TEMA 5 CÈL·LULES DEL SISTEMA NERVIÓS PDF

TEMA 5 CÈL.LULES DEL SISTEMA NERVIÓS 1. INTRODUCCIÓ El SN... Allò que ens fa ser el que realment som. Curiositats SN → personalitat, intel·ligència, coordinació = complexes interaccions d’aquest sistema Estudis des de diferents nivells de complexitat del SN: - Microscòpic: S’estudien neuro...

TEMA 5 CÈL.LULES DEL SISTEMA NERVIÓS 1. INTRODUCCIÓ El SN... Allò que ens fa ser el que realment som. Curiositats SN → personalitat, intel·ligència, coordinació = complexes interaccions d’aquest sistema Estudis des de diferents nivells de complexitat del SN: - Microscòpic: S’estudien neurones i cèl·lules glials - Macroscòpic: S’estudien estructures i àrees Les neurones tenen la funció de manejar la informació. Això implica modificacions de les seues propietats bioelèctriques i bioquímiques. OJO! Comparativament el SN és el major consumidor d'oxigen i glucosa Cada neurona: - rep informació de l'entorn - processa (integra) informació - mana o transmet informació (emet respostes) Organització bàsica del SN Diferenciació a grans trets i més curiositats Les cèl·lules del SN (sistema nerviós) poden dividir-se en 2 grans categories: cèl·lules nervioses (o neurones) i cèl·lules de sostén anomenades neuròglia (o simplement glia). Les cèl·lules nervioses (neurones) estan especialitzades en la senyalització elèctrica en llargues distàncies. Diferenciació a grans trets i més curiositats La glia, per norma general → No genera senyals elèctriques si no més bé les manté i realitza altres funcions com la reparació del teixit neural danyat. Totes 2 comparteixen el conjunt d’orgànuls que es troba en totes les cèl·lules del cos. Tot i que la distribució a l’interior es diferent. 1. ESTRUCTURA DE LA NEURONA Unitats funcionalment independents. Doctrina Neuronal (Ramon i Cajal) que estableix que el SN està format per cèl·lules individuals, denominades neurones i cèl·lules glials. En el cervell humà hi ha entre 100,000 milions i 1 bilió de neurones. La neurona és la cèl·lula fonamental del teixit neural i el comportament humà dependrà de la comunicació que s’establisca entre diferents circuits neuronals. La neurona és la unitat estructural i funcional elemental de processament i transmissió de la informació en el sistema nerviós. Una neurona és una cèl·lula especial del sistema nerviós. Les neurones s'envien missatges entre elles molt ràpids, manejant i processant la información del SN. Les neurones són cèl·lules amb 5 característiques diferencials vertebrals: 1. Excitabilitat: són cèl·lules capaces de respondre a estímuls (químics, mecànics, etc.), generantse canvis elèctrics locals en el potencial de membrana en repòs. Càrrega -. 2. Conductivitat: les neurones presenten canvis elèctrics que es propaguen de manera ràpida al llarg de la membrana plasmàtica com, per exemple, els canals dependents de voltatge que s'obrin de manera seqüencial durant el potencial d'acció. La diferència en la concentració de diverses ions en el citoplasma respecte a l’espai intracel·lular origina una diferència de potencial que modifica la posició de canals iònics en resposta a estímuls apropiats. Entrada ions com Na+. 3. Secreció: les neurones alliberen neurotransmissors en resposta a l'activitat conductiva. 4. Postmitòtiques: una vegada s’han diferenciat, no segueixen processos de replicació mitòtica. Dany cerebral. 5. Longevitat: moltes de les neurones formades durant el desenvolupament fetal encara són funcionals en la vellesa. 1. BASES CEL·LULARS I MOLECULARS DE L’HERÈNCIA Introducció: la cèl·lula Tots els organismes vius estan formats per cèl·lules → unitats més petites capaces de realitzar funcions vitals. Sense cèl·lules, no hi ha vida. LA CÈL·LULA ÉS LA UNITAT ESTRUCTURAL I FUNCIONAL DELS ÉSSERS VIUS Teoria cel·lular de Schleiden i Schwann 1. 