fisiologia dispensa (modified)

7/22/2019 Fisiologia Dispensa (Modified)

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L’organismo non può essere paragonato ad una macchina perché nel corpo umano non possiamovariare una funzione senza che varino anche i sistemi e gli apparati che logicamente non sonocollegati → tutto è collegato (es. problemi al cuore → problemi alla circolazione → problemispecifici in altre parti del corpo), il corpo umano non è fatto di compartimenti stagni.

La membrana plasmatica è costituita da un doppio strato fosfolipidico.

fosfolipidi hanno!" una coda idrofoba verso l’interno della membrana#" una testa idrofila sulla superficie esterna ed interna della membrana.

$ella membrana plasmatica sono immerse delle proteine!" $%&'L*$%$+&-&! attraversano tutto lo spessore della membrana. unzionano come!

" canali per il passaggio di ac/ua e piccole molecole# " trasportatori# " pompe per il trasporto attivo di ioni# " recettori per sostanze presenti nell’ambiente e0tracellulare."1&&-&! localizzate solo in corrispondenza della superficie interna ed esterna della

membrana. unzionano come enzimi. +ono ancorate alla membrana mediante legami covalenti."++2%& alle membrane! sono in prossimit3 della membrana. +ono tenute in situ medianteinterazioni con altre proteine o lipidi.

Le proteine associate alla membrana sono essenziali per lo svolgimento dei ruoli assegnati allamembrana! essere barriera semipermeabile che permette il flusso controllato di sostanze tra internoed esterno della cellula (e viceversa). 4 fondamentale che venga mantenuta una certa composizionenei li/uidi corporei (e0tracellulare e intracellulare).L’omeostasi è lo stato di e/uilibrio dinamico che permette lo svolgersi delle funzioni vitali che ci

permettono di vivere bene (temperatura, concentrazione di elettroliti, composizione chimica, etc)d esempio, 567 è la temperatura alla /uale gli scambi di elettroliti avvengono alla velocit3 giusta.+e ci discostiamo troppo dai valori ottimali possono svilupparsi delle patologie. sistemi omeostatici interagiscono con i sistemi di controllo! " sistema nervoso# " sistema endocrino. sistemi di controllo lavorano prendendo i dati dai processi che avvengono nell8intero organismo.9ariando alcuni parametri possiamo influenzare l’attivit3 delle cellule! ad esempio, se varia lacomposizione dei li/uidi corporei, poiché la membrana è semipermeabile, gli scambi attraverso lamembrana non saranno funzionali, ma patologici.noltre, le proteine associate, se diminuisce la concentrazione degli elettroliti, si staccano dallamembrana e /uindi la funzione che avevano non può essere pi: svolta.

;entre le proteine intrinseche attraversano la membrana fosfolipidica, le proteine estrinsecheinteragiscono, ad esempio, attraverso legami idrofobici con le componenti della membrana. 1ossonoessere adese sul lato interno o su /uello esterno della membrana, fornendo alla membrana propriet3diverse. ffinché tutto funzioni c’è bisogno di un continuo ricambio dei recettori.

Le membrane non sono semplici barriere, ma hanno propriet3, specifiche che permettono allacellula di funzionare!" fisiche! hanno fluidit3 e densit3 che devono essere mantenute perché la cellula mantenga forma efunzione (la funzione dipende dalla forma)#" chimiche! capacit3 di stabilire interazione con proteine#" elettriche.



;embrana cellulare!orma! foglietti#omposizione! fosfolipidi, proteine, carboidrati#simmetria! parte interna diversa da /uella esterna#luidit3! movimento sul piano della membrana.

Le proteine di membrana funzionano permettendo gli scambi tra interno ed esterno della cellula avelocit3 controllata! alcune sostanze devono passare attraverso la membrana a velocit3 maggiore di/uella consentita dal semplice doppio strato fosfolipidico → proteine di trasporto*canali ionici.l componente principale del doppio strato fosfolipidico è il colesterolo! esso viene prodotto dalnostro corpo in modo tale da permettere una continua sostituzione della membrana.La pompa $a"< è una proteina che permette di trasportare =< > all’interno della cellula in cambio di5$a> espulsi dalla cellula. %utte le cellule presentano sulla membrana delle pompe $a"<

perennemente attive che servono a mantenere i gradienti ionici. 1i: di met3 dell’energia consumatadall’organismo senza svolgere attivit3 (metabolismo basale ? 6@A cal ca.) viene consumata per farfunzionale le pompe $a"<.

La composizione del li/uido intracellulare è diversa da /uella del li/uido e0tracellulare.LBCD2 $%&LLCL&!" abbondanza di < >

" scarsit3 di $a> e l"

" virtuale assenza di a>>

" abbondanza di fosfati, proteine e magnesio" p- neutro (6)" osmolarit3 ? 5AA m2sm*l.LBCD2 &E%&LLCL&" abbondanza di $al, $a-25 e a>>

" scarsit3 di < >, fosfati e proteine" p- leggermente alcalino (6,F)" osmolarit3 ? 5AA m2sm*l (e0tracellulare e intracellulare sono isosmotici, stessa osmolarit3).

'li scambi tra interno ed esterno permettono alla cellula di sopravvivere.%+12%2 +&$G %%9&+& L ;&;H$! "&ndocitosi (fagocitosi e pinocitosi)! anche per le lipoproteine ad alta e bassa densit3#" &socitosiichiedono energia. +i formano delle vescicole che racchiudono i componenti da trasportare, e/ueste vescicole poi si distaccano.%+12%2 %%9&+2 L ;&;H$! la sostanza attraversa il doppio strato

fosfolipidico!" Diffusione" %rasporto mediato da proteine! " acilitato

" ttivo (primario e secondario)

La diffusione è un processo fisico (e non chimico) attraverso il /uale si mescolano le molecoledotate di moto casuale termico. 4 efficiente dal punto di vista della sopravvivenza della cellula solo

per piccole molecole idrosolubili e, soprattutto, liposolubili.La velocit3 di diffusione è pari a circa I m*s. %uttavia, il tempo di diffusione è direttamente

proporzionale al /uadrato della distanza, /uindi il processo di diffusione è efficiente su piccoledistanze, altrimenti intervengono altri meccanismi (intervengono le molecole integrali di

membrana), perché gli scambi sarebbero troppo lenti.l coefficiente di diffusione (J) è diverso per le varie sostanze, ed è!



proporzionale alla temperatura)#" inversamente proporzionale alla viscosit3 del mezzo. Buindi, la composizione della membranadev’essere costante.La diffusione non richiede energia, per /uesto è utilizzata dalle molecole come prima scelta.1rocede in maniera proporzionale a!" il /uadrato della distanza#

" l’area di superficie interessata! maggiore è l’area, pi: molecole possono essere scambiate! /uindila diffusione ha, ad esempio, un peso diverso su un neurone grande e su un neurone piccolo . (misure del neurone! " diametro assone ? IKm

" diametro soma ? IAKm " diametro soma cellule del 1urJine ? MAKm " glia ? IKm)

" la differenza di concentrazione del soluto tra esterno ed interno! se la concentrazione di un solutoaumenta nel li/uido e0tracellulare, viene inibito lo scambio per diffusione e viene richiamata ac/uadalla cellula! è fondamentale mantenere i gradienti ionici. N?"p(est"int) p?permeabilit3 ?concentrazione ?areaLa diffusione funziona bene con molecole piccole (peso massimo ? =AADa)# non funziona con

proteine, grossi lipidi e grossi zuccheri. La velocit3 di diffusione è inversamente proporzionale al peso e all’idrofilicit3.La diffusione dipende dalle caratteristiche dello ione e della membrana, cioè dal numero e tipo dicanali ionici della membrana che determinano la permeabilit3.Lo scambio di ac/ua è fondamentale per mantenere la composizione del li/uido e0tracellulare e di/uello intracellulare. L’ac/ua si muove per osmosi e si muove sempre a seguito del movimento dialtre sostanze. La barriera costituita dalla membrana plasmatica è semipermeabile, /uindi vi passaanche l’ac/ua, che tende a muoversi verso il compartimento con maggiore concentrazione di soluti.potalamo, sistema endocrino, sistema escretore, sistema cardiovascolare lavorano insieme permantenere la composizione dei li/uidi.

;entre la diffusione avviene in maniera indiscriminata per tutte le molecole che sono abbastanza piccole per passare attraverso la membrana, il trasporto mediato da proteine è specifico (ma nonspecificit3 assoluta)! attraverso le proteine di trasporto passano alcune sostanze e le sostanze simili a/ueste (non passa /uindi una sola sostanza) → competizione per il trasporto! è possibile far variaregli scambi competendo per il passaggio attraverso il trasportatore.%rasporto facilitato*Diffusione facilitata! velocizza la diffusione (perché le sostanze passanoattraverso /ueste proteine integrali di membrana) senza consumare energia → può avvenire solo afavore di gradiente → se inverto i gradienti tra interno ed esterno della cellula non posso pi:scambiare sostanze (es. 'LC%?trasportatori di glucosio).

%rasporto attivo! consuma energia e va anche contro gradiente%rasporto attivo primario! la pompa $a"< consuma I %1 per trasportare 5$a > fuori e =< > dentro lacellula. 4 una pompa elettrogenica! trasporta fuori pi: cariche positive di /uelle che porta dentro →tende a mantenere negativo l’interno della cellula rispetto all’esterno (genera /uindi una differenzadi potenziale ai due lati della membrana). 'razie alla pompa $a"< abbiamo una concentrazione di

$a> maggiore all’esterno della cellula, /uindi, possiamo usare il sodio come forza motrice pertrasporti attivi secondari.%rasporto attivo secondario! il trasporto attivo di sodio è associato al trasporto di altre sostanze chesfruttano /uindi un meccanismo che non le riguarda primariamente. l sodio tende passivamente adentrare nella cellula (per via della pompa $a"<), trasportando sostanze fondamentali per lasopravvivenza della cellula. $on consuma direttamente %1, ma sfrutta il gradiente del sodio creato

dalla pompa $a"< (che crea, oltre che un gradiente chimico, un gradiente elettrico), per /uesto èdetto attivo. Buindi attraverso la pompa $a"< possiamo scambiare molte sostanze sfruttando la



trasporti possono essere!"+$12%! proteine di membrana trasportano $a> e altre sostanze dentro#"$%12%! attraverso le proteine di membrana il sodio entra, ma fa uscire un’altra sostanza.2gni tipo cellulare avr3 trasportatori diversi.Le pompe $a"< sono presenti in tutte le cellule perché in /uesto modo possiamo scambiare diversesostanze lavorando sul gradiente del sodio.

l gradiente elettrico è presente in tutte le cellule! sono tutte cariche negativamente grazie a!" pompa $a"<#" differenza di permeabilit3 della membrana ai vari ioni.

$euroni, cardiomiociti, cellule muscolari e alcune cellule endocrine possono far variare il loro potenziale di membrana.i sono distretti particolari i cui gli scambi avvengono in maniera diversa nelle varie parti dellacellula! sono i distretti degli epiteli di scambio (reni e intestino). &ssi sono rivestiti da cellule chehanno una polarit3, cioè cellule che sulla parte della cellula rivolta verso il lume hanno deitrasportatori che permettono l’ingresso di alcune sostanze, dall’altro lato della cellula ci sonotrasportatori che funzionano in senso inverso (prendono le sostanze entrate nella cellula e lemandano al li/uido e0tracellulare, e da /ui andranno verso i vasi).

'li epiteli di scambio sono uniti da giunzioni serrate attraverso le /uali, però, passano ac/ua e ioni→ man mano che arricchisco il li/uido e0tracellulare richiamerò per via paracellulare (e non solotranscellulare) ac/ua.

l mantenimento del potenziale di membrana dipende direttamente dai gradienti delle specie ionicheche si trovano da una parte e dall’altra della membrana. l mantenimento del potenziale dimembrana è una conseguenza del fatto che la cellula deve scambiare materiale con l’ambienteesterno in entrambe le direzioni, i gradienti vengono mantenuti in e/uilibrio in maniera attiva o

passiva (con consumo o meno di energia).La pompa $a"< è fondamentale in tutte le cellule, ma non per mantenere il potenziale di membrananegativo, ma perché creando un gradiente del sodio, il sodio può co"partecipare a trascinareall’interno della cellula o a portare fuori della cellula (/uindi o in sinporto e in anti"porto) tutta unaserie di sostanze che sono fondamentali per il mantenimento in vita della cellula.l flusso di sostanze avviene nelle due direzioni perché la membrana è permeabile ed è diverso aseconda delle sostanze, perché la differente permeabilit3 alle sostanze.'li ioni importanti per il mantenimento del potenziale di membrana, sono solo F! sodio, potassio,cloro e calcio. +ono distribuiti in maniera differenziale dentro e fuori dalla cellula. l potassio èl’unico pi: concentrato all’interno della cellula. +odio, cloro e calcio sono pi: concentrati nellospazio e0tra cellulare. +odio e ione cloruro sono concentrati circa IA volte di pi: all’esterno dellacellula. Lo ione calcio è molto pi: concentrato fuori dalla cellula ma vi sono dei compartimentiintracellulari dove il calcio viene immagazzinato e concentrato.

Condizione base! il potassio è estremamente pi: concentrato all’interno e la membrana è permeabile molto di pi: al potassio rispetto agli altri ioni in condizioni basali. 9uol dire che lamembrana cellulare di tutte le cellule possiede la capacit3 di far fluire pi: potassio che altri ioni!

passivamente il potassio tender3 ad uscire dalla cellula, a muoversi verso il compartimento in cui èmeno concentrato. nche gli altri ioni tenderanno a muoversi per il loro gradiente diconcentrazione, ma /uantitativamente se ne muoveranno di meno, /uindi sodio, cloro e calciotenderanno ad entrare nella cellula in condizioni basali.l flusso di ioni attraverso la membrana dipende dalle propriet3 del doppio strato fosfolipidico, masoprattutto /uando la membrana è pi: permeabile al potassio rispetto agli altri ioni vuol dire che inmembrana ci sono inseriti dei canali che favoriscono il flusso passivo (/uindi secondo gradiente)del potassio rispetto a /uello degli altri ioni.

La diffusione attraverso la membrana dipende /uindi!" dalle caratteristiche dello ione#



sempre uguale ma che in realt3 è diverso da un tipo cellulare ad un altro#" dal tipo di canali ionici! il fatto che le membrane cellulari siano pi: permeabili al potassiosignifica che in esse sono inseriti dei canali ionici che sono sempre aperti e che favorisconol’efflusso di potassio dalla cellula. Buando noi parliamo di movimento di ioni chiaramente parliamodi movimento di cariche, /uindi /uando il potassio esce dalla cellula, la carica negativamente

poiché escono ioni positivi dalla cellula.

" dal numero di canali ionici.

$el momento in cui gli ioni si muovono, si genera una corrente ionica poiché gli ioni trasportanodelle cariche, tuttavia la membrana è costituita da un doppio strato fosfolipidico, che è un isolante esi comporta /uindi come un dielettrico, cioè uno strato isolante che ha la capacit3 di accumularecariche da una parte e dall’altra della membrana. $el momento in cui fluiscono delle cariche,attraverso i canali ionici, gli ioni che sono entrati tenderanno a disporsi sulla faccia interna dellamembrana scaricando il condensatore di membrana.

canali ionici sono fondamentali per favorire il flusso passivo prevalentemente del potassio, che poiviene riportato all’interno della cellula dalla pompa $a"< in cambio di ioni sodio, creando cosO un

gradiente del sodio. canali ionici, di tantissimi tipi pi: o meno selettivi per i diversi tipi di ioni, sono proteine integralidi membrana che hanno alcune peculiarit3! sono in grado di far passare alcuni ioni in modo pi: omeno specifico. La conduttanza di membrana è ridotta a I pico siemens senza i canali, mentre in

presenza normale di canali ionici è di FAmila pico siemens. Buindi i canali ionici, sempre aperti,aumentano di molto il flusso di ioni attraverso la membrana. canali ionici sono selettivi! ci sono canali ionici che fanno passare molti tipi di ioni, altri che nefanno passare alcuni, e altri che sono di selettivit3 pi: ampia che sono ad esempio canali cationiciche fanno passare solo cationi monovalenti o bivalenti.2ltre ai canali sempre aperti e che sono responsabili del potenziale di membrana di tutte le celluledel nostro organismo, ci sono dei canali che sono presenti su cellule eccitabili (cellule nervose,muscolari e alcune cellule endocrine) che hanno la possibilit3 di aprirsi e chiudersi a comando e/uindi in risposta a segnali specifici.onosciamo canali che rispondono!" a segnali elettrici, /uindi ci deve essere un segnale che fa cambiare il potenziale di membrana lacui variazione a sua volta fa aprire i canali ionici." a segnali chimici, sostanze che /uando si legano al canale lo aprono." a segnali meccanici, la deformazione meccanica della superficie della membrana cellulare inducel’apertura dei canali ionici.n ogni caso nel momento in cui /uesti canali attivabili vengono aperti il flusso di ioni èestremamente intenso, /uindi l’apertura dei canali ionici induce un passaggio particolarmente

rilevabile di ioni se non fosse che dura molto poco, sull’ordine dei micro secondi! si calcola peròche il flusso di ioni sia di IA6 per canale per secondo. $el momento in cui si apre una popolazionedi canali in risposta ai segnali i ,canali si aprono con tempistiche leggermente diverse, non si apronotutti contemporaneamente ma l’apertura risulta sfasata nell’arco di /ualche frazione di millisecondi.Buindi in realt3 il passaggio di ioni attraverso i canali non dura microsecondi, macomplessivamente nella popolazione dura circa mezzo millisecondo o un millisecondo. 2vviamentenel momento in cui si aprono i canali e passano gli ioni, si induce una corrente ionica, un flusso dicorrente che genera un gradiente elettrico.

canali ionici, anche per lo stesso tipo di ione, possono essere molto diversi tra loro e averecaratteristiche fisiche di conformazione molto diverse. 2vviamente ci sono delle restrizioni steriche

al flusso degli ioni che dipendono sia dalla forma che dalla dimensione degli ioni ma anche dal fattoche gli ioni si muovono sempre in un ambiente ac/uoso, /uindi si muovono con la loro ac/ua di



potassio, tuttavia attrae attorno a sé pi: molecole d’ac/ua e /uindi il diametro effettivo è maggiorerispetto a /uello del potassio e cosO i fori dei canali per il sodio sono pi: grandi di /uello del

potassio. n realt3 non è solo la dimensione effettiva (ione pi: ac/ua di idratazione) /uello cheseleziona gli ioni che passano attraverso un canale, ma anche la presenza e la disposizione dellecatene di amminoacidi che sporgono verso il lume del foro e che vanno a costituire dei veri e proprifiltri di selettivit3, che permettono il passaggio di alcuni e non altri ioni a parit3 di carica.

%utti i canali ionici sono in grado di facilitare i flussi di ioni attraverso la membrana e lo fannosenza dispendio di energia. l flusso attraverso i canali ionici avviene per gradiente e non costa nulladal punto di vista dell’energia metabolica alla cellula. l modo in cui gli ioni fluiscono attraverso lamembrana dipende dalla caratteristica dello ione e del canale ionico, per cui per lo stesso tipo diione avremo dei canali attraverso cui il flusso è pi: lento e dei canali attraverso cui il flusso è menolento. $el momento in cui si attiva un canale non tutti i canali si attivano nello stesso microsecondoil che vuol dire che il flusso degli ioni attraverso la membrana è sfasato su un tempo nell’ordine cheva da decine di micro secondi a mezzo millisecondo. Buesto vuol dire che il flusso degli ioniattraverso i canali insorge, con un certo tempo, raggiunge un picco e poi decresce man mano che icanali si chiudono. canali attivabili infatti sono caratterizzati dal fatto che hanno dei segnali che lifanno aprire. $on esistono degli stimoli che li fanno chiudere, si chiudono automaticamente. Buindi

il flusso degli ioni dipende da /uanti canali ionici sono presenti sulla membrana e /uesto si indicacon ' che è la conduttanza di membrana ovvero il reciproco della resistenza. La conduttanza dimembrana, ovvero la /uantit3 di ioni che passano attraverso i canali, può variare in base anche alvoltaggio di membrana.Le membrane normalmente hanno un potenziale negativo (sono cariche negativamente rispettoall’esterno della cellula), tuttavia se varia il potenziale di membrana in un senso o nell’altro /uesto

può andare ad influire sul flusso degli ioni attraverso determinati canali ionici. l flusso di ioniattraverso i canali ionici segue la legge di ohm! il flusso di corrente dipende dal rapporto tra ilvoltaggio di membrana e la resistenza di membrana.

Cn canale si comporta come resistenza /uando fa confluire gli ioni linearmente secondo il potenziale elettrochimico. Buindi nel momento in cui un canale è aperto e lo ione confluisce dallasoluzione pi: concentrata a /uella meno concentrata il canale si comporta come resistenza!invertendo le concentrazioni si inverte anche il flusso degli ioni (la maggior parte dei canali ioniciinfatti si comporta cosO). $elle cellule eccitabili, e in alcune particolarmente, abbiamo dei canali cheinvece una volta aperti, fanno fluire gli ioni solo in una direzione /ualora vi sia il gradiente che

permetta il flusso. +e si invertono i gradienti non succede niente! /uesto è il comportamento deicanali retificanti o retificatori. Buindi sulle membrane di tutte le cellule ci sono canali sempreaperti, e /uesti sono soprattutto canali per il potassio, responsabili del potenziale di membrana ditutte le cellule del nostro organismo, e la pompa sodio"potassio che fa l’inverso di /uello che hannofatto i canali, ovvero riporta dentro il potassio in cambio del sodio. $elle cellule eccitabili troviamo

i canali attivabili e /uesti possono comportarsi o linearmente, facendo fluire gli ioni in direzione digradiente, oppure come retificatori, ovvero facendo fluire gli ioni solo in una direzione /ualora cisia il gradiente giusto.Cn8altra caratteristica dei canali ionici è che all’interno del singolo canale una volta aperto,fluiscono un certo numero di ioni, numero però che ha un tetto massimo. Buindi se il gradienteaumenta non aumenta all’infinito il numero di ioni che passa attraverso il canale. +e si estende ildiscorso a tutte le popolazioni di canali presenti sulla membrana, /uesto vuol dire che ad alteconcentrazioni di ioni, si avr3 un determinato passaggio di ioni, proprio a livello numerico, al disopra del /uale non si può andare. +i dice /uindi che il flusso sia saturato! per /uanto si aumenti ilgradiente può passare solo /uella /uantit3 determinata di ioni.L8ultima propriet3 dei canali ionici riguarda il fatto che i canali ionici possono essere bloccati da

sostanze attive farmacologicamente, ovvero sostanze che si vanno a legare al canale ionicoimpedendo il passaggio di ioni. 1er cui anche in presenza dello stimolo adatto ad aprire /uei canali



studiare le caratteristiche dei canali ionici, /uindi a livello sperimentale, ma è molto usata anche infarmacologia laddove si vanno a bloccare determinati canali ionici in determinate patologie.osa accade /uando si attiva un canale ionicoP ttivare un canale ionico significa indurre unamodifica conformazionale, /uindi in seguito allo stimolo specifico per /uel canale ionico, cambia laforma del canale in modo che il foro si apra. La modifica conformazionale può!" riguardare zone diverse del canale,

" essere molto estesa e riguardare tutto il canale oppure," riguardare solo una zona specifica del canale," può consistere nello spostamento di una particella che normalmente ostruisce il canale.Buindi tipi diversi di canali ionici una volta che vengono attivati si aprono in modo differente.

n che modo vengono aperti i canali attivabili, ovvero /uelli responsabili delle variazioni del potenziale di membranaP 'li stimoli possono essere meccanici, chimici o elettrici." +timoli chimici! possono essere ad esempio dei ligandi e l’esempio classico sono i recettori deineurotrasmettitori. l neurotrasmettitore si lega al recettore e il recettore si apre e fa fluire degli ioni,/uindi si ha la trasduzione del segnale, da segnale chimico (il neurotrasmettitore) a segnale elettrico(il flusso di ioni che induce una variazione di potenziale di membrana). %uttavia tra i segnali

chimici che possono indurre l’apertura dei canali ionici possiamo trovare anche dei segnaliintracellulari! ad esempio alcuni canali ionici possono essere aperti dalla fosforilazione del canale,che viene indotta da tutta una serie di processi intracellulari che possono coinvolgere diverse vie disegnalazione intracellulare mediate dai secondi messaggeri (mp ciclico, 'mp ciclico, calcioQ).Buindi una molteplicit3 di processi che possono andare a fosforilare alcuni tipi di canali ionici." +egnali elettrici! ci sono degli eventi che fanno variare il potenziale di membrana e comeconseguenza di /uesta variazione alcuni canali si aprono." anali sensibili allo stiramento! sono canali molto particolari, presenti sui recettori sensoriali. desempio nei recettori tattili e anche in altri meccanocettori, ad esempio /uelli dell’orecchio, cioècellule recettoriali in cui la deformazione della membrana induce l’apertura diretta dei canali ionici,e /uindi il flusso di ioni e la variazione del potenziale di membrana.

I) anale attivato dal ligando!l primo esempio è un esempio molto noto, ovvero il recettore nicotinico dell’acetilcolina.L’acetilcolina è il neurotrasmettitore della placca neuromuscolare, sinapsi tra il motoneurone e ilmuscolo striato. L’acetilcolina nel muscolo striato attiva dei recettori che sono dei canali attivati dalligando. n realt3 /uesto non è l’unico tipo di recettore per l’acetilcolina presente nel nostro corpo,

perché /uesto è un esempio di recettore ionotropico, cioè recettore la cui attivazione da origine adun flusso di ioni perché lui stesso (il recettore) è un canale ionico. metabotropici, ovvero recettori

per i neurotrasmettitori hanno una porzione all’esterno della cellula che lega il neurotrasmettitore! illegame porta a una variazione della conformazione del recettore e /uesto attiva le vie di

segnalazione intracellulare. n conseguenza di /uesto possiamo avere la fosforilazione dei canali e/uindi l’apertura dei canali ionici che danno origine ad una variazione del potenziale di membrana.L’acetilcolina è una sostanza che viene secreta nella sinapsi e che agisce sulla cellula post sinaptica.

$el muscolo attiva dei canali ionici che hanno due caratteristiche! sul lato e0tracellulare hanno unsito di legame per l’acetilcolina, /ueste sono /uindi proteine in grado di legare l’acetilcolina. Cnavolta che l’acetilcolina si lega si apre il canale, /uindi la zona interna del canale cambiaconformazione, cambia la posizione della catene laterali degli aminoacidi in modo tale che da lOfluisca il sodio. l sodio fluisce secondo gradiente, che /uindi tender3 ad entrare. Buesti canali/uando sono attivati dall’acetilcolina tendono a depolarizzare la cellula, ovvero a portare il

potenziale di membrana che normalmente è negativo verso valori meno negativi, infatti vi è unflusso di ioni positivi verso l’interno della cellula. icapitolando! il recettore nicotinico per

l’acetilcolina, è anche un esempio di canale ionico attivato da ligando, infatti è un recettore ma èanche un canale, ha la propriet3 di legarsi all’acetilcolina e /uando si lega all’acetilcolina cambia la



pentamero, ovvero una proteina costituita da @ subunit3. Due subunit3 R, ciascuna delle /uali portaun sito di legame per l’acetilcolina sul lato e0tracellulare, motivo per cui per attivare /uesto canaleservono due molecole di acetilcolina. l legame tra /ueste due molecole di acetilcolina è di tipocooperativo, cioè per /uesta proteina che ha due siti di legame o i siti di legame sono liberi o sonooccupati dall’acetilcolina il che significa che il canale o è chiuso o è aperto. Buesto è un esempio dicanale ionico attivato da ligandi, perché delle molecole si legano su porzioni specifiche della

proteina (oltre le subunit3 R, abbiamo anche subunit3 beta, gamma e delta). $el momento in cui silega cambia conformazione e si ha un flusso di ioni che avviene in tempo rapido.=) anale attivato dalla fosforilazione!

