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Capitolo 6
Il tessuto nervoso

Il sistema nervoso è costituito fondamentalmente da due tipi di cellule: i neuroni (Fig.6.1) o cellule nervose eccitabili in grado di trasportare impulsi bioelettrici e le cellule gliali, cellule non eccitabili che svolgono diverse funzioni. All’assone del neurone si riconoscono due importanti funzioni: una consiste nel trasferire il potenziale d’azione dal corpo cellulare del neurone alle terminazioni sinaptiche, l’altra è quella di trasportare sostanze dal corpo cellulare alle terminazioni sinaptiche (trasporto auterogrado) e viceversa (trasporto retrogrado) (Fig.6.2). Gli impulsi nervosi vengono trasmessi da cellula a cellula attraverso le sinapsi che collegano ogni neurone con altre cellule nervose, o cellule diverse come cellule muscolari scheletriche, muscolari lisce, cellule di ghiandole endocrine. Il neurotrasmettitore liberato nella fessura sinaptica provoca una variazione di corrente della cellula post-sinaptica. Il segnale elettrico si trasforma quindi in un segnale chimico e poi nuovamente in un segnale elettrico (Fig.6.7). Il tessuto nervoso utilizza due grandi classi di sostanze chimiche per inviare i propri messaggi, i neurotratrasmettitori classici e i neuropeptidi (Tab.6.5) (Fig.6.10).

La sintesi dei neurotrasmettitori è correlata alla velocità di rilascio ed è controllata a feed-back (Fig.6.11 e Fig.6.12). Il neurotrasmettitore rilasciato in seguito alla stimolazione neuronale interagisce con lo specifico recettore generando un potenziale post-sinaptico eccitatorio o inibitorio.

I recettori si dividono in ionotropici associati ai canali ionici di membrana e quelli metabotropici, la cui azione consiste in una modificazione del metabolismo intracellulare (Fig.6.13, Fig.6.14 e Fig.6.15).

Molti processi cellulari, come già visto per altri tessuti, sono sensibili al Ca2+ attraverso una proteina legante questo ione, cioè la calmodulina (Fig.6.16 e Fig.6.17). Il calcio può essere considerato un "secondo messaggero". Anche l’ossido d’azoto (NO) può essere considerato un secondo messaggero che svolge azioni neuroprotettive, ma ha anche effetti neurotossici (Fig.6.18 e Fig.6.19).

Il primo neurotrasmettitore identificato è stato l’acetilcolina (Fig.6.20) coinvolta in diverse funzioni del sistema simpatico e parasimpatico. I recettori dell’acetilcolina sono di tipo muscarinico (AchRm) o nicotinico (AchRn) (Fig.6.21 e Fig.6.22). Altri neurotrasmettitori sono le catecolamine (Fig.6.23 e Fig.6.24) che comprendono l’adrenalina e la noradrenalina, i cui recettori sono di tipo 1, 2 e (Fig.6.25). Il metabolismo delle catecolamine avviene secondo lo schema della figura 6.26. Le monoamino ossidasi (MAO) sono distribuite nel cervello, nei nervi, nei muscoli e in tutti i tessuti ad elevata attività metabolica.

L’amina biogena serotonina o 5-idrossitriptamina (5-HT) è un neurotrasmettitore che svolge un ruolo importante in molti processi fisiologici ed è responsabile di diversi stati patologici (Fig.6.27 e Fig.6.28).

Un altro importante neurotrasmettitorte è l’acido -aminobutirrico (GABA) che si forma per decarbossilazione dell’acido glutammico. Nel sistema nervoso centrale il GABA si può formare anche attraverso lo "shunt del GABA (Fig.6.29 e Fig.6.30). Il GABA viene rilasciato, in seguito ad impulso nervoso depolarizzante, dalle terminazioni nervose in presenza di ioni Ca2+ e agisce su specifici recettori (Fig.6.31) svolgendo un’azione inibitoria. Un altro neurotrasmettitore ad azione inibitoria è la glicina che si può formare attraverso la via della 3-fosfoserina (Fig.6.32). In seguito al suo rilascio la glicina si lega ai propi recettori post-sinaptici che formano un canale transmembrana selettivo per l’anione Cl- . Questo provoca l’aumento della conduttanza per questo anione e la conseguente iperpolarizzazione (Fig.6.33).

L’acido glutammico invece è uno dei principali neurotrasmettitori eccitatori, come l’acido aspartico. La maggior parte dei recettori del glutammato del sistema nervoso centrale dei mammiferi sono ionotropici, mentre gli altri sono metabotropici (Fig.6.34 e Fig.6.35). L’inattivazione dell’acido glutammico avviene per ricaptazione nelle terminazioni nervose e nelle cellule gliali in cui viene convertito in glutammina (Fig.6. 36).

Sono stati scoperti nel cervello recettori specifici per la morfina e per altri oppioidi regolatori di diverse funzioni cerebrali. In seguito è stato dimostrato che nel sistema nervoso vi sono due classi di peptidi oppioidi: una a catena corta (encefaline) e l’altra a catena lunga (endorfine) come riportato nella Tab.6.7. Sono stati anche individuati tre precursori peptidici degli oppioidi che originano da tre geni distinti (Fig.6.37).

Le caratteristiche essenziali del metabolismo del tessuto nervoso sono la stretta dipendenza dalla disponibilità di energia e l’incessante rifornimento di energia che deriva dal metabolismo ossidativo del glucosio. Infatti il cervello estrae circa il 50% dell’ossigeno e il 10% del glucosio dal sangue arterioso. Nel tessuto nervoso il glucosio viene anche utilizzato nella biosintesi di aminoacidi e di alcuni neurotrasmettitori (Ach, GABA, acido glutammico).

Il tessuto nervoso è molto ricco di lipidi complessi, che costituiscono le guaine mieliniche e di colesterolo, quindi la biointesi di acidi grassi, glicerolipidi e sfingolipidi è molto attiva (Fig.6.38). Un alterato metabolismo lipidico è responsabile di numerose patologie dovute a difetti genetici.

Gli aminoacidi sono attivamente captati dalle cellule nervose mediante trasportatori specifici e sono utilizzati sia per la sintesi proteica che come precursori di neurotrasmettitori. Il catabolismo degli aminoacidi e dei nucleotidi è responsabile della formazione di ammoniaca (Fig.6.39), che viene rapidamente eliminata, principalmente mediante trasformazione in glutammina.

Per una buona funzionalità cerebrale è ncessario l’apporto di nutrienti essenziali, come tracce di metalli, che partecipano a diversi processi enzimatici, glucosio, aminoacidi e vitamine, necessarie sia per un corretto metabolismo che per mantenere le difese antiossidanti.

Prerogativa del cervello è la capacità di apprendere e di ricordare. Distinguiamo una memoria a breve ed una a lungo termine, alla cui base sta un fenomeno di potenziamento dovuto all’aumento di efficienza delle sinapsi. Nel potenziamento a lungo termine (LPT) sono coinvolti recettori glutamminergici che provocano un aumento del Ca2+ nel neurone postsinaptico, il quale, a sua volta, invia al neurone presinaptico messaggeri retrogradi che stimolano ulteriormente il rilascio di neurotrasmettitori. L’aumento dello ione Ca2+ è responsabile dell’attivazione di vie di trasduzione del segnale che coinvolgono la calmodulina, la proteina chinasi C e l’AMPc. La via dell’AMPc porta all’attivazione di geni specifici con la conseguente sintesi di proteine coinvolte nei processi di memorizzazione a lungo termine (Fig.6.40).

 

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