la chimica del cervello

1. la chimica del cervello

2. Sinapsi elettriche Spazio extracellulare ridotto (2nm): giunzione comunicante (connessone) Passaggio diretto, nella cellula postsinaptica, della corrente generata dai canali voltaggio dipendenti della cellula presinaptica Trasmissione veloce, scarica di più neuroni in maniera sincrona, comportamenti stereotipati, non sensibile agli effetti dell’attività neuronale pregressa, funzioni limitate

3. Sinapsi chimiche mitocondri vescicole sinaptiche fessura sinaptica

4. Spazio extracellulare più ampio 30 – 50 nm non vi è continuità tra i neuroni Il segnale elettrico innesca un meccanismo a cascata che determina la liberazione di un segnale chimico (neurotrasmettitori) Ritardo sinaptico apprezzabile (da 0,3 a 1-1,5 msec e più) Trasmissione meno veloce, comportamento più duttile, sensibile agli effetti dell’attività neuronale pregressa

5. Morfologia delle sinapsi molto varia

6. L’arrivo dell’impulso elettrico genera il potenziale d’azione Si aprono i canali del Ca++ che penetra nella terminazione e si associa alla calmodulina Il complesso Ca-Calmodulina determina la fusione della vescicola con la membrana della terminazione (esocitosi) e conseguente rilascio del neurotrasmettitore Il neurotrasmettitore diffonde nella fessura sinaptica e si lega ai recettori determinando una specifica risposta Ca

7. risposta Variazione rapida della conduttanza di membrana: il recettore si comporta da proteina canale a controllo di ligando per cui l’associazione col neurotrasmettitore provoca l’apertura del canale ed un flusso di ioni attraverso la membrana del neurone post-sinaptico

8. Apertura dei canali del Na+ Depolarizzazione EPSP Potenziale d’azione eccitazione Apertura del canali del Cl- Iperpolarizzazione IPSP inibizione Questi meccanismi sono implicati nella trasmissione sinaptica rapida

9. Variazione dell’attività biochimica e quindi dell’orientamento metabolico nella cellula post-sinaptica Alcuni recettori legandosi al neurotrasmettitore attivano dei secondi messaggeri

10. SECONDI MESSAGGERI AMPc GMPc Fosfati di inositolo Ca Ossido d’azoto I secondi messaggeri agiscono attivando specifiche proteinchinasi che a loro volta fosforilano particolari proteine cellulari (canali ionici, proteine regolatrici, enzimi) inducendo trasformazioni conformazionali Questi sistemi di secondo messaggero non operano in maniera indipendente l’uno dall’altro, essi interagiscono e si influenzano reciprocamente a livello di numerose reazioni metaboliche

11. ormone o neurotrasmettitore adenilciclasi attiva recettore adenilciclasi inattiva AMPc ATP P proteinchinasi Fosforilando le proteine canale altera il comportamento elettrico della cellula Nel nucleo è capace di alterare l’andamento dell’espressione genica

12. NEUROTRASMETTITORI Sono messaggeri chimici con effetti eccitatori o inibitori a livello sinaptico Hanno una distribuzione ben precisa nel cervello con vie e centri ben distinti Da un punto di vista chimico possono essere: una monoamina (derivati da un aminoacido): nor-adrenalina, adrenalina, dopamina, serotonina un aminoacido: GABA, L-glutammato un estere della colina: Acetilcolina un acido grasso: endocannabinoide (anandamide, 2-AG)

13. Sistema adrenergico Nor-adrenalina Attività eccitatoria Localizzazione locus coeruleus Coordinazione motoria, veglia, emotività, funzioni ipotalamiche (fame, sete, temperatura, riproduzione, pressione sanguigna Adrenalina Centri del piacere, meccanismi di esaltazione e depressione affettiva