1 o més cèl·lules 2. Unitat bàsica 3. Totes provenen d’altres per divisió Tots el teixits del cos dels éssers vius estan formats per cèl·lules. TRES GRANS COMPONENTS: MEMBRANA CEL·LULAR, CITOPLASMA i NUCLI CEL·LULAR MEMBRANA CEL.LULAR Estructura cel·lular que delimita la cèl·lula i la separa del seu entorn. Característiques: - Delimitació i protecció de les cèl·lules. - Regulació selectiva de l’intercanvi de substàncies entre el medi extracel·lular i intracel·lular seguint un gradient de concentració. - Localització de receptors químics que permeten a la membrana rebre senyals i respondre de manera específica. CITOPLASMA Substància gelatinosa. - Mitocòndries - Lisosomes - Ribosomes - Reticle endoplasmàtic rugós - Reticle endoplasmàtic llis - Aparell de Golgi - Centríols - Peroxisomes - Vacuoles NUCLI El nucli està separat del citoplasma per l'embolcall nuclear format per dues membranes similars a la membrana cel·lular. La funció del nucli és mantenir la integritat d’aquests gens (ADN) i controlar les activitats de la cèl·lula per mitjà de la regulació de l’expressió gènica. Conté el material genètic de la cèl·lula. 1. ESTRUCTURA BÀSICA DE LA NEURONA Les neurones tenen quatre estructures o regions: 1. Soma. 2. Dendrites. 3. Axó. 4. Botons terminals. El potencial d’acció condueix el missatge bàsic. Les neurones tenen quatre estructures o regions: 1. Soma: conté el nucli i elements que mantenen els processos vitals de la cèl·lula. Destaca el nuclèol de molta grandària. La cromatina està menys compacta que en altres cèl·lules ja que presenta una elevada activitat referent a l’expressió gènica i síntesis de proteïnes. 2. Dendrites: participen en les sinapsis com receptors dels missatges neurals, són les projeccions aferents. Presenten un aspecte ramificat amb menudes protuberàncies anomenades espines dendrítiques. 3. Axó: projecció eferent. És un tub llarg i prim, freqüentment recobert per una beina de mielina. Porta informació des del cos cel·lular fins els botons terminals. L’estructura de l’axó comença en el con axònic, que és la prolongació del soma cel·lular. En l’extrem oposat, es pot dividir en una sèrie de ramificacions més menudes presentant un engrossament al final de cadascuna d’elles, el botó terminal. 4. Botons terminals: poden formar sinapsi amb la membrana de les dendrites o del soma. Quan el potencial d’acció arriba als botons terminals se secreta una substància química (neurotransmissor) al botó terminal que inhibeix o excita la neurona receptora. El citoplasma de l’axó de la majoria de neurones del SNC està lliure de ribosomes, per la qual cosa, quasi totes les proteïnes han de ser portades des del soma fins regions remotes de l’axó mitjançant proteïnes transportadores del citoesquelet. Citoesquelet: matriu de filaments proteics de tres tipus: microtúbuls (tubulina), neurofilaments i microfilaments (actina). FUNCIÓ DELS MICROTÚBULS: TRANSPORT AXOPLASMÀTIC - Anterògrad: des del soma als botons terminals mitjançant la proteïna kinesina. - Retrògrad: moviment des del botó terminal al soma mitjançant la proteïna dineina. El transport anterògrad és el doble de ràpid que el retrògrad. El transport anterògrad és el doble de ràpid que el retrògrad. Fins a més De 1 metre. La informació passa d’una neurona a altra mitjançant les sinapsis SINAPSIS: unió entre els botons terminals de la neurona emissora i una porció de la membrana somàtica o dendrítica de la neurona receptora. La comunicació sols té una direcció: des del botó terminal a la membrana de la següent neurona. Les neurones són excitables química i electricament. POTENCIAL D’ACCIÓ Breu esdeveniment elèctric-químic que comença en el con axònic (extrem axònic pròxim al cos cel·lular) i viatja fins els botons terminals. Impuls elèctric que sempre té la mateixa mida i duració tot al llarg de l’axó. Les neurones suposen un 10% de les cèl·lules del cervell. Les característiques principals d’aquest llinatge cel·lular és la seua heterogeneïtat. Les neurones difereixen considerablement en la seua morfologia, funcionament i patró d’interconnexions, la qual cosa, produeix gran flexibilitat i multiplicitat de funcions. Neurona pseudounipolar no té dendrites, sino prolongacions de l’axò. Neurona bipolar té dendrites, encara que en aquest cas també hi ha ramificacions de l’axò que ixen del soma. Neurona unipolar i neurona pseudounipolar Amb un únic procés que ix del soma. En alguns cassos aquesta prolongació es divideix en una porció que realitza la funció de recepció d’informació i altra de conducció de informació característica de l’axó. Generalment sensorials. Neurona bipolar Posseeix dos prolongacions: un axó i un arbre dendrític en llocs oposats. Generalment són neurones sensorial. Neurona multipolar És la mes freqüent en el SNC. La membrana somàtica dona lloc a un axó i a diverses ramificacions dendrítiques. 