Recettori della Temperatura PDF

INTRODUZIONE AI CANALI TRP: RECETTORI DELLA TEMPERATURA La sensibilità termica è mediata da recettori specializzati per il caldo e il freddo, situati in diverse zone della cute. Questi recettori sono stati scoperti grazie all'osservazione di aree cutanee che rispondono selettivamente a variazioni di...

INTRODUZIONE AI CANALI TRP: RECETTORI DELLA TEMPERATURA La sensibilità termica è mediata da recettori specializzati per il caldo e il freddo, situati in diverse zone della cute. Questi recettori sono stati scoperti grazie all'osservazione di aree cutanee che rispondono selettivamente a variazioni di temperatura specifiche: Alcune zone sono sensibili all'aumento di temperatura e relativamente insensibili alla diminuzione. Altre zone hanno il comportamento opposto, sensibili al freddo e meno al caldo. Identificazione delle Fibre Afferenti Sensibili alla Temperatura La tecnica della microneurografia ha permesso di registrare l'attività delle fibre afferenti cutanee, rivelando: Fibre sensibili al freddo: Aumentano la loro frequenza di scarica quando la temperatura della cute diminuisce. Fibre sensibili al caldo: Aumentano la loro frequenza di scarica quando la temperatura della cute aumenta. Ogni singola fibra afferente, nonostante possa innervare più siti recettoriali grazie ai suoi dendriti, è associata a una singola sensazione termica, di caldo o di freddo. Le terminazioni nervose dei recettori termici sono libere, sia per il freddo che per il caldo, e prive di strutture perirecettoriali. Canali TRP: I Recettori Termici Sono stati identificati recettori-canale di membrana che si aprono in risposta a cambiamenti di temperatura, chiamati TRP (Transient Receptor Potential). Il nome "transient" sottolinea la loro capacità di adattamento, distinguendoli dai recettori tonici che mantengono un potenziale costante. I canali TRP non sono quindi recettori tonici, che rimarrebbero costantemente attivi, ma recettori che rispondono in modo transiente (ovvero per un tempo limitato) allo stimolo. Tipologie di Canali TRP e Sensibilità a Sostanze Chimiche Esistono diversi tipi di canali TRP, ognuno con una specifica sensibilità a sostanze chimiche e a temperature diverse: TRPV1, TRPV2, TRPV3: Sensibili a sostanze come l'allicina (aglio) e tossine vanilloidi (ragni). Hanno anche diverse soglie di attivazione termica. Altri TRP: Alcuni rispondono a temperature più basse, altri a temperature intermedie. TRPV1 e TRPV2: Rispondono a temperature molto elevate, con una durata di attività limitata (la permanenza della risposta è legata all'integrità del recettore). La loro attività è strettamente correlata alla temperatura e alla loro selettività ad alcune sostanze. Ad esempio, il mentolo attiva i recettori del freddo (CMR1), mentre la capsaicina (peperoncino) attiva i recettori del caldo (VR1). Risposte dei Canali TRP e Fenomeni Termici La stimolazione dei recettori TRP spiega le sensazioni termiche causate da diverse sostanze: L'olio canforato causa sensazione di freddo.  Il peperoncino causa sensazione di bruciore tramite la capsaicina che attiva i recettori TRPV1. Registrazione dell'Attività dei Recettori TRP I tracciati mostrano la corrente di recettore registrata tramite elettrodi nei dendriti (nella lingua, le cellule recettoriali del gusto sono in realtà cellule modificate). Risposta Temporale dei Recettori al Freddo In seguito ad un abbassamento della temperatura: La frequenza di scarica aumenta sia inizialmente (picco) che durante la fase tonica. L'aumento è tanto maggiore quanto più grande è la variazione di temperatura. La risposta è