrazioni ed il loro aumento e a sua volta un ulteriore rilascio di ossitocina. 4.2 Differenza tra i due feedback: -Positivo: meccanismo di amplificazione del segnale, che deve essere amplificato. Un altro esempio è quello della produzione di insulina dopo i pasti. Il più grande induttore nella liberazione di insulina è il glucosio, ma anche gli amminoacidi ed i carboidrati. È un meccanismo a feedback positivo perché più aumenta la quantità di nutrienti nel sangue, maggiore sarà la spinta e la produzione di insulina. L’insulina ha due rilasci: quella preformata, che, quando aumenta la glicemia viene subito rilasciata, e poi se lo stimolo continua, ne viene prodotta di nuova. -Negativo: arriva uno stimolo, tocca un organo, l’organo produce quello che deve produrre, il prodotto torna indietro e dice “ci sto” e a quel punto, chi ha dato l’ordine, che sia l’ipotalamo o l’ipofisi, con l’asse TSH tiroide, non viene più prodotto il TSH. Come si fa diagnosi ad un individuo con ipotiroidismo? Avrà un TSH più alto, che supera i valori. Questo perché l’ipofisi non svolge la sua attività in modo corretto per un motivo, come un gobbo, una tiroidite autoimmune, mancanza di iodio ecc. All’ipofisi non arriva un feedback di ritorno e continua a produrre TSH, ma nonostante tutto, quando non ha la possibilità di produrre ormoni è ingrossarsi. Una cosa che si osservava anni fa era il gozzo, dato da ipotiroidismo da mancanza di iodio. Questo perché per produrre gli ormoni T3 e T4, è necessario lo iodio, ma in sua mancanza non è possibile la loro produzione, nonostante la continua stimolazione dell’ipofisi. Dato che il TSH, oltre a stimolare gli ormoni, ha un effetto trofico (induce un aumento del volume della ghiandola), l’unica cosa che può fare la ghiandola è un taglio di volume. Ecco perché, ai tempi molte persone avevano un collo molto grande, era il gozzo (ingrossamento della tiroide), che poteva essere nodulare o non nodulare, ma la causa era questa. Walter Cannon propose un aumento di variabili che sono sotto il controllo omeostatico: fattori ambientali, osmolarità, temperatura e PH, materiali per la necessità della cellula, nutrienti. Acqua, sodio, calcio, ossigeno, secrezione interna. L’organismo è in grando di monitorare il proprio stato interno e reagire in modo da minimizzare le variazioni che minacciano la sua funzione. L’organismo cerca sempre per mantenerci in salute di mettere in atto strategie che possono riportare i valori ad un range normale. Quando l’omeostasi, cioè l’equilibrio, i range normali, si perdono perché l’organismo non è più in grado di riportare indietro le condizioni in seguito ad una perturbazione interna o esterna, a quel punto si instaura la patologia. 6 La differenza tra la patologia e la fisiologia sta in questo: in fisiologia, siamo ancora nelle condizioni in cui siamo sottoposti ad agenti stressogeni esterni ed interni che vorrebbero far cambiare le condizioni, ma l’organismo sano riesce a riportare e mantenere l’omeostasi, grazie a meccanismi di feedback. Se il meccanismo si rompe, subentra la patologia. Ci possono essere organismi in equilibrio, variazioni interne ed esterne, quest’ultime si traducono in una perdita dell’omeostasi, che l’organismo tenta di compensare. Se si ha successo si torna ad uno stato di salute; se fallisce, parliamo di patologia. Il fallimento dei meccanismi omeostatici è detto Patologia. Esempi: cosa è la massa? È una condizione di ipertrofia cellulare ed è una condizione reversibile. Questo significa che, andando in palestra, metto sotto sforzo il muscolo che va in ipertrofia. Il muscolo va in ipertrofia perché è sottoposto ad uno stress a cui non era abituato, per evitare delle alterazioni alle articolazioni, l’organismo risponde aumentando il volume del muscolo (da non confondere con l’iperplasia che sarebbe l’aumento delle cellule). Quando non si va più in palestra, l’organismo va in risparmio, in quanto per mantenere il muscolo occorre energia, quindi esso si perde. Questa è una condizione benigna. Le condizioni patologiche: ipertrofia prostatica. La prostata nell’anziano aumenta nel suo volume, è una condizione patologica, perché con l’età si è sottoposti ad alterazioni ormonali, così, questa ghiandola inizia ad aumentare la produzione delle cellule. L’ipertrofia cardiaca nell’anziano si può mettere in relazione con l’ipertrofia dell’atleta. Un anziano con il cuore di un atleta potrebbe morire, in quanto la struttura del cuore e quella muscolare nell’atleta sono completamente diversi. L’ipertrofia dell’atleta dà una migliore performance al cuore, quella dell’anziano fa perdere performance. Iperplasia, ipoplasia, metaplasia, ipertrofia. (Ricerche da internet: L'iperplasia è un aumento del volume di organi e tessuti, dovuto ad una proliferazione cellulare determinata da stimoli infiammatori, infettivi o ormonali. L'ipoplasia è un termine che indica lo sviluppo incompleto tanto di un organo quanto di un tessuto, a causa di una quantità di cellule inferiore alla norma. Ipertrofia muscolare: aumento di volume del muscolo per aumento di volume degli elementi che lo compongono) Il reflusso, con il tempo, causa la metaplasia, cioè quella condizione in cui l’epitelio dell’esofago cambia, in quanto non è portato a mantenere l’acido, non è una cosa naturale che può diventare una patologia. L’organismo anche in queste condizioni tende a adattarsi, ma ci sono dei cambiamenti reversibili, come l’ipertrofia dell’atleta, come l’ipotrofia muscolare, come quando ci spezziamo un arto, ma ci sono delle condizioni in cui le condizioni diventano irreversibili, e quando si parla di irreversibilità dell’adattamento, 7 l’agente interno o esterno che ha indotto la modifica è stato così lungo, persistente, che la cellula ha cambiato la sua struttura, quindi ha perso la funzione. Quindi, l’organizzazione del sistema biologico a fine di mantenere costanti le composizioni dei fluidi, saluti, elettroliti, lipidi, acidi nucleici e proteine, è importante che vengano mantenuti costanti le velocità dei processi di sintesi, metabolici e di trasporto, i sistemi si trovano in uno stato di equilibrio dinamico, mantenuto attraverso gli scambi tra ambiente interno ed esterno, regolato dalla legge di azione di massa (la massa non si crea, non si distrugge, ma si trasforma). 5. COLESTEROLO Il colesterolo di base ha diverse importanti funzioni, la prima tra tutte mantenere la fluidità di membrana, nella sintesi degli ormoni steroidei, nella sintesi dei sali biliari e della vitamina C. L’80% del colesterolo del nostro sangue viene prodotto da un enzima chiamato idrossimetilglutaril-CoA reduttasi. Questo enzima è il target delle statine. Cosa succede? Normalmente abbiamo un feedback, se la mia ipercolesterolemia è alimentare, si migliora lo stile di vita con una sana alimentazione e dello sport e risolviamo il problema. Se non è un problema di tipo alimentare, ma è dato da un’alterazione di questo enzima, se si sta a dieta questo enzima produce il colesterolo, una volta che riceve il feedback che ce n’è abbastanza per continuare la sua attività. Se non risente di questo meccanismo, l’enzima continuerà a produrre colesterolo ed arrivare a livelli altissimi. Questo è uno dei meccanismi dovuti all’ipercolesterolemia. Le statine vanno ad inibire questo enzima ed inibiscono la sintesi endogena, così che, se al paziente viene somministrata la statina (che può essere un farmaco che dà tossicità muscolare) vado a dosare la CPK, cioè la creatinfosfochinasi, che è un enzima muscolare. La statina potrebbe indurre danno muscolare, manifestare dolori, in quel caso il medico ne dosa la quantità e la CPK. Se la CPK è normale, si continua; se non è normale, si sostituisce con un altro farmaco, che è l’Ezetimibe, che si utilizza insieme a bassi livelli di statina, che invece inibisce l’assorbimento del colesterolo, e quindi è un altro aiuto, poiché le statine sono farmaci prescritti con attenzione. 