14. Sistema dopaminergico Dopamina Attività eccitatoria Localizzazione substantia nigra, area tegmentale ventrale Funzione regolatrice dell’attività motoria (morbo di Parkinson) Implicato nella schizofrenia Ruolo importante nei sistemi motivazionali e di ricompensa Interazione con le encefaline nella dipendenza

15. Rilascio attivato post-stimolo È stato visto che il neurotrasmettitore dopamina continua a essere rilasciato per circa un’ora dopo che i neuroni sono stati stimolati. Questo fenomeno suggerisce l’esistenza di un meccanismo secondario che permette una sostenuta disponibilità di dopamina in differenti regioni del cervello, incluse le aree critiche per il consolidamento della memoria, il mantenimento in attività delle connessioni cerebrali della memoria di lavoro

16. Sistema serotoninergico Serotonina Attività inibitoria Localizzazione: nuclei del rafe Irradiazione: talamo, ipotalamo, corteccia, nuclei della base Regolazione della temperatura, umore, percezione sensoriale, inizio del sonno

17. nor-adrenalina serotonina Trovato uno specifico recettore per la serotonina chiamato autorecettore 5-HT1A che, secondo le evidenze sperimentali, riveste un ruolo fondamentale nel regolare la risposta dell’amigdala. Varie ricerche hanno mostrato come la depressione e altri disturbi dell’umore siano legati proprio a problemi in questa “circuitazione emotiva” che comprende proprio l’amigdala. Alla luce dei nuovi dati, l'autorecettore 5-HT1A funzionerebbe come un reostato degli stati emotivi.

18. muscoli Rapporto tra carboidrati e serotonina amminoacidi insulina triptofano Barriera ematoencefalica serotonina Nuclei del rafe

19. Sistema colinergico Acetilcolina Attività eccitatoria Localizzazione nuclei del setto, talamo e ippocampo Neurotrasmettitore della placca neuromuscolare e del SNA A livello cerebrale è il trasmettitore dei sistemi intraregionali e interregionali Sistemi di apprendimento A livello del tronco regolatore della sostanza reticolare (sonno, veglia) Malattia di Alzheimer

20. L - glutammato È un aminoacido principale neurotrasmettitore eccitatorio del cervello e del midollo spinale, importante nei processi di apprendimento, responsabile dell’ LTP Azione: apertura dei canali del Na+ e del K+ I recettori si dividono in ionotropici e metabotropici I recettori ionotropici (AMPA, Kainato, NMDA) attivano direttamente i canali ionici l’azione è sempre eccitatoria I canali NMDA quando sono aperti fanno passare K+ , Na+ e anche Ca++ I canali non-NMDA solo Na+ e K+

21. I recettori NMDA possono rispondere in modo speciale ad eventi contemporanei su entrambi i lati di una sinapsi. Lavorando come "rivelatori di coincidenze", i recettori NMDA possono aiutare i neuroni a formare fra loro connessioni più forti o più deboli, a seconda del fatto che vengano ripetutamente stimolati insieme o meno. I neuroscienziati sospettano che questo processo di modulazione della forza delle connessioni sinaptiche sulla base dell'esperienza, chiamato plasticità sinaptica, rappresenti una base elementare, a livello dei neuroni, dell'apprendimento e della memoria sono in effetti necessari attivamente sia per l'apprendimento associativo sia per la memoria a lungo termine

22. I recettori metabotropici attivano l’accesso ai canali indirettamente tramite dei secondi messaggeri La loro attivazione può produrre sia eccitazione che inibizione Alterazioni dell’equilibrio metabolico del glutammato possono fare insorgere o aggravare patologie gravi: L’ eccitotossicità è data dall’eccessivo ingresso di Ca++ attraverso i canali NMDA, è stata chiamata in causa negli ictus,traumi Le sinapsi glutammatergiche, grazie a specifiche proprietà dei loro recettori di membrana, sono in grado di apprendere e memorizzare l’informazione racchiusa nel codice neurale