2. TIPUS DE NEURONES Segons el nombre i disposició de les seues prolongacions Segons la longitut de l’axó Segons la funció NEURONES SENSORIALS estan en contacte directe amb les superfícies sensitives del cos i aporten informació dels sentits al SN. NEURONES MOTORES en contacte directe amb els sistemes efectors del cos (músculs) i traslladen en accions i moviments els resultats de les operacions del SN. INTERNEURONES només estan en contacte amb altres neurones. Segons el neurotransmissor principal que utilitzen Les tècniques immunohistoquímiques han permès transcendir la classificació de les neurones basant-se en criteris morfològics i fer-ho en funció de criteris neuroquímics. ACETILCOLINA NORADRENALINA SEROTONINA GABA DOPAMINA ADRENALINA GLUTAMAT ENDOCANNABINOIDS Per descriure circuits neuronals específics, moltes vegades, s’utilitza més d’un criteri neuroquímic ja que les neurones que sintetitzen un mateix neurotransmissor són molt nombroses i, amb, freqüència, aquesta classificació és poc informativa. 3. CARACTERÍSTIQUES I TIPUS DE GLIA Les cèl·lules glials son imprescindibles per un correcte funcionament del sistema nerviós. N’existeixen tres tipus en el SNC: SNP: Astròcits Cèl·lules de Schwann Oligodendròcits Micròglia ASTRÒCITS Els astròcits són les cèl·lules glials més abundants, reomplin l’espai entre neurones, controlen el líquid extracel·lular, regulen el medi extracel·lular i intervenen en funcions reguladores importants de la comunicació sinàptica i de la supervivència neuronal. Expressen la proteïna fibril·lar àcida glial (GFAP), i, per tant, es poden identificar mitjançant tècniques immunohistoquímiques. GFAP ÉS UN FILAMENT INTERMIG DEL CITOESQUELET, ESPECÍFIC PER CADA LLINATGE CÈL·LULAR Suport estructural: separació i aïllament de les neurones Influència sobre la transmissió de neurotransmissors: captació de transmissors químics Reparació i regeneració : Formen teixit cicratitzant. Separació del teixit nerviós de les meninges mitjançant la membrana glial limitant externa Recobriment vascular Subministre de nutrients a les neurones: Pot transmetre glucosa en forma de lactat o glucògen a les neurones perquè puguen metabolitzar-ho més ràpid i tindre més energia. Els astròcits formen la membrana glial limitant superficial que separa el teixit nerviós de les meninges cerebrals i són components fonamentals de la barrera hematoencefàlica, regulant així el pas de les substàncies que han d’accedir o eixir del SNC. MICRÒGLIA Són cèl·lules que es desplacen entre les neurones i altres tipus de glia. Quan es produeix una inflamació o lesió del teixit nerviós, s’activen, proliferen ràpidament i migren a la zona del dany, on fagociten restes cel·lulars, fragmentes de mielina o neurones danyades, i participen en la reparació de la lesió. Rellevància en la intercomunicació del sistema nerviós i immunitari. FAGOCITOSI REACCIONS IMMUNOLÒGIQUES OLIGODENDRÒGLIA L'oligodendròglia són les cèl·lules glials encarregades de la mielinització dels axons neuronals. La mielina és una estructura proteica que envolta alguns segments dels axons, constitueix un gran aïllant que millora la transmissió de l’impuls nerviós. La beina de mielina es troba interrompuda per zones on l’axó queda descobert. Aquest forat es denomina Nòdul de Ranvier. Alteracions de l'oligodendròglia produeixen greus alteracions neurològiques. MALALTIES DESMIELINITZANTS. L’esclerosi múltiple (EM) és una malaltia degenerativa i autoimmune, en la qual es veuen alterades funcions motores, sensitives i cognitives. ESCLEROSI MÚLTIPLE L’esclerosi múltiple (EM) és una malaltia degenerativa i autoimmune, en la qual es veuen alterades funcions motores, sensitives i cognitives. És una malaltia degenerativa del SN imprevisible, amb manifestacions lleus o amb un gran complex simptomàtic. És, actualment, la malaltia neurològica més freqüent en joves de les societats occidentals. Molt variable en el seu moment d’aparició, es presenta amb major freqüència entre els 20 i 30 anys, i la incidència en la dona és el doble que la de l’home. L’EM afecta