6. I meccanismi di regolazione: Il feedback negativo (o retroazione) ed il feedback positivo. Quello negativo presenta un livello ottimale di funzione, in cui il sistema si mantiene stabile. Un aumento della concentrazione del prodotto inibisce la sua sintesi. ES: il TSH viene prodotto dall’ipofisi, una volta che esso agisce sulla tiroide, la tiroide produce gli ormoni tiroidei. Se gli ormoni tiroidei sono prodotti in una concertazione adeguata, tornano a livello dell’ipotalamo e dell’ipofisi, spegnendo il segnale. È un esempio di feedback negativo. 8 In positivo la concentrazione di prodotto amplifica la sua sintesi; quindi, è un meccanismo ad amplificazione o effetto domino. Il meccanismo è quello dell’ossitocina, in cui sia l’ossitocina che le contrazioni si amplificano da soli. Per esservi un feedback, deve esserci sempre un sensore che controlla, quindi un meccanismo a monte che controlla i livelli. Se l’ipotalamo che produce il TRH, che è l’ormone che spinge l’ipofisi a produrre il TSH deve avere un sensore per capire se è presente abbastanza ormone tiroideo o meno. Se il meccanismo percepisce un abbassamento della produzione di ormoni, l’ipotalamo produce il TRH, che agisce sull’ipofisi, in particolare l’adenoipofisi, che produce il TSH, ed il TSH agisce sulla tiroide. L’ipotalamo ha dei meccanismi sensore, che sono fondamentali per controllare l’omeostasi, il volume, la pressione, la produzione di ormoni, la temperatura. Questo è possibile perché all’interno abbiamo un range, in cui all’interno lo possiamo misurare. Se perdiamo la capacità di misurare questo range, si va incontro ad una patologia. La perturbazione del sistema genera dei cambiamenti che possono avviare programmi anche complessi di organizzazione dei complessi biologici, sviluppo, specializzazione cellulare. Il sistema di controllo ha memoria delle precedenti esperienze e genera una riposta che anticipa la correzione e previene gli effetti della perturbazione. Quando sudiamo tanto, la prima cosa che avviene è la sete. Il centro della sete e della fame si trovano a livello ipotalamico. L’acqua, prima di arrivare nel sangue e segnalre all’ipotalamo averne bisogno, ha bisogno di tempo, ma non beviamo così tanto da far sì che l’acqua arrivi all’ipotalamo per smettere di bere. Come si spiega? Grazie ad un sensore che si trova a livello della faringe che non potrebbe essere al livello del sangue. Noi abbiamo degli osmocettori, cioè recettori di osmolarità, al livello della faringe, che percepiscono quanta acqua sta entrando e, ad un certo punto, non riescono a controllare la quantità di acqua che abbiamo perso ed abbiamo raggiunto il feedback, ma trasmettono al centro della sete, finché quest’ultimo aspetta che l’acqua entri in circolo. Se dopo circa 30 minuti le condizioni non sono ripristinate, riparte lo stimolo della sete. Siamo controllati da questi meccanismi recettoriali, grazie alla loro presenza siamo nelle condizioni di rispondere. Anche il meccanismo della sete ha recettori periferici che permettono di controllare e colmare le lacune idriche in maniera graduale. Le strutture, specializzazioni degli apparati, fungono da barriere e servono per distribuire nutrienti, metaboliti e gas. Funzione di accumulo, metabolizzazione, assorbimento e filtrazione, e strutture extracellulari dinamiche. Andiamo a valutare tutto quello che i nostri sistemi ed apparati svolgono per garantirci queste funzioni vitali. 6.1 LA REGOLAZIONE Questi meccanismi finemente regolati vengono regolati dal sistema nervoso ed endocrino. Essi lo fanno in sinergismo. L’ipotalamo viene definita una ghiandola neuroendocrina, essa si trova in una zona tra il sistema nervoso e l’endocrino. È quella struttura che fa da intermedio tra i due sistemi, ed in base alle esigenze del nervoso, 9 l’endocrino viene assoldato di conseguenza. La regolazione ormonale, la liberazione di mediatori ormonali ed ormoni che interagiscono con strutture recettoriali. Qual è la differenza tra la saliva e l’insulina? La saliva è un secreto; gli ormoni tiroidei o l’insulina, invece, vengono chiamati ormoni. Gli ormoni possono agire a lunga distanza, rispetto a dove vengono sintetizzati, ed agiscono sempre tramite un recettore. La sede del recettore cambia a seconda della natura dell’ormone, che può essere di natura proteica, amminoacidica e steroidea. Di natura proteica conosciamo il glucagone e l’insulina. Di natura amminoacidica, come gli ormoni tiroidei che hanno recettori intracellulari: Di natura steroidea, il cui precursore è il colesterolo, con recettori intracellulari, che possono fungere da fattori di trascrizione e stimolare la sintesi di molecole specifiche La ghiandola endocrina è una ghiandola che riversa il proprio contenuto nel sangue, quella esocrina all’interno di una cavità esterna o interna. Se siamo in pronto soccorso con un paziente in shock anafilattico la prima cosa da fare è somministrare l’adrenalina. Possiamo somministrare il cortisone? Si, ma diamo prima l’adrenalina in quanto agisce più velocemente rispetto al cortisone. Un corticosteroide può necessitare di 45 minuti per agire, anche somministrandolo endovena, non ha una risposta immediata, questo perché ha un recettore intracitoplasmatico, deve indurre l’attivazione di molecole antinfiammatorie. Serve qualcosa che induca la vasocostrizione ed avere un effetto sul cuore, aumentandone la contrazione e rendendola immediata. L’adrenalina non va somministrata da sola, poiché ha un ruolo nell’evitare uno shock cardiogeno. Nel caso dello shock anafilattico, in seguito all’infiammazione una vasodilatazione sistemica in tutti i vasi, è come se il sangue non bastasse più e la pressione cade così tanto che il cuore non riesce più a pompare nulla. Dopo aver somministrato l’adrenalina, bisogna riprendere subito i parametri vitali, poiché induce subito vasocostrizione e riprende il battito cardiaco; successivamente somministro il cortisone come antinfiammatorio per andare a bloccare gli effetti che hanno indotto questa condizione, che può essere perfino di rigonfiamento della glottide, causato da un cibo che fa allergia. 10  PARTE 2 Sbobinatrice: Plescia Giusi Controsbobinatrice: Pollina Monica 7. COMPOSIZIONE IONICA DELLA CELLULA Questa immagine va ad anticipare un concetto: la cellula è carica, e quindi ha un proprio potenziale di riposo. Il potenziale di riposo è una carica che si trova a cavallo della membrana che normalmente a riposo è negativa, che può cambiare da cellula a cellula e che avendo un potenziale ci possiamo prendere la briga di concludere che siamo elettrici, nel senso che produciamo corrente. Una conduzione elettrica presuppone che ci sia un qualcosa di carico e che si venga a cambiare anche la carica. La cellula possiede un proprio potenziale e i messaggi inviati dal sistema nervoso al dito del piede sono imminenti, proprio con la velocità con la quale si viene a pensare una determinata cosa, fanno capire che non c’è un tempo di latenza, il riflesso è immediato a causa della conduzione elettrica. Chi ci può dare la carica a livello della carica e della membrana? La carica può essere data dagli: -ioni - proteine Come anticipato le cellule a riposo, soprattutto le cellule eccitabili, hanno un potenziale di riposo che è negativo (es. un neurone, una cellula eccitabile, a riposo quando non viene stimolata ha un potenziale di riposo che è di -70 elettronvolt). 