1er ogni neurotrasmettitore ci sono recettori (ionotropici) che sono essi stessi un canale. Buando silega il neurotrasmettitore, tali canali si aprono e inducono un flusso diretto di ioni. ltri sonorecettori metabotropici, che /uando vengono attivati non aprono direttamente i canali ionici mavanno ad attivare le vie dei secondi messaggeri intracellulari. Cn esempio! un recettore accoppiato auna proteina ', è un esempio di recettore '1. Buesto recettore all’interno della membrana èassociato a proteine che vengono attivate, ovvero subiscono un cambio di conformazione della

proteina, in /uesto caso il distacco della subunit3 alfa. l cambio di conformazione porta adun’attivazione di una catena di secondi messaggeri che di solito va ad attivare una chinasi e /uindi

la fosforilazione della proteina bersaglio che in /uesto caso è un canale ionico. 4 presente unasegnalazione e0tracellulare ma l’attivazione del canale ionico non è diretta, bensO mediata daisecondi messaggeri intracellulari (calcio, mp ciclico).n /uesto caso, l’apertura del canale è diretta dalla fosforilazione di una porzione interna della

proteina, che guarda verso l’interno della cellula.5) canali ionici che possono essere attivati dalla deformazione della membrana (attivati

proprio fisicamente, tirando, deformando la membrana).F) canali attivati dal voltaggio, responsabili delle variazioni di potenziale di membrana,

ovvero i potenziali d’azione.Cn flusso di ioni attraverso la membrana genera una corrente ionica ma anche una correntecapacitiva. 'li ioni positivi, al loro ingresso attraverso la membrana, vanno a disporsi sullasuperficie interna della membrana e chiaramente in /uesto modo attirano gli ioni negativi e fannoinvertire la polarit3 della membrana nelle immediate vicinanze del canale ionico.Buando si parla di variazione di potenziale di membrana non parliamo mai di flussi ionici talmentegrandi e importanti /uantitativamente da andare ad influire sulla concentrazione degli ioniall’interno del citoplasma. fenomeni di variazione del potenziale di membrana sono eventi cheavvengono in membrana e in vicinanza della membrana! il flusso di ioni va a modificare le

propriet3 della membrana, modifica il voltaggio di membrana, il potenziale di membrana ma nonmodifica in maniera significativa il livello di concentrazione di sodio, cloro, calcio e potassioall’interno della cellula. Buesto perché il flusso è intenso ma dura poco, poiché i canali attivabiliuna volta attivati automaticamente si richiudono. $el momento in cui, in una cellula è indotta una

variazione di potenziale di membrana, verso valori meno negativi, varia anche la posizione dellecariche sulla membrana e /uesto può indurre la modificazione della disposizione delle caricheelettriche dei canali voltaggio dipendenti. +ono canali che cambiano conformazione /uando cambiala disposizione delle cariche elettriche della membrana. La disposizione delle cariche elettrichedella membrana è avvenuta perché nella cellula è avvenuto /ualcosa che ha aperto determinaticanali ionici che a un certo punto fa cambiare anche /uesti. aggiunto un determinato voltaggio dimembrana, chiamato valore soglia, la /uantit3 e la disposizione delle cariche sulla membrana far3variare la posizione delle cariche sulle catene laterali degli amminoacidi che normalmente vanno achiudere il foro del canale. %ali catene si spostano, il canale si apre e fa fluire gli ioni. canali attivabili, una volta attivati, si chiudono e una volta chiusi ci mettono un certo tempo peressere riaperti, e /uesta è una propriet3 fondamentale dei canali, e si chiama refrattariet3. n /uesto

periodo non esiste stimolo in grado di aprire il canale ionico. Buesta propriet3 influisce pesantemente sul modo in cui vengono generati i potenziali nelle cellule eccitabili.



segnale, automaticamente si modifica e prima che ritorni alla conformazione originaria passa un po’di tempo (da decine di microsecondi ad un millisecondo massimo). i sono dei canali, per il calcio,che vengono inattivati direttamente dal calcio che è entrato, sono /uindi bloccati dallo stesso calcioche fanno passare. +i dice in /uesto caso che il calcio lavora in cis. 2ppure il calcio che è entrato inalcuni canali ne va a bloccare altri, e in /uesto caso si dice che il calcio lavora in trans. 2ppure ilcalcio che è entrato da alcuni canali può andare ad inattivare delle fosfatasi che sono le calcineurine

che vanno a defosforilare i canali del calcio che erano stati attivati dalla fosforilazione.i sono canali sempre aperti, altri sono attivabili grazie a diversi tipi di segnale e /uesti canali prima si aprono e poi si chiudono automaticamente, /uindi lo stimolo serve solo per l’attivazione enon per la chiusura.l potenziale di membrana dipende dalla presenza prevalente di alcuni tipi di canali ionici sempreaperti presenti sulla membrana di tutte le cellule del nostro corpo, e i canali ionici prevalenti sono/uelli al potassio. n realt3 non sono gli unici presenti sulla membrana delle cellule, ma vi sonoanche canali al sodio ma in /uantit3 minori.l potenziale di membrana è /uindi conseguenza del fatto che esistono dei gradienti ionici e che lamembrana sia permeabile in maniera diversa ai differenti ioni. livello di potenziale di riposo la

presenza prevalente di canali al potassio tende a far uscire il potassio dalla cellula. 4 fondamentale

però che il potassio venga riportato dentro, motivo per il /uale il potenziale di membrana dipendeanche dal fatto che ci sia sempre la pompa $a"< che ripompa il potassio all’interno della cellula.l potassio esce dalla cellula fino a /uando si raggiunge uno stato di e/uilibrio per /uanto riguarda il

potassio, ovvero fino a /uando la membrana avr3 un potenziale al /uale lo scambio attraverso icanali sempre aperti sulla membrana sar3 identico! cioè il flusso di potassio non si arresta mai e/uesto vale anche perché tutti gli altri ioni. canali sempre aperti sulla membrana sono infatti canaliche fanno passare gli ioni in entrambe le direzioni. Buindi man mano che ci si sposta verso un

potenziale di membrana pi: negativo il flusso di potassio verso l’esterno tende ad esserecontrobilanciato da un flusso di potassio verso l’interno in modo tale da raggiungere un potenzialeal /uale il flusso netto di ioni è zero, ma in realt3 il flusso reale è un flusso in cui il numero di ioniin entrata è uguale al numero di ioni in uscita. Buesto potenziale può essere calcolato per ogni ionein base alle propriet3 di /uella specifica membrana ed è diverso per i diversi tipi di ioni, vienechiamato potenziale di e/uilibrio (potenziale di e/uilibrio ? potenziale di membrana al /uale ilflusso netto di /uello specifico ione è zero). ;an mano che ci si allontana dal potenziale die/uilibrio, il flusso in una direzione di /uella specie ionica diventa prevalente e pi: intenso.Buesto significa che per ciascuna specie ionica è possibile calcolare un potenziale di e/uilibriodiverso che ci dice come si muove /uel determinato ione.1i: il valore del potenziale di membrana sar3 lontano dal potenziale di e/uilibrio di uno ione, pi: ilflusso di ioni sar3 intenso /ualora ci siano dei canali ionici aperti per /uel determinato ione.l modo di calcolare il potenziale di e/uilibrio, è l’e/uazione di $ernst,

Dove è la costante dei gas# % è la temperatura assoluta in gradi 7<elvin, z ? valenza dello ione# ? costante di aradaS# ln ? logaritmo naturale# e ? concentrazione e0tracellulare#i ? concentrazione interna.

+e varia la temperatura, varia il modo di fluire degli ioni perché varia il potenziale d’e/uilibrio e/uindi la velocit3 del flusso degli ioni verso l’interno e esterno della cellula. ;an mano che ci siallontana dal potenziale di e/uilibrio e che si trovano dei canali aperti sulla membrana lo ionetender3 a fluire in modo da portare il potenziale di membrana verso il suo e/uilibrio. l potenziale die/uilibrio dipende dalle concentrazioni dello ione all’interno e all’esterno della cellula.

l potassio tende ad uscire ed infatti ha un potenziale d’e/uilibrio negativo.l potenziale di membrana delle cellule è di "6Am9, il potenziale di e/uilibrio del potassio è pi:

E=RT ln Ce

zF Ci



l sodio che è pi: concentrato all’esterno tende ad entrare, per cui vuol dire che il potenziale dimembrana è un po pi: alto di /uello di e/uilibrio del potassio. & infatti il potassio continua aduscire, se fosse al suo potenziale di e/uilibrio non si muoverebbe. l potenziale di e/uilibrio del

potassio è attorno a "TAm9 (in realt3 varia un po in base al tipo di cellula e da specie a specie).

Abbreviazioni: PDM= 1otenziale di membrana# PDE? 1otenziale di e/uilibrio

l potenziale di equilibrio del potassio è -90mV, il che vuol dire che ogni volta che sullamembrana ci sono dei canali aperti per il < >, il potassio tender3 ad uscire dalla cellula in modo daallontanare cariche positive dalla cellula e /uindi portare il potenziale di membrana (normalmente a"6A m9) verso "TA m9.'li altri 1D& sono diversi da /uello del potassio e sono valori indicativi, perché variano da cellulaa cellula e da specie a specie!" Pot di equilibrio del sodio: !!mV e ciò significa che il sodio, al 1D; (che è di "6A m9),tender3 fortemente ad entrare, solo che normalmente trover3 pochissimi canali. Buesti pochi canalisono responsabili del fatto che il 1D; sia un po’ pi: elevato del potenziale di e/uilibrio del

potassio.

" Pot di equilibrio del "al"io: #00 mV e /uindi anche il calcio, /uando trova dei canali aperti,tende ad entrare perché tender3 a muoversi in modo da far aumentare il 1D;." Pot di equilibrio del "loro: -#00 mV /uindi avendo un potenziale di e/uilibrio pi: negativo di"6A, tende ad entrare nella cellula.l 1D; è la conseguenza della presenza sulla membrana di canali ionici passivi, sempre aperti# in

prevalenza, canali ionici al potassio, il /uale tende a muoversi secondo il proprio gradienteelettrochimico. 1er controbilanciare /uesto flusso continuo di potassio, esiste la pompa $a-% ! un meccanismo attivo che consuma %1. n /uesto modo, la pompa ottiene due effetti! muove ilsodio e muove il potassio.

I" ;uove il potassio, facendolo ritornare all’interno della cellula, in modo che per gradiente possa uscire

=" ;uove il sodio all’esterno, favorendo cosO i trasporti attivi secondari, che sono in gran partemediati dal co"trasporto del sodio che trasporta con sé (nello stesso verso o nel versoopposto) altre sostanze.

Buindi la pompa $a"< è fondamentale per il mantenimento del 1D;, per ristabilire il gradiente di potassio.

- l’unico ione pi: concentrato all’interno della membrana, è il potassio (che ha 1D& sullecellule standard di "TAm9 appunto), che tender3 ad uscire dalla cellula, perché essendo

positivo, tende ad allontanarsi in modo tale che il 1D; scenda verso "TAm9.- l sodio, un catione, è pi: concentrato all’esterno e ha 1D& intorno ai >@@m9# /uindi, al

normale potenziale di membrana, esso tende ad entrare nella cellula (perché il 1D; è "6A e

tende a fluire in modo da portarlo a >@@).- +tesso discorso per il calcio! avendo 1D& a >IAAm9, al normale potenziale di membrana, setrovasse canali aperti, tenderebbe ad entrare. Buesto vuol dire che /uando i canali sonoaperti, /uesto tende ad entrare, rapidamente e in grande /uantit3.

- nche il cloro è pi: concentrato all’esterno della cellula e avendo un 1D& pi: negativo del pot di membrana, se trova dei canali aperti sulla membrana tende ad entrare nella cellula.(ragionamento! è uno ione negativo e ha un 1D& pi: negativo della cellula, di conseguenzadeve andare verso un potenziale negativo, tender3 ad entrare).

l flusso degli ioni cambia a seconda del potenziale! ovvero a seconda che ci avviciniamo di pi: o dimeno ai diversi 1D&. nfatti, nel momento in cui ci avviciniamo al 1D& di uno ione, il flusso nettodi /uello ione tender3 ad annullarsi, perché comincia il flusso nel verso contrario.

Buindi i tre ioni pi: importanti per il 1D; delle cellule eccitabili e non, sono sodio, potassio ecloro l calcio diventa importante non tanto per il 1D; /uanto per il rilascio intracellulare nel



4 importante ricordare che il potenziale di membrana, dipende dal tipo di canali ionici espressi sullamembrana stessa e /uindi dipende dalla permeabilit3 della membrana e dalle concentrazioni interneed esterne degli ioni. ome conseguenza di ciò, le concentrazioni esterne si modificano (come puòaccadere in certe malattie), variano i potenziali di e/uilibrio e /uindi il 1D;, minacciando lasopravvivenza stessa della cellula.

lcune cellule hanno un 1D; che può variare! sono le cellule eccitabili. l loro 1D; può variare inmaniera graduata oppure in maniera Ututto o nullaV, cioè con una variazione di ampiezza prestabilita, come nel caso del potenziale d&azione.Le variazioni del 1D; non sono solo tipiche delle cellule nervose, muscolari, cardiache, maservono anche ad altre cellule (ad esempio alle cellule beta del pancreas) per uno scopo diversodalla trasmissione di segnali. $elle cellule beta del pancreas, infatti, responsabili della produzionedi insulina, esistono dei canali sempre aperti sulla membrana, che sono dei canali al potassiosensibili alla fosforilazione. Buindi /uesti canali, in condizioni basali, sono aperti! /uando aumentail glucosio in circolo, il sangue che arriva al pancreas contiene pi: glucosio, che entra in /uestecellule, le /uali si trovano ad avere a disposizione una /uantit3 di glucosio superiore alla norma eche trasformano in %1. Buesta %1 va a bloccare i canali del potassio ed in /uesto modo la cellula

si depolarizza, perché il potassio non esce pi:. La depolarizzazione, di conseguenza, fa aprire deicanali voltaggio dipendenti al calcio e il calcio innesca il normale meccanismo di esocitosi.Me""anismo di eso"itosi dei neurotrasmettitori! prevede che ci sia del calcio, che va a ricopriredelle vescicole che contengono insulina (in /uesto caso o neurotrasmettitori nel caso dei neuroni),staccandole dal loro sito e permettendo la loro fusione con la membrana. $el momento in cui sifondono con la membrana, liberano all’esterno il loro neurotrasmettitore.Buindi, ricapitolando, le variazioni del 1D; sono ottimizzate normalmente per condurre un segnaleelettrico a distanza, mentre nelle cellule endocrine, le variazioni del 1D; sono utilizzate per indurrel’esocitosi.Buando si parla di 1D e variazioni del 1D;, ci riferiamo non al lavoro specifico solo dei neuroni#è semplicemente uno strumento che certi tipi di cellule hanno a disposizione per svolgere undeterminato lavoro!" nel caso dei neuroni si tratta di condurre un segnale elettrico fino alla sinapsi, in modo che allasinapsi si abbia la liberazione di un $%#" nelle cellule muscolari, si tratta di condurre una variazione del 1D;, che induce la liberazione dicalcio dal reticolo e /uindi l’innesco del ciclo dei ponti trasversali e /uindi la contrazionemuscolare#" nelle cellule endocrine, variazioni del 1D; indotte dall’ingresso di glucosio, che blocca i canali al

potassio (e /uindi fa aumentare il 1D;), che fa aprire i canali voltaggio dipendenti, consentonol’ingresso di calcio e /uindi una liberazione dell’ormone in /uesto caso.Buesto per dire che in alcuni tipi di cellule, si è evoluto un modo di sfruttare il 1D; per svolgere

determinate funzioni.ltri tipi di cellule hanno il loro 1D; stabile che serve come risultato dello stabilirsi dei gradientiionici mantenuti dai canali al potassio e dalla pompa sodio"potassio che crea i gradienti di sodio e

potassio.' $E()*$'

Il fine ultimo è capire come il nostro corpo reagisce all’esterno. Si parlerà sempre di

“comportamento” della cellula, dell’organo o dell’organismo. Il comportamento è una serie di

meccanismi molteplici, che ci permettono di adattarci alle modificazioni dell’ambiente. La nostra

vita è caratterizzata dal cambiamento e noi per vivere bene, dobbiamo adattarci a uesti

cambiamenti. !er adattarci ai cambiamenti dell’ambiente esterno ed interno, abbiamo evoluto una

serie di meccanismi che vanno dai livelli pi" bassi #biofisici$ variazioni del !%& o biochimici$

variazioni delle vie di segnalazione intracellulari' fino a modificare le relazioni tra gli organi e i sistemi #ad es permettendo all’organismo di funzionare come un tutt’uno'. (i sono infatti due grossi



condizioni normali, non ci siano azioni in conflitto l’una con l’altra$ sono ormonale e nervoso.

!arliamo anche di modificazioni che riguardano non solo gli organi e i sistemi del nostro

organismo, ma anche uello che noi riusciamo a creare e a fare, cioè le risposte motorie ed

endocrine, che noi chiamiamo risposte istintive o riflessi, fino a creare delle risposte che prima non

esistevano e che noi possiamo apprendere da altri o creare e) novo. In tutto uesto ha un ruolo

fondamentale il nostro cervello.

*uindi, per studiare il comportamento in uesta accezione estremamente ampia, noi possiamoandare a studiare le cause prossime, cercare di capire i meccanismi senso+motori del

comportamento, che vuol dire vedere come noi siamo sensibili agli stimoli esterni ed interni, come

noi riusciamo a creare delle risposte e in che modo riusciamo ad espletarle. *uindi studieremo il

sistema nervoso, cercando di capire come funzionano i neuroni, perch uando parliamo di

comportamento parliamo di cervello.

!rima volta che si definisce il neurone come una cellula$ anni ’- con l’avvento del microscopio

elettronico. /ino agli anni ’- c’è stato un dibattito feroce tra chi sosteneva che i neuroni fossero

cellule separate l’una dall’altra #teoria corretta' e chi invece diceva che il sistema nervoso fosse in

continuità diretta.

0isoluzione massima microscopio ottico$ mezzo micron1 mentre la risoluzione del microscopio

elettronico #che utilizza fasci di elettroni' è maggiore. %imensione spazio sinaptico$ circa 2 nanometri.

%efinizione di neurotrasmettitore$ circa anni ’3. %efinizione di mediatori gassosi #monossido di (

e monossido di 4'$ circa 5 anni fa.

*uindi, sistema nervoso ed endocrino, collaborando insieme, permettono di integrare le risposte

alle variazioni dell’ambiente, al fine di mantenere il nostro organismo in uno stato di omeostasi #6

stato di euilibrio stazionario attorno a certi valori standard'.

$ormalmente, il +$ viene utilizzato per le comunicazioni rapide, perché le informazioni vengonotrasmesse tramite le variazioni del 1D; e /uindi variazioni che insorgono nell’ambito deimillisecondi. 9iceversa, il sistema endocrino, proprio perché prevede la liberazione in circolo diormoni (e /uindi trasporto tramite il sangue), ha delle azioni che sono su scale temporali pi: lente#siamo nell’ordine di secondi o minuti per le risposte pi: rapide (es. adrenalina, che viene liberatadalla midollare del surrene) oppure esistono anche ormoni che variano nel corso della giornata oche hanno variazioni nell’arco di diversi giorni e settimane (es. ciclo mestruale).Cosa +a il ,$ l +$ è specializzato nell’elaborazione delle informazioni, /uindi nella ricezione,integrazione, trasmissione delle informazioni e nel loro deposito in memoria. %utto /uesto vieneeffettuato tramite funzioni specifiche, che sono funzioni sensoriali, motorie ma anche tramitefunzioni cognitive ed emotive. l +$ è responsabile delle azioni, dell’apprendimento e delragionamento.%utte /ueste funzioni vengono svolte da insiemi di strutture nel +$ che vanno a costituire delle vie

preferenziali (parliamo di vie visive per il sistema visivo o motorie per il controllo motorio)caratterizzate da strutture che sono connesse fisicamente tra loro, al fine di svolgere una determinatafunzione.

La cavit3 cranica contiene circa IAA ml di sangue e IAA ml di li/uido cerebrospinale che vieneospitato nelle cavit3 dell’encefalo che sono i = ventricoli laterali, 57 ventricolo, F7 ventricolo e nelcanale midollare.l liquido "erebrospinale (+) riveste tutta la superficie dell’encefalo. -a due funzioni di

protezione! meccanica e chimica.I.12%&G2$& ;&$! il tessuto che costituisce l’encefalo ha la consistenza di un budinomolle# /uando l’encefalo è nella scatola cranica invece viene mantenuto in sito dal fatto che il

li/uido + che riveste l’encefalo gli permette di galleggiare su un mezzo li/uido. 'li fornisce protezione meccanica perché basta una piccola accelerazione e successiva decelerazione perché il



li/uido smorza gli effetti di accelerazioni e decelerazioni e fa si che la massa dell’encefalo,solitamente intorno ai I5AAg, si riduca a meno di IAAg (/uesto ci permette di camminare e correresenza che l’encefalo urti contro l’osso frontale).=.12%&G2$& -;! il li/uido + viene in contatto col tessuto cerebrale che non puòinvece essere in contatto col sangue periferico, perché /uesto contiene molte sostanze dannose perla salute dei neuroni e perché nel sangue circolano molti neurotrasmettitori, prodotti anche dalle

cellule del sangue (primo tra tutti la dopamina, prodotta anche dalle piastrine oltre che da altrecellule)# /uindi se il sangue periferico venisse a contatto coi neuroni li stimolerebbe in manieraspecifica# invece il li/uido + ha una diversa composizione rispetto al sangue! "ontiene menoproteine. meno /lu"osio. meno potassio e pi sodio e "loro e non contiene una serie di sostanzetenute all’esterno del contatto coi neuroni.l li/uido + viene prodotto dai plessi corioidei (che si trovano all’interno dei ventricoli) a partiredal sangue, /uindi di fatto è un ultra+iltrato di san/ue.

'1 2E,,(2* $E)V*,*! è costituito da due tipi di cellule neuroni e glia.1e "ellule /lialiLa glia ha funzioni fondamentali per la sopravvivenza e per lo sviluppo del sistema nervoso! le

cellule gliali sono IA volte di pi: dei neuroni, perché sono molto pi: piccole, e costituisconol’impalcatura sulla /uale si reggono i neuroni! nel sistema nervoso centrale (+$) troviamo glioligodendrociti, gli astrociti, la microglia e le cellule ependimali e in periferia le cellule di +chWannche producono mielina e le cellule satelliti."+%2% (+$)! sono le cellule gliali pi: numerose# I. hanno un’importante funzione trofica(regolazione degli scambi) nel senso che tamponano l’eccesso di potassio (che può essere dannoso

per la sopravvivenza dei neuroni)# =. sono importanti nel metabolismo di alcuni neurotrasmettitoriche vengono tamponati appunto dagli astrociti# 5. rivestono i microvasi che entrano all’internodell’encefalo contribuendo a formare la barriera ematoencefalica impedendo l’uscita di altresostanze."2L'2D&$D2% (+$)! sono le cellule che nel +$ producono la mielina# i processicitoplasmatici degli oligodendrociti vanno ad avvolgere pi: assoni.";2'L (+$)! ha la funzione di protezione che in periferia è assunta invece dalle celluleimmunitarie del sangue# la microglia funziona per ripulire il tessuto nervoso da scorie e detriticellulari (/uando le cellule muoiono)."&LLCL& &1&$D;L! rivestono i ventricoli e contribuiscono alla funzione di favorire ilmovimento e il drenaggio del li/uido +."&LLCL& D +-X$$ (+$1)! producono la mielina nel +$1# ciascuna avvolge un soloassone."&LLCL& +%&LL% (+$1)! si trovano in periferia, la loro funzione non è nota.

Il neurone

3($4'*$' DE' $E()*$'1ur presentando diverse forme (unipolari, bipolari ecc.) tutti condividono la stessa struttura! ilneurone è l’unit3 base che forma il +$ sia centrale che periferico# sono cellule specializzate perricevere, elaborare e condurre informazioni."&G2$&! troviamo regioni specializzate per la ricezione delle informazioni che possono esserei dendriti sui /uali fanno sinapsi altri neuroni, oppure nel caso di neuroni sensoriali possono esserele zone del neurone deputate alla trasduzione del segnale sensoriale."$%&'G2$&! %roviamo poi il soma dove avviene l’integrazione dei segnali sensoriali! /uestoè il vero lavoro del neurone nel senso che nessun neurone funziona come un cavo e basta# infatti ineuroni ricevono diversi segnali, li mettono insieme e li trasportano ad altre cellule."%+12%2! il trasporto avviene lungo una struttura specializzata che è l’assone che può essere

mielinizzato oppure no. L’assone si conclude con una serie di terminazioni a livello delle /uali siriesce in vario modo a trasmettere l’informazione ad altre cellule! siano esse neuroni o cellule



'1 ,*MA! I. è la sede della sintesi proteica, che nei neuroni è estremamente rilevante, infatti èoccupato in gran parte dal reticolo endoplasmico ruvido# =. il soma è la zona in cui vengono messiinsieme i segnali.1er se/nali intendiamo le variazioni del potenziale di membrana (depolarizzazioni! il 1D; diventameno negativo) che avvengono in seguito all’attivazione delle sinapsi, o all’arrivo dello stimolospecifico per l’attivazione di /uel neurone se si tratta di un neurone sensoriale.

' P)*CE,,' $E()A1': %utti i neuroni hanno processi neurali, siano essi dendriti o assoni!#. i dendriti hanno la funzione di aumentare la superficie della cellula a disposizione delleterminazioni sinaptiche e sono le strutture deputate alla ricezione degli stimoli. La ricezione avvienetramite la formazione di strutture riconoscibili dal punto di vista strutturale, nel senso che i terminali

presinaptici contattano nei fori specifici dei dendriti la membrana del neurone postsinaptico.La +essura sinapti"a è la zona di contatto, tra le membrane pre e post sinaptiche, spaziata da FA

nanometri circa# nella zona di membrana subsinaptica si concentrano proteine fondamentali per lafunzione della sinapsi stessa.5. 'ran parte dei neuroni hanno un unico assone che può essere mielinizzato oppure no.La caratteristica di dendriti, soma e assone è che pur essendo tutti costituiti dallo stesso tipo di

membrana, il tipo di proteine contenute in ogni zona dell’assone cambia e /uesto conferisce propriet3 diverse alle diverse zone del neurone per /uanto riguarda la ricezione, l’elaborazione e latrasmissione degli stimoli." La trasmissione degli stimoli! avviene in un’unica direzione lungo l’assone! dal soma in manieracentrifuga verso il terminale sinaptico il /uale contiene neurotrasmettitori (ciascun neurone produceuno specifico neurotrasmettitore)# i neurotrasmettitori si trovano in vescicole che vengono liberate/uando arriva lo stimolo giusto, che consiste in una depolarizzazione della membrana (unavariazione del potenziale di membrana che lo rende meno negativo)." La mielinizzazione dell’assone influenza la velocit3 di conduzione dei segnali! gli assoni nonmielinizzati sono a conduzione lenta, altri assoni sono rivestiti da mielina (conduzione veloce)! lecellule di +chWann che rivestono gli assoni non sono in continuit3 stretta perché tra cellula e cellulaci sono i nodi di anvier." ivestimento gliale e rigenerazione! nel +$ gli oligodendrociti rivestono pi: assoni con dei

processi citoplasmatici che si ritraggono /uando l’assone muore, /uindi nel +$ se c’è la lesione diun assone il neurone muore. $el +$1 invece /uando un assone viene tagliato e muore nella

porzione distale (ammesso che la porzione centrale resti viva) le cellule di +chWann restano al loro posto, la parte morta dell’assone viene ripulita dai macrofagi e le cellule di +chWann vanno acostituire una sorta di muro dove l’assone può rigenerarsi! per /uesto motivo meccanico in periferia

possiamo avere dei fenomeni di rigenerazione dell’assone (non del neurone, se il soma muore lacellula non si riproduce).

Le funzioni dei neuroni" 1A )'CE4'*$E degli stimoli avviene in due modi !I. tramite sinapsi chimiche (nel +$ sono per la maggior parte chimiche) o elettriche.=. nei recettori sensoriali (esempio recettori olfattivi o tattili) dove non vi sono cellule specializzateinnervate da neuroni ma veri e propri neuroni con funzione di traduzione del segnale." 1&'$2E6)A4'*$E degli stimoli consiste nel mettere insieme le diverse stimolazioni, che sono

piccole variazioni del potenziale di membrana che avvengono in corrispondenza di ogni piccolasinapsi che vengono sommate! nel neurone infatti arrivano contemporaneamente segnalazioni che

possono essere iperpolarizzanti o depolarizzanti, per cui il risultato finale sar3 una variazione che èla somma algebrica di /ueste variazioni.ino al soma si parla di variazioni lo"ali del potenziale di membrana, variazioni che interessano

piccole porzioni della membrana e che possono essere sommate a variazioni che avvengono in zoneadiacenti della membrana. Bueste possono essere sommate in = modi! tramite sommazione spaziale



Bueste variazioni del potenziale di membrana possono essere depolarizzanti Ydal potenziale diriposo ("6A) verso valori meno negativi (es! "FAQ) o iperpolarizzanti Yverso valori pi: negativi(es! "MA..).Le variazioni del 1D; sono /raduate e vengono condotte fino alla sinapsi dove /ueste variazioniinducono (depolarizzanti) o inibiscono (iperpolarizzanti) la liberazione di neurotrasmettitore." 1A C*$D(4'*$E dei segnali lungo l’assone può avvenire in due modi diversi !

I. in maniera elettrotoni"a, cioè passiva e decrementale (passiva "non consuma %1" edecrementale "il segnale diminuisce a partire dal punto d’insorgenza)# ma in /uesto modo a un certo punto il segnale si esaurisce "si pensi al sasso lanciato nello stagno che da origine a delle onde che aun certo punto si smorzano" (lungo l’assone il segnale viaggia per le propriet3 di membranadell’assone stesso, perché la variazione del potenziale di membrana va a influenzare zone adiacentidella membrana)#=. se dobbiamo trasmettere il segnale per lunghe distanze e essere certi che la variazione del

potenziale di membrana induca la liberazione del neurotrasmettitore dobbiamo trasmettere ilsegnale in maniera fedele cioè senza che si esaurisca o disperda prima di arrivare in sinapsi (gran

parte dei neuroni hanno un piccolo soma e un assone lungo mm o cm o addirittura metri "esempio imotoneuroni per i muscoli del piede). 1er fare viaggiare il segnale cosO a lungo si è evoluto il

sistema del potenziale d&azione (1D)! che è un modo di conduzione specializzata che ci permettedi condurre il segnale in maniera fedele su lunghe distanze! esistono dei neuroni che non producono1D perché hanno un assone talmente piccolo che non gli serve (il lavoro del neurone non è

produrre 1D! il 1D è un modo per condurre l’informazione)# una volta che il potenzialeraggiunge la sinapsi si ha la liberazione di neurotrasmettitore.