predominantment a la raça caucàsica i varia en funció de la latitud. Zones de major risc són el nord d’Europa, nord d’Estats Units, Canada, sud d’Austràlia i Nova Zelanda. Davant d’aquesta distribució geogràfica de la malaltia es va plantejar la possibilitat d’un agent causal ambiental. De fet, diversos treballs han mostrat que el trasllat de persones de zones d’alta incidència a altres de baixa, fa disminuir el risc de patir la malaltia. SÍMPTOMES: Problemes de la vista com visió doble o moviments incontrolats dels ulls. Tremolor de les mans. Paràlisi parcial o completa en una part del cós. Problemes de parla. Debilitat extrema o cansanci anormal. Pèrdua de coordinació en els moviments. Clínica Les manifestacions de l’EM solen començar amb una fase d'inflamació, seguida per mort dels oligodendrocites que formen la baina de mielina entorn de l’axó (desmielinització); pot portar a un dany axonal difícilment reparable. S'han descrit diverses formes genèriques de presentació, però la més freqüent és l’EM remitent recurrent, que apareix en el 85-90% dels casos. La malaltia es manifesta en brots, després dels quals pot haver-hi una recuperació total o deixar seqüeles. En un 20% dels casos, les alteracions visuals són les primeres manifestacions de la malaltia. El pacient sol parlar de visió borrosa i complicacions en la visió cromàtica. Presenta pal·lidesa de la papil·la a la inspecció per oftalmoscopi o disminució dels camps visuals. Pot arribar a la ceguesa completa. A vegades, les alteracions de la visió no procedeixen de defectes en la via visual, sinó del sistema de control dels músculs oculars. Així succeeix quan es pateix diplopia, o visió doble, per fallada en la regulació de la convergència ocular. Un percentatge alt de malalts d’EM experimenta alteracions motores en forma de feblesa muscular progressiva en les extremitats i és més freqüent a les cames que als braços. Pot desembocar en paràlisi. D'una manera característica, els símptomes s'accentuen amb la calor i amb l'exercici. Un altre símptoma característic és l'espasticitat, o augment del to muscular, que provoca lentitud i dificultat en els moviments. No existeix cap prova específica, clínica ni analítica, de l'esclerosi múltiple. El seu diagnòstic s'emet a partir d'una completa història clínica que inclou un exhaustiu examen neurològic i d'evolució de la pacient. La prova més concloent de la presència de plaques en el cervell és la seua visualització en la RMN o altres tècniques de formació d'imatges. En clínica es recorre també als potencials evocats en les seues diverses modalitats: visuals, somatosensorials, auditius o motors. Aquesta prova funcional permet estimar la velocitat de conducció dels impulsos nerviosos al llarg d'una via i determinar en quin punt pot haver-hi una alteració. L'extracció de líquid cefalorraquidi mitjançant punció lumbar i la seua anàlisi aporta dades orientatives sobre la patologia. 1. Hipòtesi genètic-ambiental Si bé s'han determinat diverses zones geogràfiques com d’alt risc, dins d'elles hi ha diferències racials que reflecteixen una influència genètica. En una zona la incidència de la qual d’EM de 0,2% en la població, la probabilitat de patir la malaltia augmenta fins al 2% en parents de segon grau i fins al 3% si el parentiu és de primer grau. No obstant això, els bessons monozigòtics tenen una concordança de només 25% i, en el cas dels dizigòtics, la d'un germà normal. En resum, les recopilacions de dades preses de bessons, juntament amb els estudis de xiquets adoptats o bessons separats, indiquen que, acceptat un rerefons hereditari, la influència de factors del mitjà resulta també determinant. 2. Hipòtesi immunitària Abunden les proves de la presència de component autoimmunitari en l'origen o desenvolupament de la malaltia. En l'anàlisi de líquid cefalorraquidi i de sang o sèrum s'aprecia un increment d'índexs inflamatoris: interferóngamma, immunoglobulines i citocines proinflamatòries. En realitzar l'anàlisi histopatològic apareixen nombroses cèl·lules inflamatòries. D'altra banda, la malaltia respon a tractaments que modulen la resposta immunitària; esmentem els esteroides, immunosupresors o interferó. Finalment, l'encefalitis experimental autoimmune (EAE), un model animal d’EM, s'estableix provocant una reacció immunitària enfront de components mielínics del propi animal. 