11 7.1 FATTORI PRINCIPALI CHE DETERMINANO LA CARICA DELLA MEMBRANA: Se guardiamo la “ A-“ è l’unica che ci giustifica in realtà che la cellula è carica negativa, perché è vero che il sodio, il potassio, il calcio sono degli attori, ma l’unico ione che potrebbe ma che è negativo è il cloro. Ma in realtà il potenziale di membrana, quindi la carica a cavallo della membrana, a riposo è sempre negativo. Si definisce a riposo quando la cellula non viene stimolata. Questo perché all'interno della membrana ci sono delle proteine che hanno dei residui amminoacidici carichi negativamente e sono gli unici che non presentano dei canali che possono uscire o entrare dalla cellula, a differenza degli ioni che presentano dei canali specifici. La membrana plasmatica è poco e nulla permeabile alle proteine che sono intrappolate nella cellula. Questa è la ragione per cui la membrana la troviamo negativa, ma non è l’unica perché abbiamo la pompa sodio potassio. Questa pompa è un meccanismo di trasporto attivo primario contro gradiente di concentrazione, per cui porta 3 ioni sodio fuori dalla cellula e due ioni potassio all’interno utilizzando una molecola di ATP. Questo meccanismo è fondamentale perché si fanno uscire tre ioni carichi positivamente dall'interno verso l'esterno e se ne fanno entrare due; quindi, ci si rende conto che le cariche positive dentro si riducono. D’altro canto è fondamentale che il sodio stia al di fuori della cellula perché è fortemente idroscopico (richiama acqua). Infatti a seguito di morte, ovvero quando l’ATP viene meno e quindi si viene a bloccare la pompa sodio-potassio, si viene ad avere il blebbing di membrana, perché il sodio dal momento che comincia a far entrare l’acqua, fa scoppiare le cellule. Il calcio, per quanto possa avere un ruolo fondamentale nelle ossa, il nostro organismo ne può fare un uso più nobile. Il calcio è un secondo messaggero importantissimo, infatti può essere responsabile: - della contrazione muscolare -della trasduzione del segnale, cioè in alcuni pathway il calcio per de granulare le membrane, che contengono il neurotrasmettitore, ovvero per rilasciarlo, hanno bisogno di alcune vescicolette che si possono fondere con la membrana e quindi rilasciare il contenuto grazie al calcio. Quindi il calcio ha un ruolo come secondo messaggero, cioè ha dei ruoli nella comunicazione cellulare come effettore che è essenziale; infatti, è bene ricordare che l'organismo in carenza di calcio preferisce toglierlo alle ossa, quindi indurre uno stato di osteoporosi piuttosto che vivere in assenza. 12  Poi abbiamo la pompa sodio potassio che mantiene il sodio e il potassio lontani dall’equilibrio elettrochimico consumando ATP, gradienti elettrochimici, invece, favoriscono la diffusione del sodio e del potassio. Bisogna sapere prima che parliamo del cloro, che la cellula a riposo è carica negativa, se qualora volessimo stimolare questa cellula, il potenziale si deve invertire sempre a cavallo della membrana, dove per prima cosa bisogna farà entrare il sodio che è carico positivamente e sarà in grado di invertire questo potenziale, per cui la cellula una volta che da potenziale negativo di riposo andrà al potenziale più positivo, sarà in grado di trasmettere o un potenziale o di avere un ruolo effettivo. Il cloro è carico negativamente. Lo xanax, i barbiturici, l'alcool hanno tutti lo stesso recettore, ossia il recettore del gabba che è il recettore del cloro, in particolare hanno un effetto inibitore, perché quando io apro questo canale o tramite le benzodiazepine o i barbiturici o in maniera fisiologica, induco un ingresso di cariche negative dentro la cellula. Quindi se la cellula normalmente ha un grado di eccitabilità normale che risponde a un -70 e quindi da uno stimolo standard può essere stimolato e avere una risposta, se faccio entrare tanto cloro il potenziale a cavallo diventa ancora più negativo; quindi uno stimolo medio non riesce ad avere più nessuno effetto per cui se si è sotto effetto di benzodiazepine probabilmente non si è molto attenti alla guida. Se si farà uso di alcol invece, potremmo perdere i freni inibitori grazie ai lobi frontali, dove c’è un’area di controllo in grado di permettere di attrarre quello che si sta facendo. 8. LE MEMBRANE 13  9. I CANALI IONICI Gli ioni hanno bisogno di un canale perché sono di gran lunga più piccoli delle macromolecole, però ciò nonostante hanno bisogno di un canale perché sono carichi. La membrana, ricordiamo, che all'interno è idrofobica e apolare; quindi, non può permettere il passaggio di qualcosa di polare o addirittura ionico, per cui gli ioni pur essendo piccoli hanno bisogno di un canale, ovvero: canali ioni specifici. Non esiste un canale unico, questo perché ognuno di essi, avendo un numero e una dimensione atomica diversa hanno bisogno di un canale specifico (es. canale del potassio, sodio, cloro). 14  9.1 MECCANISMI DI APERTURA I canali ionici si possono aprire grazie: - alla variazione del potenziale di membrana; quindi, quando questa membrana cambia il proprio valore da riposo negativo a positivo, questo potrebbe essere un segnale che fa aprire un canale. - a seguito del legame di un ligando e quindi un ligando può indurre all’apertura del canale - dalla tensione della membrana plasmatica. Questo è un concetto fisico, cioè a condizione di stiramento questo potrebbe indurre l’apertura del canale. Esempi di vari tipi di legami: - voltaggio dipendente, che sono quelli che si aprono a seguito di una variazione del potenziale di membrana, che non è altro che è un valore di carica, dove la membrana assume e che a riposo risulta essere sempre negativo, e che quando questo valore da negativo diventa positivo, c’è una variazione che indurrà, l’apertura dei canali. -canali ligando dipendente dove tutti hanno un recettore che aprono lo stesso canale del gaba. La nostra cellula si è inventata un canale repressivo, che serve per spegnere la troppa eccitabilità, dove ha un neurotrasmettitore acido gamma amminobutirrico (gaba), altre sostanze esogene possono e sono in grado di legare il ligando che apre questo recettore. 15 - Canali che si aprono a seguito di stiramento: che si trovano in prossimità di muscoli e legamenti. Grazie a dei canali che inviano l’impulso al sistema nervoso e ci danno la percezione che una determinata posizione sia eccessivo per il nostro corpo e quindi lo lasciamo andare, evitando cosi di incorrere in strappi muscolari. Bisogna sapere che oltre ai canali precedentemente citati abbiamo dei canali che si aprono solo in seguito a dei segnali specifici o a depolarizzazione. Ogni canale inoltre può avere: - una propria permeabilità: si riferisce alla velocità con la quale una specie ionica attraversa un canale - una propria selettività: mette a confronto la velocità con cui ioni diversi attraversano lo stesso canale ionico aperto. Maggiore è la velocità con la quale uno ione passa più è selettivo per quella specie. Per gating si definisce il meccanismo di apertura e di chiusura del canale -canali voltaggio dipendente -canali ionici ligando dipendente -canali ionici meccano-attivati, ovvero quelli da stiramento In tutte le cellule è possibile registrare una differenza di potenziale, tra un ambiente esterno e il citosol, definito potenziale di membrana oppure potenziale trans membrana. È bene specificare che non è un potenziale uguale per tutti ma dobbiamo far riferimento cellula per cellula perché posso modificarsi, ciò sarà importante per sottolineare come si propaga il potenziale a livello del cuore dove abbiamo il muscolo scheletrico. Es. il crampo che può avere nel muscolo scheletrico per come si distribuisce l’impulso, nel cuore non può essere perché una scossa tetanica, che è quella che ci causa il crampo e ci causa dolore, se questa scossa avviene nel cuore ovviamente si muore. 16  10. COME SI MISURA IL POTENZIALE? Sperimentalmente si determina misurando la differenza di potenziale tra il valore di potenziale registrato, inserendo una pipetta di vetro all’interno di una cellula e collegata con un amplificatore di segnali elettrici rispetto a quelli registrati da un elettrodo di riferimento posto nel fluido. Questo perché, guardando la terza immagine, si nota una pipetta all’esterno che va a misurare in acqua distillata quello che c’è fuori dalla cellula; invece, la pipetta interna ci va a misurare quello che c’è dentro; il rapporto tra quello che ci viene misurato dalla pipetta di vetro esterno e quella interna è il potenziale di membrana. 