L’integrazione degli stimoli

l lavoro principale del neurone è di integrare (cioè mettere insieme) i segnali in ingresso! ognineurone non è un semplice cavo di connessione ma è un’unit3 che integra segnali diversi. 2gnineurone riceve in media parecchie decine di migliaia di sinapsi (vedi ad esempio le cellule di

purJine del cervello, che sono neuroni molto grossi che si trovano nella corteccia cerebellare ericevono 5AA mila sinapsi).n zone adiacenti del neurone possiamo avere una variazione del potenziale di membranaiperpolarizzante vicino a una depolarizzante e /ueste vengono messe insieme.1e variazioni del potenziale (della membrana postsinaptica) indotte in ogni singola sinapsi sono/raduate, cioè la loro ampiezza dipende dalla /uantit3 di neurotrasmettitore liberato! pi: aumentala /uantit3 di neurotrasmettitore liberato maggiore sar3 la variazione del potenziale postsinapticoche può essere eccitatorio (sigla inglese &1+1) o inibitorio (1+1). Bueste variazioni del potenzialedi membrana postsinaptico sono appunto proporzionali allo stimolo (stimolo ? /uantit3 dineurotrasmettitore liberato).Buando si libera il neurotrasmettitore /uesto si lega ai recettori sulla membrana postsinaptica che

aprono dei canali ionici che fanno fluire ioni# per le propriet3 biofisiche della membrana lavariazione del pdm (potenziale di membrana) indotta dal flusso degli ioni riguarda non solo la zonadel canale ionico ma anche le zone adiacenti della membrana su cui si dispongono gli ioni cheentrano# /uesto è il motivo per cui se guardiamo ciò che accade nella membrana subsinapticavediamo che c’è un punto di maggiore variazione del 1D;, ai lati del /uale la variazione

progressivamente diminuisce. Buesto spazio di diminuzione del 1D; ai lati del punto in cuiinsorge dipende dal tipo di membrana e dalle caratteristiche della membrana, diverse da neurone aneurone.

vremo variazioni del 1D; indotte dalla liberazione di un unico neurotrasmettitore che hannoeffetti diversi su neuroni diversi. 1ensiamo a un neurone che con il suo assone si divide in tanti

terminali sinaptici (ciascuno dei /uali va a fare sinapsi su un diverso neurone)# posto che i recettori per il neurotrasmettitore liberato siano gli stessi posso ancora avere effetti diversi perché la



avere una diminuzione del segnale (dovuta a propriet3 biofisiche della membrana) ai lati del puntodi insorgenza che diminuisce in maniera estremamente rapida, altri possono avere una diminuzionedel segnale su uno spazio pi: ampio# significa che in neuroni diversi, le stimolazioni dellamembrana che avvengono in punti diversi possono essere messe insieme pi: o meno facilmente,cioè l&attivit7 di inte/razione dei se/nali dovuta all&attivazione delle sinapsi dipende dallepropriet7 della membrana di quel parti"olare neurone.

,*MMA4'*$E ,PA4'A1E di segnali che avvengono contemporaneamente in punti diversi dellamembrana del neurone (ad esempio sinapsi su due diversi dendriti).+e la costante di spazio del neurone è ampia, il segnale che induco in /uesti punti tramitel’attivazione della sinapsi (ad esempio una depolarizzazione) interesser3 non solo /uesto punto masi espander3 ai lati, inoltre le due variazioni si incontreranno prima che il segnale si esaurisca e

possono essere sommate. +e entrambi i segnali sono depolarizzanti avrò un segnale pi: ampio deidue singoli segnali, cosO ho sommato due segnali pi: piccoli.9iceversa se il neurone ha una costante di spazio piccola i segnali si esauriranno rapidamente ancor

prima di essere messi insieme! il risultato è una piccola variazione del pdm, pi: piccola dei segnaliin ingresso, /uindi il segnale che si trasmette al resto del neurone è un segnale che

progressivamente si esaurisce. Buesto ci spiega perché neuroni diversi hanno diversa capacit3 di

integrazione anche se stimolati allo stesso modo (la diversa capacit3 di integrazione si misurastimolando elettricamente punti diversi del neurone).,*MMA4'*$E 2EMP*)A1E data dalla stimolazione ripetuta di un’unica sinapsi.L’attivit3 del neurone non d3 origine a un unico potenziale d’azione (1D) ma d3 origine a treni di

potenziali d’azione che possono essere rilevanti# l’attivazione ripetuta di una stessa sinapsi può dareorigine a sommazione temporale, dovuta al fatto che man mano che arriva il segnale dal neurone

presinaptico sotto forma di neurotrasmettitore che viene liberato, l’effetto sulla membrana postsinaptica si somma alla liberazione di neurotrasmettitori (cioè al potenziale) precedente. Buesto perché, nel caso della sinapsi chimica, il processo che prevede l’arrivo del 1D nel terminale presinaptico, la liberazione del neurotrasmettitore e l’induzione di una variazione di potenziale nellamembrana postsinaptica richiede un certo tempo.n /uesto caso, per le propriet3 biofisiche della membrana possiamo avere dei neuroni che hannouna costante di tempo breve o lunga! se la costante di tempo è breve l’insorgenza della variazionedel potenziale di membrana sulla membrana postsinaptica è rapida e sar3 rapida la caduta di talevariazione# vuol dire che ogni segnalazione attivata tramite la liberazione di neurotrasmettitore dar3origine a una variazione rapida, ristretta nel tempo, cosO che /uando arriva la seconda ondata dineurotrasmettitore indotta dal secondo potenziale d’azione nel neurone presinaptico la primasegnalazione si sia gi3 esaurita! in /uesto caso non c’è sommazione, avrò nella membrana

postsinaptica due variazioni del 1D; isolate l’una dall’altra.+e la costante di tempo è lunga ad ogni segnalazione io induco una variazione del potenziale dimembrana che dura pi: a lungo. 1er cui /uando arriva la stimolazione successiva la membrana

postsinaptica sar3 ancora depolarizzata dalla variazione di membrana precedente (il potenziale dimembrana cala lentamente) e /uindi partir3 da un livello pi: elevato del potenziale di membrana# in/uesto caso sommo i segnali in ingresso avendo alla fine una segnalazione maggiore rispetto aisingoli potenziali postsinaptici.

Costante di spazioalcolo della costante di spazio! 8=)m;)a< la costante di spazio è la radice /uadrata delrapporto tra la resistenza di membrana e la resistenza del citoplasma.esistenza di membrana! è il determinante maggiore dell’efficacia della conduzione del segnale pervia elettrotonica (passiva Ynon consuma %1" e decrementale Yil segnale diminuisce a partire dal

punto d’insorgenza)

Definizione formale di costante di spazio! la distanza alla /uale il potenziale è il 56Z (I*e) delvalore iniziale# è il punto, a partire dal punto in cui si ha l’insorgenza della variazione di potenziale



Costante di tempoalcolo della costante di tempo! = )>C la costante di tempo è il prodotto tra a resistenza e lacapacit3 di membrana.Definizione formale di costante di tempo! indica il tempo che impiega la variazione di potenziale acrescere fino al [5Z (I"(I*e)0IAA) del valore finale.

+appiamo determinare il modo in cui ogni neurone mette insieme i segnali, definendo come lavoraogni neurone per svolgere una determinata funzione! neuroni diversi integrano i segnali in manieradiversa in base alle propriet3 passive della membrana, propriet3 che definiamo con costante dispazio e costante di tempo.

La conduzione del segnale

l neurone riceve dei segnali! "e""itatori, ovvero che aprono sulla membrana dei canali che fannoentrare cationi nella cellula# "inibitori, ovvero segnali che aprono sulla membrana canali che fannoentrare anioni (esempio! ioni cloruro, che sono gli effettori di alcuni neurotrasmettitori inibitori).1erché si parla anche di eccitatori e inibitori e non solo di depolarizzanti e iperpolarizzantiPl potenziale di riposo può essere variato in senso depolarizzante e /uindi eccitatorio, o in senso

iperpolarizzante e /uindi inibitorio (per le cellule eccitabili si parla di potenziale di membrana diriposo /uando nelle altre cellule si parla di potenziale di membrana "6A)." ' se/nali iperpolarizzanti e quindi inibitori tendono a far addormentare il neurone, adallontanarlo da valori di potenziale di membrana ai /uali è normalmente attivo#" ' se/nali depolarizzanti e quindi e""itatori portano il potenziale di membrana verso valori ai/uali si attivano canali ionici voltaggio dipendenti, i /uali si attivano tutti pi: o menocontemporaneamente a un valore del potenziale di membrana meno negativo rispetto al valore diriposo.n ogni punto dove c’è una sinapsi abbiamo una piccola variazione del potenziale di membrana che

può essere sommata insieme alle altre. +e sommiamo variazioni del 1D; inibitorio non accadenulla! il potenziale di membrana si abbassa e non ho la trasmissione di alcun segnale, perché /uelloche mi fa liberare il neurotrasmettitore in sinapsi è una variazione del potenziale di membrana insenso eccitatorio, /uindi depolarizzante! devo depolarizzare la sinapsi perché si abbia liberazione dineurotrasmettitore.i sono due modi per condurre la depolarizzazione fino in sinapsi! I. la conduzione elettrotonicache funziona solo su spazi brevi, =. il potenziale d’azione, che consiste in una variazione del

potenziale di membrana che ha sempre la stessa ampiezza e sempre la stessa durata! /uello cheaccade è che in tutti i dendriti e soma metto insieme potenziali graduati, i /uali nel monticoloassonico (che è l’inizio dell’assone, il suo cono di emergenza) possono essere trasformati in

potenziali d’azione. l monticolo assonico ha caratteristiche diverse rispetto al resto dellamembrana! /ui vi sono proteine di membrana diverse che giustificano il passaggio da variazioni di

potenziali graduate a una variazione che è sempre uguale in ampiezza# ci sono infatti canali ionicidiversi rispetto a /uelli del resto della membrana, che sono i canali ionici voltaggio dipendenti.Dun/ue i "anali ioni"i volta//io dipendenti servono per trasformare un segnale graduato in unsegnale tutto"o"nulla, che ha sempre la stessa ampiezza e sempre la stessa durata! il potenzialed’azione# per avere un potenziale d’azione all’inizio dell’assone (monticolo) bisogna avere uninsieme di variazioni del potenziale di membrana che sommate tutte insieme nel resto dell’assoneconducano la membrana del monticolo assonico ad un valore del potenziale di membrana pi:elevato del potenziale di riposo, sufficiente a far cambiare la conformazione dei canali ionicivoltaggio dipendenti inseriti a partire da /uel punto e avanti per tutto l’assone. Buesto valore so/liadel potenziale di membrana è relativamente fisso per /uasi tutti i canali ionici. Buindi se sisommano variazioni del potenziale di membrana locali e in /uel punto si ha una variazione del

potenziale di membrana che non è sufficiente a raggiungere il valore soglia (ad esempio passo da"6A a "[A) /ui non si generer3 alcun potenziale d’azione# se invece la somma delle variazioni del



variare da cellula a cellula), che è il valore soglia al /uale si attivano i canali ionici voltaggiodipendenti, /ui si avr3 l’inizio di un potenziale d’azione.l livello del valore soglia, che è il valore del potenziale di membrana al /uale cambia laconformazione dei canali ionici voltaggio dipendenti, /uesti canali iniziano ad aprirsi permettendol’entrata di cationi (cioè la depolarizzazione) che si esaurisce in un tempo molto rapido riportando il

potenziale di membrana a valori pi: negativi rispetto al potenziale di riposo per poi ritornare, in

capo a F"@ millisecondi ai valori del potenziale di membrana di riposo.Dun/ue in tutto il neurone (dendriti e soma) noi sommiamo in maniera algebrica i potenzialigraduati, nel senso che un potenziale iperpolarizzante va ad abbassare un potenziale depolarizzante.

$el monticolo assonico invece /ueste variazioni dei potenziali graduati, /ualora raggiungano il potenziale soglia, scatenano una variazione del potenziale di membrana che dura circa ="5millisecondi e che si esaurisce da solo in /uesto breve periodo.

Valori medi della durata del potenziale d&azione!="5 millisecondi nelle cellule nervose,IA millisecondi nelle cellule muscolari, ed ha pi: o meno la stessa forma,I@A"=AA millisecondi nelle cellule eccitabili del miocardio, ma ha una forma diversa che dipende

dal tipo di canali ionici attivati.Buesta forma del potenziale d’azione è dovuta all’attivazione dei canali ionici voltaggio dipendenti,e il potenziale si esaurisce da solo.

ome funziona l’attivazione dei canali ionici voltaggio dipendenti e perché il potenziale d’azioneha proprio /uesta forma, cioè un’ascesa rapida seguita da una discesa leggermente pi: lentaPLa forma dipende dal tipo di canali ionici che viene attivato.1e basi ioni"?e del potenziale d&azione! l’attivazione del potenziale d’azione è dovutaall’attivazione di due soli tipi di canali ionici che spiegano la fase di ascesa rapida e /uella didiscesa.ll’arrivo della variazione del potenziale di membrana che conduce il monticolo assonico allasoglia /uesti due tipi di canali ionici iniziano ad attivarsi contemporaneamente# tuttavia si attivanocon cinetiche diverse! un tipo di canali ionici ($a) si attiva rapidamente, ed è responsabiledell’ascesa del potenziale d’azione, e l’altro (<) si attiva pi: lentamente, ed è responsabile dellacaduta del potenziale d’azione. n /uesto modo non c8è bisogno di uno stimolo che mi dica che il

potenziale d’azione deve finire perché nel momento in cui raggiungo la soglia vengono messi inatto due meccanismi che mi permettono di far salire e successivamente di far scendere il potenziale.' "anali ioni"i volta//io dipendenti che si attivano una volta raggiunto il valore soglia sono icanali voltaggio dipendenti al sodio e al potassio!" i canali voltaggio dipendenti al sodio si attivano rapidamente e si chiudono rapidamente# /uando/uesti canali si attivano il sodio entra rapidamente (perché il suo potenziale di e/uilibrio è >@@ ) e

depolarizza la membrana! nell’arco di A,@"I millisecondo il potenziale di membrana sale, ma nonsale fino a raggiungere il potenziale di e/uilibrio perché nel frattempo, raggiunto il potenzialesoglia, si innescano cambiamenti nella conformazione dei canali voltaggio dipendenti al potassio#" i canali voltaggio dipendenti al potassio che si aprono pi: lentamente, facendo passare il potassioche esce (perché il suo potenziale di e/uilibrio è "TA) cosicché la membrana si ripolarizza.

$ormalmente sulla membrana abbiamo molti canali al potassio sempre aperti ma non partecipanoalla formazione del potenziale d’azione, bensO sono responsabili del potenziale di riposo. Buelli chesi aprono in pi:, che sono i canali voltaggio dipendenti al potassio inducono un’uscita massiccia di

potassio e /uindi la ripolarizzazione della membrana, e /uesti sono responsabili della fase di cadutache avviene dopo la fase di salita, perché i canali vengono attivati nello stesso momento (/uandoraggiungo la soglia) ma si attivano con cinetiche diverse! rapidamente /uelli al $a e lentamente

/uelli al <. (La durata totale del potenziale d’azione è di ="5 millisecondi).



niziano ad aprirsi insieme, solo che i canali voltaggio"dipendenti al $a> si aprono rapidamente, il $a> entra nella cellula e la depolarizza. ome si sono aperti rapidamente però si richiudonoaltrettanto rapidamente e /uindi non c8è il tempo per raggiungere il potenziale d8e/uilibrio del $a>#se ne raggiunge uno che è di un valore pi: basso.ontemporaneamente al valore soglia, iniziano ad aprirsi i canali voltaggio dipendenti al < > efavoriscono il ritorno verso il potenziale d8e/uilibrio del < >. $el momento in cui si chiudono i

canali volt."dipendenti al $a>

, /uesti, nel periodo di reffrattariet3, non possono essere stimolati perun8ulteriore attivazione. n /uesta fase che chiamiamo di inizio della "aduta del potenziale, non è possibile nuovamente stimolare la cellula. $el periodo re+rattario assoluto ogni potenzialed8azione è un evento tutto"o"nulla che non può mai essere sommato ad un altro potenziale d8azione.1er i potenziali d8azione non avviene mai la somma ad altri potenziali ed è una variazione del

potenziale di membrana che ha sempre la stessa ampiezza e sempre la stessa durata# /uesto dipendedalle propriet3 dei canali volt."dipendenti di membrana.lla soglia iniziano ad aprirsi contemporaneamente i canali volt."dipendenti al $a> e < >. canali al

$a> fanno entrare il sodio e si richiudono rapidamente, contemporaneamente a /uesta fase /uiiniziano ad aprirsi i canali volt."dip. al < > che ci mettono pi: tempo ad aprirsi. umenta il reflussodi potassio, /uindi aumenta la ripolarizzazione della membrana. Buesto va avanti fino a che non si

chiudono i canali volt."dipendenti al < > che cosO come sono lenti ad aprirsi, sono lenti anche achiudersi per cui si verifica la ripolarizzazione postuma.La forma del potenziale d8azione è dovuta nella prima parte all8apertura rapida dei canali volt."dipendenti al $a>, la fase di caduta è dovuta ai canali volt."dip. al < > che in /uesta fase sono gliunici canali aperti sulla membrana oltre a /uelli normalmente aperti responsabili del mantenimentodel potenziale di riposo per cui, aggiungendo i canali aperti al < > ai normali canali aperti, il < >

tende a fluire per andare verso il suo potenziale d8e/uilibrio e /uindi si ha una iperpolarizzazioneverso il valore d8e/uilibrio del < > che però non raggiunger3 mai perché nel frattempo comincerannoa chiudersi i canali volt."dipendenti al < >. Buindi la forma del potenziale d8azione è dovutasemplicemente dall8attivazione di un unico stimolo che porta alla depolarizzazione fino al valoresoglia che induce l8apertura del canale volt."dipendenti a $a> e < > che ha dinamiche diverse diapertura. l picco della conduttanza al sodio si ha in corrispondenza del picco del potenzialed8azione, mentre il picco della conduttanza al < > lo si ha /uando il potenziale sta cadendo perché c8èil massimo flusso di < > e poi decresce piuttosto lentamente. $ella fase di iperpolarizzazione

postuma sulla membrana sono aperti i canali di potenziale di riposo e i canali volt."dipendenti al < >.Buando /uesti canali volt."dipendenti si chiudono, allora si ritorna al potenziale di riposo.&siste poi un altro periodo refrattario che si chiama periodo re+rattario relativo che coincide conla fase di iperpolarizzazione postuma. Lo chiamiamo periodo refrattario relativo perché in /uesto

periodo la cellula può essere eccitata, cioè può indurre un altro potenziale d8azione, perché abbiamoi canali volt."dipendenti al $a> che sono attivati.%uttavia ci troviamo in una condizione di potenziale di membrana che è pi: lontano dalla soglia per

cui per indurre in /uesta fase di iperpolarizzazione postuma un nuovo potenziale d8azione coi sar3 bisogno di sommare tanti stimoli depolarizzanti di ampiezza maggiore fino a raggiungereun8ampiezza maggiore rispetto a /uella che normalmente serve per scatenare un potenziale d8azione.Buindi è una situazione in cui la cellula è parzialmente refrattaria nel senso che serve uno stimolodi ampiezza maggiore per portare il potenziale di membrana alla soglia e /uindi attivare un nuovo

potenziale d8azione che se viene attivato sar3 comun/ue separato da /uello precedente e non dar3origine a fenomeni di sommazione.Buindi ricapitolando il potenziale d8azione è una variazione del potenziale di membrana dovutaall8attivazione se/uenziale di canali ionici volt."dipendenti che inducono un aumento di permeabilit3al $a> seguito da un aumento tardivo di permeabilit3 al < >.i sono pi: porzioni della molecola che sono estremamente rilevanti! una porzione interna al canale

che si chiama "an"ello di attivazione e un altra che si trova sul lato intracellulare che si chiama"an"ello di inattivazione.



volt."dipendente al $a> comincia a cambiare conformazione, si sposta il cancello di attivazione,/uindi il $a> può fluire all8interno della cellula. n un tempo un po8 pi: lungo, ma sempre prodottodallo stesso stimolo che è il raggiungimento del valore soglia, inizia a spostarsi anche il cancello diinattivazione che impedisce il reflusso, /uindi in seguito al rapido flusso di $a> all8interno dellacellula /uesto viene stoppato. Dopo di che, sempre per cambiamenti conformazionali successivi, icanali ritornano alla loro posizione però per fare /uesto ci mettono del tempo (sempre sull8ordine

dei microsecondi o al massimo si arriva a frazioni di millisecondi). %uttavia se lo rapportiamo alla popolazione di tutti i canali attivati, ci d3 un mezzo millisecondo*un millisecondo a seconda dellacellula di periodo refrattario assoluto in cui i canali non possono essere ulteriormente attivati.

$el periodo refrattario assoluto non è assolutamente possibile attivare ulteriormente la cellula e/uesto impedisce di sommare potenziali d8azione l8uno con l8altro.9iceversa nel periodo refrattario relativo il potenziale può essere generato perché i canali volt."dipendenti al $a> raggiungono la loro conformazione di attivabilit3 tuttavia la cellula si trova nellasituazione di avere un potenziale di membrana che è pi: negativo rispetto al potenziale di riposo.Bui se si ha uno stimolo sufficientemente ampio è possibile raggiungere di nuovo il valore soglia egenerare /uindi un potenziale d8azione.L 12%&$GL& D8G2$& LC$'2 L8++2$&

4 /uello che accade in porzioni contigue della membrana /uando si trasmette il potenziale d8azionea porzioni successive dell8assone. Dal monticolo assonico si può generare un potenziale d8azioneche inizia a viaggiare lungo l8assone perché /ui ci sono tanti canali volt."dipendenti.l potenziale d8azione non viaggia all8indietro verso il soma perché mancano i canali ionici giusti esufficienti. Dal monticolo assonico, nel punto in cui si genera il primo potenziale d8azione, ladepolarizzazione per le propriet3 passive della membrana si espande per le zone circostanti facendoraggiungere alle zone circostanti il valore soglia per l8apertura dei canali ionici volt."dipendenti e lOsorge un potenziale d8azione che camminando, genera un potenziale d8azione uno dopo l8altro perdepolarizzazioni successive della membrana elettrotoni"?e perché il potenziale d8azione che haorigine depolarizza anche la zona circostante di membrana.l potenziale d8azione viaggia in un8 unica direzione perché la porzione precedente alla porzionedepolarizzata è in fase refrattaria dal potenziale d8azione precedente. La generazione successiva di

potenziali d8azione in punti diversi della membrana non avviene /uando si è concluso il potenzialed8azione nella porzione precedente, ma /uando nel punto dove deve insorgere si raggiunge il valoresoglia. 1er cui mentre il meccanismo del potenziale d8azione si sta ancora verificando nella

porzione precedente, io posso partire con un altro potenziale d8azione in maniera estremamenterapida. %uttavia /uesto modo di camminare del potenziale d8azione per generazioni successive di

potenziali d8azione in punti progressivamente distanti della membrana è un modo di condurre ilsegnale estremamente lento# tant8è vero che gran parte degli assoni sono circondati da mielina@La mielina è un rivestimento isolante. +e si genera un potenziale d8azione in un assone mielinizzato,/uesto salta da un nodo di anvier. %ra un nodo e l8altro, sotto la guaina, le variazioni del potenziale

di membrana si conducono in maniera elettrotonica /uindi passiva e decrementale. +otto il nodo dianvier la depolarizzazione causata dal potenziale d8azione inizia a decrescere, /uindi la distanzamassima tra un nodo di anvier e un altro è esattamente /uella che mi permette di avere unadepolarizzazione della membrana sufficiente a trasmettere fedelmente il segnale.Buesto è il motivo per cui è fondamentale che nella conduzione del segnale la mielina sia sana. Le

patologie neurodegenerative o demielinizzanti vanno ad influenzare l8efficienza della trasmissionedel segnale! anche se il neurone funziona bene perché riceve il segnale e lo integra bene ma non loriesce a trasmettere perché manca la mielina per esempio, non si potr3 avere da /uel neurone laliberazione di neurotrasmettitore proporzionale alla variazione del potenziale di membrana che è ilrisultato della sommazione di tutti gli stimoli. Buindi lo scopo della mielina è /uello di condurre

pi: rapidamente il potenziale.

La conduzione elettrotonica è estremamente pi: rapida rispetto al potenziale d8azione e /uestoavviene perché la variazione del potenziale d8azione è una variazione ampia in termini di milli9olt



millimetro cubo rispetto alla dimensione dell8assone che è dell8ordine del micron. 1ossiamo avereanche uno spazio di un millimetro o due (che è il massimo) al di sotto del /uale il potenzialedecresce rimanendo comun/ue sopra"soglia nel momento in cui la membrana si scopre, al modo cheal nodo successivo si innescher3 la generazione di un nuovo potenziale d8azione.2ltre a velocizzare la conduzione, la presenza della mielina ha anche un altro effetto secondario cheè positivo dal punto di vista della sopravvivenza del neurone. Buando parliamo di potenziali

d8azione, parliamo di variazioni del potenziale che avvengono in una struttura estremamente sottile(micron di diametro di spessore) che prevedono il passaggio di una /uantit3 abbastanza rilevante diioni ma non tale da far variare la concentrazione intracellulare degli ioni. %uttavia, proprio perché lagenerazione dei potenziali d8azione avviene spesso con treni di potenziali d8azione (centinaia oanche pi: potenziali d8azione), la /uantit3 di ioni che si possono accumulare all8interno dell8assone

potrebbe in teoria far cambiare i gradienti di $a> e < >. Buesto è il motivo per cui nel momento incui si genera il potenziale d8azione, non si consuma energia perché /uelli che metto in moto sonocanali ionici volt."dipendenti. %uttavia, in seguito all8azione ripetuta dei potenziali d8azione, si ha in/uella porzione di membrana l8attivazione delle pompe $a>*< > che tendono a ristabilire i gradientiionici (/uesto consuma energia).l fatto di condurre il segnale in un assone non mielinizzato ha un costo non direttamente in termini

energetici, ma secondariamente con l8attivazione delle pompe $a>*< > per ristabilire i gradientiionici, soprattutto in caso di attivazioni ripetute.

$egli assoni mielinizzati invece, sotto la mielina non si ha l8attivazione dei potenziali d8azione ma lasemplice conduzione elettrotonica, si risparmia anche in termini metabolici! ha un costo minore ed è

pi: veloce. Buindi di fatto si fanno lavorare di meno le pompe $a"<.2empi di "onduzione@ %ra i vari tipi il diametro può variare un po tra un assone e l8altro. l diametrodell8assone influenza la velocit3 di conduzione perché un diametro maggiore vuol dire una /uantit3di membrana maggiore e /uindi una /uantit3 di canali ionici maggiore e /uindi conduzione pi:rapida. 1ossiamo classificare le fibre nervose in base alla loro velocit3 di conduzione! avremo degliassoni che avranno una conduzione estremamente lenta perché non sono mielinizzati, ma seandiamo a parlare delle velocit3 di conduzione a parit3 di mielinizzazione, vedremo che gli assonimielinizzati conducono in maniera pi: o meno veloce a seconda del loro diametro.&sistono diverse classificazioni delle fibre nervose e /uesto ci spiega perché alcuni segnaliviaggiano rapidamente e altri meno rapidamente. Cn esempio classico sono le sensazionidolorifiche che viaggiano in fibre non mielinizzate, /uindi lentissime. Le fibre dolorifiche e altrefibre sensoriali sono fibre non mielinizzate che hanno velocit3 di conduzione attorno al metro alsecondo. i sono fibre poi che sono assoni relativamente piccoli ma pi: grandi delle fibreamieliniche e rivestiti da mielina e sono fibre di tipo H che hanno una velocit3 di conduzioneattorno ai IA metri al secondo fino ad arrivare alle fibre di gruppo che sono /uelle pi: rapide. 1erl8uomo in assoluto le pi: rapide sono /uelle del nervo sciatico di diametro maggiore e conrivestimento mielinico pi: consistente e che possono arrivare alla velocit3 di conduzione dell8ordine

dei I=A metri al secondo. Buesto da modo al segnale di viaggiare in tempi diversi in fibre diverse eil nostro +$ è fatto in modo da lavorare in maniera efficiente tenendo conto dei diversi tempi che cimettono i segnali a viaggiare nel nostro corpo.

l potenziale d8azione costituisce una forma di "odi+i"a non analogica ma di/itale del se/nale. l potenziale d8azione è sempre uguale a sé stesso! ha sempre la stessa ampiezza, ha sempre la stessadurata. Buindi /uando noi diamo origine a dei potenziali d8azione dobbiamo trasformare dei segnaligraduati che sono segnali che possono essere pi: o meno ampi, pi: o meno lunghi nel tempo, chedurano di pi: o di meno in un numero di potenziali d8azione# passiamo cioè da una codifica inampiezza a una codifica in fre/uenza. n tutta la zona dei dendriti del soma se sommiamo potenziali

post"sinaptici, le segnalazioni sensoriali, diamo origine a potenziali che hanno una determinata

ampiezza, una determinata durata proporzionali all8ampiezza del segnale. $el momento in cuiarriviamo al monticolo assonico /uesto segnale di determinata ampiezza e determinata durata viene



il numero di potenziali d7azione prodotti nell7unità di tempo, cioè la +requenza del potenzialedazione, fre/uenza che fisiologicamente non raggiunge mai la fre/uenza massima teorica. $on

potremmo avere una generazione di potenziali d8azione nel momento in cui, dal momento dellagenerazione del potenziale d8azione, /uesto si ferma nel periodo refrattario assoluto. ino a chesiamo nel periodo re+rattario assoluto non è possibile generare un altro potenziale d8azione.Buesto periodo dura 0.!-# millise"ondo a seconda del tipo di neurone. Buesto significa che avremo

+requenza massima di generazione di potenziali d8azione che sar3 !00 potenziali dazione alse"ondo. Buesti però sono valori teorici perché non si raggiungono mai# ci si avvicina in condizioni patologiche come ad esempio nell8epilessia. n condizioni fisiologiche la fre/uenza è attorno alcentinaio di potenziali al secondo.