transiente, con un picco iniziale che poi diminuisce. Risposta Temporale dei Recettori al Caldo Le fibre sensibili al caldo sono state studiate tramite due protocolli: Stimolo a Rampa: Si osserva un aumento progressivo della frequenza di scarica, che dipende dalla velocità con cui la rampa cresce. Se la rampa cresce troppo velocemente, il recettore non si adatta e la risposta sarà più marcata. Stimolo a Gradino: La risposta iniziale è un picco di frequenza, che poi diminuisce con l'adattamento. Più alto è lo stimolo, maggiore è la frequenza massima raggiunta e più rapida è la  perdita di frequenza. Caratteristiche delle Fibre Termiche Alcune fibre termiche mantengono una frequenza di scarica tonica, anche in assenza di variazioni di temperatura. Le fibre per il caldo aumentano la loro frequenza di scarica all'aumentare della temperatura, mentre quelle per il freddo la diminuiscono e viceversa. Adattamento dei Recettori al Caldo Eccitazione: La frequenza di scarica aumenta con un picco iniziale e poi diminuisce. Inibizione: L'abbassamento della temperatura silenzia il recettore, che poi riprende l'attività, riadattandosi. L'adattamento si verifica in un arco di tempo di 10-20 secondi. L'equilibrio termico e l'adattamento dei recettori contribuiscono alla diminuzione della sensazione termica protratta nel tempo. Spero che questa rielaborazione ti sia utile per lo studio dei canali TRP. RECETTORI PER IL CALDO: SENSIBILITÀ E ADATTAMENTO I recettori per il caldo non hanno una sensibilità fissa, ma essa è influenzata dalla temperatura cutanea di partenza, un po' come l'adattamento alla luce e al buio nei recettori visivi. Le risposte dei recettori variano in base alla temperatura basale, ovvero quella a cui si trova la cute prima della stimolazione. Effetto della Temperatura Basale sulla Risposta dei Recettori Analizziamo come cambia la risposta del recettore in base alla temperatura di partenza: 1. Variazione di Temperatura Costante: Un aumento di 5°C (ΔT) con una pendenza di 1,5°C/sec viene applicato partendo da diverse temperature cutanee basali. Bassa Temperatura Basale (es. 32°C): Si osserva un aumento della frequenza di scarica (picco fasico) seguito da un adattamento. Temperatura Basale Inferiore: La risposta fasica iniziale e la fase di plateau tonica sono ridotte rispetto alla risposta ottenuta partendo da 32°C. Temperatura Basale Elevata: La frequenza di scarica fasica (picco) e tonica sono maggiori, soprattutto quando l'aumento di 5°C porta a temperature potenzialmente pericolose. 2. Sensibilità Dinamica: La sensibilità del recettore non è fissa (impulsi/s/°C), ma aumenta con la temperatura basale. Indice Dinamico: Il picco iniziale della frequenza di scarica (indice dinamico) cresce notevolmente con l'aumento della temperatura basale. Sensibilità Fasica: L'effetto "sveglia" (risposta fasica) del recettore è più pronunciato a temperature più alte. Curve di Intonazione a Campana dei Recettori Termici Recettori termici per il caldo e per il freddo mostrano una caratteristica finora non presente in altri recettori (tattili, propriocettivi): una curva di intonazione a campana. Ciò significa: Frequenza di Scarica Massima: La frequenza di scarica è massima ad una determinata intensità dello stimolo. Riduzione della Frequenza: Sia per stimoli maggiori che minori, la frequenza di scarica diminuisce o cessa del tutto. Freddo: Attorno ai 45-50°C i recettori per il freddo smettono di scaricare. Caldo: Attorno ai 45-50°C anche i recettori per il caldo smettono di scaricare. Intervallo Nocicettivo: Uscendo dall'intervallo termocettivo si entra in quello nocicettivo (stimoli