10.1 DA COSA DIPENDE IL POTENZIALE DI MEMBRANA? Intanto bisogna dire che le specie ioniche, affinché ci possa essere un potenziale devono essere presenti diverse concentrazioni a cavallo della membrana. Le specie hanno una differente permeabilità ed equilibrio. L’equilibrio che si stabilisce è un equilibrio elettrico in cui i flussi sono uguali ma di segno opposto. Il flusso non è nullo, ma costante e continuo grazie alla pompa sodio potassio. È importante ricordare che quando si ha un cambiamento del potenziale di membrana, quindi l’inversione che da meno passava a più, la pompa sodio potassio continua a lavorare, essa ha il ruolo di riportare l’inversione al suo posto. 10.2 GENESI DEL POTENZIALE DI MEMBRANA Il potenziale di membrana è una conseguenza di diseguale distribuzione di ioni, tra l’ambiente intracellulare ed extracellulare. È determinato dalla permeabilità di membrana plasmatica e ioni. L’energia utilizzata è ciò che ci da questa forza per far si che ci sia la differenza a cavallo della membrana sono due: 17 1.energia chimica dovuta al gradiente di concentrazione, che è quello che fa passare le sostanze dal punto in cui sono più concentrate a meno concentrate 2.energia elettrica agisce sulle cariche quando si trovano all’interno di un campo elettrico L’insieme delle due forze da vita al gradiente elettrochimico per cui noi comunichiamo dal sistema nervoso alla periferia e da qui al sistema nervoso, grazie ai meccanismi ionici, quindi a gradienti elettrici che possono essere intervallati da gradienti chimici, cioè da neurotrasmettitori che si possono intermezzare a questi movimenti di corrente. 11. TEORIA DI GOLDMAN HODGKIN KATZ Descrive il potenziale di membrana in funzione del rapporto della concentrazione degli ioni permeabili nei compartimenti cellulari ed extracellulari. Nel neurone e nella cellula muscolare essendo la permeabilità al potassio superiore a quella degli altri ioni il potenziale di membrana è prossimo al potenziale di equilibrio del potassio. Ciò significa che quando noi dobbiamo avere un potenziale, dobbiamo avere un potenziale che sia data dalla sommatoria degli ioni che entrano o escono. Noi come valore ci avviciniamo allo ione che ha una maggiore permeabilità e quindi il potassio, avendo una grandissima permeabilità rispetto agli altri ioni, le membrane mediamente si avvicinano al suo stato di permeabilità come se lui solo fosse l’unico ione che entra o esce dalla cellula. 12. POTENZIALE D’AZIONE Abbiamo visto che una cellula ha un potenziale di membrana, ma un segnale affinché possa essere efficace deve essere trasmesso. Quindi bisogna immaginare un neurone, un motoneurone che fanno riferimento ai movimenti dei muscoli striati, e devono essere nelle condizioni di indurre una contrazione in tempo reale che può essere svolto grazie al potenziale d’azione, alla trasmissione del segnale che deve essere generato dal neurone che una volta generato deve essere trasmesso lungo il neurone o interneuroni, fino alla placca neuromotrice. Il neurone è formato da assone, soma e dendriti; la differenza del movimento dell’assone e dei dendriti sta nel fatto che il messaggio dal soma esce tramite l’assone, invece gli impulsi entrano tramite i dendriti. Quindi possiamo dire che tramite i dendriti l’informazione va in senso centripeto tramite l’azione dell’assone in senso centrifugo. L’unica modalità di trasmissione lungo le fibre nervose e nel tessuto muscolare consiste in una variazione breve del potenziale di membrana. Il messaggio da un neurone all’altro può essere fatto passare tramite l’inversione del potenziale di membrana di ognuno di esse, tramite un potenziale di azione che è un meccanismo che fa si che si aprano dei canali tali che i canali le cariche negative vengono invertite per cui il potenziale è più in 18 toto negativo ma che diventa positivo da -70 a + 30, in questo modo il messaggio può essere trasferito velocemente da una cellula all’altra. Mentre se parliamo dell’assone da ciò avviene da un nodo di Ranvier all’altro. Il potenziale di azione è quindi l’unica modalità di trasmissione di un segnale lungo le fibre nervose del tessuto muscolare, che consiste nella variazione breve del potenziale di membrana, in cui la cellula passa da un potenziale a riposo più negativo a uno più positivo. Se guardassi a livello grafico il potenziale di azione, le basi ioniche del potenziale troviamo che il potenziale potrebbe essere indotto da diversi tipi di impulsi. Infatti, troviamo: -impulsi di bassa intensità, che non inducono nulla, perché affinché si passi da un potenziale di riposo e si venga ad innescare la depolarizzazione della membrana, abbiamo la necessità di raggiungere un valore soglia, finché non si raggiunge un valore soglia, per esempio da – 70 a -50, non può partire. Quindi se arriva uno stimolo troppo debole questo non genererà nulla, tornerà indietro e quindi non partirà alcun messaggio. Un impulso elevato quindi raggiunge il potenziale soglia e a quel punto si vieni ad avere un potenziale di riposo, dopodiché si arriva al punto critico, il potenziale soglia che è sempre negativo, dove non sarà possibile bloccarlo e da dove partirà, a questo punto, la depolarizzazione della membrana, per cui si arriva a zero, si ha l’inversione della polarità, arriva a +30 e dopodiché si ha quella che viene chiamata “ripolarizzazione della membrana” , cioè un ritorno lento a quello che è un potenziale negativo, dopo che si raggiunge il plateau. 19 Domanda: ma come mai c’è questo potenziale postumo? Avviene dopo che si ha una depolarizzazione perché c’è un momento in cui il potenziale, come nel neurone piuttosto che nel restare a -70 diventa più negativo portandosi a -90. Questo è dovuto alla cinetica dei canali del potassio, ma la caratteristica è importante perché, se pensiamo a livello evoluzionistico, se si ha un potenziale più negativo è più difficilmente eccitabile. Questo meccanismo ha il compito di evitare la sommazione degli impulsi, quindi dopo che viene inviato un potenziale di azione di una cellula perché è arrivato uno stimolo e lo stimolo è arrivato al livello soglia, che fa partire il potenziale che a suo volta si invertirà a livello della membrana, torna indietro per un breve periodo diventando più negativo rispetto al solito come potenziale di riposo. Questo avviene perché in questo modo se arriva nelle immediate vicinanze un altro impulso, la cellula non è ancora responsiva o comunque affinché la cellula possa essere nelle condizioni di rispondere deve essere troppo potente, perché una cosa è passare da -70 a + 50 e quindi al valore soglia, un’altra raggiungere i -90 elettronvolt, per cui la cellula risulta in un periodo refrattario, in un periodo dove non può rispondere ad altri stimoli. I potenziali d’azione hanno durata e forma diversa che riflettono le funzioni della cellula che devono assolvere. Caratteristiche che dipendono da: -composizione -densità -funzionalità dei canali Guadate: - “A” è un neurone, - “B” è una cellula cromaffine - “C” è caratteristico perché questa forma si vede solo nel cuore. Nell’immagine abbiamo un plateau lungo, un potenziale di riposo che cambia da cellula a cellula. Il cardiomiocita scende sotto gli 80, dopodiché si avrà la depolarizzazione e un platò molto lungo che evita a livello biologico l’arrivo di un secondo stimolo e venga a indurre un altro stimolo e induca un’altra contrazione. Cos’è un crampo? Si definisce crampo una contrazione tetanica, che è la sommazione di più stimoli che lasciano il muscolo contratto. Nel cuore questo non avviene per la fisiologia della distribuzione della ripolarizzazione della membrana, dal momento che la ripolarizzazione della membrana prevede tempi molto lunghi e non avendo canali disponibili per far ripartire immediatamente un altro potenziale per cui nel cuore non abbiamo un certo tempo di latenza non possiamo fare nulla. Ciò fa si che il cuore non può mai rimanere fermamente contratto. 