L9 SI49!SI

Buesti potenziali d8azione arrivano in sinapsi e per ciascun potenziale si innesca un8esocitosi dineurotrasmettitore facendo liberare un certo numero relativamente fisso di vescicole sinaptiche. 1ercui pi: potenziali d8azione arrivano, pi: neurotrasmettitore libero in sinapsi e pi: stimolo il neurone

post"sinaptico.1assiamo di nuovo da una codifica del segnale in fre/uenza di potenziali a una codifica in ampiezzadel segnale che è un segnale chimico! un certo numero di potenziali d8azione alla liberazione di una

certa /uantit3 di vescicole sinaptiche.La sinapsi è una zona specializzata del neurone in cui la membrana ha caratteristiche ancoradiverse rispetto all8assone, dendriti e soma, caratteristiche che spiegano la funzione della sinapsi.rriva il potenziale d8azione che viaggia lungo l8assone e in sinapsi trova dei canali voltaggio"dipendenti che sono diversi rispetto a /uelli che servono per la generazione del potenziale d8azione

perché si tratta di canali volt."dipendenti al a>> che non ci sono nel resto del neurone. l a>> ha unruolo fondamentale nella trasmissione del segnale tramite i neurotrasmettitori, perché /uando arrivail potenziale d8azione, depolarizza la membrana della sinapsi e i canali volt."dipendenti si aprono e ila>> entra nella cellula (ha un potenziale d8e/uilibrio che è attorno a IAA*TA per cui tender3 a

portare la membrana verso valori positivi).l a>> entra nella cellula e /ui esplica la sua funzione! va a schermare le cariche negative di cuisono ricoperte le vescicole sinaptiche.1remessa! il neurotrasmettitore non si trova libero e disperso nel citoplasma dove sarebbe espostoall8azione degli enzimi degradanti e dove sarebbe poco gestibile, ma viene UimpacchettatoV invescicole di membrana che vengono tenute al loro posto tramite un legame con le strutture delcitoscheletro.Buesto legame coinvolge le cariche negative presenti sulla membrana della vescicola per cui il a>>

entrando va a schermare la superficie delle vescicole che si disancorano dal citoscheletro e possonofondersi con la membrana presinaptica e in /uesto modo si aprono e fanno uscire ilneurotrasmettitore. Le vescicole hanno tutte pi: o meno la stessa dimensione e contengono tutte lostesso neurotrasmettitore (ogni neurone produce un solo neurotrasmettitore) per circa un migliaio di

molecole. Buesto significa che /uando arriva il potenziale d8azione, si origina un segnale che d3origine ad un flusso di a>> in grado di far staccare un certo numero di vescicole sinapticherelativamente costante.+e arriva un altro potenziale d8azione con altro a>>, se ne disancoreranno delle altre. iascunavescicola sinaptica d3 origine alla liberazione di un pacchetto di molecole sotto forma di multiplo divescicole sinaptiche che vengono liberate.Buesto è il meccanismo con il /uale il neurotrasmettitore viene liberato nella +essura sinapti"adove diffonde nello spazio che misura circa B0 nm. 'ran parte delle molecole di neurotrasmettitorevengono perse, alcune arrivano ai recettori nella membrana post"sinaptica e da /ui ricomincia ilciclo! il neurotrasmettitore si lega ai recettori che daranno origine alla segnalazione sulla membrana

post"sinaptica e all8apertura dei canali ionici.

L8idea che i neuroni siano separati è un8idea che nasce gi3 nell8ottocento con l8accumulo di prove a



non esisteva ancora il microscopio elettrico. L8idea originale di sinapsi come comunicazione trafibre nervose con funzione diversa risale al IM55 con laude Hernard (neurofisiologo), il /ualecondusse esperimenti in cui utilizzava delle rane e grazie a /ueste dimostrò la possibilit3 dellaconduzione di un segnale sensoriale indipendentemente dalla conduzione di un segnale motorio.l termine UsinapsiV è stato coniato dal neurofisiologo -arrington all8inizio del $ovecento.ndividuò una porzione della membrana particolare in cui accadevano dei meccanismi non ancora

notati e che probabilmente coinvolgevano delle altre sostanze che ancora non si conoscevano (ineurotrasmettitori).L8idea viaggiava gi3 da fine ottocento e gli studi pi: importanti sono stati /uelli di Xaller. Buestiusò le rane per scoprire un8altra propriet3 nei nervi. Dimostrò che stimolando ripetutamente il nervosciatico di rana produceva progressivamente delle risposte motorie pi: piccole fino ad annullarsi.1ostulò che le risposte diminuissero non per una fatica del muscolo ma del nervo, fatica che noioggi capiamo perché sappiamo che il nervo, dopo ripetute stimolazioni, esaurisce ilneurotrasmettitore. +e stimolava il muscolo con un elettrodo /uesto si stimolava senza problemi,/uindi il muscolo era perfettamente in grado di contrarsi se riceveva la stimolazione giusta. ;a inseguito alla stimolazione del nervo ripetuta nel tempo a fre/uenze massimali, il nervo si esaurisce

perché non ha pi: vescicole sinaptiche da mettere a disposizione. 4 /uello che può accadere in

determinate situazioni di stimolazione massimale in situazioni patologiche. $ella sinapsi chimica di cui abbiamo parlato fino ad ora, la segnalazione chimica è un processo piuttosto lento. l segnale viene condotto da un neurone all8altro, cioè dal momento in cui si libera la/uantit3 di neurotrasmettitore al momento in cui si misura il segnale nella membrana post"sinapticacon la variazione di potenziale in un periodo che può variare tra mezzo millise"ondo e Bmillise"ondi. i sono alcune sinapsi che sono pi: rapide, altre meno rapide. +i tratta però di untempo decisamente lungo rispetto all8attivit3 nei neuroni ed è un tempo misurabile! lo facciamo pervalutare /uante sinapsi ci sono in un circuito.Diverso è il caso della trasmissione elettri"a, la trasmissione diretta del segnale elettrico tra unneurone e un altro tramite canali comunicanti. %utte e due si chiamano sinapsi che è un termine cheriferiamo a /uella regione specializzata della membrana di una cellula che pu8 essere il neurone o

l7effettore del neurone (cellula muscolare, cardiaca o endocrina) attraverso cui l7impulso nervoso si

trasmette da una cellula ad un7altra. Buesta trasmissione può avvenire tramite sinapsi chimica (ilcaso pi: fre/uente) o sinapsi elettrica (caso meno fre/uente a parte nel cuore).Le sinapsi elettri"?e sono caratterizzate dal fatto che la membrana presinaptica e postsinaptica nonsi fondono, ma sono in stretta giustapposizione. n /uesto spazio di stretta giustapposizione sonoinserite sia dal lato presinaptico che dal lato postsinaptico delle strutture particolari che sono i"onnessoni. connessoni sono delle strutture monomeriche! sono costituiti da monomeri di una

proteina, la connessina. 4 una proteina di venticin/ue amminoacidi, /uindi piuttosto piccola. +idispone in esameri, che possono essere aperti a formare un canale, che vengono aperti /uandoarriva un segnale elettrico, cioè /uando il potenziale di membrana cambia.

La differenza maggiore tra le sinapsi chimiche e le sinapsi elettriche è che nel caso delle sinapsielettriche si ha il passaggio diretto del segnale elettrico sottoforma di flusso di ioni. ioè /uando sidepolarizza la membrana di una cellula, fa aprire i canali e /uindi si ha un passaggio diretto di ionidal citoplasma di una cellula al citoplasma dell’altra. 'li ioni trasportano le cariche e /uindi siverifica il contemporaneo passaggio di corrente portata dagli ioni.Buindi la sinapsi elettrica è un modo per mettere in continuit3 diretta una cellula con un’altra.ttraverso i connessoni possono passare piccole molecole ed eventualmente ac/ua. on piccolemolecole si intendono /uelle che hanno al massimo la dimensione di /ualche aminoacido.+ono caratteristiche del miocardio, ma le troviamo anche nel sistema nervoso centrale. differenza della sinapsi chimica, la sinapsi elettrica rappresenta un modo estremamente veloce ditrasferire l’informazione! l’apertura diretta di canali ionici, o meglio connessoni che sono

relativamente poco selettivi, fanno passare solo molecole di una determinata dimensione, il passaggio di corrente è un passaggio diretto e rapidissimo. Buesto ci spiega come mai nel



estremamente rapido.i sono sinapsi chimiche rapide e sinapsi un po’ pi: lente, si va da A,@ a F millisecondi.

$ormalmente il ritardo sinaptico é nell’ordine dei millisecondi, /uindi A.M e I millisecondi. diversi modi in cui i neuroni si possono contattare tra di loro! la sinapsi classica asso"dendritica# ilterminale presinaptico assonico ha contatto con il dendrita di una cellula# una sinapsi asso"somatica,/uindi dall’assone verso il soma# sinapsi modulatoria.

l processo attraverso cui si attiva la sinapsi chimica!" arriva il potenziale d’azione sotto forma della variazione di conduttanza sodio potassiodell’assone#" in terminale presinaptico la membrana è rivestita di canali al calcio voltaggio dipendenti, /uindi/uando cambia il voltaggio, /uando arriva il potenziale, si aprono i canali al calcio voltaggiodipendenti che fanno passare calcio, il /uale entra nella cellula perché ha un potenziale di e/uilibrio

positivo, essendo uno ione positivo che per rendere positiva la membrana deve entrare. l calcioentra nella cellula e va a schermare le cariche sulle vescicole sinaptiche, ancorate al citoscheletro, ledisancorano e permettono l’ancoraggio di strutture proteiche che sono inserite nella membrana pre"sinaptica. +i tratta di una sorta di ancoraggio a cui si ancora la membrana delle vescicole fondendosicon la membrana presinaptica liberando per esocitosi il neurotrasmettitore, a /uesto punto il

neurotrasmettitore non ha bisogno di niente altro che di diffondere." lcune molecole di neurotrasmettitore vanno a legarsi ai recettori postsinaptici e sono /ueste lemolecole che avranno azione sul terminale postsinaptico. Buindi l’azione innescata nel terminale

postsinaptico dipende dal fatto che esistono recettori diversi per lo stesso neurotrasmettitore$ il

neurone che fa sinapsi su neuroni diversi pu8 avere effetti eccitatori su uno ed inibitori su un altro. $ormalmente i neurotrasmettitori hanno un effetto, ci sono /uelli eccitatori e /uelli inibitori, mal’effetto prodotto sulla cellula dipende dal recettore una volta che viene attivato dalneurotrasmettitore. 2gni vescicola sinaptica contiene un numero di molecole in /uantit3relativamente fissa! /uantificato per l’acetilcolina in un migliaio di molecole.Buindi /uando arriva il potenziale d’azione si assiste alla liberazione di un certo numero divescicole e /uindi la /uantit3 di neurotrasmettitore che viene liberata è relativamente fissa, ma puòcambiare in base a determinati altri stimoli. +i parla di liberazione quanti"a. Liberazione /uanticaal/uanto inusuale nel senso che se noi andiamo a registrare i potenziali postsinaptici ogni tanto c’è/ualche variazione nel potenziale postsinaptico! /ueste piccole variazioni sono dovute allaliberazione casuale di /ualche molecola ogni tanto (e si chiamano potenziali di placca in miniatura,/uesti potenziali di placca in miniatura sono fondamentali per mantenere la sinapsi). l fatto chescappi comun/ue /ualche vescicola sinaptica non sufficiente per innescare il potenziale d’azionenel terminale postsinaptico, diventa fondamentale segnalare alla membrana post sinaptica dirilasciare un pacchetto di neurotrasmettitore.La /uantit3 di neurotrasmettitore è relativamente fissa però può variare! può variare in base allostato +isiolo/i"o della "ellula, cioè in base ai pro"essi intrinse"i della cellula, ed in base a pro"essi

estrinse"i che non dipendono dalla cellula. Buindi un potenziale d’azione in condizioni standardfar3 liberare un certa /uantit3 di neurotrasmettitore, ma se cambia la condizione della cellula odell’ambiente può cambiare la /uantit3 di neurotrasmettore che viene liberato e /uindi puòcambiare l’effetto a parit3 di potenziale d’azione. nche se il potenziale d’azione è sempre uguale asé stesso, ha stessa ampiezza e stessa durata, la risposta cellulare può variare. ndiamo a vederecome può variare!" pro"essi intrinse"i alla cellula! un esempio è il potenziamento post tetani"o. l tetano malattiaconduce alla morte perché induce una contrazione massimale dei muscoli scheletrici dovuto allatossina tetanica. In fisiologia il termine tetano indica la contrazione massimale di muscoli

scheletrici dovuto a stimolazione nervosa a determinata freuenza diversa per diversi tipi di

muscolo. osa accade se io stimolo un terminale sinaptico in maniera estremamente fre/uente e

/uesto libera molto neurotrasmettitore in cero periodo di tempoP vrò al primo potenziale /uelloche abbiamo visto l’ingresso di calcio, la liberazione di neurotrasmettitore, nel frattempo arriva un



concentrazioni di calcio all’interno della sinapsi ai valori precedenti. Buindi se si stimola ad altafre/uenza un assone per un certo periodo di tempo avrò un accumulo di calcio all’interno delterminale presinaptico dovuto al fatto che ad ogni potenziale d’azione entra del calcio, che nonriesce ad uscire nel periodo di tempo che c’è tra un potenziale d’azione e un altro. n genere ilriportare la concentrazione del calcio ai valori precedenti implica l’azione di processi attivi (cioèche consumano energia), vuol dire l&attivazione ad esempio di pompe di membrana che

estrudono il calcio. Buesti in genere sono processi lenti, pi: lenti dell’ingresso tramite canali.Buindi ad un certo punto si avr3 un accumulo di calcio e pi: calcio si ha in sinapsi pi: vescicole si possono liberare in terminale presinaptico, per cui se arriva un ulteriore potenziale d’azione che faentrare del calcio ci sar3 una /uantit3 di calcio presente nel terminale presinaptico maggiore perchési somma, il calcio entrato con /uesto potenziale d’azione al calcio ancora presente in sinapsi dai

potenziali d’azione precedenti. 1er cui ci sono pi: ioni calcio che possono sganciare le vescicolesinaptiche. l risultato è che dopo un periodo di stimolazione ad alta fre/uenza, si libera pi:neurotrasmettitore del normale e /uindi si avranno effetti postsinaptici maggiori. Buesto si chiama

potenziamento post tetanico e chiaramente dipende dallo stato della cellula, dal fatto che /uellacellula in condizioni basali sarebbe facile produrre un potenziale d’azione che liberer3 vescicolesinaptiche, ma se prima si sono prodotti numerosi potenziali in un breve periodo di tempo in

terminale sinaptico saremmo nelle condizioni di avere pi: calcio del normale e /uesto a parit3 dialtre condizioni cioè a parit3 della produzione di un ulteriore potenziale d’azione indurr3 allaliberazione di pi: vescicole sinaptiche. 1er cui la liberazione di neurotrasmettitore dipende sO dal

potenziale d’azione, ma anche da /uello che ha fatto prima la cellula.Buesto potenziamento post tetanico dura alcuni minuti ed è uno dei processi che fanno variare larisposta nei circuiti tra i neuroni ad esempio." i pro"essi estrinse"i alla cellula che riguardano uelle sinapsi assoassoniche, che sono sinapsi

modulatorie la cui attivazione pu8 far variare la risposta del terminale presinaptico all’arrivo di un

potenziale d’azione e uindi indurre una maggiore o minore liberazione di neurotrasmettitore.

L’attività del neurone non viene cambiata, viene modulata solo uella sinapsi1 uesto sistema fa

variare l’azione di un singolo neurone in terminali presinaptici diversi, in modo che alcuni vengano

attivati di pi" o inibiti rispetto ad altri'.

icapitoliamo!" arriva il potenziale d’azione che induce l’apertura di canali al calcio voltaggio dipendenti e /uindil’ingresso di calcio." L’ingresso di calcio induce la liberazione di neurotrasmettitori dovuta alla fusione di vescicole

presinaptiche con la membrana presinaptica, la conseguente diffusione del neurotrasmettitore che èun processo passivo." lcune molecole si legano ai recettori, gran parte delle molecole di neurotrasmettitore resterannoin sinapsi e difonderanno nel li/uido e0tracellulare e da /ui dovranno essere rimosse conmeccanismi specifici diversi per ogni neurotrasmettitore.

" ed infine una volta che i recettori si sono attivati sulla membrana postsinaptica inducono una seriedi effetti che possono essere depolarizzanti o iperpolarizzanti, cioè inducono pi: o menodirettamente l’apertura di canali ionici che possono far variare il potenziale di membrana in sensoiperpolarizzante o depolarizzante. $ormalmente /uando parliamo di potenziali postsinaptici ciriferiamo all’attivazione di "anali diversi che possono essere al potassio. al sodio. al "al"io o al"loro. Buesti sono i /uattro ioni fondamentali!

- se si aprono i canali al potassio il potassio esce #- se si aprono canali al sodio o al calcio /uesti entrano depolarizzando la cellula#- se si aprono canali al cloro /uesto entra iperpolarizzando la cellula.

Buello che accade in terminale presinaptico dipende dal tipo di "anali ioni"i "?e ven/ono attivati.dal numero di "anali e da quanti ioni +anno passare questi "anali (dalla conduttanza dei singoli

canali)# il tutto viene attivato da una certa /uantit3 di neurotrasmettitori e tutto /uesto dipende dalpotenziale di membrana. 1i: ci si allontana dal potenziale di e/uilibrio di uno ione, maggiormente



$E()*2)A,ME22'2*)'1er definire un neurotrasmettitore la molecola in /uestione deve rispondere a determinati re/uisiti!- o/ni neurone pu produrre un uni"o neurotrasmettitore che viene liberato a tutte le suesinapsi# non è detto che abbia lo stesso effetto in tutte le sinapsi perché l’effetto sul terminale

postsinaptico dipende dai recettori#" il neurone può produrre e liberare anche dei neuro modulatori! sostanze che non rispondono

pienamente alla definizione di neurotrasmettitore, ma hanno altre funzioni sul terminale postsinaptico.Le "aratteristi"?e +ondamentali dei neurotrasmettitori!" il neurotrasmettitore deve essere una molecola sintetizzata nel neurone presinaptico. Buindi ilneurone presinaptico deve possedere gli enzimi necessari alla sintesi del neurotrasmettitore" inoltre il neurotrasmettitore deve essere rilasciato dal terminale presinaptico dopodepolarizzazione o dopo un potenziale d’azione." Dopo essere rilasciato nella fessura sinaptica, il neurotrasmettitore deve avere un’azionefarmacologica sul terminale postsinaptico e /uest’azione deve essere mimabile dall’esterno." ci deve essere un modo per ripulire la sinapsi dalle molecole di neurotrasmettitore non utilizzateuna volta che /ueste sono state liberate in fessura sinaptica.'l sistema di inattivazione dei vari neurotrasmettitori può ricadere in uno dei due casi

particolari, in due grandi classi!De/radazione enzimati"a! che può avvenire direttamente nella fessura sinaptica con conseguenteriassorbimento dei prodotti di degradazione#2ppure si può riassorbire direttamente il neurotrasmettitore cosO come sta o nel neurone chel’ha liberato o nelle cellule gliali. 'li astro"iti sono importanti anche per il metabolismo di alcunineurotrasmettitori. 'li astrociti partecipano direttamente alla trasmissione sinaptica! alcunemolecole di neurotrasmettitore si legano al recettore alcune vengono tamponate dalla glia, ovverovengono assorbite dalla glia e /uindi i neuroni le riutilizzano! per fare /uesto in genere le degradanoo in fessura sinaptica o all’interno del neurone o all’interno delle cellule gliali.

icapitolando!" $eurotrasmettitori diversi vengono prodotti da neuroni diversi! ogni neurone produce un soloneurotrasmettitore. %uttavia il singolo neurotrasmettitore può indurre effetti diversi in terminali

postsinaptici diversi perché l’effetto del neurotrasmettitore dipende dal recettore. 1er ognineurotrasmettitore conosciamo tipi di recettori che inducono effetti diversi nel senso che alcuni

possono essere attivatori, altri inibitori, oppure nel caso in cui il neurotrasmettitore abbia solo effettieccitatori perché vengono attivati in sinapsi diverse meccanismi diversi." l neurotrasmettitore /uindi può avere effetti depolarizzanti o iperpolarizzanti facendo aprirecanali specifici. 2gni neurotrasmettitore in una sinapsi da origine ad una variazione del potenziale

postsinaptico che noi chiamiamo potenziale postsinapti"o e""itatorio nel caso in cui il potenzialedi membrana va verso valori meno negativi, potenziale postsinapti"o inibitorio nel caso in cui il

potenziale di membrana diventa pi: negativo." +e sommiamo pi: potenziali di membrana depolarizzanti, /uindi eccitatori, potremmo portare allafine il potenziale d’azione postsinaptico verso /uella che abbiamo chiamato soglia e potremmogenerare ad esempio dei potenziali d’azione. $el caso dei potenziali postsinaptici inibitori, invece,/uesti vengono sommati, se sommiamo tanti potenziale d’azione inibitori semplicemente il

potenziale di membrana diventa sempre pi: negativo. $on abbiamo l’e/uivalente del potenzialed’azione in senso inibitorio." 2vviamente se noi iperpolarizziamo la membrana attivando delle sinapsi inibitorie allontaniamo il

potenziale di membrana dalla soglia per cui /uel neurone si dice sar3 inibito.

neurotrasmettitori sono esageratamente pochi, sono piccole molecole, che vengono sintetizzate in

maniera estremamente semplice, vengono sintetizzati in forma attiva e per /uesto vengonoimmagazzinati in vescicole sinaptiche in modo tale che sia pronte per essere liberate protette dalla



neurotrasmettitori inducono nel terminale post"sinaptico degli effetti in maniera rapida, sull8ordinedei millisecondi. ;a altrettanto rapidamente il loro effetto finisce. L’attivit3 elettrica è solo una

parte di /uello che fanno i neuroni.

L’acetilcolina è una molecola che viene prodotta dalla condensazione dell’acetilcoenzima con lacolina, implicato direttamente nel metabolismo degli amminoacidi.

L’acetilcolina è un neurotrasmettitore rilasciato dagli al+a motoneuroni, cioè tutti i motoneuroniche vanno ad innervare tutte le fibre muscolari scheletriche del nostro organismo.2ltre a /uesto l’acetilcolina è il neurotrasmettitore utilizzato da una parte del ,$A.

:revemente il S49 consiste in una divisione simpatica e in una divisione parasimpatica e sono

organizzate entrambe come catene di due neuroni che escono dal midollo spinale, ueste fanno

sinapsi in un ganglio #chiamato cos; perch si trova fuori dal midollo spinale' che nel caso del

sistema simpatico costituisce la catena paravertebrale, nel caso del parasimpatico i gangli sono in

prossimità o addirittura all’interno dell’organo che viene innervato e uindi c’è una sinapsi nel

ganglio e da l; con il neurone che poi va all’effettore finale spesso muscolo o ghiandola.

Buindi in tutte le sinapsi "?e si "?iamano pre/an/liari, /uindi sinapsi che avvengono nel gangliovero e proprio, il neurotrasmettitore utilizzato è l&a"etil"olina. l sistema parasimpatico utilizzal’acetilcolina anche per la sinapsi finale, /uella che con l’effettore. Buindi il sistema parasimpaticoutilizza sempre l’acetilcolina. l sistema simpatico invece utilizza la noradrenalina," 2ltre a /uesti grossi sistemi, l’acetilcolina viene utilizzata da alcuni "entri dell&en"e+alo chehanno +unzione modulatoria in particolare sulle funzioni cognitive. l telencefalo non è solocostituito dalla corteccia, ma anche da una serie di nu"lei /ri/i che si trovano all’internodell’encefalo. lcuni di /uesti sono nuclei a proiezione diffusa che proiettano su tutta la corteccia ehanno un’azione modulatoria su tutta l’attivit3 corticale e utilizzano l’acetilcolina. 4 possibileidentificare nel nostro sistema nervoso dei sistemi che utilizzano neurotrasmettitori specifici confunzioni particolari! /uindi il sistema dei motoneuroni, il sistema delle sinapsi pregangliari del +$o sistema modulatorio colinergico.\d opera di colina"acetiltransferasi abbiamo la formazione dell’acetilcolina che poi in fessurasinaptica viene degradata da acetilcolinesterasi a colina e acetato. Bueste sono le sostanze chevengono riassorbite dal terminale presinaptico, riassemblate, re imballate nelle vescicole e poiliberate di nuovo.]

Le AMM'$E '*6E$E! sono costituite da vari gruppi di sostanze! catecolamine, istamina. Leammine biogene sono caratterizzate dal fatto che derivano da amminoacidi. Le "ate"olaminederivano l’una dall’altra per trasformazioni successive e sono caratterizzate dal fatto di avere nellamolecola una struttura particolare data da un anello a sei atomi di carbonio con due gruppi

idrossidici che è il catecolo legato ad un gruppo ammidico. Le catecolamine derivano dalla tirosinache viene trasformata ad opera di un enzima che si chiama tirosinaeterossidasi in levodopa. Lalevodopa è /uindi il precursore comune di tutte le catecolamine. lcuni neuroni possiedono unenzima che si chiama decarbossidasi degli amminoacidi aromatici che trasforma la levodopa indopamina e /uesti sono i neuroni dopaminergici. La levodopa è famosa perché è il farmaco che sid3 nel 1arJinson! si d3 la levopopa e non la dopamina perché la dopamina non passa la barrieraematoencefalica.\Buali sono i centri che utilizzano la dopaminaP Cno è il "entro del Parinson, /uel centro chedegenera dando origine alla sintomatologia parJinsoniana, poi vi è il te/mento ventrale, che è uncentro modulatorio estremamente importante per la nostra vita. a parte di /uelli che sono i "ir"uitidel pia"ere, /uelli che ci permettono di dare una coloritura bella e buona alle cose che ci capitano e

essi saltano nelle persone che hanno problemi nella valutazione dell’esperienza della propria vita,/uindi /uelle che hanno problemi ad esempio di dipendenza nelle /uali la valutazione dell’effetto



farmacologica viene investita di /ualit3 positive. 1er noi come per tutti gli animali è fondamentalediscriminare /uelli che sono gli eventi positivi o negativi! per cosi dire /uesta è una cosa bella ecerco di rifarla, /uesta è una cosa buona, mi piace e la rifaccio (ascolto la musica, mi piace, lariascolto).]Dal punto di vista biologico voi possiamo vivere senza la torta e senza la musica, per /li animali èimportante dis"riminare qual è il "ibo +ondamentale ed è importante dis"riminare qual è

l&azione +ondamentale per la sopravvivenza della spe"ie. &cco che gli eventi che sonointrinsecamente piacevoli, /uelli per i /uali si è evoluto /uesto sistema sono da una parte gli eventifondamentali della sopravvivenza del singolo individuo, dall’altra tutto ciò che è connesso con lariproduzione. $essun animale e nessun uomo sano di mente trova spiacevole, anzi trovaestremamente piacevole tutti gli eventi connessi con la riproduzione! non mi riferisco solo all’attosessuale, ma alla ricerca del partner, alla consumazione dell’atto sessuale, alla cura della prole, per imammiferi, per gli altri no. 1er /uesto il nostro cervello in /uanto animali ha evoluto un sistemache ci permette di dire /uesto mi piace, ed è il sistema dei circuiti di ricompensa ed è una funzionefondamentale per la nostra sopravvivenza.l tegmento ventrale utilizza la dopamina, motivo per cui ad esempio molti farmaci che vengonoutilizzati in psicofarmacologia per curare o per sollevare i sintomi di persone ad esempio con

problemi psichici sono farmaci che agiscono sulle sinapsi dopaminergiche.Buindi l’uso di dopamina è implicato in funzioni motorie (avete presente tutti com’è il 1arJinsonP4 una malattia che conduce alla rigidit3 motoria, ma non va ad intaccare l’aspetto cognitivo) edall’altra parte in funzioni legate alla nostra vita di relazione e al fatto di valutare.ltri neuroni oltre che possedere /uesta via biosintetica aggiungono un ulteriore enzima che è ladopaminabetaendosidasi che trasforma la dopamina in noradrenalina. La noradrenalina vienesintetizzata a partire dalla dopamina, nella sinapsi finale del sistema nervoso simpatico con glieffettori e in un altro centro del tronco dell’encefalo con funzione modulatoria che proietta sia almidollo spinale che su verso altri centri encefalici, il lo"us "oeruleus. 'l lo"us "oeruleus è un"entro modulatorio "?e utilizza la noradrenalina. La noradrenalina è presente poi nella midollaredel surrene. Buindi /uando noi siamo agitati /uando dobbiamo fare un esame sentiamo lo stomacoche ci si chiude è dovuto alla botta di adrenalina dovuta alla liberazione da parte della midollare delsurrene.%utte /ueste catecolamine vengono riassorbite cosO come stanno dal terminale che le ha liberate (dalterminale presinaptico), all’interno del terminale presinaptico vengono degradate da enzimi che sichiamano catecolamintranferasi e monaminossidasi.bbiamo poi la serotonina che è un derivato da un altro amminoacido che è il triptofano. 4utilizzata da una serie di nuclei nel tratto dell’encefalo dal tratto dell’encefalo.nfine l&istamina che è uno dei mediatori dell’infiammazione. $el sistema nervoso centrale viene

prodotta come neurotrasmettitore da alcuni neuroni nell’ipotalamo.