dolorosi). Il Freddo Paradosso A temperature nocicettive si può sperimentare un fenomeno detto "freddo paradosso": Acqua a 45°C: Una sensazione di freddo oltre che di calore pungente. Recettori per il Freddo: Questi recettori nel range nocicettivo hanno una scarica anomala e aumentata. Temperatura Basale dell'Animale: La risposta è tanto maggiore quanto più elevata è la temperatura fisiologica basale dell'animale (es. macaco). Range di Attività dei Recettori e Sensazioni  Recettori del Freddo: Generalmente rispondono tra 10°C e 45-50°C. Recettori del Caldo: Generalmente rispondono tra 30°C e 50°C. Sensazioni Nocicettive: Oltre i 50°C si ha la sensazione di dolore legata al calore (nocicezione) e il freddo paradosso; sotto i 10°C si ha la sensazione di dolore legata al freddo (nocicezione) e il caldo paradosso. Relazione Stimolo-Sensazione: Segue la legge di Stevens. Influenze sulla Percezione Termica La percezione termica è influenzata da vari fattori: Temperatura della Cute: Influisce sulla frequenza di scarica dei recettori e quindi sulla percezione. Velocità di Variazione della Temperatura: Un rapido cambiamento di temperatura è più percepibile. Sede della Superficie Stimolata: Alcune zone del corpo (gomito) sono più sensibili di altre (mano). Estensione della Superficie Stimolata: Aumenta la sensibilità ai cambiamenti di temperatura. Capacità Discriminativa: La discriminazione spaziale e temporale della sensibilità termica è scarsa. Soglia Percettiva in Relazione alla Temperatura Cutanea La soglia percettiva varia in base alla temperatura cutanea di partenza: Temperature Neutre (30-35°C): La soglia per il caldo è leggermente più alta di quella per il freddo. Temperature Cutanee Basse: La soglia per il freddo si abbassa e quella per il caldo si alza. Temperature Cutanee Alte: La soglia per il caldo si abbassa e quella per il freddo si alza. Sensazioni Termiche e Temperatura Cutanea Temperatura Cutanea Elevata: Si ha sensazione di caldo persistente e una maggiore percezione di oggetti caldi. Oggetto Appena più Freddo: Non si percepisce la sua temperatura fredda, ma una diminuzione della sensazione di caldo. Temperatura Cutanea Bassa: Un oggetto freddo viene percepito facilmente, mentre un oggetto caldo necessita di un aumento di temperatura maggiore per essere percepito. Variazioni Termiche e Soglia Percettiva Variazioni Lente: La soglia per percepire la differenza di temperatura aumenta. Variazioni Rapide: La soglia si abbassa: 0,1 s per sentire più freddo e 0,3 s per sentire più caldo, quando il cambiamento di temperatura è di ±1°C/s. Effetto dell'Estensione dell'Area Stimolata sulla Percepibilità Aree Estese: Maggiore è l'area stimolata, minore è la variazione di temperatura percepibile. Sensibilità delle Aree: La fronte è più sensibile della schiena o dell'avambraccio. Distribuzione dei Termocettori e Sensibilità  Densità: I termocettori sono più concentrati nella testa e nel core dell'organismo, e diminuiscono lungo gli arti. Localizzazione: Nonostante una maggiore densità nel tronco rispetto agli arti, i recettori del tronco hanno una soglia di sensibilità più alta, indicando che la sensibilità dipende anche dalla loro localizzazione. Adattamento e Ripetizione degli Stimoli Adattamento: Rende il recettore più sensibile alle variazioni di temperatura, ma riduce la discriminazione temporale. Stimolazione Ripetuta: La risposta è meno intensa se la stimolazione avviene sempre nello stesso punto a breve intervallo di tempo rispetto a una stimolazione a rotazione. Adattamento e Pericolo L'adattamento dei recettori termici, nonostante la presenza di un potenziale