20 ESPERIMENTI CHE FANNO CAPIRE LA GENERAZIONE DEL POTENZIALE DI AZIONE Sono: -potenziale soglia: - 40,- 30. Un valore che superato innesca un potenziale di azione, che una volta raggiunto induce un potenziale di azione, una depolarizzazione della membrana. Per arrivare a questo potenziale soglia ci vuole uno stimolo tale da farlo raggiungere, perché se uno stimolo è uno stimolo più debole non si arriverà al valore soglia e il potenziale ritorna indietro per cui non si attua niente - potenziale di azione: si raggiunge quando si passa da un potenziale di – 70 a un potenziale positivo di + 63; questo è dovuto al passaggio di sodio nell’ambiente. Fino a ora è stato che la membrana è carica a riposo negativamente e che ad un certo punto arriva un impulso e comincia a positivizzarsi, perché se passa da -70 a -50 è più positiva, poi se arriva al valore soglia si arriva a 0 e si inverte il potenziale, quindi diventa positiva. Questo è causato dall’apertura dei canali del sodio che induce la depolarizzazione di membrana, ma che una volta entrato della la membrana induce, portando cariche positive con se ed entrando dentro la cellula, facendo passivamente dal momento che la pompa sodio potassio ha creato un gradiente all’esterno, succede che nel momento in cui canali a voltaggio dipendente si aprono dal momento che hanno sentito il cambiamento di voltaggio, fanno entrare il sodio, la membrana si positivizza, fino a un valore plateau. 21 Dopodiché si attivano altri tipi di canali che sono che sono quelli del potassio che sono responsabili della ripolarizzazione che apriranno i canali del potassio che fanno uscire cariche positive per cui con il tempo si ripositivizza. A questo punto bisogna rinegativizzare la membrana, per fare questo il potassio deve uscire; colei che aveva un gradiente di potassio interno era la pompa sodio potassio che dove fare uscire tre di sodio e ne deve fare entrare 2 potassio, dove in questo caso o un gradiente del potassio, faccio uscire queste cariche positive, mentre la pompa sodio potassio sta agendo 22 2.FISIOLOGIA UMANA 27-02-2024 Professore: Francesco Cacciabaudo Sbobinatore: Emanuela Prestia Controsbobinatore: Marta Rizzo INDICE: 1.IL POTENZIALE D’AZIONE 1.1.Cosa determina la depolarizzazione 2.IL PERIODO REFRATTARIO 2.1.Il periodo refrattario assoluto 2.2.Il periodo refrattario relativo 3.EVENTI MOLECOLARI CHE GENERANO IL POTENZIALE D’AZIONE 4.DIFFERENZE DEL POTENZIALE D’AZIONE IN TRE TIPI DI FIBRE ECCITABILI: fibre nervose, muscolare striata e cardiomiocita 5.TRASMISSIONE DEL POTENZIALE D’AZIONE 6.IL POTENZIALE D’AZIONE E’ UNIDIREZIONALE 7.LA CONDUZIONE SALTATORIA DEL POTENZIALE D’AZIONE 8.LE SINAPSI 1.IL POTENZIALE D’AZIONE Il potenziale d'azione (pda) è un fenomeno d'eccellenza che si manifesta nei neuroni (in gergo quando ciò avviene si dice che i neuroni sparano), e che prevede un rapido cambiamento di carica tra l'interno e l'esterno della loro membrana cellulare. L'esterno è caricato positivamente (+), l'interno negativamente (-). Durante un potenziale d'azione neuronale l'informazione nervosa viene trasmessa saltando da un nodo di Ranvier all'altro. Una membrana a riposo ha una carica; questa carica è data dalla presenza di ioni e proteine a cavallo della membrana. Gli ioni possono attraversare in un senso e nell’altro la membrana, mentre le proteine no. Le proteine si ritrovano più che altro nel versante intracellulare e hanno dei residui carichi negativamente. Ogni cellula ha un proprio potenziale di membrana a riposo, cioè un valore di potenziale, che sarà sempre negativo ma, ci potrà essere una leggera differenza ad esempio tra un neurone o un muscolo cardiaco. Abbiamo preso in considerazione come prima cellula in esame, il neurone, parlando di un potenziale a riposo cioè, quando la cellula non è stimolata ad avere un potenziale di -70mv. Questo potenziale ha un ruolo importante poiché le cellule, essendo eccitabili, ricevono e rispondono a questo stimolo. Ma come rispondono? Rispondono cambiando la polarità della propria membrana cioè, andando incontro alla depolarizzazione ovvero, il cambiamento di potenziale di membrana che da negativo diventa positivo; ma affinché possa avvenire questo è necessario che, lo stimolo che va a toccare una determinata cellula, possa raggiungere un valore soglia cosicché si possa avviare la depolarizzazione della membrana, che fa sì che il potenziale prima arrivi a 0 dopodiché diventi positivo e, raggiunto un certo valore, che può essere +30 o +35 in base alla cellula in considerazione, poi ritorni indietro. 1.1COS’E’ CHE DETERMINA QUESTA DEPOLARIZZAZIONE? Il canale e quindi lo ione responsabile della depolarizzazione della membrana è il sodio. Difatti, (vedi immagine  accanto), in corrispondenza della linea rossa si nota il tipico grafico della depolarizzazione che fa sì che il potenziale che da negativo diventi positivo, e questo avviene grazie all’apertura dei canali del sodio; l’apertura dei canali del sodio sta a significare che esso, dall’esterno entra dentro la cellula portando con sé cariche positive e quindi rendendo la membrana positiva. Il potenziale di azione si raggiunge quando si passa da un potenziale di membrana di riposo ad uno positivo. Durante il potenziale d’azione si aprono i canali per il sodio e per il potassio però, mentre il sodio è fondamentale per la fase di depolarizzazione, il potassio diventa importantissimo per la fase di ripolarizzazione. Per prima si aprono i canali del sodio e dopo quelli del potassio. Mentre il sodio è fondamentale per la fase di depolarizzazione, il potassio è fondamentale per la fase di ripolarizzazione. I canali possono avere delle conformazioni; ad esempio, il canale del sodio può avere due conformazioni: APERTO E CHIUSO e sono canali con cancello e cioè quando il canale del sodio è eccitabile (può essere aperto) presenta il cancello di inattivazione aperto e il cancello di attivazione chiuso, ma se dovesse arrivare un ligando o una variazione della polarità della membrana il cancello di attivazione si apre, per cui all’interno può passare il sodio. Dopo che è passata quest’onda, cosa accade? Che il canale prende un’altra conformazione: dove si chiude il cancello di inattivazione e resta aperto quello di attivazione. In questa conformazione, anche se arriva un altro stimolo o un altro ligando, il canale non può essere aperto finché non ritorna alla configurazione originale. Questa caratteristica del sodio ha un ruolo nella depolarizzazione stessa, ed ha anche un ruolo nella fase postuma del periodo refrattario. Domanda: chi induce la depolarizzazione? L’apertura dei canali del sodio Detto ciò, piano piano si apriranno i canali del potassio, che hanno un andamento diverso, in quanto inducono la fuoriuscita del potassio (che è sempre carico positivamente) sarà fondamentale per la ripolarizzazione. Quindi abbiamo una fase di depolarizzazione comandata dai canali del sodio e una fase di ripolarizzazione di ripolarizzazione comandata dai canali del potassio. L'inattivazione dei canali del sodio è responsabile del periodo refrattario. 2.IL PERIODO REFRATTARIO Il periodo refrattario è quel momento in cui anche se arriva un altro stimolo la cellula non è più responsiva perché se i canali del sodio sono in modalità inattiva, anche se arriva uno stimolo e il canale lo riconosce, non può fare entrare il sodio, perché ancora non è tornata alla configurazione iniziale; serve a dare intervalli tra uno stimolo e il successivo. Quindi, possiamo dire che il periodo refrattario è l’insieme degli eventi responsabili della fase di iperpolarizzazione che porta il potenziale d’azione a valori di -90mV, detto potenziale postumo, che è un potenziale più negativo, ed essendo più negativo questo fa sì che sia più difficile far rispondere immediatamente la cellula ad un secondo stimolo. Il periodo refrattario si divide in: 2.1.Periodo refrattario assoluto: si riferisce al periodo in cui i canali ionici di sodio sono completamente inattivi. Ciò avviene molto rapidamente e spontaneamente dopo l'apertura dei canali ionici di sodio. Quando i canali degli ioni di sodio subiscono inattivazione, non possono tornare immediatamente allo stato attivo. Durante il periodo refrattario assoluto, un secondo potenziale di azione non viene avviato perché i canali ionici di sodio sono completamente inattivati. Pertanto, eventuali stimoli di depolarizzazione aggiuntivi non si verificano durante questo periodo. 