23. Sistema GABAergico acido gamma-amino-butirrico Attività inibitoria Localizzazione cervello e midollo spinale Modulatore delle risposte del SNC “valium endogeno” Due tipi di recettori: Rec. A aumenta la permeabilità a Cl- in entrata Rec. B al K+ in uscita Comuque con lo stesso risultato: iperpolarizzazione della membrana post-sinaptica

24. Endocannabinoidi Anandamide, 2-AG (2-arachidonil-glicerolo) “marijuana endogena” liposolubile Due tipi di recettori: Rec. CB1 si trova nel cervello accoppiato alle proteine G Rec. CB2 opera solo al di fuori del cervello e del midollo spinale è coinvolto nel sistema immunitario SEGNALAZIONE RETROGRADA – DSI (soppressione dell’inibizione per depolarizzazione) importante nel LPT

25. Attività GANGLI BASALI (controllo motorio, pianificazione, avvio e conclusione delle azioni) NEOCORTECCIA(funzioni cognitive superiori e integrazione delle informazioni sensoriali) IPOTALAMO (controllo dell’appetito, livelli ormonali, comportamento sessuale) IPPOCAMPO (memoria e apprendimento) AMIGDALA (ansia, emozioni, paura) TRONCO CEREBRALE E MIDOLLO SPINALE (importante nel riflesso del vomito e nella sensazione del dolore) Sono importanti nell’estinzione delle emozioni negative e del dolore innescati dal ricordo di esperienze passate

26. NEUROMODULATORI: neuropeptide (polipeptide) revisione dello schema classico di trasmissione sinaptica: la terminazione può rilasciare più trasmettitori la membrana post-sinaptica possiede più recettori per riconoscere i vari messaggi trasmissione via cavo (wiring trasmission) trasmissione nel volume conduttore (volume trasmission) encefaline, endorfine, sostanza P Percezione del dolore, umore, comportamento , funzioni endocrine

27. ENCEFALINE Met-encefalina, leu-encefalina Estremamente diffuse nel cervello Attività inibitoria Alcune sono implicate nella percezione del dolore, nel movimento, nell’umore, nel comportamento, nella regolazione di funzioni endocrine ENDORFINE precursore pro-oppio-melanocortina, quattro distinte classi di endorfine, dette rispettivamente „alfa“, „beta“, „gamma“ e „delta“ Recentemente è stata scoperta una grande molecola peptidica che include la sequenza della leu-encefalina: è la dinorfina che ha mostrato di provocare effetti biologici superiori rispetto all'encefalina.

28. Meccanismo d’azione: Inibiscono la liberazione a livello presinaptico di noradrenalina, della sostanza P (neurotrasmettitore eccitatorio legato alla trasmissione del dolore) 1°teoria – bloccando il flusso di ioni Na+ provocato da mediatori eccitatori, agendo sui canali del Na 2°teoria – depolarizza parzialmente la terminazione del neurone eccitatorio che al sopraggiungere del segnale non potrà depolarizzarsi al massimo Azione sulla trasmissione del dolore Vie del dolore

29. Neuroni contenenti encefaline Recettori degli oppiati

30. La molteplicità delle azioni mediate dagli oppiati endogeni è in relazione con le varie specie di recettori: m : analgesia, depressione respiratoria, costipazione, sensazione di benessere o euforia k : analgesia con sede prevalentemente spinale, sedazione (narcosi ... catalessi), effetti da disforici a psicomimetici d: analgesia con sede spinale e sopraspinale, riduzione dell’attività motoria Solo i recettori m sono ubiquitari In via approssimata si può concludere che: Endorfine : hanno attività prevalente m - agonista Dinorfine : “ “ “ k - agonista Encefaline: “ “ “ d - agonista Morfina e derivati: agonisti su quasi tutti i recettori oppioidi I recettori degli oppiati sono sia sulle terminazioni nervose sia sulle cellule riceventi

31. Sinapsi elettriche Sinapsi chimiche risposta Secondi messaggeri neurotrasmettitori neuromodulatori