' sistemi modulatori ci permettono di fare in modo che il nostro encefalo funzioni come unsistema, come un tutto unico e non come un insieme di sistemi che possono entrare in conflitto tradi loro. 1er fare /uesto il nostro encefalo ha dei "entri modulatori!

$oi possiamo distinguere sistemi modulatori noradrener/i"i in partenza dal locus ceruleus che èil piccolo nucleo che si trova a livello del ponte. neuroni hanno il soma /ui, ma proiettano a tuttol’encefalo, /uindi talamo, ipotalamo, corteccia, ma anche in gi: verso il midollo spinale, verso ilcervelletto. +i tratta di neuroni che vanno a modulare gli stati di coscienza. La modulazione pi:grossa è /uella del sonno, periodo di sonno e periodo di ve/lia. l sistema del locus coeruleusinsieme ad altri sistemi partecipa alla modulazione dello stato di coscienza! /uindi ciclo sonno"veglia, attenzione, ma anche modulazione degli stati dell’umore. 1er /uanto riguarda le proiezionidel midollo spinale il sistema noradrenergico mediato dal locus coeruleus determina l’ingresso dei

segnali dolorifici. Buesto sistema è estremamente importante per la nostra sopravvivenza, puòessere modulato a seconda degli stati fisiologici.



insieme di nuclei diversi che si trovano lungo la linea mediana del tronco dell’encefalo e proiettanoanche loro verso l’alto che verso il basso. Buindi modulano azioni mediate dal midollo spinalecome sensazione dolorifica, ma anche la locomozione. nvece le proiezioni verso l’alto partecipanoa modulare gli stati di coscienza /uindi ciclo sonno"veglia, stati dell’umore, ma anche statidell’umore nel senso psicologico del termine cioè variazioni che vanno verso aspetti pi: depressivi.1oi abbiamo il sistema dopaminer/i"o! sono due nuclei del mesencefalo, da una parte la sostanza

nera che proietta i nuclei della base, e dall’altra parte l’area del tegmento ventrale, che inserita nelcircuito che ci permette di determinare gli eventi piacevoli della nostra vita. n alcune persone saltail circuito della valutazione corretta di ciò che ci accade ed esse hanno un comportamento didipendenza non solo da sostanze.L’a"etil"olina, prodotta da diversi nuclei del ponte, del mesencefalo e della base dell’encefalo,

proietta anche lei a tutta la corteccia e al talamo prevalentemente, importante per la modulazionedegli stati di coscienza, /uindi maggiore o minore vigilanza, attenzione, memoria, modulazionedelle afferenze sensoriali (es. il suono della sve/lia che /uando siamo addormentati /ualche voltanon sentiamo, ma non è il nostro orecchio che non sente il suono, si tratta di modulazione centralead opera di /uesti centri. d un certo punto il segnale arriva ad un punto di elaborazione e vienefermato lO tramite meccanismi diversi. Buesti sono esempi di sistemi modulatori, ci spiegano /uanto

è complessa la gestione del nostro encefalo. $on vuol dire che /uesti neurotrasmettitori siano prodotti solo da /uesti neuroni, perché ad esempio gli interneuroni dopaminergici li troviamo intutta la corteccia! oltre alle vie visive, vie motorie, vie che si preoccupano di gestire la memoria,

possiamo identificare vie che utilizzano un neurotrasmettitore particolare per svolgere attivit3 dicoordinamento del nostro sistema nervoso. i sono alcuni amminoacidi che vengono usati comeneurotrasmettitori. +ono ad esempio l’aspartato, il /lutammato e la /li"ina@ La glicina è il neurotrasmettitore inibitorio che troviamo ad esempio a livello del midollo spinale. 4un amminoacido non essenziale che viene derivato nei neuroni glicinergici dalla serina.l glutammato e l’aspartato sono invece neurotrasmettitori ad azione eccitatoria, che depolarizzano ineuroni. l glutammato è presente in pi: della met3 delle sinapsi del nostro encefalo. 4 unamminoacido derivato dalla glutammina. l glutammato è un neurotrasmettitore eccitatorio che se

presente in /uantit3 eccessive può dare origine a +enomeni di tossi"it7. La tossicit3 fa morire ineuroni (si parla di /uantit3 di glutammato estremamente alte). l glutammato può diventare tossico

perché la sua azione postsinaptica si esplica tramite l’apertura di canali al calcio, che fanno entrarecalcio e tra le diverse azioni che il calcio ha all’interno della cellula non c’è solo /uella didepolarizzare la membrana, ma anche /uella di attivare tutta una serie di sostanze, di enzimiall’interno della cellula. %ra gli enzimi che vengono attivati dal calcio ci sono le proteasi. neuronisono pieni di proteasi attivate dal calcio! /uindi attivando le proteasi, si scindono le proteine, siformani i radicali liberi che possono essere tossici per il neurone e lo portano alla morte.lla tossicit3 da glutammato sono stati associati danni alle strutture encefaliche che si possonoavere in certi casi di epilessia, laddove l’attivit3 del tessuto epilettico consiste nella formazione

abnorme di scariche elettriche che altro non sono che un attivit3 abnorme di neuroni eccitatori. n/uesto caso l’aumento della segnalazione glutammatergica oltre i livelli normali che vengonoutilizzati può indurre nei neuroni postsinaptici fenomeni di morte mediata dall’attivazione delle

proteasi calcio dipendenti. 4 importante il riassorbimento del glutammato da parte della glia! lariassunzione del glutammato è mediata da una pompa e /uindi da una proteina che consuma %1#

per cui danni ai neuroni glutammatergici portano a "asi di is"?emia laddove non c’è sufficienteenergia perché non arriva sangue. Buindi non tanto da carenza di ossigeno, ma da carenza dinutrienti che permettono di riassorbire il glutammato che viene liberato. /uesto punto ilglutammato resta in sinapsi e iperattiva il neurone postsinaptico dando origine a /uei fenomeni cheabbiamo detto sopra, ovvero morte perché c’è troppo glutammato.



Di neuromodulatori se ne conoscono una serie decisamente enorme che continua ad espandersi. neuromodulatori fondamentalmente sono peptidi da pochi aminoacidi 5"F, fino a una /uarantina diamminoacidi, /uindi sono delle piccole proteine.'li oppioidi endogeni, sono fra i neuro modulatori pi: conosciuti e sono implicati appunto nellagestione delle dipendenze, da dove nel tegmento ventrale si hanno /uei meccanismi sinaptici che

permettono di utilizzare non solo i neurotrasmettitori ma anche i neuromodulatori.

L’altro grande esempio è la gestione del dolore da dove gli oppioidi endogeni sono fondamentali permodulare la percezione dolorifica direttamente nel midollo spinale.ltri neuromodulatori come la policitemia che vengono scoperti originariamente nel trattogastrointestinale ma che poi sono stati ritrovati come neuromodulatori anche a livello del +$.Lo stesso vale per il glucagone, il peptide vaso intestinale attivo, le insuline somatostatine.Cltimo punto! è una scoperta relativamente recente (ultimi vent’anni) per cui alcunineuromodulatori sono estremamente particolari perché sono dei gas! il monossido di azoto (pi:noto), il monossido di carbonio.l monossido di azoto, essendo un gas, è diffusibile e /uindi passa liberamente le membrane# vieneutilizzato sia nel +$ che fa modulare la contrazione della muscolatura e agisce stimolando la viadel ';1"ciclico. Buesto è particolarmente importante come modulatore della contrazione del

muscolo liscio.&&%%2! i recettori sono diversi per i diversi neurotrasmettitori.1er il glutammato si conosce un recettore metabotropico, cioè un recettore che, una volta legato ilglutammato, attiva una via endocellulare che è /uella dell’inositolo trifosfato che attiva a sua voltadei canali al calcio# /uindi favorisce l’ ingresso di calcio nel neurone.i sono diversi recettori ionotropici. canali ;1 sono dei normali canali cationici che fanno

passare sia sodio e potassio e lo stesso dicasi per il canale Jainato.Cn caso pi: curioso è l’$;D (aminometildestroaspartato)! è un canale cationico a bassaselettivit3, cioè fa passare sia sodio che potassio e calcio, ed è un canale che normalmente è

bloccato dal magnesio (e altre molecole che legano il calcio che normalmente sono bloccate dalmagnesio).Cna cosa singolare che accade diverse volte è la competizione tra calcio e magnesio che sono i duecationi prevalenti! essi competono per lo stesso sito di legame. 1oiché il calcio è estremamente pococoncentrato a livello delle cellule, spesso le molecole*proteine che legano il calcio sono bloccatenella loro azione dal magnesio# per cui, perché /ueste proteine leghino il calcio, si deve rimuoverel’ingombro costituito dal magnesio. Buesto lo si può fare aumentando la concentrazione di calcio.Buindi, /uando il neurone riceve una segnalazione sotto forma di neurotrasmettitore /uesti recettorisono attivi. +e però il neurone viene attivato ripetutamente e /uindi la concentrazione di calcioaumenta molto all’interno del neurone /uesti canali si sbloccano e al successivo potenziale d’azionesi avr3 l’attivazione dei normali recettori ai /uali si aggiunge anche l’attivazione resa possibile dalfatto che /uesti canali sono stati bloccati"sbloccati dall’attivit3 precedente, ossia dalla

depolarizzazione. Buindi di fatto alla liberazione del neurotrasmettitore corrisponde unasegnalazione post"sinaptica maggiore. l risultato ancora una volta è una modulazione dell’azionedel neurotrasmettitore, azione che viene aumentata dal fatto che la cellula prima sia stata attivata.Buesto si pensa sia il meccanismo molecolare della memoria perché è un meccanismo

particolarmente presente nei neuroni di /uella struttura, l8ippocampo, coinvolta nel processo dellamemoria.L’azione dei recettori è /uindi complessa (da ricordare). recettori ionotropici sono i recettori per i neurotrasmettitori! essi stessi sono canali ionici mentre imetabotropici sono proteine integrali di membrana che legano i neurotrasmettitori e attivano le viedi segnalazione intracellulare dando origine all’apertura a cascata di canali ionici, ma essi non sonocanali.

&sempi per vedere cosa accade sulla membrana (non da ricordare)!il glutammato va ad attivare direttamente i metabotropici attivando la via dell’inositolo trifosfato, il



rilascio di calcio che poi può agire all8interno della cellula.2ppure /uesto è l’ esempio del canale $;D! il glutammato si lega ma lo apre solo se c’è stato unaumento di calcio intracellulare.ecettori diversi, metabotropici diversi sono in grado di agire tramite ogni via di segnalazioneintracellulare dando origine a effetti specifici. d esempio la noradrenalina agisce sulla viadell’;1"ciclico, /uindi la fosforilazione mediata dalle 1<, dalle &1&$D;+"#

l’acetilcolina può agire tramite il recettore muscarinico che non è /uello della sinapsi muscolare perché /uesto è un recettore metabotropico che agisce mediante la G- anche in /uesto caso a livellodella via dell’isotiolo trifosfato.L8istamina che agisce sui metaboliti dell’acido arachidonico.+i possono attivare vie diverse con recettori diversi.+e il neurone pre"sinaptico produce solo neurotrasmettitore, il neurone post"sinaptico non riceve unsolo neurotrasmettitore perché in ciascuna sinapsi arriver3 un neurotrasmettitore diverso e /uindi ilneurone post"sinaptico di recettori sinaptici sulla sua membrana ne ha di tutti i tipi# motivo per cuineuroni diversi influiranno in maniera diversa sul potenziale post"sinaptico. 1otranno esserci /uindisinapsi eccitatorie e inibitorie che agiscono sullo stesso neurone.

\ndando a modulare il passaggio di calcio attraverso i canali ionici si può andare non solo amodulare l’attivit3 del singolo neurone ma di tutto l’animale, perché in /uesto caso si va ad attivareuna modulazione che non riguarda il singolo neurone ma collettivamente tutti i sistemi coinvoltidella sfera cognitiva. Hloccando con sostanze specifiche alcuni canali al calcio si va ad agire sullafunzionalit3 post"sinaptica di alcuni neuroni e /uindi si riesce a riportare l’effetto finale cognitivo a/uello che è la funzionalit3.]

+e si modula la funzione di alcuni processi intracellulari, si è poi in grado di modulare la funzionedella cellula e la funzione della cellula va a modulare la funzione del sistema.

$ella membrana post"sinaptica c’ è un addensamento di proteine (colore nero), che sono i recettoridi tutte le strutture collegate# invece la membrana pre"sinaptica è /uella che contiene tante vescicolesinaptiche che si distinguono bene. Le sinapsi eccitatorie hanno una densit3 post"sinaptica visibile evescicole rotonde. Le sinapsi inibitorie invece hanno vescicole piatte. 1er cui si distinguono anchemorfologicamente.&LLCL D&L 1C<$N&! si trovano nella corteccia cerebellare, sono tra i neuroni pi: grandiche abbiamo, hanno un soma di MA Km# un albero dendritico enorme, trecento mila sinapsi pi: unasinapsi particolare con delle fibre rampicanti. i sono poi le spine dendritiche che sono sinapsi,

piccole estroflessioni del citoplasma che vanno ad inglobare.;&$+; D &L;$G2$& D&L $&C2%+;&%%%2&I) &%L2L$1er /uanto riguarda l’h si tratta di degradazione enzimatica. ($el caso di sinapsi neuro"

muscolare, l’ unico neurotrasmettitore è l’h, gli unici tipi di recettori che ci sono sono i recettorinicotinici nel muscolo che sono dei pentameri. +ulla superficie esterna del terminale post"sinapticoè adesa tramite interazioni deboli e idrofobiche l’ h"esterasi che è l’enzima che scinde l’h.Due prodotti di degradazione vengono poi riassorbiti dal terminale pre"sinaptico.1erché funzioni il tutto, ossia la sinapsi, deve funzionare sia la parte pre"sinaptica che la parte post"sinaptica ma anche l’ h"esterasi che permette di eliminare l’h dalla fessura sinaptica.l termine miastenia indica una disfunzione del muscolo che non può pi: contrarsi. $e esistono didiverse forme a seconda del meccanismo coinvolto ma l’ effetto finale è lo stesso. La miasteniagrave consiste nella produzione da parte dell’organismo di auto"anticorpi diretti contro i recettori

per l’h. +embrerebbe funzionare correttamente! si libera h ma non si hanno recettori a causadegli auto"anticorpi che agiscono contro i recettori posti sulla membrana post"sinaptica.

recettori hanno un turn over, vengono cioè ricambiati, e sono proteine che vengono inserite nellamembrana pre"sinaptica e poi re"inglobate e riciclate continuamente. %ra la presenza di anticorpi



ltro caso è la sindrome di Lambert"&aton che è un’ altra forma di miastenia. nche /ui si ha la produzione di auto"anticorpi diretti però contro i canali al calcio voltaggio"dipendenti. L’effetto èsimile, ossia la mancata contrazione del muscolo scheletrico, perché influisce sulla parte pre"sinaptica. canali al calcio voltaggio"dipendenti sono /uelli che una volta arrivato il potenziale d’azione

permettono il flusso di calcio all’interno della sinapsi e /uindi la liberazione di vescicole sinaptiche.

+e si blocca il canale al calcio voltaggio"dipendenti non si può trasmettere l’ informazione.+ono esempi per dimostrare come l’effetto finale possa essere estremamente simile ma non identico perché si va a colpire uno dei passaggi fondamentali per la trasmissione dell’informazione.=) 'LC%;;%2

$ella gestione del glutammato sono fondamentali gli astrociti. 'li astrociti recuperano ilglutammato e liberano il prodotto di degradazione, che è la glutammina in modo tale che /uestavenga riassorbita e ritrasformata in glutammato da parte del neurone. n /uesto ciclo il recupero delglutammato è mediato dalle pompe e /uindi consuma energia# motivo per cui in mancanza dienergia, si accumula glutammato nella fessura sinaptica e /uindi è possibile una tossicit3 post"sinaptica. 4 necessario /uindi l’interazione con gli astrociti, che sono fondamentali per mantenere laconcentrazione di elettroliti# concentrazione che è fondamentale per avere i corretti gradienti ionici

che permettono il passaggio degli ioni e /uindi la variazione di potenziale.5) 1%G2$&i sono poi altri neurotrasmettitori che usano un altro sistema per essere rimossi dalla fessurasinaptica! il riassorbimento diretto da parte del neurone tramite delle pompe. +i parla di ricaptazionedel neurotrasmettitore da parte del neurone pre"sinaptico. Buesto meccanismo vale per diversineurotrasmettitori, come la dopamina, i /uali vengono riassorbiti dal neurone pre"sinaptico.++ (inibitori selettivi della ricaptazione della serotonina). Buesta sigla è un esempio ed identificauna classe di farmaci antidepressivi (1rozac). l 1rozac va a bloccare la ricaptazione dellaserotonina! è un meccanismo che non influisce sul metabolismo del neurone pre"sinaptico, non necambia l’attivit3# ma produce i suoi potenziali d’azione, rallentando di molto il recupero da parte delneurone pre"sinaptico permette al neurotrasmettitore (serotonina) di restare di pi: in fessurasinaptica, dando la possibilit3 a pi: molecole presenti in fessura di andare a stimolare per diffusionei recettori post"sinaptici. Buindi aumenta la segnalazione post"sinaptica non cambiando però laliberazione di neurotrasmettitori. Buesto è un effetto immediato perché il neurotrasmettitore resta di

pi:, ma a lungo termine (un paio di settimane) la maggiore stimolazione delle sinapsi del terminale post"sinaptico va a modulare la trascrizione genica da parte del neurone post"sinaptico e /uindicambia la struttura e la funzione del neurone post"sinaptico. %occando le pompe di ricaptazione nonsi tocca la fisiologia del neurone pre"sinaptico.+i induce senza una somministrazione esogena di precursori di /ueste sostanze o di modulazionedel neurone post"sinaptico.i sono anche altre sostanze che hanno un’azione farmacologica ma non sono strettamente legali e

che hanno azioni simili a /ueste, ad esempio la cocaina. ome agisceP $ella stessa manieradescritta prima ma su un altro neurotrasmettitore, sulla dopamina. La dopamina è coinvolta neicircuiti del piacere.La cocaina si lega agli auto"recettori e /uindi inibisce la ricaptazione della dopamina dappertutto,soprattutto nelle zone importanti per la modulazione del comportamento! l’area del tegmentoventrale.La dopamina /uindi aumenta in fessura sinaptica, aumenta perché si ferma per pi: tempo e nonviene ricambiata, e stimola il neurone post"sinaptico facendo aumentare la segnalazione post"sinaptica. $el caso della dopamina nei neuroni innervati dai neuroni del tegmento ventrale lo siottiene mediante un aumento dell’;1"ciclico. La cocaina passa la barriera emato"encefalica, la sitrova nell’area del tegmento ventrale, nei nuclei della base che sono uno dei target dell’area del

tegmento ventrale, cioè dove vanno a fare sinapsi i neuroni che da /ua originano. Buindi daltegmento ventrale va verso la cumens e il caudato che sono due dei nuclei della base, che fanno



;2D2 2$ C 9& L’ %%9%’ D C$ $&C2$&, non in dipendenza da /uelloche accade in una singola sinapsi ma variando la disposizione spaziale, il modo in cui i neuronisono connessi tra di loro.+i parla di C% $&92+.2gni sinapsi d3 origine a una piccola modificazione eccitatoria o inibitoria. Le varie modificazioni

possono essere sommate spazialmente o temporalmente dando origine a una variazione del

potenziale di membrana. 1erò la liberazione finale del neurotrasmettitore può essere modulata inmaniera estremamente rapida perché attivando ripetutamente il terminale post"sinaptico si accumulacalcio che non si riesce a smaltire, /uindi ai successivi potenziali d’azione liberati si liberer3 menooppure si possono indurre modificazioni ancora a pi: lungo termine, ad esempio /uella che sichiama L2$'"%&;"12%&$%%2$, che è una delle basi molecolari della memoria. Buestocoinvolge una maggiore risposta post"sinaptica insieme a una maggiore liberazione dineurotrasmettitore.Buando pensiamo a potenziale d’azione, liberazione di neurotrasmettitore ed effetto post"sinapticodobbiamo tenere presente che /uesto sta accadendo al neurone pre" , post"sinaptico e all’influenzadi altri neuroni vicini.Buando si parla di circuiti nervosi bisogna tenere presente che ogni neurone riceve afferenze da

moltissimi altri neuroni! si verificano fenomeni di convergenza. Buesta è la base della sommazionespaziale. +i verificano però anche fenomeni di divergenza, divergenza nel senso che ogni assone sidirama e va ad attivare*inibire tanti neuroni diversi. $euroni che possono essere disposti in mododiverso! ad esempio uno stesso assone può andare ad attivare un neurone, attivarne un altro, ma/uesto secondo neurone può andare a fare sinapsi sul neurone post"sinaptico innervatooriginariamente dal terminale pre"sinaptico! /uesta è la base della sommazione temporale. 4 unasommazione che avviene in seguito all’azione ripetuta di una singola sinapsi.osa accadeP 1otenziale d’azione# liberazione contemporanea di neurotrasmettitore da /ueste duesinapsi (terminali sinaptici)# si attiva nel giro di un millisecondo la risposta post"sinaptica# il segnalein /uesto neurone viene condotto a /uesta sinapsi con un ritardo sinaptico di un ulterioremillisecondo e si attiva. Buindi abbiamo un unico input che induce una prima risposta eccitatoria euna seconda risposta eccitatoria. +e /ueste avvengono in un tempo estremamente rapido possonoessere sommate e /uindi l’attivazione di /uesto neurone dar3 origine ad una via che induce unarisposta maggiore rispetto all’attivazione di una singola sinapsi. -a senso perché si può modularel’attivit3 del neurone! lo posso inibire ad esempio. 1osso avere un potenziale d’azione che in unacondizione particolare attiva una grossa risposta perché /uesto è attivo, ma se è successo /ualcosache l’ha inibito posso avere un potenziale d’azione che mi attiva meno /uesto neurone. neuroniinducono risposte diverse a seconda di come sono disposti.+e l’interneurone intercalato tra i due è inibitorio avremo invece una se/uenza di risposte diverse!l’attivazione di un potenziale d’azione nel primo neurone indurr3 subito un’attivazione del neuronea valle e con un ritardo sinaptico dovuto al passaggio della seconda sinapsi. Buesta attivazione verr3

seguita subito da una inibizione (inibizione anticipatoria) che permette di avere dei potenziali post"sinaptici di durata estremamente limitata. Cn sistema simile è utile laddove si ha bisogno di rispostead alta fre/uenza, cioè dove devo avere attivazione post"sinaptica rapida ad insorgere e rapida asmorzarsi. d esempio sistemi che hanno bisogno di una selettivit3 temporale molto fine. desempio le vie uditive, laddove le variazioni nella percezione permettono ad esempio di riconoscerei suoni del linguaggio.nibizione laterale! fondamentale per tutti i sistemi. +e noi avessimo solo la divergenza con ilsegnale iniziale di un neurone limitato a /ualche sinapsi andremmo ad attivare tutte le cellule. dun certo punto dobbiamo riuscire a fermare il segnale in modo che non si propaghiindiscriminatamente e /uesto lo otteniamo interponendo interneuroni inibitori. 4 un caso che siverifica ad esempio nella retina! nell’elaborazione del segnale retinico ad un certo punto il segnale

viene bloccato in modo che da una cellula si propaghi solo alla cellula successiva ma non a tutte/uelle vicine.



nibizione ricorrente! è un caso particolare! un unico neurone che va ad attivare un neurone a valle eun interneurone inibitorio. n /uesto caso non va ad agire sul neurone post"sinaptico ma sullo stessoneurone dal /uale ha ricevuto il segnale. 4 un caso che permette una migliore risoluzione temporalema con meccanismo diverso rispetto all’inibizione anticipatoria e lo fa agendo sulla sorgente stessadell’input, per cui /uesto neurone ogni volta che viene attivato automaticamente si spegne da solo,con l’intervento dell’interneurone. &sempio reperibile nel circuito del midollo spinale.

D+$HG2$&! il +$, in particolare il sistema motorio, funziona come /uando noi siamo fermial semaforo rosso ma col piede sull’acceleratore. bbiamo un sistema eccitatorio (neuronieccitatori) che vengono tenuti sotto scacco sempre da un sistema inibitorio, da neuroni inibitori cheli iperpolarizzano. $el momento in cui devo attivare tutto il sistema a valle ho un unico modo che è/uello di inibire il neurone inibitorio! è la disinibizione# accade /uando dobbiamo compierevolontariamente un’azione tramite l’attivazione della corteccia.;2DCLG2$& 1&"+$1%! sinapsi asso"assoniche . L’interneurone inibitorio va a faresinapsi a livello del terminale pre"sinaptico. bbiamo una sinapsi tra due neuroni che vienemodulata da /uesta sinapsi inibitoria.L’ esempio classico è /uello delle sinapsi che contengono i recettori per gli oppioidi. $ei nucleidella base c’è un nucleo che si chiama accumbens nel /uale troviamo dei neuroni 'H"ergici.

(neurotrasmettitore eccitatorio che in alcune cellule che possiedono un enzima che si chiamadecarbossilasi dell’acido glutammico viene decarbossilato a acido ^"amminobutirrico o 'H. l'H è un neurotrasmettitore inibitorio. &sempio classico! le cellule del 1urJine e delcervelletto.)2ltre a /uesti ci sono neuroni 'H"ergici con recettori per gli oppioidi endogeni. n presenza dioppioidi endogeni /uesti vanno a bloccare il rilascio di 'H. +e blocco il rilascio di 'H che èinibitorio la sinapsi può liberare neurotrasmettitore (dopamina) ed attivare il neurone post"sinaptico.Buesto è il modo d’azione degli oppioidi endogeni ma anche degli oppiacei esogeni. osa accade in/uesto casoPL’interneurone inibitorio non va a modulare l’attivit3 del neurone pre"sinaptico, ma modulal’attivit3 solo della sinapsi, perché liberando il neurotrasmettitore inibitorio iperpolarizza lamembrana della sinapsi per cui /uando arriva il potenziale d8azione che viene prodotto normalmentedalla cellula, che continua la sua funzione, in /uella sinapsi lO non si ha la liberazione dineurotrasmettitore. +e con gli oppioidi inibisco il neurone inibitorio /uesta sinapsi eccitatoriacontinuer3 a liberare neurotrasmettitore finché il neurone produce normalmente i suoi potenzialid’azione. Buindi il risultato è una disinibizione di /uesta via, un aumento dell’eccitabilit3 di /uestavia. 4 /uello che accade nei neuroni che sono il target dei neuroni dopaminergici dell’area deltegmento ventrale.

+2L2' D&L ;C+2L2 +-&L&%2 (come funziona il muscolo scheletrico)+inapsi neuro"muscolare è /uella standard.

+%C%%C! filamenti spessi e sottili.La sinapsi tra nervo e muscolo è fondamentale perché ogni muscolo scheletrico, ogni fibra deveessere innervata per potersi contrarre. l di sotto della membrana post"sinaptica è ospitato il reticoloche è la sede di accumulo del calcio che viene liberato dando inizio al ciclo dei ponti traversali.1onti traversali che consistono nel legame delle teste di miosina ai filamenti di actina.La struttura è regolare! è costituita da una serie di filamenti sottili e da filamenti spessi costituiti dainsiemi di proteine. muscoli possono essere classificati a seconda delle proprie caratteristiche anatomiche instriati*volontari e lisci. 9olontari significa che per contrarsi hanno la necessit3 di essere stimolati#sono inseriti allo scheletro. on la loro contrazione generano forza e /uindi a movimento delle levescheletriche. ostituiscono il FAZ del peso corporeo.

muscoli lisci costituiscono le pareti degli organi cavi# sono cellule meccanicamente connesse che possono funzionare anche /uando non sono innervate. muscoli lisci oltre a generare forza con la



;C+2L2 +-&L&%2! costituito da fasci di grosse cellule polinucleate che hanno undiametro di alcune decine di micron fino a /ualche cm e /uindi sono visibili a occhio nudo. Buestecellule sono costituite da miofibrille, costituite da unit3 semplici, i sarcomeri! costituiti da unfilamento spesso, circondato da un esagono di filamenti sottili. $el mantenimento di /uesta strutturaregolare, ha un ruolo fondamentale il citoscheletro costituito da due proteine giganti longitudinaliche sono la titina e la nebulina. La titina ha la funzione di unire i legamenti spessi alla porzione

terminale del sarcomero e la nebulina è /uella che impone la lunghezza al filamento sottile, I,A@Km, uguale in tutti i mammiferi. iascun filamento sottile è in sezione trasversale e/uidistante daifilamenti spessi. Le estremit3 dei filamenti sottili (zeta) sono accoppiate alla matrice e0tracellularedalla distrofina. La distrofina che è una proteina responsabile delle distrofie. ;utazioni di /uesta

proteina impediscono infatti l’ accoppiamento dei filamenti sottili con la matrice e0tracellulare. filamenti sottili sono costituiti da actina, troponina e tropomiosina. L’actina è una proteinaglobulare da F5 JDa che va a costituire due catene di filamenti avvolte l’una sull’altra. Latropomiosina e la troponina sono proteine regolatrici della contrazione. La prima è una proteinafilamentosa costituita da due alfa eliche avvolte che ha la funzione di bloccare il sito di legame perla miosina presente sull’actina. Buindi normalmente impedisce l’aggancio della miosina sull’actina.La troponina è una proteina regolatrice che /uando lega il calcio va a spostare fisicamente la

tropomiosina favorendo /uindi il legame della miosina sull’actina. filamenti spessi sono costituiti prevalentemente da miosina, hanno struttura periodica e costante intutti i vertebrati. l filamento spesso è lungo I,[ Km, ciascun filamento porta dalle teste di miosinache sporgono dal filamento spesso. La miosina pesa FAAJDa e ha una funzione %1asica, il lavorodella miosina funziona come %1asi, ha bisogno di %1 per funzionare e /uindi trasformare l’%1in D1 e fosfato. 1er far funzionare la miosina dobbiamo muovere il magnesio e lo facciamoaumentando la concentrazione di calcio. filamenti spessi sono in grado di legarsi all’actinaformando i ponti trasversali. La miosina è costituita da due catene pesanti (danno origine a /uelleestroflessioni che si chiamano teste della miosina perché hanno /uesta forma aggettante al di fuoriche va a costituire il ponte trasversale) e da /uattro leggere. ponti trasversali sono in grado di legare filamenti spessi e sottili e sono disposti con orientamentoopposto e /uesto è alla base della contrazione muscolare nelle due met3 del filamento spesso. 9annoa costituire una sorta di corona dentata attorno al filamento spesso con una periodicit3 fissa! IF,5nm in tutti i vertebrati e funzionano con un legame cooperativo, cioè ogni ponte trasversale o siaggancia o no.

