7sist nervoso
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Metabolismo cerebrale
L’approvvigionamento da parte del cervello avviene in dipendenza del trasporto di molecole attraverso BBBPoche sostanze NON sono soggette a controllo: Ossigeno, glucosio, corpi chetonici, etanolo
Caratterizzato da Presenza di barriera emato-encefalica (BBB)
Sostanze anfipatiche+liposolubili passano
Sostanze idrofiliche solo se c’è un trasportatore
Caratterizzato da barriera emato-encefalica (BBB)
CERVELLO
Usa 2 substrati energetici:
Normalmente Glucosio
Digiuno prolungato Corpi chetonici
Glucosio utilizzato: 100-120 g/die (25% del glu totale)- l’ATP serve per mantenere pompe ioniche (NA-K)
O2 (1/5 del totale)
Glucosio passa BBB (GLUT-1; insulino-indipendente) l’utilizzo di glucosio NON
dipende da insulina
Glucosio:• 85% glicolisi/Krebs ATP• 10% glicolisi anaerobia (Produce un poco di acido lattico)
• 5% Pentoso-fosfati NADPH sintesi di lipidi , soprattutto guaine mieliniche
• Il cervello dipende dal fegato per quanto riguarda la regolazione della glicemia sia in condizioni di buona alimentazione (glicogenosintesi/lisi) sia nel digiuno (gluconeogenesi)
• Glicogeno: quasi nullo (sopravvivenza 3 minuti)
Solo i corpi chetonici (acetoacetato, betaidrossibutirrrato, prodotti dal fegato) possono sostituire il glucosio come fonte energetica. Dall’acetone non si puo’ ricavare energia
Digiuno, dieta lipidica, diabete, neonato: corpi chetonici
Metabolismo dei C.C.
Acetacetato + succinilCoAAcetoacetilCoA
2 acetil CoA Krebs
Aminoacidi• L’ingresso di aminoacidi nel cervello è controllato da trasportatori• Gli a.a. + abbondanti sono glutamato e aspartato che vengono sintetizzati direttamente nel cervello
Amino acidi: trasportatori separati (AA neutri, acidi, basici)
Gli a.a. che sono anche Neurotrasmettitori non passano liberamente la BBB
•
glutammico
glutammina
Metabolismo Aminoacidi :
Alfa-keto glutarico + NH3 glutammico (+ abbondante )
Encefalopatia epatica: incapacità del fegato di eliminare NH3 (come urea )
Glu Piruvico Citrato a-chetoglutarico CO2+ATP
+ NH3 ( se il fegato non fa urea) Glutammico
+NH3
glutammina
Lipidi• Il cervello è incapace di utilizzare lipidi per produrre energia: Manca di betachetotiolasi attiva sugli acidi grassi a lunga catena. Non fa beta-ossidazione
può fare sintesi di lipidi ( fosfolipidi e colesterolo)
Può importare lipidi (LDL) attraverso la BBB (ac. Grassi essenziali)
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Trasporti nei neuroni
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Caratteristiche principali dei neuroni• Lunghezza fino 1 m• Trasporti veloci nucleo-terminali: motori molecolari
– Trasporto anterogrado: kinesina – Trasporto retrogrado: dineina
• Gran numero di interconnessioni (plasticità)– Sinapsi elettriche - più veloci
• Apertura dei canali voltaggio dipendenti da assoni a neuroni
– Sinapsi chimiche - più versatili (esistenza postulata nel 1904):• Sostanze che aprono/chiudono un canale ionico• Sostanze che si legano a un recettore che rilascia un 2° messaggero che causa l’apertura/chiusura del canale ionico
• Perdita della capacità riproduttiva– Apoptosi = morte neuronale
La diffusione laterale del Na apre altri canali più a valle:
propagazione
1 2 3
Na K
ATPasi
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Canali ionici voltaggio-dipendenti
• Membrana polarizzata: – Canali chiusi
• Na+ e K+ non passano• Membrana depolarizzata:
– Canali aperti • Na+ e K+ passano seguendo il gradiente di concentrazione
• t <1 msec
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Mielina• Formata da cellule gliali (Schwann nel SNP e oligodendrociti nel SNC)– Isolamento elettrico– Aumenta la velocità di propagazione
• Sclerosi multipla=demielinazione
SINTESI
neurotrasmettitori
DECARBOSSILAZIONE di A.A.