2.2.Periodo refrattario relativo: al completamento del periodo refrattario assoluto, i canali ionici di sodio iniziano ad attivarsi, che è la fase finale del periodo di recupero. Un segnale molto più forte è richiesto dai canali ionici di sodio per ripristinare la forma attiva dal suo completo stato inattivo. Il periodo in cui viene ricevuto un segnale più forte per l'attivazione dei canali ionici di sodio è indicato come il periodo refrattario relativo. Ciò costituisce la parte successiva del periodo refrattario completo. La permeabilità ionica del potassio rimane al di sopra del valore potenziale della membrana a riposo durante il relativo periodo refrattario. Ciò comporterà il flusso continuo di ioni di potassio fuori dalla cellula. Questo attiverà il processo e il secondo segnale entrerà. 3.EVENTI MOLECOLARI CHE GENERANO IL POTENZIALE D’AZIONE  -tratto A: il neurone è a riposo, i canali del sodio sono tutti chiusi ed il potenziale a riposo (- 70Mv) è determinato dalla permeabilità al K; -tratto A-B: la capacità della membrana si carica fino al potenziale soglia (-35Mv), si aprono i primi canali del sodio; (fase di depolarizzazione); -tratto B-C: il sodio continua ad entrare e la cellula diventa più positiva; -tratto C-D: la conduttanza al sodio diminuisce nonostante tutti i canali siano aperti; -tratto D-E: I canali del sodio si inattivano ed inizia l’apertura dei canali del potassio; (fase di ripolarizzazione) -tratto E-F: Vm raggiunge i potenziali di equilibrio del potassio e si iperpolarizza fino al punto f. Il potassio finisce d’uscire ed i canali si chiudono. -tratto G: dopo l’iperpolarizzazione e la riduzione dell’uscita del potassio il neurone ritorna alle condizioni iniziali di riposo; 4.DIFFERENZE DEL POTENZIALE D’AZIONE IN TRE TIPI DI FIBRE ECCITABILI: FIBRE NERVOSE, MUSCOLARE STRIATA E CARDIOMIOCITA Nella fibra nervosa e nel muscolo la ripolarizzazione avviene in maniera simultanea e quindi possiamo dire che le due “linee” (immagine accanto) sono parallele tra di loro. Inoltre, nella fibra muscolare scheletrica è presente una coda di iperpolarizzazione Nel caso dei cardiomiociti, per evitare una sommazione di stimoli e per evitare una contrazione tetanica, ci si prende un tempo molto più lungo di ripolarizzazione (ripolarizzazione del neurone corrisponde a 1ms, la ripolarizzazione del muscolo corrisponde a 3ms, la ripolarizzazione del cuore corrisponde a 200ms) questo sta a significare che nel cuore si ha una lunga fase di “plateau”. Questo momento di plateau è dovuto proprio alla lentezza con la quale si aprono i canali del potassio. Inoltre, nei cardiomiociti è presente una fase lunga di depolarizzazione, dovuta all’inattivazione dei canali del sodio ma anche di quelli per il calcio. 5.TRASMISSIONE DEL POTENZIALE D’AZIONE La trasmissione del potenziale d’azione serve per il trasferimento dell’informazione, a lunga distanza (fibre nervose) e a breve distanza (placca neuro-muscolare). La placca è una sorta di bottone sinaptico dove le terminazioni neuronali dell’assone vanno ad affondarsi dentro e dopodiché arriva l’informazione che poi si propaga all’interno del muscolo, e quindi il muscolo si può contrarre. In condizioni di riposo, il potenziale di membrana è lo stesso in tutta la fibra. L’innesco di un potenziale d’azione in un punto della fibra genera le correnti elettrotoniche trasportate dagli ioni presenti nei fluidi. Ciò significa che quando si genera una diversità del potenziale quest’ultimo si propaga e quindi si propaga il messaggio. Ma com’è che si propaga? Perché si propagano gli ioni. Le cellule tra di loro sono collegate tra di loro tramite le giunzioni; le giunzioni che permettono il passaggio delle sostanze, di ioni, sono delle giunzioni comunicanti o le GAP. E questo è quello che permette di cambiare il potenziale. Ma se si parla di un assone, lungo l’assone, formato da un lungo filamento che possiede la mielina. Se non si avesse la mielina, ed è quello che accade nella patologia definita sclerosi multipla, succede che l’impulso viaggerebbe in modo molto lento. 6.IL POTENZIALE D’AZIONE E’ UNIDIREZIONALE Il potenziale d’azione è unidirezionale grazie alla refrattarietà, che impedisce la generazione di un secondo potenziale d’azione nella stessa zona dove è appena avvenuto. Inoltre, il flusso continuo del sodio assicura lo spostamento unidirezionale del potenziale d’azione senza che esso perda d’intensità. L’unidirezionalità del potenziale d’azione si basa sui canali del sodio in quanto, una volta stimolati, non si possono più stimolare in quanto si trovano nella fase in cui il cancello di inattivazione è chiuso per cui, anche se il potenziale volesse tornare indietro si ritrova dei canali non eccitabili; per cui l’unica scelta che ha è quella di andare avanti. 7.LA CONDUZIONE SALTATORIA DEL POTENZIALE D’AZIONE La guaina mielinica non è unica ma è una guaina che presenta dei punti di interruzione definiti nodi di Ranvier. In questi nodi di Ranvier è necessario che l’impulso venga rigenerato difatti, il messaggio si propaga seguendo uno schema saltatorio. La conduzione  saltatoria è la propagazione di un potenziale d’azione lungo le porzioni mielinizzate degli assoni. Questo tipo di conduzione è più veloce rispetto alla conduzione sui neuroni amielinici. La conduzione saltatoria avviene da un nodo di Ranvier al successivo. Il termine "saltatoria" si riferisce al fatto che, proprio in virtù della presenza della mielina, che funge da isolante, l'onda di depolarizzazione non procede in modo continuo lungo la membrana cellulare dell'assone stesso ma è costretta a "saltare" fra le porzioni prive di mielina (i cosiddetti nodi di Ranvier). Da cosa dipendono le caratteristiche elettriche dei potenziali post-sinaptici? Dipendono dalle proprietà biofisiche dei canali ionici attivati dal neurotrasmettitore. Canali ionici: sodio, potassio e calcio sono cationici ovvero, carichi positivamente; canali anionici: il cloro, carico negativamente, ed ha una funzione inibitoria. 8.LE SINAPSI Il termine sinapsi viene definito come “un punto d’incontro”. Le sinapsi possono essere di due tipi: -chimica, prevede un neurone pre-sinaptico e uno spazio sinaptico in quanto, la sinapsi chimica ha una caratteristica importante ovvero, il passaggio di informazioni da un neurone a un altro viene mediato da un neurotrasmettitore, che può essere l’acetilcolina, l’adrenalina, la noradrenalina, la serotonina, la dopamina ecc…, che si trovano nel neurone pre-sinaptico all’interno di cosiddette vescicole; le vescicole vengono prodotte nel soma (corpo centrale) del neurone dove vengono trasportate grazie al citoscheletro a livello delle terminazioni. Quando arriva un messaggio a livello pre-sinaptico, una condizione essenziale affinché questi  granuli ricchi di neurotrasmettitori si possano aprire e quindi fondersi con la membrana cellulare (degranulare), è necessario che si aprano i canali del calcio. Difatti il calcio è il responsabile della fusione dei granuli che contengono i neurotrasmettitori con la membrana e quindi, del rilascio dei neurotrasmettitori nello spazio sinaptico. Una volta che il neurotrasmettitore viene rilasciato troverà a livello del neurone post-sinaptico dei recettori, e quindi una volta che il neurotrasmettitore legherà il proprio recettore, farà ripartire il messaggio nel neurone post-sinaptico. -elettrica, una caratteristica importante è quella che non deve essere presente una soluzione di continuità tra la cellula pre-sinaptica e la cellula post-sinaptica nel senso che, le due cellule devono essere anatomicamente in contatto l’una con l’altra in quanto, è presente un passaggio di ioni. In una sinpasi elettrica, la cellula pre-sinaptica e la cellula post-sinaptica devono comunicare, devono essere a contatto fisicamente. In questo caso quindi non parliamo di uno spazio sinaptico. Nella sinapsi elettrica, una cellula stimolabile e un neurone sono