'l "i"lo dei ponti trasversali:l movimento del muscolo consiste in uno scorrimento dei filamenti sottili sui filamenti spessi. iòè dovuto al fatto che analizzando la struttura dei filamenti spessi è possibile notare che ladisposizione delle teste di miosina, che sporgono dal filamento stesso, ha un orientamento oppostonelle due met3 del filamento spesso. iò vuol dire che /uando le teste di miosina si agganciano ai

filamenti sottili e si piegano fanno scorrere verso il centro del sarcomero i due filamenti sottili,verso la linea ;. /uesto punto il sarcomero si accorcia. l muscolo è composto da sarcomeri postiin serie perciò l’accorciamento totale del muscolo dipende dalla somma degli accorciamenti deisingoli sarcomeri. l ciclo dei ponti è continuo, inizia /uando viene liberato il calcio e proseguefinché c’è calcio.CIO’ CHE AVVIENE NEL SINGOLO SARCOMERO

2;& 99&$& L ;29;&$%2P (aggancio teste, spostamento, sgancio teste, ciclo pontitrasversali)Buesto fenomeno è possibile perché la miosina cambia conformazione a seconda dello stato delmuscolo. 1erché la contrazione parta è fondamentale che si liberino i siti di legame per la miosinache si trovano sull’actina (possibile grazie al calcio che viene rilasciato nell’actina grazie al

potenziale d’azione). $ella condizione in cui i siti sono liberi la miosina si attacca ed inizia unaserie di modificazioni conformazionali successive che vengono innescate dall’aggancio.



presente sul filamento di actina è ostruito dalla tropomiosina. La tropomiosina viene spostata dalsuo posto /uando nel muscolo viene rilasciato calcio dal reticolo sarcoplasmico# il calcio si lega allatroponina (fibra accessoria del filamento sottile), il complesso a"troponina sposta la tropomiosinaciò comporta modifiche conformazionali successive (una di seguito all’altra) delle proteinecoinvolte. n seguito si libera il sito di legame per la miosina e /uesta se porta le/ato ADPP si

può legare alla actina.

La miosina è una %1asi ? proteina con sito di legame per %1 e con funzione di scindere %1 inD1>1.COSA AVVIENE QUANDO SI LEGA LA MIOSINA ALL’ACTINA?

+e la testa di miosina ha legato a sé D1>1 ha un’alta affinit3 per l’actina (si lega facilmente). Cnavolta legata la miosina cambia conformazione e inizia a perdere 1 che induce un cambiamentoconformazionale! il piegamento della regione flessibile ? "ollo della testa (regione che lega la testaal corpo del filamento spesso). 1erdendo il 1 la miosina, che è legata all’actina, si piega facendoscorrere verso il centro del sarcomero il filamento di actina sovrastante. on la testa piegata lamiosina perde affinit3 per D1 che si sgancia perché il sito di legame, cambiando conformazione,aumenta affinit3 per %1. l piegamento è detto 2L12 D 2G. n seguito la miosina è pronta

per accogliere nuovo %1.

+e non si legasse nuovo %1 ci troveremmo nella condizione del rigor mortis.L’%1 nella contrazione muscolare è fondamentale in diversi passaggi!

$el ciclo dei ponti trasversali per sganciare il ponte. %1 si lega, la miosina cambia conformazionee si stacca dall’actina, /uindi riparte il ciclo. l ciclo procede per modificazioni successive dellatesta della miosina che riguardano il sito di legame per %1 e D1 e per il piegamento della regioneflessibile.(rampo! carenza di potassio che influenza il potenziale di membrana dando origine a unacontrazione che non siamo in grado di controllare)

MUSCOLO:

l muscolo è composto, oltre dai sarcomeri, anche di matrice e0tracellulare# è legato ai tendini hastruttura complessa.La generazione di forza da parte del muscolo dipende da una parte da ciò che fanno i sarcomeridall’altra è influenzata dalla struttura del muscolo che non è elemento contrattile ? citoscheletro,collagene, matrice e0tracellulare.Buesta componente passiva influenza le caratteristiche della contrazione facendo variare la /uantit3di forza generata dal muscolo a seconda della propria lunghezza. (es! sollevare carico pesantetenendo muscoli gambe e braccia tesi cambia la lunghezza di partenza dei muscoli coinvolti nelmovimento).La generazione di forza è misurata come 2E$,'*$E ? rapporto tra la forza generata e area disuperficie trasversa del muscolo (la forza dipende anche dal numero di fibre muscolari).1er studiare le propriet3 che danno origine alla relazione fra tensione generata e lunghezza del

muscolo si utilizza il muscolo isolato che viene fissato ad un capo e viene stimolato eventualmenteteso a lunghezze diverse con un trasduttore di pressione da un capo all’altro+tudiando in condizioni isometriche la forza che viene generata dal muscolo, la relazione tralunghezza iniziale del muscolo e tensione è data da una "urva che è la risultante delle due curve ditensione attiva e passiva che contribuiscono alla generazione totale di forza.La componente passiva si oppone all’allungamento, non essendo estensibile, generando una forza

passivamente# /uindi man mano che si allunga il muscolo, aumenta la tensione passiva (es! elasticoche si irrigidisce) ? 2E$,'*$E PA,,'VA.2E$,'*$E A22'VA! generata dalla contrazione dei sarcomeri. La curva della tensione attiva non

parte da zero perché i muscoli hanno una lunghezza minima. +e nello stato di massima contrazionedel muscolo proviamo ancora a stimolarlo, non si contrae non genera forza. +e lo stiriamo un po’

e lo stimoliamo, la forza ha un certo valore# se lo stiro ancora la forza aumenta fino a un picco.1assato il picco, se continuo a stimolarlo il muscolo si contrae ma genera sempre meno forza fino



La forma della curva dipende dal grado di sovrapposizione dei filamenti.l picco di forza si ha /uando c’è la massima possibilit3 di agganciare le teste di miosina all’actina(sopra ad ogni testa c’è un filamento di actina). iò si ottiene solo in una certa gamma di lunghezzadel muscolo perché se si continua a stirarlo i filamenti sottili si spostano lasciando libere delle testeche non trovano actina sopra di sé. 1er /uesto non si genera forza.Dalla lunghezza ottimale (massima probabilit3 per testa di agganciarsi) se inizio a contrarre arrivo

in condizioni in cui i filamenti sono troppo vicini e scorrono l’uno sull’altro. n /uesta condizionegenero meno forza perché meno ponti si possono formare. nostri muscoli sono vincolati a lunghezze perché sono legati ai capi articolari. La contrazione e lostiramento massimale non sono gli stessi che si avrebbero se staccassimo il muscolo dai capiarticolari, ma sono minori. iò ci fa capire che i muscoli sullo scheletro lavorano nelle condizioniottimali di forza (dentro al rettangolo nel grafico). Bueste condizioni includono una piccola parte incui si supera l’apice della curva ed è /uello che accade /uando si cerca di generare il massimo diforza /uando i muscoli sono naturalmente stirati (vedi sollevamento pesi).La curva completa per il muscolo staccato dallo scheletro è la risultante! tensione attiva (filamenti)e tensione passiva (stiramento componenti inestensibili).%ensione massima è simile in tutti i vertebrati! 5_IA`@ $*m`=. muscoli lavorano alla stessa

maniera.La curva tensione"lunghezza nel muscolo cardiaco e i rapporti tra tensione e lunghezza servono aspiegare come cambia il comportamento del cuore in seguito a variazione del ritorno venoso.

RELAZIONE FRA VELOCITA’ DI CONTRAZIONE/ACCORCIAMENTO E IL CARICO

(es! correre con cavigliere)Buando carichiamo un muscolo diminuisce la sua 9elocit3 di ontrazione al punto che a un certo

punto non si contrae pi:. 1uò essere caricato fino a un certo punto. +ignifica che il muscolo nonriesce a sollevare il carico. ;an mano che ci avviciniamo al limite diminuisce la velocit3 con cui sicontrae perché l’applicare un carico induce una variazione nella cinetica dei cicli che diventa pi:lenta rallenta la fase del colpo di forza (cambiamento conformazionale teste). +e si applica uncarico talmente forte da staccare i ponti, il ciclo dei ponti si interrompe in una condizione in cui latesta era agganciata all’actina e portava legato D1>1. n caso di stiramento meccanico del muscoloD1 e 1 $*$ si staccano e l’affinit3 della testa di miosina per l’actina rimane alta, /uindi il pontetenter3 di agganciarsi di nuovo. ponti /uindi si agganciano dove trovano posto non idrolizzandol’D1. La velocit3 dei cicli dipende dal carico che applichiamo. muscoli del corpo hanno propriet3diverse perché composti da fibre diverse.

$el corpo distinguiamo due classi di muscoli +-&L&%! m. )*,,', m. 'A$CF'.Differiscono tra loro per diverse propriet3! soforma di miosina che esprimono (nel periodo fetale imuscoli contengono miosina fetale che non si trova nell’adulto ed è abbastanza simile a /uella deimuscoli L&$%). La miosina fetale alla nascita inizia ad essere sostituita dalle miosine rapide olente.

Cna fibra muscolare può essere 1D o L&$%. n ogni muscolo troviamo una prevalenza difibre rapide o lente. )AP'DE = 'A$CFE# 1E$2E = )*,,E.;iosine diverse ? proteine con la stessa funzione all’interno del muscolo (cioè %1asi capaci dilegarsi all’actina) ma che hanno propriet3 biofisiche diverse, hanno una velocit3 di scissione dell’%1 diversa a velocit3 1D o L&$%.COSA GUIDA LA TRANSIZIONE DA MIOSINA FETALE AL FENOTIPO FINALE?

Le miosine sono proteine e sono trascritte dalla cellula muscolare, ma cosa guida la trascrizionePBuando si stabilisce la sinapsi neuromuscolare l’attivit3 del nervo guida l’espressione della miosina ci sono motoneuroni terminali che innervano le fibre sparse all’interno del muscolo. Dovendoregolare la generazione di forza del muscolo potremmo attivare alcuni neuroni ed altri no. $ellostesso muscolo, che riceve da pi: motoneuroni diversi, alcune fibre si contrarranno ed altre no.

(;otoneurone > fibre che esso innerva ? ($'2A& M*2)'CE) +e tutte le fibre della stessa unit3motrice fossero vicine e se si andasse ad attivare solo un motoneurone, si contrarrebbe solo una



caso di attivazione parziale dei motoneuroni. $ello stesso muscolo ci sono motoneuroni rapidi e lenti e a seconda della prevalenza il fenotipo delmuscolo sar3 rapido o lento.+e prevalgono le )AP'DE, il muscolo avr3 una rapida velocit3 di contrazione e una generazione diforza pi: alta, a parit3 di numero di miofibrille, rispetto a /uella generata dal muscolo lento.+e prevalgono le 1E$2E, ci sar3 una generazione di forza pi: graduale e di minore ampiezza a

parit3 di stimolazione e numero di miofibrille.COSA FA CONTRARRE PIU’ O MENO RAPIDAMENTE IL MUSCOLO?

nsieme all’isoforma di miosina vengono espresse anche le proteine che sostengono attivit3 rapida olenta perché ad ogni tipo di attivit3 corrispondono necessit3 metaboliche diverse.;uscoli 'A$CF' ? attivit3 anaerobica;uscoli )*,,' ? attivit3 aerobicaLe due classi di fibre muscolari hanno bisogno di metabolismi diversi. l muscolo lento generameno forza. muscoli rapidi vengono attivati per gli sforzi massimali che possono essere sostenuti per pocotempo proprio perché il muscolo ha un metabolismo anaerobico. La forza generata dal muscolo chesi contrae massimamente è talmente elevata che supera la pressione del sangue e occlude le arterie

non c’è flusso di sangue i muscoli devono generare forza in assenza di ossigeno. $ecessario perché il meccanismo per creare %1, che è /uello che ci serve per sganciare i ponti trasversali e perla contrazione muscolare, non avrebbe senso se producesse solo = molecole di %1 per mole disubstrati utilizzati, /uando ne vengono prodotti 5[ con il meccanismo ossidativo. rapidi sistancano facilmente.

$ormalmente attiviamo i muscoli lenti per la maggior parte del tempo, /uelli che non si stancano perché sono attivi finché c’è flusso ematico che porta nutrienti e ossigeno e porta via elementi dirifiuto. La forza generata dal muscolo dipende dal suo fenotipo. Le fibre diventano rapide o lente in

base al tipo di attivit3 nervosa del motoneurone (rapida o lenta, che si riferisce alla fre/uenza dei potenziali d’azione che vengono generati normalmente). Buesto guida l’espressione genica dellemiosine e delle proteine. determinare la velocit3 di contrazione è importante il carico curva velocit3"carico. Cn muscolosi contrae alla massima velocit3 /uando è senza carico, cioè /uando lo lasciamo libero (se lostimoliamo si accorcia velocemente). $ormalmente il muscolo è vincolato ai capi articolari /uindic’è sempre un minimo di carico. Buindi la velocit3 massima è determinata dall’isoforma dellamiosina espressa dal muscolo.La velocit3 della contrazione diminuisce man mano che aumentiamo il carico fino ad arrivare ad unvalore al /uale la velocit3 è zero ? abbiamo caricato talmente tanto che il muscolo si contrae manon si accorcia, il muscolo tiene il carico ma non si accorcia. n /uesto caso la velocit3 cade a zero/uando il carico è massimo per il muscolo. umentando ancora il carico la curva della velocit3 siinverte e /uindi non ci sar3 pi: accorciamento del muscolo ma ci sar3 il suo stiramento imposto dal

carico troppo eccessivo.Dalla curva tensione"lunghezza ricaviamo la massima velocit3 alla /uale il muscolo può contrarrein assenza di carico e il massimo carico sopportabile dal muscolo senza contrarsi. La tensionemassima sopportabile dipende anche dalle dimensioni del muscolo e dal numero di ponti trasversaliche si formano nel momento in cui stimoliamo la contrazione.L’energia consumata viene spesa per il F@Z ed è utilizzata per produrre contrazione, il resto divienecalore. La produzione di calore è fondamentale, bisogna mantenere la temperatura del corpo# grazieanche alla contrazione muscolare H9D. muscoli si contraggono in maniera asincrona inmodo che producano contrazioni delle singole fibre riscaldamento della zona attivata.Buando compiamo attivit3 mettiamo in atto una serie di strategie che permettono di dissipare ilcalore. ttivando il muscolo attiviamo modificazioni che tendono a supportare attivit3 del muscolo!

la produzione di metaboliti favorisce la vasodilatazione che segue la contrazione. Lavasodilatazione porta il metabolismo del muscolo alla condizione originaria (porta via l’acido



Dall’altra parte i muscoli producono sempre calore. l sangue si scalda e viene deviato verso ildistretto cutaneo che deve disperdere calore riportando l’organismo a condizioni precedenti.l rendimento ottimale del muscolo è intorno al FAZ.Me""anismi di re/olazione della "ontrazione mus"olarel regolatore è il calcio, che viene rilasciato secondo gradiente dal reticolo sarcoplasmico in seguitoall’arrivo del potenziale d’azione. +i lega ai siti regolatori, rimuove l’ingombro sterico sui filamenti

di astina permette l’inizio del ciclo dei ponti trasversali. l calcio si lega alla proteina troponina, cheè legata sui filamenti sottili a una molecola di tropomiosina e ha la capacit3 di legare F ioni calcio(legame cooperativo, cioè i siti di legame sono o liberi o occupati, /uindi nel momento in cui si legauno ione calcio alla troponina ciò favorisce anche l’attacco degli altri ioni calcio). Buesto legameinduce la modifica conformazionale che consente l’aggancio di teste di miosina sui filamenti diactina. La se/uenza di eventi deve formare sulla fibra muscolare un potenziale d’azione. &sso arrivadal 1D della fibra nervosa che induce un’alterazione dell’acetilcolina, /uesta si lega ai recettorinicotinici.l 1D della fibra muscolare è pi: lungo(IAms) rispetto a /uella nervosa (I*= ms).l 1D induce il rilascio di calcio dal reticolo sarcoplasmico! in seguito a ciò i ponti si possonoattaccare.

1erché il muscolo smette di contrarsiP un certo punto il calcio manca, poichécontemporaneamente al 1D si attivano anche i meccanismi di recupero del calcio, ma con cinetica

pi: lenta. Buesti meccanismi sono rappresentati dalle pompe +& (Sarco<=ndoplasmatic

0eticulum (alcium 9>!asi', proteine che si trovano sulla membrana del reticolo sarcoplasmico.onsumano energia! scindendo %1 riportano il calcio contro gradiente all’interno del reticolo. 9i è/uindi una contemporanea liberazione di calcio rapida e un ripompaggio lento. l tempo in cui ilcalcio sta nel reticolo perché liberato, ma non ancora ripompato, è il tempo in cui avviene il ciclodei ponti traversali, e /uindi il tempo in cui la fibra si contrae. iò spiega perché la contrazionemeccanica muscolare ha una lunghezza maggiore del 1D della fibra nervosa. L’evento meccanicosi esaurisce da solo perché un 1D attiva sia il rilascio che il ripompaggio. 2gni singolo 1D attivauna singola UscossaV muscolare. n sintesi!un 1D nervoso un 1D muscolare meccanismo di rilascio e recupero a eventomeccanico di circa IA ms scossa muscolare

$ecessit3 di %1 a 5 livelli!ciclo dei ponti trasversali, per sganciarli dall’actina

per attivare le pompe +& (pompare calcio contro gradiente dal sarcoplasma al reticolo) per mantenere i gradienti ionici (pompa sodio"potassio)L’%1 deriva da fonti diverse nelle diverse fibre! " nelle fibre bianche deriva dal metabolismo anaerobico, " nelle fibre rosse dal metabolismo aerobico.La struttura del muscolo favorisce la generazione della contrazione, motivo per cui vi sono i tubuli

traversi che hanno la funzione di propagare la depolarizzazione a tutto il muscolo in modoestremamente rapido e /uindi trasmettere la depolarizzazione al reticolo sarcoplasmico (in cui vieneimmagazzinato il calcio). $el muscolo il 1D induce la depolarizzazione dei tubuli, che inducono ilrilascio di a dal reticolo. l calcio innesca il ciclo dei ponti trasversali, che continuano a ciclare.+iamo in grado di produrre contrazioni muscolari in una vasta gamma di potenza.n che modo riusciamo a graduare la forza del muscolo se ogni 1D d3 origine ad un’unicaUscossaVPI. l meccanismo sta nel fatto che il 1D muscolare dura IAms, l’evento meccanico un centinaio, ilche vuol dire che mentre la fibra muscolare si sta ancora accorciando (contraendo) posso produrreun nuovo 1D che la far3 accorciare di pi: (+2;;G2$&, d3 origine al fenomeno della scala).Dopo i IAms del pda ho un periodo refrattario molto inferiore ai IAAms impiegati dalla fibra per

contrarsi. +e, mentre la fibra si contrae, si generano ulteriori 1D, /uesti faranno contrarre la fibra a partire da uno stato di contrazione precedente, sommando progressivamente le contrazioni fino a



=. egolare il numero di motoneuroni attivi. n ogni muscolo arrivano assoni da motoneuronidiversi. 1osso attivarli tutti nello stesso momento, oppure alcuni a seconda dell’effetto da ottenere. nostri sistemi motori sono organizzati gerarchicamente, si suddividono in sottocorticali e corticali.1er ogni atto motorio, il sistema motorio! " scompone le azioni in se/uenze di attivazione muscolare " determina il numero di neuroni che devono essere attivati

" determina la fre/uenza di attivazione, il tempo in cui devono essere attivati " trasporta info agli R"motoneuroni il cui soma è nel corno ventrale del midollo spinaleome è calcolato il numero di pda che deve essere generatoP utomaticamente e correttamente dalnostro cervello. +e tagliamo gli assoni delle cellule muscolari scheletriche /ueste degenerano

perché le fibre nervose hanno doppia funzione! generare e mantenere attivo il 1D. %utto ciò grazieal rilascio costante e periodico di cetilcolina.Buando lediamo il motoneurone i recettori per la acetilcolina iniziano a muoversi lungo lamembrana in cerca di altra acetilcolina da legare (migrazione dei recettori).L’attivit3 nervosa della cellula guida anche la sintesi proteica della fibra muscolare, che riguardatutto l’apparato biosintetico, tutte le proteine coinvolte nell’organismo e l’isoforma di miosinacorretta, in sintesi per tenere in vita il muscolo e farlo contrarre.

egolando l’attivit3 nervosa noi possiamo sommare l’attivit3 meccanica della singola fibra fino adare origine a una contrazione tetanica della fibra, regolando il numero di assoni attivi per unsingolo muscolo possiamo sommare l’attivit3 in unit3 motorie diverse.L’unit3 motoria è costituita da un assone e da tutte le fibre. $el muscolo le unit3 motorie sonodisposte a mosaico.l metabolismo delle fibre muscolari varia a seconda del lavoro che devono svolgere!" fibre rapide richiedono un metabolismo anaerobico ciò dipende non dalla fibra ma dallastruttura del muscolo." fibre lente hanno bisogno di molto %1, ottenuto dalla fosforilazione ossidativa.

$ormalmente per restare vive le cellule muscolari hanno bisogno di molto %1 per!" mantenere i gradienti ionici" mantenere le solite attivit3 metaboliche della cellula.

$el momento in cui inneschiamo la contrazione abbiamo bisogno di %1, ottenuto da una delle 5vie classiche!" fosforilazione diretta D1%1 cioè tramite attivazione della trasformazione creatina"fosfato creatina. 4 una trasformazione rapida che sostiene l’attivit3 muscolare per poche scosse ed è tipicadei muscoli bianchi (condizione anaerobica)." glicolisi, anaerobica o aerobica, a partire dal metabolismo del glucosio che viene trasformato in

piruvato. Buella anaerobica ha come prodotto finale il lattato (/uello che ci fa male /uandoandiamo a correre senza essere allenati) /uella aerobica ha come prodotto finale la 2=. La glicolisiè un processo relativamente rapido ma che produce = sole moli di %1 per mole di glucosio

utilizzato. Buindi può sostenere la contrazione per un periodo un po’ pi: lungo della fosforilazionediretta ma sempre sull’ordine di pochi secondi." fosforilazione ossidativa, meccanismo pi: efficiente perché conduce alla formazione di 5[ moli di%1 per mole di glucosio utilizzata, e può andare avanti in maniera indefinita purché ci sia costanteapporto di sangue (che da una parte fornisce i substrati da utilizzare "acidi grassi, glucosio" e portaossigeno).%ra i prodotti finali c’è anche la 2=, la cui /uantit3 viene aumentata in caso di attivit3 muscolare.Buesta andr3 eliminata grazie ai polmoni.Buindi a seconda del tipo di attivit3 da svolgere si attivano un tipo o l’altro di muscoli supportati daun metabolismo piuttosto che un altro. differenza del cervello, che utilizza solo glucosio per il proprio metabolismo, e in casi molto

estremi corpi chetonici, il muscolo si nutre di tutto ciò che trova +CH+%%!" acidi grassi (il substrato principale)#



" aminoacidi#" corpi chetonici. mportante per /uanto riguarda l’anoressia il caso degli aminoacidi! il muscolo per sopravvivereinizia a mangiare sé stesso (le sue proteine). l muscolo immagazzina anche il glucosio sotto formadi glicogeno.= tipi di fibre rapide!

" H glicolitiche bianche che sono le pi: numerose nell’uomo" a metabolismo ossidativo, ossia con caratteristiche intermedie fra le fibre rapide e le fibrelente.&sistono altri tipi di miosina che danno origine a fibre con caratteristiche particolari!" miosina fetale, che d3 origine alle fibre fetali che poi vengono trasformate" caratteristiche dei muscoli oculari, i /uali sono molto piccoli e riescono a compiere azioniestremamente rapide. l controllo del movimento di /uesti muscoli è il pi: raffinato (es movimentisaccadici). Cn singolo assone dei muscoli oculari può innervare massimo una decina di fibremuscolari." miosina dei muscoli laringei" dei muscoli della bocca, caratterizzati da fibre nervose che innervano fibre muscolari che

esprimono miosine diverse, tra cui la miosina cardiaca. $el /uadricipite della coscia una singola fibra nervosa arriva ad innervare centinaia ([AA"6AA) difibre muscolari! il controllo motorio in /uesto caso è molto pi: grossolano.ondizione della /enerazione di +orza modo in cui il muscolo è innestato allo scheletro (tendinio aponeurosi, cioè lamine appiattite che trasmettono la forza ad una zona pi: ampia)1osizione delle fibre!in parallelo con l’asse del tendine (es bicipite) (I)ad angolo rispetto al punto di attacco (=)+ia il numero di fibre muscolari ma anche il loro orientamento rispetto alle fibre di attacco influiscesulla generazione di forza, in particolare si contraggono con la massima velocit3 raggiungendo ilmassimo accorciamento possibile trasmettono alla leva scheletrica la massima forza possibile.La forza generata dal muscolo può anche variare in base anche in base al suo allenamento.n che modo possiamo far variare la /uantit3 di fibre presenti nel muscoloP %ramite fenomeni di!" ipertrofia, /uelli che si verificano con l’allenamento! /uando stimolo un’unit3 motoria, a parit3 disinapsi neuromuscolari farò entrare pi: miofibrille, con conseguente aumento del diametro delmuscolo" iperplasia, negli adulti sono molto limitati, si verifica nel corso dello sviluppo, e porta allaformazione di pi: cellule muscolari.n entrambi i casi aumenta la capacit3 di generare forza perché aumenta il numero di miofibrille.Durante l’accrescimento del bambino in altezza il muscolo si allunga assieme allo scheletro! siaggiungono miofibrille in serie rispetto a /uelle gi3 presenti. n una prima fase la forza che viene

generata è invariata, tuttavia aumenta la velocit3 di contrazione e la capacit3 totale di accorciamentomuscolare.Coordinazione dell&attivit7 delle +ibre mus"olaril senso dei sistemi motori è /uello di dare origine ad un effetto prevedibile, che è /uello del nostromovimento. 9ogliamo prendere un oggetto! dobbiamo muovere le leve scheletriche promuovendol’attivit3 coordinata dei muscoli agonisti e antagonisti che insistono sulla stessa articolazione o pi:articolazioni dello stesso organo.2ltre a /uesto devo programmare gli aggiustamenti posturali (es. se sposto il peso devo farlo inmodo da non cadere per terra). La programmazione avviene per la funzione delle strutturedell’encefalo e soprattutto grazie alla programmazione dell’attivit3 eccitatoria dei motoneuroni. &ssihanno un’unica funzione! indurre la contrazione muscolare. Di conseguenza l’unica cosa che si può

fare è inibire i motoneuroni in modo tale che ad esempio se voglio contrarre il bicipite, il tricipitenon venga indotto a contrarsi, attraverso la sua non attivazione.



La +ati"a@ $el momento in cui attiviamo il muscolo /uesto inizia a consumare le sue riserve fino aun punto in cui non riesce pi: a contrarsi. n realt3 non si arriva mai alla deflessione totale. Diversoè il caso in cui stimolo il nervo a fre/uenza elevata e /uesto non riesce a produrre pi:neurotrasmettitori da rilasciare /uando arrivano i successivi 1D! in /uesto caso si parla di faticaneuromuscolare. atica generale dell’organismo! vi intervengono molto fattori motivazionali econdizioni di omeostasi e il recupero che si ottiene alla fine promuovendo l’afflusso di sangue.