QUESTA REAZIONE FORMA LE AMMINE BIOGENE (es. NEUROTRASMETTITORI)
PLP
Decarbossilasi
Si forma da:Ac.Glutammico
Serina
Fenilalanina
TriptofanoIstidina
Arginina
GABA
Colina (Acetilcolina)
Catecolammine(adrenalina)
Serotonina
Istamina
NO
Amine biogene (decarbossilazione PALP-dipendente degli a.a.)
I PRINCIPALI NEUROTRASMETTITORI
(serotonina)
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AcetilcolinaParasimpatico autonomo, gangli del simpatico (memoria) e giunzioni
neuromuscolari• Colina + AcCoA Acetilcolina + CoASH (colina acetil transferasi)
• Recettori– Nicotinico (gangli e giunzioni neuromuscolari, canale ionico per Na e K, veloce)
– Muscarinico (diffuso nel SNC, muscolatura liscia e ghiandole sotto controllo del sistema parasimpatico, inibito da atropina)
• Degradata da acetilcolinesterasi
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Altri neurotrasmettitori• Neuropeptidi proteici o oppiodi
– Endorfine, encefaline, somatostatine, LH, angiotensine etc– Sintetizzate come pro-peptidi e idrolizzati– Mediatori di risposte sensoriali e emotive (fame, sete, piacere, dolore, etc)
• Ossido nitrico (NO)– Memoria– Controllo delicato (tossico sia se presente a livelli bassi sia alti)– Non si accumula in vescicole ma viene rilasciato continuamente
• ATP– Recettori dell’adenosina (inibitori)
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Neurotrasmettitori• Eccitatori (causano depolarizzazione del neurone postsinaptico, favoriscono la genesi del potenziale di azione):– Acetilcolina (inibito da nicotina), aspartato, dopamina, istamina, norepinefrina, epinefrina, ATP, glutamato, 5-idrossitriptamina (serotonina)
• Inibitori (causano iperpolarizzazione del neurone postsinaptico, inibiscono il potenziale di azione):– 4--aminobutirrato (GABA, inibito da barbiturici), taurina, glicina (inibito da stricnina)
RILASCIO
Neurotrasmettitori
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Vescicole sinaptiche• Rilasciate per esocitosi– Piccole: contengono solo il neurotrasmettitore
– Grandi: contengono anche gli enzimi per la sintesi del trasmettitore
– Sinapsina: esecutore di esocitosi– Sinaptofisina: forma il canale di
fuoriuscita della vescicola– Sinaptotagmina: “docking” sulla
membrana post-sinaptica– Sintaxina: interazione con Ca++
– Sinaptobrevina: trasporto della vescicola attraverso lo spazio sinaptico, inibita dalle tossine del tetano e della pertosse
– Rab3: docking e fusione
RECETTORI
( Canali ionici aperti da ligandi )
( Con attività guanilico ciclasi )
( Con attività tirosina-chinasi )
(Collegati a proteine G)
NT ---> 2° messaggero
INATTIVAZIONE
Acetilcolina Acetato + colina
acetilcolinesterasi
Acetilcolina Acetato + colina
acetilcolinesterasi
Inibitori
Recettore
Paralisi spastica
Paralisi flaccidaantagon
ista
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DopaminaMaggior neurotrasmettitore dei gangli basali e movimento
volontario
• 5 recettori diversi per dopamina (D1 D5)– Ciascuno con secondi messaggeri, agonisti e antagonisti diversi
– Parkinson (difetto in D4)– Schizofrenia (difetto in D2)
• Metabolita terminale della degradazione di dopamina: ac. Vanillilico, dosabile nelle urine
Carbidopa
circolo
SNC
Carbidopa
RDA 700
Uova 942 g
Latte 295
Carote 1148
Avitaminosi A: Cecità notturna (aumento della soglia visiva),
Tutto-transretinale
luce
RodopsinaProteina integrale di membrana• Parte proteica: opsina • Gruppo cromoforo: retinale • Nella membrana del disco, non della cellula
-30
mV
-50
Impulso luminoso
buio