rischio in caso di temperature alte, è sempre presente. Animali Eterotermi (es. Rane): La loro incapacità di percepire l'aumento graduale della temperatura può portare alla loro morte in ambienti che cambiano lentamente. Spero che questa rielaborazione sia utile per studiare i recettori per il caldo e come la temperatura basale ne influenzi la sensibilità! VIE NERVOSE DELLA SENSIBILITÀ TERMICA: PERCORSI DAL PERIFERICO AL CENTRALE In questa sezione, analizzeremo i percorsi delle fibre nervose che trasmettono le informazioni termiche, dai recettori periferici al sistema nervoso centrale (SNC). Fibre Afferenti Termiche: Tipologie e Velocità di Conduzione Le fibre afferenti che trasmettono le informazioni termiche e dolorifiche sono di piccolo calibro: Recettori per il Caldo: Utilizzano fibre amieliniche di tipo C. Hanno un calibro di circa 1 μm. Velocità di conduzione: 0.5-2 m/s. Recettori per il Freddo: Utilizzano fibre mieliniche di piccolo calibro di tipo Aδ. Velocità di conduzione: 10-12 m/s. La diversa velocità di conduzione ha facilitato l'identificazione delle fibre sensoriali per il caldo e per il freddo. Vie Afferenti al SNC: Percorsi e Proiezioni Le vie afferenti al SNC per le informazioni termiche utilizzano i quadranti antero-laterali del midollo spinale: 1. Ingresso nel Midollo: Le afferenze tattili e propriocettive entrano attraverso le radici dorsali. Proseguono nei cordoni posteriori (fascicoli gracile e cuneato) e nelle corna anteriori (riflessi monosinaptici). Le afferenze dolorifiche e termiche entrano e fanno sinapsi nella sostanza gelatinosa (lamina 2 di Rolando) e nella lamina 1 di Rexed. 2. Neuroni di Secondo Ordine: Dalla lamina 1 e 2, i neuroni di secondo ordine decussano (incrociano la linea mediana) e risalgono il midollo spinale nel funicolo ventro-laterale. Presentano una somatotopia: sacrale-laterale/cervicale-mediale. 3. Proiezioni al Talamo e alla Corteccia: Arrivano al talamo attraverso il tratto spino-talamico. Proiettano alla corteccia somatosensitiva primaria (SS-I) e all'insula. 4. La scarsa discriminazione spaziale della sensibilità termica spiega la sua limitata rappresentazione nella corteccia SS-I. Le informazioni termiche sono rappresentate maggiormente nell'insula. Innervazione a Livello Cervicale A livello cervicale: Afferenze Propriocettive e Tattili: Risalgono dai nuclei delle colonne dorsali con fibre spesse. Afferenze Termiche: Le fibre sottili fanno sinapsi nei neuroni della lamina 1 e proiettano principalmente controlateralmente, ma anche in piccola parte omolateralmente. Gradiente di Innervazione Le parti distali degli arti inferiori hanno un'innervazione motoria e sensitiva accorciata. Spostandosi verso gli arti superiori, si ha una quota ipsilaterale residua a favore di una innervazione bilaterale. Attività delle Fibre nella Lamina 1 (Segmenti Coccigei) Analizziamo le scariche di fibre della lamina 1 di segmenti coccigei: Fibra 1 (Raffreddamento e Riscaldamento): Nel caso A, il raffreddamento aumenta la frequenza di scarica. Nel caso B, il riscaldamento aumenta la frequenza di scarica. Fibra 2 (Raffreddamento e Riscaldamento): Nel caso C, il raffreddamento con una goccia di etere (evapora rapidamente) aumenta temporaneamente la frequenza di scarica. Nuclei del Nervo Trigemino: Neuroni di Secondo Ordine Analizziamo l'attività nei nuclei del nervo trigemino: Recettori per il Freddo: Aumentano la frequenza di scarica al freddo, adattandosi nel tempo ma mantenendo una frequenza tonica. Recettori per il Caldo: La scarica aumenta con l'aumento di temperatura, e gli abbassamenti di temperatura causano una rapida cessazione della scarica iniziale seguita da una successiva ripresa a frequenza inferiore.  