$el momento in cui taglio il nervo che va ad un’unit3 motoria posso re"innervare la fibra prima chemuoia. Buesta tecnica viene utilizzata in clinica ad esempio per re"innervare dei muscoli deviando imotoneuroni da muscoli poco utili a muscoli pi: utili. %uttavia le fibre muscolari muoiono se

perdono l’innervazione per un certo periodo di tempo, anche dopo mesi in alcuni casi.

l C(*)E ha la funzione di portare il sangue, e lo fa funzionando come una pompa. Buestosignifica che il volume di sangue che entra nel cuore destro deve essere uguale al volume di sangueche esce dal cuore sinistro.C(*)E DE,2)* E C(*)E ,'$'2)*:uore destro e sinistro sono strutture diverse! il cuore destro ha una parete estremamente pi: sottile

di /uella del cuore sinistro. Buesto perché è vero che cuore destro e sinistro pompano lo stessosangue, ma lo pompano a pressioni notevolmente diverse! la pressione al distretto polmonare (cuoredestro) è nettamente diversa da /uella del circolo sistemico (cuore sinistro).La pressione arteriosa media in uscita dal cuore! I=A"MA mm-g.Buesta è la pressione che misuriamo al braccio ed è /uasi e/uivalente a /uella in uscita in aorta.

$el circolo polmonare la pressione è dell8ordine dei =A mm-g.%ornando al cuore sinistro, una volta che il sangue entra in aorta va a tutti gli organi checostituiscono il nostro organismo, non in proporzione al loro peso, ovviamente, ma in proporzionealla loro funzione, /uindi in base alle necessit3 metaboliche.

• d esempio, nel muscolo, l8afflusso di sangue cambia tantissimo a seconda dell8attivit3muscolare.

• i sono delle strutture che invece ricevono pi: o meno sempre la stessa /uantit3 di sangue.Cn esempio è il cervello. riposo riceve sempre il I@"=A Z della gittata cardiaca. Buesta /uantit3 non varia a secondadi /uello che stiamo facendo, come /uantit3 totale! varia il flusso ematico regionaleall8interno del cervello ma non varia la /uantit3 totale di sangue.l cervello deve ricevere sempre /uella /uantit3 di sangue! un breve periodo di ischemia èletale per i neuroni. Dun/ue il circolo cerebrale è uno di /uelli che è sempre preservato.

• 1er la nostra sopravvivenza è essenziale la funzione del rene$ con un rene si vive bene, conzero reni si muore. Cn rene solo può vicariare la funzione del rene mancante (è un organomolto plastico e aumenta di dimensioni).

l rene riceve circa il =AZ della gittata cardiaca e corrisponde a molto meno dell8IZ del pesocorporeo. La gittata cardiaca può cambiare tantissimo a seconda del nostro stato di attivit3!se compiamo un lavoro fisico notevole la /uantit3 di sangue che va al rene varia ma nonscende mai al di sotto di una certa /uantit3 se non in condizioni critiche.

i sono /uindi dei "ir"oli "?e ven/ono preservati (rene e cervello)# gli altri variano un pochino di pi: in funzione della necessit3 e a seconda delle condizioni dell8organismo.1er fare tutto /uesto, il cuore deve funzionare da prima che nasciamo all8ultimo momento dellanostra vita! è un organo che non si può affaticare, non si può fermare, non può avere periodi direcupero.M(,C*1* CA)D'AC*/ittata "ardia"a! @ litriminuto. 6=AA litrigiorno di sangue che vengono pompati.

M*D'3'CFE 3($4'*$A1' DE1 C(*)E: riguardano il metabolismo.l cuore non può produrre metaboliti che si accumulino perché non c8è il tempo di recupero che ci



l cuore presenta una serie di modifiche metaboliche che gli permettono di funzionare con unmetabolismo aerobico che viene supportato dal circolo coronarico.aratteristiche antomiche!

I. differenze strutturali dal muscolo scheletrico,=. cellule cardiache,5. processi adattivi particolari

MECCA$',M* C*$2)A22'1E DE11E CE11(1E CA)D'ACFE(meccanica della cellula! come si contrae la cellula muscolare)" l meccanismo contrattile delle cellule cardiache è uguale a /uello delle cellule muscolari# ciò

che varia è il modo in cui viene attivata la contrazione." l cuore deve battere (da solo! se lo si mette in ac/ua con %1, ossigeno, calcio e sostanze

nutritive, il cuore batte indefinitamente)#" $on ha bisogno di essere innervato per battere! infatti nelle persone trapiantate si trapianta il

cuore ma non si reinnestano i nervi, perché il cuore contiene le cellule pacemaJer (nel nodosenoatriale) che fanno partire la contrazione del cuore.

" 1er far battere il cuore! %1 e alcio.l battito consiste in una depolarizzazione.

• $el nodo senoatriale troviamo le "ellule pa"emaer. la cui funzione non è /uella digenerare forza, ma di generare le variazioni del potenziale di membrana, cioè ladepolarizzazione che d3 origine al battito cardiaco#

• La depolarizzazione è trasmessa alle "ellule di lavoro@Bui la depolarizzazione di membrana viene tradotta in contrazione.Le cellule di lavoro sono connesse tra di loro da giunzioni comunicanti +gap ?unction" chehanno la funzione di trasmettere la variazione del potenziale di membrana come flusso diioni.

• l potenziale di membrana (depolarizzazione) si propaga alla membrana delle cellule dilavoro (va nei tubuli %) e apre i canali al calcio voltaggio"dipendenti sulla membrana.

•

differenza della contrazione muscolare, nel generare il battito cardiaco è necessario ilflusso di calcio dall8esterno. +erve mantenere per tanti organi il bilancio degli elettroliti1erciò, se cala il contenuto di calcio, il primo a soffrirne è il cuore.;eccanismi omeostatici renali e intestinali ci permettono di mantenere il bilancio del calcio.

• on l’apertura dei canali voltaggio"dipendenti al calcio, il calcio che fluisce all8internoinnesca un ulteriore rilascio di calcio da parte del reticolo. $el cuore abbiamo dun/ue unadoppia componente di calcio.

$el caso del cuore si parla di 0ilascio del calcio indotto dal calcio #(I(0'$ rilascio delcalcio dal reticolo indotto dal calcio e0tracellulare.

• Dopodichè /uesto innesta la contrazione del muscolo cardiaco. $el momento in cui depolarizziamo la membrana, come nel muscolo striato, inneschiamo anche

l8attivit3 delle pompe del reticolo, le pompe +&.• Le pompe +&, consumando %1, ripompano il calcio all8interno del reticolo.• noltre si innescano le pompe di membrana (proteine integrali di membrana che consumano

%1).bbiamo /uindi l8attivazione degli scambiatori sodio"calcio (antiporto tra un sodio e uncalcio)! una proteina integrale di membrana che scambia uno ione calcio all8esterno, incambio di tre ioni sodio da portare all8interno.

icapitolando!⋅ meccanismo di contrazione simile a /uello del muscolo striato,⋅ ma l8innesco è diverso perché /ui serve il flusso di calcio dall8esterno.⋅ L8innesco della contrazione è dato dalla depolarizzazione che origina nel nodo senoatriale#⋅ La depolarizzazione (flusso ioni positivi tramite gap unction) induce l8apertura dei canali al



⋅ +i ha flusso di calcio all8interno della cellula che induce ulteriore rilascio del calcio da partedel reticolo.

⋅ La depolarizzazione attiva anche le pompe e⋅ /ueste permettono l8estrusione verso l8esterno del calcio e il recupero del calcio dal

citoplasma verso il reticolo sarcoplasmico.A22'V'2G E1E22)'CA: a livello cellulare per innescare la contrazione è necessaria una

variazione del potenziale di membrana. $elle cellule pacemaJer! funzione di modulare la contrazione cardiaca in relazione a /uelle che

sono le necessit3 dell’organismo.9ariando l’attivit3 delle cellule pacemaJer, grazie a nervi (sistema simpatico e parasimpatico) eagli ormoni, possiamo aumentare la fre/uenza cardiaca e la forza di contrazione cardiaca.;odificando l’attivit3 delle cellule pacemaJer modifico la fre/uenza.

9ariazioni dell’attivit3 elettrica nelle cellule di lavoro sono invece fondamentali per innescare lacontrazione. ;odificando l’attivit3 delle cellule di lavoro modifico la forza.

9ediamo come funzionano le cellule cardiache, partendo da /uella che è la generazione del potenziale d’azione a livello delle "ellule pa"emaer@ Bueste sono autoritmi"?e! non hanno bisogno di niente per depolarizzarsi, perché la loro membrana ha un potenziale instabile e siautodepolarizza.La depolarizzazione viene condotta dal suo punto di origine nel nodo seno atriale a tutti gli atrii,fino a raggiungere il nodo atrioventricolare (l’unico punto di passaggio del segnale elettrico cioèdella variazione del potenziale di membrana).La variazione del potenziale di membrana viene condotta lungo il sistema di conduzione (/uindi il

fascio di @is e le fibre di !urAin?e' e mentre viaggia viene trasmesso a tutte le altre cellule che sonole cellule di lavoro.Le cellule di lavoro sono connesse tra di loro tramite giunzioni comunicanti.

inora abbiamo parlato di cellule pacemaJer, parlando solo del nodo senoatriale.

n realt3 le "ellule pa"emaer le troviamo anche in altri punti!" nel nodo atrioventricolare" e anche nel fascio di -is" e nelle fibre di 1urJine.

+ono in grado anche loro di depolarizzarsi normalmente. n ogni caso, il battito cardiaco ha originenel nodo senoatriale.4 nel nodo + che si genera il 1d che viene trasmesso anche alle altre strutture. Bueste sarebberoin grado di generare il loro battito ma non fanno in tempo a farlo, perché vengono stimolate dalladepolarizzazione del nodo senoatriale. Buindi, il ritmo del nodo senoatriale copre i ritmi chesarebbero propri di /ueste strutture itmo del nodo senoatriale di generazione dei battiti? IAA battitiminuto

re/uenza normale? [A"6A battitimin nei giovani allenatil nodo senoatriale batte come se noi dovessimo sempre svolgere una certa attivit3 fisica.n fase di riposo, il nervo vago del parasimpatico rallenta la fre/uenza del nodo + ([A)1ersona con cuore trapiantato ha fre/uenza pi: alta.2E,,(2* D' C*$D(4'*$E CA)D'AC*la funzione del tessuto di conduzione è /uella di pompare con le sue camere cardiache in unase/uenza particolare# l’impulso dev’essere trasmesso con tempistiche precise alle varie strutture.%empistiche! da t ? As origine della depolarizzazione nel nodo senoatriale, in poche decine di ms,tutti gli atrii sono depolarizzati. /uesto punto l’atrio depolarizzato si contrae. Dopodichè c’è unsalto, si passa da 6A ms a I[A ms. $el momento in cui il segnale arriva al nodo atrioventricolare,viene rallentato di un centinaio di ms, in modo tale che la contrazione atriale possa avvenire e poi

il segnale elettrico viene trasferito ai ventricoli. La propagazione lungo il sistema di conduzione èabbastanza rapida, in modo che la parete ventricolare si contragga dando origine in maniera sensata



del sangue nelle arterie polmonare e aortica.1e "omponenti esterne (ormonale e nervosa) adattano il cuore alle necessit3 dell’organismo.P*2E$4'A1E D&A4'*$Enervoso e muscolare! stessa base fisiologica ma durata diversa, a causa dei differenti tempi con cuiavviene l’apertura dei canali al sodio e al potassio.(si ricordi! I"= ms per 1d nervoso, IA ms per 1d muscolare, =AA ms per 1d cardiaco).

'uardando la forma del 1d delle cell pacemaJer, vediamo una forma diversa da /uella checonosciamo. $otiamo che /ui non c’è una linea di base stabile, ma è un po’ arcuata# /uesto non è un caso perchéci dice che /ueste cellule non hanno un potenziale di membrana stabile. %ale potenziale dimembrana si depolarizza fino a un certo punto, dopodiché sale rapidamente fino a un picco per poidecrescere lentamente.+e guardo il 1d delle cellule di lavoro trovo una linea di potenziale di membrana stabile, un’ascesarapidissima, seguita da una breve caduta e una lunghissima spalla che si chiama plateau, seguita poidalla fase di ripolarizzazione, fino ad arrivare al potenziale di membrana stabile.l muscolo ha una funzione simile a /uella del cuore! contrarsi.;a c’è una grossa differenza nei potenziali.

$el mus"olo, esaurito il primo 1d, possiamo generarne un altro. 4 una funzione utile per lacontrazione muscolare perché posso sommare le contrazioni muscolari dando origine a contrazionidi intensit3 sempre maggiore fino a raggiungere una contrazione massimale che abbiamo chiamatotetano (contrazione tetanica).

$on è sensato applicare /uesto modo di funzionare al "uoreH la funzione del cuore è /uella dicontrarsi e rilasciarsi e ricontrarsi ancora.nfatti se vado a vedere cosa accade nella relazione che c’è tra l’evento elettrico e l’eventomeccanico della cellula cardiaca, vediamo che nel momento in cui insorge il 1d, inizia la fase dicontrazione muscolare, la contrazione della cellula cardiaca. La contrazione si estende per tutta ladurata dell’evento elettrico.Durante la fase di 1d, la cellula è in periodo refrattario (=AA"=@A ms) e non può essereulteriormente depolarizzata# dun/ue non posso sommare i 1d.icapitolando! $el muscolo il fatto che l’evento elettrico sia breve e la contrazione lunga ci

permette di graduare la forza contrattile fino ad avere contrazioni tetaniche. n una cellula cardiacanon avviene ciò.ttenzione! /uello che innesca la contrazione non è il 1d# è solo il raggiungimento del valoresoglia per l’apertura dei canali voltaggio dipendenti. l resto del 1d può essere cancellato

⋅ l fatto che ci sia una spalla lunga =AA ms serve a impedire che su /uella cellula insorga unaltro 1d.

⋅ Buesto 1d estremamente lungo ha la funzione di mantenere isolata ciascuna contrazionecardiaca.

⋅

I 1d? I contrazione. 1oi c’è il rilassamento.⋅ l tempo che passa tra un 1d e l’altro lo possiamo far variare# ad esempio se devo variare la

fre/uenza cardiaca, accorcio i ms che passano tra un 1d e /uello dopo, oppure li allungo sesiamo in fase di rilassamento.

icapitolando! ciò che innesca l’evento meccanico è sempre il raggiungimento del valore soglia perl’apertura dei canali ionici voltaggio dipendenti che innescano la contrazione.l resto dell’evento meccanico serve per mantenere la cellula in stato refrattario.Due tipi di 1d! cellule pacemaJer e cellule di lavoro.- Potenziale d&azione delle "ellule di lavoro La fase A identifica la fase di ascesa rapidaLa fase I è la fase piccola discesa

La fase = è il plateauLa fase 5 ripolarizzazione



l potenziale d’azione delle cellule di lavoro funziona in maniera simile a /uello nervoso!tutto inizia con una depolarizzazione che deriva dalla depolarizzazione delle cellule adiacenti.2ssia, per insorgere, il 1d ha bisogno di una depolarizzazione che origina dalle cellule

pacemaJer. Buindi c’è una depolarizzazione che porta la membrana alla soglia. lla soglia iniziano ad aprirsi i "anali al sodio molto rapidamente.

La fase di ascesa rapida è dovuta al flusso di sodio verso l’interno della cellula (il sodio entra perché ha un potenziale di e/uilibrio positivo" depolarizza la cellula). canali al sodio sono canali rapidi. apidi a aprirsi, chiudersi ed entrare in stato refrattario.

Cn po’ pi: lentamente si aprono i "anali al potassio e al "al"io.Dallo stato di attivazione relativo di /uesti canali deriva il resto del 1d, perché a una primafase di chiusura dei canali al sodio e progressiva apertura degli altri canali corrisponde la fase I(caduta). $ella fase = abbiamo i canali del calcio aperti.

l calcio ha un potenziale di e/uilibrio positivo e tende a entrare nella cellula e a manteneredepolarizzata la membrana.

;an mano che passa il tempo, i canali al < tendono a aprirsi e i canali al a a chiudersi! il potenziale, dun/ue, rientra alla base

+i ha poi una caduta del potenziale dovuta all’uscita del potassio.+e guardo i flussi degli ioni abbiamo!

• un picco di flusso di $a> che mi spiega la fase di ascesa rapida $a Y ascesa rapida

• una lunga fase di entrata del a che mi spiega la spalla (o plateau)a Y plateau

• un flusso < dovuto all’attivazione di canali di tipo diverso (attivazione di un certo tipo dicanali che spiega l’iniziale caduta e poi un flusso di < che mi ripolarizza la cell)< Y ripolarizzazione

Buindi nel cuore il a è fondamentale sia per l’evento elettrico che per l’evento meccanico

Buesto perché da una parte permette lunghi 1d, dall’altra permette di innescare la contrazione.- Potenziale d&azione delle "ellule pa"emaerè un po’ diverso.(anali funnB

aratteristica di /uesti canali che mi spiega l’autoritmicit3! sono canali cationici che fanno passareo sodio o potassio a seconda del potenziale di membrana.Buesti canali, /uindi, sono in grado di depolarizzare o ripolarizzare la cellula a seconda del

potenziale di membrana.(orrente Ionica /unnB$ la corrente che passa tramite /ueste canali.Le "ellule autoritmi"?e danno la ritmicit3 del battito cardiaco.;an mano che il potenziale diventa negativo, attraverso i canali funnS iniziano a fluire ioni $a> che

lo rendono pi: positivo.ttraverso i canali funnS passano ioni $a> che vanno dentro la cellula e sono responsabili della fasedi lenta depolarizzazione fino al valore soglia.Buindi il flusso di sodio nelle cellula serve non per la fase di ascesa rapida (come nei 1d vistifinora) ma serve per portare la cellula al valore soglia al /uale si aprono i canali voltaggiodipendenti+i aprono in se/uenza canali al a>> un po’ pi: rapidi di /uelli al < > che sono sempre pi: lenti(iniziano a aprirsi al potenziale soglia ma ci mettono pi: tempo). l a>> spiega la fase didepolarizzazione della cellula seguita dalla ripolarizzazione dovuta al flusso di < >.+e vado a vedere il flusso degli ioni, abbiamo

• la corrente funnS che spiega tutta la fase di depolarizzazione lenta fino al valore soglia,• il flusso di a in ingresso che mi spiega il picco di depolarizzazione• e la lenta corrente al potassio che spiega la fase di ripolarizzazione



'$31(E$4E $E)V*,E ED *)M*$A1'Buello che io posso variare in /uesto meccanismo, lo posso variare mediante le in+luenze nervose(sul nodo senoatriale)

I. del sistema simpatico che accelera la fre/uenza cardiaca accorciando il tempo che c8è tra un picco e l8altro,

=. oppure tramite il sistema parasimpatico (nervo vago) che rallenta la fre/uenza cardiaca,

oppure lo posso fare per via ormonale!5. l8adrenalina rilasciata dalla midollare del surrene ha la funzione di accelerare la fre/uenzacardiaca (come il sistema simpatico).

Le influenze nervose sono simpatico e parasimpatico!I. ,impati"o agisce sia su cellule pacemaJer (nodo +), sia su cellule di lavoro.

gisce con un effetto cronotropo positivo (che tende ad accelerare la fre/uenza cardiaca,agendo sulle cellule pacemaJer).Buando c8è bisogno di sangue, l8attivit3 del cuore aumenta. noltre, il sistema simpatico aumenta la forza di contrazione cardiaca! a ogni 1dcorrisponde un accorciamento maggiore delle cellule.osO il simpatico agisce su freuenza di contrazione cardiaca e su forza di contrazione

cardiaca.=. Parasimpati"o agisce solo sulla fre/uenza del nodo +.

-a un effetto cronotropo negativo.allenta il cuore, /uando sono calmo e tran/uillo.

1ensando al cuore come un organo che deve modulare la propria contrazione in base alle necessit3,vediamo che /uando siamo rilassati abbiamo il cuore sotto tono parasimpatico, e lO, per faraumentare la fre/uenza cardiaca, basta mettere a tacere il parasimpatico! rallenta la fre/uenza discarica del nervo vago e /uindi il nodo + inizia a battere un po8 pi: fre/uentemente fino allafre/uenza normale?IAA battitimin. n caso di attivit3 intensa, entra in gioco il sistema simpaticoche aumenta la fre/uenza cardiaca e la forza di contrazione cardiaca.)'2M'C'2G:

- nodo + → TA"IAA battitiminuto- se muore il nodo +, inizia a battere il nodo atrioventricolare con la sua fre/!

nodo 9 → @A battitiminuto.+perimentalmente noi possiamo silenziare il cuore isolato (le varie zone) e /uindi si sa che adesempio il fascio di -is ha una fre/uenza ancora pi: bassa, ma sono fre/uenze che nell8uomo interonon si vedono, perché nel momento in cui origina il 1d nel nodo +, /uesto va a tutte le celluledel cuore (sia a /uelle del sistema di conduzione, sia alle cellule di lavoro).E1E22)*CA)D'*6)AMMA misuriamo l8attivit3 elettrica del cuore "di tutto l8organo".L8attivit3 elettrica del cuore d3 origine ad una variazione del potenziale in una strutturatridimensionale complessa (variazione del potenziale che avviene in tempi diversi). La struttura col

passare del tempo cambia forma. Dun/ue non è immediato capire da cosa ha origine la traccia chenoi vediamo come potenziale di azione.9ediamo l8&' in condizioni standard, è cosO in tutte le persone.bbiamo bisogno di fare assunzioni per misurare l8&'!

- noi utilizziamo elettrodi su superfici (non sono impiantati sul cuore) → segnale poco pulito- non è molto pratico, ci serve per valutare le variazioni dell8attivit3 cardiaca elettrica dalla

/uale normalmente discende l8attivit3 meccanica.n caso di attivit3 normale sana del cuore, all8evento elettrico segue l8evento meccanico" non èdetto che sia sempre cosO.L8&' ci serve per valutare l8evento elettrico (il modo in cui nel cuore sono condotte le variazionidi 1d) $on ci d3 informazioni riguardo l8evento meccanico &same facile e non invasivo.

i d3 informazioni importantissime riguardo alla fre/uenza.



L'ELETTROCARDIOGRAMMA (ECG)

E' importante capire cos'è, come funziona e come si legge. Si basa sul principio che man mano che

le variazioni del potenziale di membrana o i potenziali d'azione vengono generati nelle varie

strutture del cuore queste danno origine ad una variazione della polarità del cuore che può essere

registrata ponendo, ad esempio, un elettrodo a dx e uno a sx del cuore stesso. Quindi quello che

misura l'ECG è la mira!ione delle "aria!ioni di #o$en!iale da un #un$o ad un al$ro ris#e$$o aidue ele$$rodi%

l nodo seno!atriale è il punto dal quale origina il segnale di depolarizzazione che viene condotto

agli atri in modo tale che questi vengano depolarizzati contemporaneamente. "oi il segnale scende

lungo il setto e risale lungo le pareti dei ventricoli. l segnale di ripolarizzazione procede in senso

inverso #prima dalle pareti e poi risale lungo il setto$. %uindi se noi poniamo & elettrodi a dx e sx

del cuore vedremo un segnale elettrico che origina in un punto pi vicino all'elettrodo posto vicino

al nodo seno!atriale, che si propaga in direzione dell'altro elettrodo fino a che tutta la struttura è

depolarizzata. ( quel punto non c'è pi differenza di potenziale tra i due elettrodi.

)entre quindi fin ora abbiamo ragionato in termini di potenziale di membrana e potenziale

d'azione, qui bisogna ragionare in termini di differenza di potenziale tra elettrodo messo a dx edelettrodo messo a sx***

"er cui quella che vedete nella figura non è una linea di zero, ma una linea di #o$en!iale

isoele$$rico. +uol dire che non c'è differenza di potenziale tra i due elettrodi la struttura che ci sta

in mezzo, ad esempio i due atri, o sono tutti e due in fase di riposo o sono tutti e due

contemporaneamente depolarizzati, per cui posso avere lo stesso segnale sia in condizione di riposo,

sia in condizione dove il potenziale è sulla linea isoelettrica -dove entrambi sono depolarizzati/.

"erò per quanto riguarda la struttura cardiaca vuol dire due cose opposte.

0a grossa difficoltà nel capire l'E12 è proprio questa, bisogna capire come funziona e che misura la

migrazione dei potenziali d'azione da un punto all'altro. "er ora lo stiamo affrontando in senso

orizzontale, migrazione lungo gli atri. "oi dopo ci sarà il problema di scendere gi nei ventricoli e

risalire, per capire come mai la migrazione del potenziale dà origine alla traccia dell'E12 che è

estremamente stabile e codificata. %uindi la linea dritta che vediamo non è uno zero ma è una linea

isoelettrica, vuol dire che tra i due elettrodi non c'è differenza di potenziale la struttura può essere

completamente depolarizzata o completamente ripolarizzata. Se c'è una variazione del potenziale

che migra da un punto ad un altro vedremo una variazione rispetto alla linea isoelettrica verso l'alto

o verso il basso, a seconda di come si muove la variazione di potenziale.

%uindi ricapitolando nel momento in cui insorge sul nodo seno!atriale il potenziale d'azione,

inizierà a migrare verso la zona dalla quale registra l'altro elettrodo e noi lo vedremo come un'onda

positiva che ritorna verso la linea isoelettrica man mano che tutta la struttura avrà la stessa polarità.

%uindi in questa condizione in cui tutti gli atri sono polarizzati, l'onda è ritornata verso la linea

isoelettrica. 0'onda di depolarizzazione poi si esaurisce, a partire dal nodo seno!atriale e questo noilo registriamo con un onda che va verso il basso fino ad arrivare ad una condizione in cui non c'è

pi differenza di potenziale tra i due elettrodi e quindi ritorniamo sulla linea isoelettrica. "erò qui

gli atri sono in condizione opposta rispetto a quella precedente. "rima erano depolarizzati, ora sono

ripolarizzati. %uesto è il principio di base.

Misurare l'ECG

3al punto di vista della misura effettiva dell'E12 si utilizzano due tipi di misurazioni

– una con 4 elettrodi che si mettono sugli arti secondo una convenzione fissa5

– una con 6& elettrodi che vengono messi a cerchio -7/ che danno le cosiddette derivazioni

precordiali.

%uesto cos8 permette che vengano fatte le stesse misure in tutto il mondo, con la stessa velocità diregistrazione sulla carta millimetrata ecc ecc.



(llora questo è quello che accade quando noi andiamo a registrare un E12, come faremo noi,

utilizzando le pinze da mettere sugli arti.

l segnale elettrico del cuore viene condotto da tutti i tessuti che sono delle soluzioni conduttrici.

9anno densità diversa, alcune conducono molto bene, altre male e distorcono il segnale. "er questo

è difficile risalire dalla forma dell'E12 alla struttura dell'organo che l'ha generato. :uttavia proprio

perch; lo si fa in condizioni in cui non bisogna variare nulla per avere un E12 leggibile, è

estremamente utile. -:raduco dato che lo si fa in condizioni standard è possibile fare un confronto/.%uello che si fa di solito nella maniera pi semplice, è utilizzare i nostri arti come se fossero dei

punti posti a distanza fissa #i punti di repere sono i polsi e le caviglie$ dove mettere gli elettrodi.

<reccia rossa = vettore cardiaco

Siccome i tessuti conducono bene è come se noi mettessimo gli elettrodi ai lati del cuore a formare

un triangolo che si chiama triangolo di Einthoven. Eccolo qua. n realtà non sono messi ai vertici

del triangolo ma sui polsi e sulla gamba sinistra. 1on la terra, nera, messa sulla gamba dx.

0'ampiezza delle onde che si registrano in queste condizioni dipende un pochino dalla struttura del

cuore e da come questo è orientato. %uesto perch; ciascuno di noi ha il proprio cuore che è diverso

da quello degli altri che è messo in posizioni diverse #dalle onde dell'E12 di può misurare la

deviazione a dx o a sx dell'asse cardiaco, quindi il suo orientamento$, per cui non è detto che

ciascuno di noi abbia un E12 esattamente sovrapponibile a quello di un altro, non solo come

frequenza ma anche come forma delle onde, al punto che può essere assolutamente normale che

alcune onde abbiano una polarità inversa, semplicemente dovuta alla posizione del cuore.

&orma normale dell'ECG

0'E12 è costituito da una sequenza di onde fisse che si chiama

onda ", complesso %>S forma e onda :. 1onsiste in una serie di

depolarizzazioni e ripolarizzazioni che noi misuriamo tra unelettrodo e l'altro. 0a sequenza è esattamente questa

", % #deflessione in senso opposto a "$, >, S, :.