3. Hipòtesi infecciosa En el marc de la possible implicació d'agents infecciosos en l'origen de l’EM, s'admet que alguns virus comuns podrien presentar epítopes l'estructura molecular dels quals reparen algunes proteïnes humanes, com components de la mielina. En aqueixa situació es despertaria la resposta de limfòcits T, que atacarien als propis oligodendròcits i desencadenaria la malaltia; serien, a més, responsables de les fases de recidiva. 4. Hipòtesi excitotòxica Al voltant de 1950 es va demostrar que l'excés de glutamat monosòdic en l'alimentació, un potenciador de sabor utilitzat en la gastronomia asiàtica, podia provocar ceguesa. La causa es troba en la toxicitat sobre les neurones del neurotransmissor excitador per excel·lència del sistema nerviós, l'àcid glutàmic. Aquest aminoàcid s'allibera en la sinapsi per a excitar la següent neurona i transmetre la informació nerviosa. El glutamat alliberat en el cervell s'uneix a receptors específics que es troben en la membrana de neurones i cèl·lules glials. Els oligodendròcits expressen receptors de glutamat; la seua activació provoca l'entrada en la cèl·lula d'ions de sodi i de calci que despolaritzen la membrana (figura). En clínica s'ha comprovat que en el líquid cefalorraquidi de pacients amb EM en fase de brot s'observa un increment dels nivells d'àcid glutàmic. En algunes patologies desmielinitzants s'ha trobat un descens en l'expressió del transportador de glutàmic GLT-1; amb això s'afebleix la capacitat de retirar l'excedent de glutàmic fora de la cèl·lula. En l'encefalitis experimental autoimmune, l'aplicació d'uns certs antagonistes dels receptors glutamatérgics redueix el mal tissular. Finalment, l'aplicació directa de glutamat o dels seus agonistes provoca alteracions funcionals i histològiques semblants a les trobades en l’EM; el tractament amb antagonistes promou una recuperació anatòmica i funcional. Preguntes 1- L’EM és en l'actualitat una malaltia neurològica extremadament rara en joves de les societats occidentals FALS 2- Les zones de major risc corresponen al nord de Europa, nord dels EUA, el Canadà, sud d'Austràlia i Nova Zelanda, on la incidència pot superar els 3 casos per 10.000 habitants VERTADER 3- Es presenta amb major freqüència en majors de 50 anys d'edat FALS 4- La incidència en la dona doblega a la de l'home VERTADER 5- El trasllat de persones de zones d'alta incidència a altres de baixa fa disminuir el risc de patir la malaltia VERTADER 6- En l’EM es produeix la mort dels astròcits FALS 7- La forma de presentació més freqüent és l'evolució progressiva sense millora FALS 8- La malaltia es manifesta en brots, després dels quals pot haver-hi una recuperació total o quedar seqüeles VERTADER 9- Rarament les alteracions visuals són les primeres manifestacions de la malaltia FALS 10- Un percentatge alt de malalts d’EM experimenta alteracions motores en forma de feblesa muscular progressiva en les extremitats, sent més freqüent a les cames que als braços VERTADER 11- La prova més concloent de la presència de plaques en el cervell és la seua visualització en la RMN VERTADER 12- Les recopilacions de dades precedents de bessons, juntament amb els estudis de xiquets adoptats o bessons separats indiquen que la influència dels factors genètics resulta determinant FALS 13- La presència del component autoimmunitari en l'origen o desenvolupament de la malaltia no ha pogut ser encara provada FALS 14- La malaltia respon a tractaments que modulen la resposta immunitària com els esteroides, els immunosupressors o l'interferó VERTADER 15- Alguns virus comuns podrien presentar epítopes l'estructura molecular dels quals recordaria algunes proteïnes humanes, com a components de la mielina VERTADER 16- S'ha comprovat que en el líquid cefalorraquidi de pacients amb EM en fase de brot s'observa una disminució dels nivells d'àcid glutàmic FALS 1. Neurona bipolar 2. Neurona pseudounipolar 3.Cèl.lula de Schwann 4.Neurona pseudounipolar 5.Neurona multipolar, interneurona 6. Astrocit 7.Neurona multipolar d’un gangli 8.Neurona multipolar motora 9. Oligodendrocit 10.Neurona multipolar motora 11.Neurona piramidal