tra loro connesse mediante una giunzione comunicante detta anche gap junction. Le giunzioni comunicanti consentono il rapporto tra cellule per passaggio diretto di correnti elettriche da una cellula all’altra, quindi non si verificano ritardi sinaptici. In genere le sinapsi elettriche, al contrario di quelle chimiche, consentono la conduzione in entrambe direzioni. Esistono sinapsi elettriche che conducono preferenzialmente in una direzione piuttosto che nell’altra: questa proprietà prende il nome di rettificazione. Le sinapsi elettriche sono particolarmente adatte per riflessi (dette anche azioni riflesse) in cui è necessaria una rapida trasmissione tra cellule, ovvero quando è richiesta una risposta sincronica da parte di un numero elevato di neuroni, come ad esempio nelle risposte di attacco o di fuga. Le particelle intermembranarie delle giunzioni comunicanti sono costituite da 6 subunità che circondano un canale centrale. Le 6 subunità sono disposte a esagono e formano una struttura chiamata “connessone”. Ciascuna subunità è formata da una singola proteina, la connessina. Attraverso i connessoni passano molecole, soluzioni idrosolubili e ioni il  cui passaggio determina una corrente elettrica. FISIOLOGIA, LEZIONE 3 04/03/2024 Sbobinatrice: Jennifer Unniemi Controsbobinatrice: Marika Scozzari Professore: Francesco Cacciabaudo INDICE 1. SINAPSI………………………………………………………………………………….1-2 2. TIPOLOGIA DEI CANALI IONICI……………………………………………………….2 3. NEUROTRASMETTITORI (tabella)………………………………………………………3 3.1 NEUROPEPTIDI A BASSO PESO MOLECOLARE………………………………………3 3.2 MONOAMINE COME NEUROTRASMETTITORI…………………………………….3-4 4. SISTEMA DOPAMINERGICO NIGROSTRIATALE E MESOLIMBICO………………4-5 5. TIPI DI RECETTORI………………………………………………………………………6 6. INTERRUZIONE TRASMISSIONE SINAPTICA………………………………………..6-7 7. INTRODUZIONE MUSCOLO……………………………………………………………7-8 8. IL MUSCOLO SCHELETRICO…………………………………………………………..8-9 8.1 IL SARCOMERO E STRUTTURA……………………………………………………10-12 9. IMPULSO NEURO-MUSCOLARE……………………………………………………12-14 10. CONTRAZIONE………………………………………………………………………..14-15 11. SOMMAZIONE…………………………………………………………………………15-16 11.1 FATTORI CHE INFLUENZANO LA FORZA DI CONTRAZIONE: SOMMAZIONE……………………………………………………………… …………………………..17 12. TONO MUSCOLARE……………………………………………………………………..17 1.SINAPSI Nelle sinapsi elettriche il potenziale d’azione passa direttamente, quindi, vi è una diretta connessione ad esempio tra i neuroni. È immediata e non vi è alcun neurotrasmettitore, non vi è spazio sinaptico e né distanza (viene definito come una distanza “virtuale). Lo spazio tra le cellule è molto piccolo (soli 2nm). Inoltre esiste una continuità e comunicazione a livello ionico (sodio, potassio, calcio e cloro), dove gli ioni che vanno nel neurone pre-sinaptico devono passare nel neurone post-sinapico tramite queste giunzioni chiamate gap junctions. Gli ioni sodio, potassio e calcio sono eccitatori, mentre il cloro è inibitore. esempio: noi conosciamo neuroni sensoriali, interneuroni e neurotrasmettitori. Quando avviene uno stimolo sensoriale dopo mettiamo in atto uno stimolo motorio, questo avviene grazie alla trasmissione dell’impulso nervoso, quindi tra i neuroni ci deve essere un collegamento diretto che è la sinapsi. Nelle sinapsi chimiche le cellule devono interpenetrarsi tra loro e comunicare. In questo caso per la loro comunicazione è necessario un neurone pre-sinaptico, un neurone post-sinaptico e uno spazio di giunzione, dove saranno presenti un ligando e un recettore. 1 Nel corpo cellulare viene prodotto il neurotrasmettitore, questo quando esce dall’Apparato di Golgi si immette in delle vescicole le quali, tramite il citoscheletro, vengono veicolate a livello delle terminazioni assonali (trasporti assonali). Il neurotrasmettitore resterà all’interno delle vescicole, fino a quando non arriva uno stimolo che sarà un’onda di depolarizzazione, dove l’impulso indurrà un cambiamento del potenziale di membrana che andrà ad aprire dei canali voltaggio-dipendenti del calcio che permetteranno il passaggio. La vescicola si fonde con la membrana e induce la liberazione del neurotrasmettitore (vedi nell’immagine allegata il n.7); a questo punto il neurotrasmettitore, a livello post-sinaptico, trova un recettore e legherà il proprio recettore, e magari (il professore fa un esempio) sarà legato a un canale ligando-dipendente così che, l’acetilcolina o serotonina o dopamina legheranno a un recettore che si trova a livello post-sinaptico e faranno partire un onda di depolarizzazione affinché si potrà proseguire a livello del neurone post-sinaptico. Questo tipo di comunicazione avviene attraverso: - una scissione del neurotrasmettitore - re-captazione esempio: ci sono degli enzimi come le colinesterasi che scindono l’acetilcolina, ma è necessario dall’altro lato per la membrana risparmiare quindi lo recapta. Oppure ci sono le MAO (MONOAMINE OSSIDASI), enzimi che degradano la serotonina (l’ ormone dell’umore). In questo caso vi sono dei farmaci (come il ‘Prozac’) che sono inibitori della captazione della serotonina, che permettono una sosta più lunga della serotonina a livello dello spazio sinaptico garantendo un maggiore effetto. In casi come la depressione, che può avere una causa molecolare (in questo caso non si parla di depressione indotta da eventi, ma predisposizioni), il ‘Prozac’, aumentando il tempo di permanenza del neurotrasmettitore a livello sinaptico, il legame e una maggiore esposizione a livello post sinaptico, migliora e cura perché dona maggiore equilibrio. 2. TIPOLOGIA DI CANALI IONICI I canali nell’assone sono: - voltaggio dipendenti  si aprono solo quando il potenziale di membrana arriva ad un certo valore - si aprono quando varia il potenziale di azione  qualunque variazione di potenziale ne induce l’apertura I canali nell’elemento post sinaptico sono: - ligando dipendenti  nel caso nella sinapsi chimica può avere due tipi di meccanismi differenti: 1. più veloce e diretto, lega il proprio recettore e induce l’apertura del canale 2. più lento e indiretto, dove il ligando lega il recettore e questo avvia una cascata di reazioni interne, che poi garantirà l’apertura dei canali 2 L’apertura determina l’entrata di Na, Ca, Cl innescando il potenziale graduato. Il potenziale graduato si chiama così quando il potenziale è breve, debole e copre poche distanze che non sempre riescono a trasformarsi in potenziale d’azione. 3. NEUROTRASMETTITORI 3.1 Neuropeptidi a basso peso molecolare:  ACH, acetilcolina: neurotrasmettitore di tipo eccitatorio rilasciato dal sistema nervoso e dai neuroni somatici nelle giunzioni neuromuscolari. L’ACH può legare i recettori a livello nicotinici (cervello, gangli autonomi, fibra muscolare scheletrica) e muscarinici (muscolo liscio e muscolo cardiaco) ed è idrolizzata dall’acetilcolinesterasi.  Catecolammine NA, A , DOPA: provenienti dalla degradazione di amminoacidi. 3 3.2 Monoamine come neurotrasmettitori: -DOPAMINA E NORADRENALINA provengono dalla tirosina -SEROTONINA proviene dal triptofano, istamina e dall’istidina (riprende un concetto già accennato, famiglia delle catecolammine) L’azione delle monoamine ossidasi sul recettore viene interrotta per: Ricaptazione dalla fessura sinaptica al terminale pre-sinaptico Degradazione enzimatica da parte delle MAO (effetto dei farmaci anti-MAO nel trattamento della depressione, degli attacchi di panico e degli stati di ansia) Quindi in due modi viene rimosso il neurotrasmettitore, o lo ricatturo e quindi viene ricatturato chi l’ha emesso, che sarebbe il neurone pre-sinaptico oppure per degradazione; in particolare se parlo della serotonina parlerò delle MAO. Un’altra categoria di antidepressivi sono i cosiddetti IMAO, cioè gli inibitori delle monoamine ossidasi, perché nella cinetica farmacologica della depressione si utilizzano farmaci con diversi target; quelli più diffusi sono l’SSRI, però le IMAO esistono ancora, e bisogna fare molta attenzione perché possono avere delle interferenze con alcuni alimenti. Infatti, adesso si sono messi un po’ da parte proprio per questa ragione. ATTENZIONE AD ASSUMERE FORMAGGI QUANDO SI FA USO DI ANTI-MAO!! nei formaggi è presente la tiramina degradata dalle MAO, si possono manifestare crisi ipertensive a causa di un tempo maggiore della noradrenalina disponibile. Assumendo formaggi si hanno effetti collaterali con l’alcol? Sempre con l’alcol. Con l’alcol si hanno effetti collaterali con tutto, perché se noi facciamo terapia con benzodiazepine per l’ansia o insonnia, ne potenziamo l’azione, se io faccio terapia anticoncezionale o mi ritarda la detossificazione del farmaco nel sangue o me la velocizza. Quindi con l’alcol si possono avere due effetti: - l’effetto tossico perché il farmaco rimane troppo a lungo nel sangue per cui poi mi ritrovo ad avere la dose del giorno successivo che si somma, effetto sommazione. - non avere effetto perché l’alcol stimola gli enzimi epatici a degradare, i farmaci vengono degradati molto velocemente quindi non riescono ad avere il proprio effetto. 