Andamento a Campana: Anche in questi neuroni si osserva un andamento a campana della frequenza di scarica. Nucleo Ventro-Basale del Talamo: Integrazione delle Informazioni Nel nucleo ventro-basale del talamo: Cellula con Risposta a Campana: Testata a temperature diverse (da 35°C verso temperature più basse e più alte). L'attività aumenta inizialmente con l'abbassamento della temperatura, ma poi diminuisce a temperature troppo basse. Similmente, con l'aumento di temperatura, l'attività aumenta fino a una certa soglia per poi spegnersi a temperature troppo alte. Frequenza di Scarica Tonica: Cellule che reagiscono al freddo o al caldo presentano un andamento a campana, con una frequenza tonica di scarica anche a temperature normali. Curiosità Finali Camminare sulla Sabbia Calda: La sensazione di dolore è causata dal calore trasferito e non tanto dalla temperatura elevata. È per questo che camminare velocemente riduce la sensazione. Velocità di Conduzione: Non è noto il motivo per cui le fibre afferenti per il caldo hanno una velocità di conduzione minore di quelle per il freddo. Spero che questa rielaborazione sia utile per lo studio delle vie nervose della sensibilità termica. SENSIBILITÀ DOLORIFICA: UN'ESPERIENZA COMPLESSA Il dolore non è uno stimolo ma un'esperienza sensoriale sgradevole associata a danno reale o potenziale, o a una condizione di "eccesso". Questa sensazione è influenzata da esperienze pregresse e componenti cognitive-affettive, rendendola una delle percezioni più elaborate. Terminologia del Dolore Ecco alcuni termini utilizzati per descrivere le diverse condizioni dolorose: Iperalgesia: Aumentata sensibilità a uno stimolo normalmente doloroso. Ipoalgesia: Diminuita sensibilità a uno stimolo normalmente doloroso. Analgesia: Assenza di reazione a uno stimolo doloroso (es. effetto di lidocaina). Allodinia: Dolore provocato da uno stimolo normalmente non doloroso (es. contatto). Iperpatia: Condizione estrema di allodinia, spesso associata a dolore lancinante. Causalgia: Dolore cronico bruciante che si manifesta dopo una lesione nervosa. Nevralgia: Dolore causato da una lesione nervosa, che si irradia in tutto il territorio innervato da quel nervo. Neuropatia: Lesione nervosa con conseguente perdita di funzionalità, portando a analgesia o parestesia (formicolio). Complessità del Dolore Il dolore può avere diverse cause:  Origine Periferica: Danni ai tessuti. Origine Centrale: Problemi nel sistema nervoso centrale. Problemi Nervosi: Nevralgie. Problemi Autonomici: Sindromi come la Reflex Sympathetic Dystrophy Syndrome (RSD). Problemi Affettivi: Componenti emotive. Fattori Psico-Fisici: Influenze psicologiche, età, sesso, istruzione, cultura, situazione, controllo del dolore, significato dell'evento. Fattori Emozionali: Paura, rabbia, frustrazione che possono attivare il meccanismo "fight or flight" e ridurre temporaneamente la sensibilità al dolore. La localizzazione della sensibilità dolorifica è scarsa. Risposta dei Recettori al Dolore: Aspetti Base La risposta dei recettori dolorifici varia in base al tipo di stimolo: Pizzicotto: Nessuna risposta. Puntura con Ago/Pinza: Attivazione progressivamente più intensa, con una componente fasica iniziale e una tonica che si adatta nel tempo. Deformazione Senza Danno: Nessuna scarica. Avvicinamento dell'Ago: Prima scarica del recettore. Penetrazione dell'Ago: Massima attivazione durante l'ingresso e l'uscita dell'ago, con profondità crescente della penetrazione. Intensità dello Stimolo e Danno: Uno stimolo doloroso deve avere l'intensità necessaria per causare (o avere il potenziale di causare) un danno. Relazione Intensità-Durata Stimolo: La curva mostra quanto a lungo uno stimolo termico di diversa intensità deve durare per diventare doloroso. Temperatura Cutanea di Partenza: A una bassa temperatura cutanea di partenza è necessaria una maggiore intensità dello stimolo per raggiungere la soglia del dolore. Più la temperatura di partenza è elevata, minore sarà l'intensità dello stimolo necessaria.  Estensione dei Campi Recettivi: I campi recettivi delle fibre dolorifiche sono più estesi di quelli delle fibre tattili, spiegando la scarsa localizzazione del dolore. Fibre Nocicettive: Tipi e Funzioni Le fibre afferenti del dolore sono di due tipi: Aδ: Mieliniche, conducono rapidamente l'informazione. C: Amieliniche, conducono più lentamente l'informazione e sono associate al dolore persistente delle zone lese. Relazione Pressione-Attivazione: Le fibre meccanocettive (Aβ) si attivano a livelli di pressione inferiori rispetto alle fibre dolorifiche. Patogenesi del Dolore: Un Meccanismo Complesso La patogenesi del dolore prevede diversi cicli di feedback: Dolore Fisico: Causato da traumi o infezioni, che alterano parametri locali e generano lo stimolo propriocettivo. Reazione Immunitaria: Contribuisce allo stato doloroso, indipendentemente dalla nostra coscienza. Nocicettori: L'attivazione dei nocicettori avviene a livello cosciente, ma anche attivando riflessi spinali e il sistema vegetativo (edemi, spasmi), peggiorando il dolore. Elaborazione Centrale: Il sistema limbico contribuisce a potenziare le risposte immunitarie e motorie, rendendo più difficile la risoluzione del dolore. Uno squilibrio di questi meccanismi può portare alla cronicizzazione. Rilascio di Sostanze e Sensibilizzazione del Dolore Quando si verifica un danno tissutale: Rilascio di Sostanze: Le cellule lese rilasciano serotonina (5HT), potassio, ATP, prostaglandine, e H+. Attivazione delle Vie Dolorifiche: L'informazione viene trasmessa sia verso il centro che verso le terminazioni nervose. Rilascio di Neurotrasmettitori: A livello locale viene rilasciata sostanza P e CGRP (peptide correlato al gene per la calcitonina). Reclutamento Cellule Immunitarie: Sostanza P e CGRP richiamano i mastociti che rilasciano istamina, potenziando la risposta infiammatoria. Vasodilatazione: Sostanza P e CGRP agiscono come vasodilatatori, favorendo l'infiltrazione delle cellule immunitarie nell'interstizio. Interazione tra Dolore e Sistema Immunitario L'immagine riassume l'interazione tra stimolo dolorifico e risposta immunitaria: Stimoli Multipli: Meccanici, termici e chimici, attivano i nocicettori. Fattori Immunologici: Il sistema immunitario rilascia interleuchine, NGF, TNF, bradichinina. Alcuni di questi attivano direttamente i termocettori tramite l'aumento di temperatura. IL-1β: Attiva i recettori TRPV1 e, tramite la ciclossigenasi, produce prostaglandine. Prostaglandine: Attivano reazioni interne mediate dalle protein-chinasi (PKC e PKA). Ruolo delle Protein Chinasi  Protein Chinasi C (PKC): Fosforila i canali termosensibili, abbassandone la soglia e rendendoli più sensibili anche a piccole variazioni di temperatura. L'effetto della PKC può essere mediato anche dai recettori per la bradichinina. Protein Chinasi A (PKA): Abbassa la soglia dei canali voltaggio-dipendenti, favorendo la formazione del potenziale d'azione. Possono migrare nel nucleo e facilitare la sintesi di nuovi canali nocicettivo- sensibili. Spero che questa rielaborazione sia utile per studiare la sensibilità dolorifica e le sue complesse interazioni!