4. SISTEMA DOPAMINERGICO NIGROSTRIATALE E MESOLIMBICO 4 I neuroni che usano la DOPA come neurotrasmettitore sono definiti dopaminergici e sono stati identificati nell’encefalo Il sistema dopaminergico non è un sistema singolo e che interessa un solo punto, ma noi abbiamo un sistema dopaminergico disperso:  a livello dei corpi cellulari del mesencefalo  a livello degli assoni che proiettano in diverse parti del cervello, quindi ad esempio la sostanza nigra  sistema dopaminergico nigro-striatale, per tutti i movimenti volontari  sistema dopaminergico meso-limbico, questo è quello che ci porta a compiere quelle azioni di cui ci pentiamo sempre. Quello è il sistema motivazionale, nell’ambio fisiologico è il sistema che porta avanti il mondo. Noi facciamo un qualcosa perché abbiamo dei feedback, che possono essere positivi e che ci rendono felici, un esempio è quando si fa un esame e come risultati si ottiene 30, questo è un feedback positivo. Quando però, questo sistema noi lo esasperiamo ricercando questa risposta, quindi questo meccanismo motivazionale può darci la dipendenza. La dipendenza non è solo farmacologica, ma abbiamo anche dipendenze non farmacologiche. Ad esempio la dipendenza da gioco, non si assume nulla ma la dipendenza c’è a tutti gli effetti; è il nostro cervello che risponde dandoci una dipendenza vera e propria. L’assunzione di sostanze stupefacenti va ancora di più ad ampliare questo meccanismo e la dipendenza arriva più velocemente rispetto a quando possa essere con meccanismi esterni. La reazione delle quantità di triptofano con la dieta possono influenzare la sintesi di serotonina. Funzioni fisiologiche, regolazione del tono dell’umore e del comportamento, dell’appetito e della circolazione. Qui bisogna fare il discorso opposto rispetto a quello dell’istamina, che la ricordiamo per le allergie, quindi mediazione dell’infiammazione. Per quanto riguarda l’appetito possiamo dire che una cosa che si osserva è che i pazienti che prendono anti-depressivi, aumentano di peso e accusano che siano i farmaci. In realtà non è il farmaco che fa aumentare il peso in quanto tale , ma modifica il meccanismo di fame e appetito, per cui si avrà più fame e si mangerà di più. Farmaci antidepressivi come (‘Prozac’, ‘Lexaprov’, ‘Luvox’) agiscono bloccando la captazione della serotonina dallo spazio sinaptico e prolungano il suo effetto , e farmacologicamente vengono indicati come SSRI inibitori selettivi della re-captazione della serotonina. 5  PARTE 2 Professore: Francesco Cacciabaudo Sbobinatore: Troia Francesco Controsbobinatore: Sferrazza Maria Grazia 5. TIPI DI RECETTORI I recettori possono: - Legare un ligando e aprire il canale (recettore ionotropo) - Legare un ligando e attivare una cascata di reazioni in particolare una proteina g (recettore metabotropo); 1) I recettori ionotropi inducono l’apertura del canale. 2) I recettori metabotropi generano una trasduzione del segnale, ovvero l’attivazione a cascata di diverse proteine, evento che avrà una durata maggiore perché ci sarà l’attivazione di secondi messaggeri e di proteine citoplasmatiche a cascata. Quindi i recettori metabotropi hanno una risposta lenta, un accoppiamento indiretto e un’apertura lenta dei canali. 6 6. INTERRUZIONE TRASMISSIONE SINAPTICA Come viene interrotta la trasmissione sinaptica nelle sinapsi chimiche? Sfruttano i meccanismi della mancata inibizione, se l’acetilcolina rimane legata al suo recettore rimango paralizzato perchè il muscolo rimane contratto, per esempio anche la tossina botulinica, tante tossine e veleni agiscono con questo meccanismo; quindi, questo meccanismo dopo che inizia deve essere interrotto e deve tornare al suo stato iniziale. 7 7. INTRODUZIONE MUSCOLO Il muscolo scheletrico è un muscolo volontario formato da muscolo striato ma non tutto il muscolo striato appartiene al muscolo scheletrico. Il muscolo liscio invece è involontario (ad esempio lo troviamo negli organi dell’apparato digerente), infine il muscolo cardiaco è un muscolo striato ma involontario. È importante dire che il muscolo è un organo effettore che, se opportunamente stimolato da una terminazione nervosa è in grado di contrarsi e quindi di compiere un lavoro. Tutte le funzioni fisiche del nostro corpo implicano un’attività muscolare tutti muscoli hanno delle caratteristiche in comune prima fra tutte la capacità contrattile. A seconda però delle funzioni che sono chiamati a svolgere, mostrano delle peculiarità. Il muscolo scheletrico è in grado di far muovere lo scheletro grazie ai legamenti che si instaurano tra ossa e muscoli, il muscolo liscio permette i movimenti involontari dei visceri (peristalsi intestino, deglutizione, contrazione ureteri). Nel caso del muscolo striato il neurotrasmettitore liberato dal motoneurone è l’acetilcolina. L’acetilcolina si lega ai recettori nicotinici (recettori-canale) presenti sulla membrana delle fibrocellule muscolari, la cui apertura provoca un potenziale postsinaptico eccitatorio (potenziale di placca). senza te non posso stare ciao I recettori sensoriali daranno inizio a questo arco riflesso (impulso che si ferma a livello spinale), il neurone sensitivo (afferente) si porta al motoneurone (efferente) facendo sinapsi, l’assone forma la placca neuro motrice (bottone sinaptico) che si porta al muscolo inducendo la contrazione. Il riflesso una volta avviato sarà completato nella sua interezza (ad esempio la deglutizione), non può essere interrotto. 8 8. IL MUSCOLO SCHELETRICO I muscoli scheletrici sono quelli che, inserendosi attraverso i tendini alle estremità ossee consentono i movimenti dello scheletro e quindi del corpo nello spazio. Si contraggono per effetto di impulsi provenienti dal SNC, facendo sempre riferimento a motoneuroni perché si tratta di muscolo striato. Il corpo muscolare è formato da migliaia di fibre muscolari, ogni fibra muscolare è formata da migliaia di miofibrille, a sua volta esse sono costituite da mio filamenti di actina e miosina. 9 8.1 IL SARCOMERO E STRUTTURA L’unità morfo-funzionale del muscolo striato è il sarcomero Una fibrocellula muscolare costituita da miofibrille disposte in parallelo avrà un maggiore accorciamento ed una minore potenza, se disposte in serie avremo un minore accorciamento ed una maggiore potenza. La muscolatura scheletrica è una muscolatura striata per il suo aspetto microscopico caratterizzato da tante striature di zone chiare e scure. Questo aspetto striato è dato dalla particolare organizzazione dei mio filamenti spessi (miosina) e sottili (actina) che si alternano. 10 Durante la fase di rilassamento avremo una leggera sovrapposizione dei filamenti, ciò che non accade in fase di contrazione (perché è previsto un accorciamento del sarcomero). Durante la contrazione i filamenti di actina e miosina scorrono gli uni sugli altri, i filamenti opposti si avvicinano e il sarcomero si accorcia. I due elementi fondamentali per le fasi di contrazione e il ripristino delle condizioni del sarcomero rilassato sono due: calcio e ATP (esempio: quando si muore si ha la condizione