0a cosa che volevo farvi notare è l'ampiezza estremamente

piccola del segnale elettrocardiografico, rispetto all'ampiezza

delle variazioni di potenziale che lo generano. 0'ampiezza del

potenziale d'azione è dell'ordine di un centinaio di m+ #66?!6&?

m+$, perch; andiamo dal ! @? m+ del potenziale di membrana al

A &? m+ del picco. segnali però vengono smorzati da tutti i

tessuti che sono attorno al cuore e quindi quello che noi registriamo è una variazione estremamente

pi piccola. :uttavia queste variazioni sono estremamente precise nelle condizioni standard in cuivengono effettuate. 0a durata del complesso del segnale elettrocardiografico non ha nulla a che



succedendo nella singola cellula perch; è la somma delle variazioni di potenziale di tante cellule

che si depolarizzano in tempi diversi. l segnale elettrocardiografico dura circa 6 secondo ma non

possiamo #come in questa figura$ sovrapporlo ad ogni potenziale d'azione perch; ogni punto

dell'onda dell'E12 mi sta a dire che alcune strutture si depolarizzano ed altre si ripolarizzano in

punti diversi del cuore.

ediamo allora a cosa corris#onde il senale ele$$rocardioraico% 0a prima parte l'abbiamo già

capita con lo schemino di prima, là dove origina il segnale nel nodo seno!atriale. )ano mano che il

segnale si propaga a depolarizzare inizialmente gli atri si registra l'onda " che decresce man mano

che la differenza di potenziale tra i due elettrodi registranti #per semplicità ragioniamo sempre su

quello dx e quello sx rispetto al cuore$ si riduce, perch; entrambi gli atri si depolarizzano. ( questo

punto l'onda " è ritornata alla base, nel senso che è ritornata sulla linea isoelettrica. (bbiamo gli atri

totalmente depolarizzati e alla depolarizzazione segue la ripolarizzazione ma questo l'E12 non ce

lo dice ci dice solo che il segnale di depolarizzazione, con l'onda ", si è propagato correttamente a

tutti gli atri. (ndiamo avanti, il segnale abbiamo detto che viene rallentato al momento che gli atri

sono tutti depolarizzati, e infatti abbiamo il piccolo tratto di linea isoelettrica5 viene rallentato

dunque poi inizia a camminare gi verso il setto e quindi abbiamo un allontanamento del segnale

rispetto ai due elettrodi registranti e noi questo lo vediamo con un onda, che è l'onda %, che va

verso il basso. l segnale poi risale sulle pareti dei ventricoli e questo lo vediamo con un ulteriore

avvicinamento del segnale verso gli elettrodi #onda >$, estremamente rapido perch; la

depolarizzazione dei ventricoli è piuttosto rapida. )an mano che i ventricoli assumono la stessa

polarità l'onda > ritorna verso la linea isoelettrica fino a scavallare e dar origine all'onda S.

ventricoli poi si ripolarizzano, ritornano cioè alla condizione precedente, cioè vanno dalla

condizione isoelettrica ad una variazione della polarità rispetto agli elettrodi si registra l'onda :.

Bel momento in cui i ventricoli si sono completamente ripolarizzati siamo di nuovo sulla linea

isoelettrica gli elettrodi non registrano alcuna differenza tra di loro. %uindi ricapitolando alcomplesso %>S e al tratto S: si sovrappone la contrazione dei ventricoli che ha origine quando i

due ventricoli si sono ripolarizzati. "erò non abbiamo nessun indizio della fase meccanica della

contrazione. 0'unica cosa che possiamo dire è che normalmente accade cos8 ma in certi casi

potrebbe non essere vero potremmo avere un segnale elettrico che c'è e una contrazione assente.

>icapitolando l'onda " indica la depolarizzazione degli atri

il complesso %>S indica la depolarizzazione dei ventricoli

l'onda : indica la ripolarizzazione dei ventricoli

1i sono poi delle onde patologiche che si registrano ad esempio l'onda C, che si verifica dopo

l'onda :, in casi in cui gli elettroliti sono sbilanciati, soprattutto il potassio. B.D 0a cosa fondamentale dell'E12 è che dobbiamo dimenticarci i potenziali d'azione cardiaci,



Gli in$er"alli dell'ECG

"er il tratto pr, quello che mi indica il ritardo del passaggio dell'informazione elettrica all'interno



l complesso qrt è la fase pi rapida in assoluto. 3ura meno di 6?? ms.

l segnale elettrocardiografico ci dice come migra la variazione di potenziale nella struttura

cardiaca. l segnale viene distorto dai vari tessuti ecc. e alla fine abbiamo un'onda che non possiamo

sovrapporre ai potenziali d'azione perch; non c'è una corrispondenza diretta.

l cuore normalmente ha una certa posizione ed un orientamento può essere rappresentato come un

vettore #vettore cardiaco$ che ha il suo orientamento e la sua grandezza che però cambiano duranteil battito.

E ora un esempio #la figura BB corrisponde a quella che ha mostrato lei***$ di come cambiano le

misure delle onde a seconda dell'orientamento cardiaco nella derivazione prima, quella braccio dx-

braccio sx #misura la differenza di potenziale tra l'elettrodo posto sul braccio dx e quello posto sul

braccio sx$. 0a forma dell'E12 può essere del tutto diversa, addirittura in un certo caso possiamo

anche non registrare nulla #dipende da come è messo l'asse del cuore$. %uesto è il motivo per cuinon si registra l'E12 solo con & elettrodi si registra infatti la differenza di potenziale minimo tra 4

elettrodi, perch; potrebbe essere anche che con una coppia di elettrodi non registriamo niente, che

registriamo una variazione del movimento del potenziale in un'altra direzione. Boi non andremo a

vedere le precordiali che sono registrate da F o da 6& elettrodi #normalmente F$.

&un!ioni dell'ele$$rocardioramma

0'E12 serve ad identificare

% il #olo cardiaco

*% le irreolari$+ nella requen!a

,% le irreolari$+ nel ri$mo cardiaco come il segnale elettrico viene propagato nel tessuto

cardiaco

-% lesioni del miocardio ad esempio, ci può dire se c'è una parte di tessuto che non conduce

segnale elettrico, perch; morta a causa di infarto.

.%/0 %uello che non fa MAI l'E12 è darci informazioni sull'aspetto meccanico del cuore, cioè sul

fatto che si contragga in maniera efficiente.

% "er gli studenti di medicina l'E12 da informazioni riguardo al "e$$ore cardiaco.

*% 0'E12 mi dà informazioni sulla requen!a cardiaca posso avere alterazioni nella



"osso prendere il polso ma la misura pi precisa ce l'ho andando a misurare la distanza tra i

picchi dell'E12.

,% )i dice poi se il senale viene condo$$o normalmen$e lungo il cuore e questo lo vedo dalla

forma delle onde mi informa se ci sono delle ari$mie, ovvero se ci sono delle irregolarità

nel battito. (ttenzione che tali irregolarità sono comunissime perch; noi abbiamo ogni

giorno diverse extrasistoli che sono fisiologiche ogni tanto il nostro cuore perde un colpo.)an mano che si invecchia queste extrasistoli diventano qualche decina al giorno, noi non

ce ne rendiamo conto, non influisce sulla nostra vita. %uando le extrasistoli però diventano

tante allora possono dare dei fastidi. Si somministrano allora dei farmaci che tendono a

regolarizzare il battito cardiaco anche perch; dopo il battito extra numerario #l'extrasistole$

segue un periodo in cui il cuore sta zitto. "eriodo che si può facilmente auscultare.

-% 0'inar$o dà una alterazione nel passaggio del segnale elettrico. )a ci possono essere casi di

E12 normale con infarto perch; non tutte le zone del cuore contribuiscono alla stessa

maniera al segnale elettrocardiografico. 0e zone pi vicine agli elettrodi e quelli pi in

superficie contribuiscono di pi. 1i sono delle zone invece che sono oscure, che sono pi

GnascosteH, nelle quali se si verifica un infarto piccolino non si riesce a vedere. "er questomotivo adesso se si sospetta un infarto si fa s8 l'E12 ma anche nel caso questo risultasse

normale si misurano, con dosaggi specifici, alcuni enzimi che vengono rilasciati nel liquido

extracellulare e poi passano nel sangue #e io li ritrovo l8$ quando le cellule muscolari

cardiache muoiono. %uesti dosaggi si rilevano a 4, F ore ecc. perch; le cellule che muoiono

le rilasciano in tempi diversi.

%uello che non fa )( l'E12 è darci informazioni sull'aspetto meccanico del cuore, cioè sul fatto

che si contragga in maniera efficiente.

0'esempio classico è quello delle persone che hanno malattie tipo l'insuicien!a cardiaca o la

cardiomio#a$ia dila$a$i"a, in cui il cuore è molto pi grande del normale. n questi casi la

parte elettrica funziona bene, ma il cuore si contrae male il cuore non riesce a contrarsi con

sufficiente forza da spingere fuori una quantità di sangue sufficiente a mantenere l'attività

dell'organismo e quindi la persona è sempre molto stanca, non riesce a compiere le azioni

quotidiane. n questi casi molto spesso l'E12 è normale mentre ciò che manca è la traduzione

in contrazione meccanica.

CO.TROLLO DEL /ATTITO CARDIACO

Con$rollo ner"oso0 vediamo come cambia la frequenza cardiaca a livello del nodo seno!atriale. ncaso di a$$i"a!ione sim#a$ica si ha una riduzione della fase di ripolarizzazione. Semplicemente la

fase di ripolarizzazione viene a durare meno per cui il potenziale d'azione successivo insorge

precocemente rispetto alla frequenza normale di generazione del potenziale d'azione. n caso di

s$imola!ione #arasim#a$ica a livello del nodo seno!atriale si ha l'effetto opposto si ha un

allungamento della fase di ripolarizzazione e quindi il potenziale d'azione successivo insorge pi

lentamente rispetto a quello che ci sia aspetta. n che modo succede questo ( noi non interessa.

Semplicemente si va a variare l'attività dei canali che supportano la depolarizzazione.



A1IO.E DEL C2ORE COME 3OM3A

#in questa parte saltava spesso la registrazione$

0a contrazione è suddivisa in una fase di 4I4TOLE, cioè di contrazione e una fase di DIA4TOLE,

cioè di rilasciamento che segue la contrazione. 3iastole atriale e ventricolare devono avvenire in

una sequenza precisa. "rima vi ho nominato una caratteristica che è il meccanismo di Frank-

Starling che è tipico delle cellule cardiache che fanno variare la propria forza di contrazione in base

alla lunghezza iniziale delle fibre. %uesto meccanismo permette al cuore di adattarsi a variazioni del

ritorno venoso al cuore e permette di adattare automaticamente l'output cardiaco in base ad esso, ad

esempio se il ritorno venoso è aumentato, il cuore si adatta per spingere pi forte. Su questo tipo di

l i i i i l i i i li



1ome funziona il meccanismo di Frank-Starling della

regolazione della forza di contrazione cardiaca. 0a

base è abbastanza simile a quella della curva

tensione!lunghezza nelle fibre muscolari, cioè anche

per le fibre cardiache esistono delle lunghezzeottimali alle quali si ha la massima generazione di

forze. ( parità di stimolazione, cioè a parità di

potenziale d'azione che sappiamo essere sempre

uguale, avrò una contrazione di minore forza rispetto

-x/. l cuore quand'è che varia la lunghezza delle

fibre %uando mi aumenta il ritorno venoso, quando

aumenta cioè la quantità di sangue che ritorna al

cuore. (d ogni battito riempirò di pi i ventricoli,

ragioniamo sulle -x/ tirare un pochino le fibre, ma il

potenziale d'azione successivo me le farà contrarre -x/

pompare una quantità di sangue maggiore.

:uttavia questo è quello che accade in condizioni fisiologiche, mentre in condizioni patologiche,

come per la patologia che vi ho appena nominato, ovvero la cardiomiopatia dilatativa, in cui il cuore

è talmente dilatato, talmente grosso, da generare poca forza ogni volta che arriva un potenziale

d'azione e quindi assistiamo al paradosso di avere un cuore grande che non riesce a pompare perch;

le fibre sono troppo stirate e quindi da qui l'insufficienza cardiaca.

Se noi andiamo a vedere la cur"a $ensione5lunhe!!a è puntualmente la stessa cosa solo che negli

assi si mette il volume telediastolico. :elediastolico vuol dire volume alla fine della diastole, il

volume massimo che hanno le camere cardiache che, ragionando sui ventricoli, è il punto in cui il

ventricolo è pi pieno di sangue, cioè il punto in cui le fibre sono pi stirate. "er cui io utilizzo nel

caso delle fibre cardiache non la lunghezza della singola fibra, ma il volume della camera cardiaca

corrispondente #cioè del ventricolo sinistro$ che un indice del grado di stiramento delle fibre, cioè

della lunghezza delle fibre maggiore è il volume, maggiore è la lunghezza delle fibre. >icordate la

curva tensione lunghezza c'è una componente di tensione attiva, una componente di tensione

passiva e la curva tensione!lunghezza del muscolo che varia pi o meno cos8 #mostra una figura$.

%ui non parliamo di curva tensione!lunghezza ma parliamo di una curva, che si chiama curva di

<ranI!Starling, in cui sull'asse dell'ascissa abbiamo il volume telediastolico come indice della

lunghezza delle fibre e sull'asse delle ordinate abbiamo la pressione ventricolare, quindi non la

tensione generata, ma effettivamente la pressione che andiamo a misurare all'interno dei ventricoli,

che è un indice della forza generata. "erch; "erch; il sangue è incomprimibile per cui se aumenta

la pressione all'interno del ventricolo, vuol dire che abbiamo generato forza. 1ome funziona questacurva )an mano che aumenta il volume telediastolico aumenta la pressione all'interno del

ventricolo, che viene generata dalla contrazione delle fibre. <ino ad un certo punto al di là del quale

la pressione decresce, per cui se aumento ulteriormente la dimensione dei ventricoli, a parità di

potenziale d'azione, genererò meno forza e quindi meno pressione all'interno della camera cardiaca

e quindi pomperò meno. %uesta proprietà permette al cuore, per variazioni fisiologiche, di adattare

l'output cardiaco in assenza di altri stimoli. Bormalmente ci sono anche le modificazioni nervose e

ormonali, ma anche senza di quelle, e quindi torniamo al caso delle persone con il cuore trapiantato,

il cuore è in grado di regolare l'output cardiaco. :ant'è vero che c'è una squadra di trapiantati di

cuore che va a fare ogni anno la maratona di BeJ KorI. 0oro riescono a fare uno sforzo fisico

enorme come quello di una maratona sfruttando le capacità del cuore di adattare la propria forza di

contrazione, quando serve. %uesta è una forma di regolazione del battito cardiaco.



sangue arriva dalla periferia, con una pressione molto molto bassa #intorno a pochi mm9g$ nella

vena cava, e fluisce liberamente all'interno delle camere cardiache. )an mano che fluisce #abbiamo

disaccoppiato nel cuore l'evento elettrico e l'evento meccanico$ origina il battito cardiaco che

spreme gli atri a riempire i ventricoli. l loro riempimento fa chiudere le valvole atrio!ventricolari.

0e valvole non hanno meccanismi di apertura e di chiusura, ma è semplicemente la variazione di

pressione che le fa aprire o chiudere. %uando la pressione all'interno dei ventricoli fa chiudere le

valvole (+, il segnale elettrico inizia a fluire lungo i ventricoli e dà origine alla contrazionecardiaca. 1ontrazione che genera una pressione #sul sangue che è incomprimibile$ e quando tale

pressione all'interno della camera cardiaca inizia a superare la pressione presente rispettivamente

nell'arteria polmonare, per quanto riguarda il ventricolo destro, e nell'aorta, per quanto riguardo il

ventricolo sinistro, le valvole aortica e polmonare si aprono ed il sangue fluisce nei grandi vasi.

%uindi all'interno del ventricolo la pressione diminuisce.

3iagramma di Liggers

Diagramma di Wiggers: è un diagramma estremamente utile perch; vi mette sulla stessa scala

temporale una serie di eventi diversi e vi permette di mettere in sequenza le varie cose cheavvengono nel cuore, dal punto di vista elettrico e dal punto di vista meccanico. 1i trovate ad

esempio sotto l'E12.

Come "ariano la #ressione aor$ica ed il "olume "en$ricolare

Se andiamo a ragionare sulla pressione in aorta, nel momento in cui inizia a contrarsi il ventricolo

sinistro, si ha un aumento della pressione all'interno del ventricolo fino al punto in cui si apre la

valvola aortica. ( quel punto la pressione all'interno del ventricolo deve essere leggermente

superiore a quella in aorta per far uscire il sangue e si assiste ad una fase che si chiama di

EIE1IO.E RA3IDA #= il sangue esce rapidamente$. ( questa fase, man mano che cala la

pressione all'interno del ventricolo e man mano che cala il volume ventricolare, aumenta la

pressione in aorta, aorta che normalmente ha le pareti elastiche, quindi si dilata accomodando il

l di h è i t 3 di h; t l f di t i d l



(ttenzione questo minimo non è ?*** l ventricolo sx alla fine della contrazione contiene ancora un

M? ml di sangue5 si parla infatti di ra!ione di eie!ione "en$ricolare come indicatore dell'efficienza

della contrazione meccanica del cuore tale frazione è normalmente intorno al F?N e significa che

di tutto il volume di sangue contenuto nel ventricolo, il cuore pompa fuori il F?N. Belle persone

con insufficienza cardiaca questa frazione cala fino al 4?N = il cuore è molto pieno di sangue ma

non riesce a spingerlo fuori correttamente**

:orniamo a ciò che accade in fase di contrazione del ventricolo. n fase iniziale le cellule iniziano acontrarsi ma non si accorciano perch; non riescono a vincere la pressione dell'aorta #non riescono a

spingere il sangue in aorta$. %uando generano progressivamente pi forza la pressione del

ventricolo supera quella che c'è in aorta e quindi riescono a spingere fuori il sangue, riescono ad

accorciarsi liberamente. "rima fase, di eiezione rapida, di aumento della pressione in aorta, seguita

da una leggera diminuzione che si conclude quando il ventricolo inizia a rilassarsi e quindi la

valvola aortica si chiude impedendo il reflusso di sangue nel ventricolo. n quel momento inizia

anche la contrazione delle pareti dell'aorta per cui si assiste ad un aumento della pressione aortica

che ha un'azione di pompa ausiliaria. %uesto è un meccanismo che funziona normalmente nelle

persone sane quando le pareti dell'aorta diventano pi rigide #es. in fase di arteriosclerosi$ l'aorta

non può funzionare come pompa ausiliaria. "er di pi, non distendendosi, il cuore deve pompare

contro pressioni pi elevate e quindi fa pi fatica, motivo per cui spesso le persona anziane hanno pressioni elevate e si cerca di riportarle a valori normali, per far cioè lavorare il cuore in condizioni

migliori. %uesta è l'unica cosa che volevo farvi vedere di questo tracciato, perch; comunque l'aorta

pesa per un 6? mm9g sulla nostra pressione massima #è una discreta pompa ausiliaria, cos8 come le

altre strutture$.

In che modo si #u7 inluen!are8modiicare la GC (9i$$a$a cardiaca)

Si può fare agendo sui due parametri della 21 che sono la frequenza e la gittata sistolica. %uesti

fattori vengono influenzati dai meccanismi regolatori nervosi ed ormonali. Senza andare tanto nel

dettaglio, ci sono alcuni fattori che modificano la 21 modificando il volume telediastolico ad es.

facendolo aumentare. "rima vi ho parlato di aumentato ritorno venoso questo può essere dovuto al

fatto che facciamo dell'attività fisica, oppure al fatto che aumenta il tono venoso ovvero per qualche

motivo le vene si costringono. 0e vene anche se hanno una parete muscolare molto piccola si

possono costringere. E ciò pur aumentando la volemia, cioè il sangue in circolo. Se aumenta il

volume del sangue circolante, aumenta anche il volume di sangue che ritorna al cuore.

1i sono altri fattori che riducono il volume telediastolico ad es. quando andiamo a dormire, perch;

ci mettiamo in orizzontale.

1i sono anche molte sostanze che modificano la contrattilità del cuore, come la caffeina che agisce

sulla capacità del cuore di contrarsi, sulla forza. "erch; è una xantina, cioè un inibitore delle

fosfodiesterasi e quindi agisce aumentando il c()" #l'()" ciclico$.

Saltare la parte pre!caricoOpost!carico #schematizzazione delle forze che sono in gioco nel cuore$

IL 4I4TEMA CIRCOLATORIO

Come un!iona il sis$ema circola$orio una "ol$a che il sanue è usci$o dal cuore

l sistema circolatorio obbedisce alla legge di "oseuille, che mette in relazione la pressione ed il

flusso, in questo caso, ematico. Bon voglio che vi impariate la formula ma mi preme farvi notare

che la pressione varia con la quarta potenza del raggio. %uindi anche per piccole variazioni nel

diametro dei vasi noi possiamo avere delle grosse variazioni nella pressione in periferia e questo è

quello che effettivamente accade quando andiamo a stimolare, ad es., con il simpatico la

contrazione dei vasi di resistenza del nostro sistema vascolare. 0e arteriole infatti pur essendo di

diametro pi piccolo dell'aorta rappresentano un allargamento del letto partiamo da un unicocondotto che esce dal cuore, l'aorta, che ha un diametro di &,M cm, fino ad arrivare ad un insieme di



piccolo ma che collettivamente aumentano l'area di sezione trasversa, quindi il raggio in definitiva.

Cosa accade alla #ressione una "ol$a che usciamo dal cuore: (bbiamo detto che la pressione che

noi misuriamo, cioè quella che assumiamo essere la pressione in aorta, è 6&?!P? mm9g. Se

andiamo a misurare la pressione nel ventricolo sx troviamo 4 o Q ! 6&? mm9g. 0a pressione

all'interno del ventricolo, in fase isovolumentrica, cade fino a diventare inferiore a 6? mm9g. Bel

ventricolo sx per tanto si hanno delle variazioni pressorie estremamente elevate. n aorta che c'è una pressione derivata dal sangue che spinge dal ventricolo ma anche dal sangue che c'è nel resto del

letto capillare, lo smorzamento delle pressioni varia da 6&? a P? mm9g. )an mano che passiamo

nelle arteriole la pressione media inizia a scendere fino ad arrivare a quella del sangue che arriva in

atrio destro con una pressione di 4!Q mm9g. %uindi dall'uscita dal cuore al rientro al cuore c'è un

progressivo smorzamento delle pressioni. Do"'è che noi le andiamo a reolare con la reola!ione

ner"osa ed ormonale: ( livello delle arteriole, modificandone il diametro con sostanze in grado di

far contrarre o rilasciare la muscolatura liscia che le circonda.

Cn'altra caratteristica del circolo periferico è il reclu$amen$o dei le$$i ca#illari laddove serve

aumentare il flusso ematico ad un organo che diventa attivo. 0'esempio classico è il muscolo oppure

la cute. %uando facciamo una corsa infatti ci diventano le guance rosse perch; andiamo a reclutaredei capillari che normalmente non sono pervi oppure quando il muscolo diventa attivo richiama

sangue in modo da per!fondere aprendo degli sfinteri precapillari #dei muscoletti$ che fanno passare

il sangue in circoli che normalmente non sono perfusi.

In che modo #ossiamo ar "ariare la #ressione media #tra massima e minima$

% (gendo sul volume ematico, quindi agendo sul bilancio tra assunzione e perdita di liquidi

#!!!R >EBE$

*% agendo su frequenza cardiaca e gittata sistolica

,% agendo sul diametro delle arteriole

-% agendo sul diametro delle vene #questa è una regolazione minore che diventa però

importante in casi patologici$.



112

SISTEMA DI TRASPORTO: CUORE, VASI SANGUIGNI E LIQUIDI CORPOREI; SISTEMA EMOPOIETICO

LEGGE DEL CUORE DI STARLING

PRESSIONE (mmHg)

300

250

200

150

100

50

00 50 100 150 200 250

IC

F

IR

EJ

Pressioneintraventricolare

sistolica

Pressioneintraventricolare

diastolica

VOLUME TELEDIASTOLICO (ml)

La legge del cuore di Starling stabilisce che il lavoro eseguito da ciascun ventricolo è funzione dellalunghezza delle fibre di esso a fine diastole (telediastole). Poiché Otto Frank aveva dimostrato effetti similarinel cuore di rana venti anni prima, si parla comunemente di Legge di Frank-Starling o di Meccanismo di

Frank-Starling.Il rapporto tra lunghezza telediastolica delle fibree forza di contrazione in un ventricolo (il sinistro)è rappresentato dalle due curve del grafico quiannesso.

La curva inferiore viene costruita riempiendo ilventricolo con crescenti quantità di sangue e quindimisurando la pressione diastolica immediatamenteprima della contrazione, cioè la pressionetelediastolica. A misura che il ventricolo si riempieil muscolo viene stirato, sicché la pressionetelediastolica risulta proporzionale alla lunghezzainiziale delle fibre muscolari della quale

rappresenta, pertanto, un indice.La curva della pressione sistolica (curvasuperiore) viene costruita misurando la massimapressione sistolica prodotta durante la contrazioneventricolare in occasione di ciascun volumetelediastolico.

A misura che il volume telediastolico aumenta, isarcomeri costituenti il muscolo cardiaco vengonostirati e la pressione sistolica sviluppata aumenta.Essa raggiunge l’acme quando il volume diastolico è 180 ml. È questa la lunghezza alla quale i filamenti diactina e di miosina sono tra loro correlati in modo da produrre la massima formazione di ponti trasversali(pag. 315) per cui il muscolo va sviluppando la massima tensione. Se le fibre vengono stirate ulteriormente

(cioè a più elevati volumi diastolici) si verifica una formazione di ponti trasversali meno che ottimale e lapressione sistolica diminuisce di nuovo. Inoltre, lo stiramento delle fibre fa aumentare la sensibilità delmeccanismo contrattile al Ca2+. È questo un fattore contribuente all’aumento di forza di contrazione dovutoall’aumento di lunghezza delle fibre.

Le linee tratteggiate formano un’ansa detta diagramma volume-pressione del ciclo cardiaco in un cuorenormalmente battente a riposo (vedi pag. 107). F indica le pressioni diastoliche durante riempimentiventricolari che vanno da 50 a 130 ml. IC indica l’aumento di pressione fino al valore della pressionediastolica aortica (80 mmHg) durante la contrazione isovolumetrica. EJ mostra le variazioni di volume e dipressione sistolica durante la fase di eiezione (80 ml eiettati) e IR mostra la caduta di pressione che si verificadurante la normale fase di rilasciamento isovolumetrico.

Il meccanismo di Frank-Starling consente al cuore di adattarsi rapidamente a una variazione di ritornovenoso. Ciò potrebbe verificarsi, ad esempio, se voi giaceste supini e alzaste in aria le vostre gambe.L’aumentato ritorno venoso stirerebbe il ventricolo destro che, quindi, si contrarrebbe più vigorosamente per

pompare più sangue attraverso il cuore. Se voi tornaste a mettervi di nuovo in piedi accadrebbe l’opposto. Ilmeccanismo di cui trattasi ha un più vitale ruolo nel mantenere eguale eiezione tra il ventricolo destro e ilsinistro. Se il ventricolo sinistro pompasse un’anche assai piccola quantità di sangue meno del destro, ilsangue ben presto si accumulerebbe nei vasi polmonari portando ad un aumento di pressione nellacircolazione polmonare con conseguente effusione di liquido nelle piccole cavità aeree dei polmoni.



Gruppo postero-

laterale di NEURONIinvia impulsi al

[La variazione diquesto “tonovagale” è il fattoreprincipale divariazione dellafrequenza cardiaca.In riposo l’influenzaparasimpatica èdominante. Il VagoSn. influenzasoprattutto il nodoAV; il Vago Ds.soprattutto il nodoSA].

Centro Cardio-acceleratore

Sia il simpatico che il parasimpaticosono costantemente in azione, masono finemente bilanciati per venireincontro alle necessità dell’organismo.

Nucleo del Vago

NerviAcceleratori

Centro Cardio-inibitore

Gruppo anterioredi NEURONI

VIE EFFERENTI PARASIMPATICHE

VIE EFFERENTI SIMPATICHE

V a g o

s i n i s t r

o

V a g o

d e s

t r o

REGOLAZIONE NERVOSA DELL’ATTIVITÀ CARDIACA

113

Benché il cuore origini da sé il proprio battito, la sua frequenza di contrazione e la sua contrattilità sonofinemente regolate, per venire incontro alle necessità costantemente mutevoli dell’organismo, da impulsinervosi provenienti da centri di controllo situati nell’encefalo e nel midollo spinale e viaggianti attraverso

vie efferenti parasimpatiche e simpatiche.


I Centri più elevati sonoprobabilmente nellaCORTECCIA CEREBRALE:fattori psichici ed emozionalipossono influenzare l’attivitàdel cuore.

AZIONE del PARASIMPATICO –La stimolazione del Vago (X nervocranico) riduce (–) l’attività del cuore:

frequenza delle contrazionidiminuita, conduttività al nodoAV ritardata, forza dicontrazione diminuita,eccitabilità ridotta.

AZIONE del SIMPATICO –La stimolazione del Simpaticoincrementa (+) l’attività del cuore:frequenza delle contrazioni

aumentata, conduttivitàaumentata, forza di contrazioneaumentata, eccitabilitàaumentata.

Stimolazione del Simp.e/o inibizione del Paras. della

attività

cardiaca

}}

}

Incremento

InibizioneStimolazione del Paras.e/o inibizione del Simp.

[L’influenza del Simpatico è dominante, ad es., nellostress, nell’esercizio, nell’eccesso di calore, e in altrecondizioni richiedenti un maggiore flusso di sangue].

IPOTALAMO:

BULBO:

T1



RIFLESSI CARDIACI

114

Esistono fibre afferenti (sensitive) che viaggiano nei nervi parasimpatici e che recano al bulbo informazionirelative agli eventi che hanno luogo nel cuore.

Gli impulsi che recano questi messaggi non raggiungono, di norma, la coscienza. Essi sono importanti

come componente afferente di riflessi cardiaci mediante i quali l’attività del cuore viene aggiustata allenecessità del corpo.Uno di questi riflessi è


NUCLEInel BULBO

FibreBulbo-spinali

RECETTORIStimolati iBarocettoripresso glisbocchi dellegrandi vene

STIMOLO Accresciuto ritornodi sangue venosoall’Atrio Destro

N.B.: Effetti opposti conseguono a una diminuzione del ritorno venoso.

VIE AFFERENTI in Vago(X n. cranico)

Stimolazione dei Barocettori peraumentata pressionenell’Atrio Destro

VIE EFFERENTI Un minor numerodi impulsi è inviato

lungo leVIE EFFERENTI

PARASIMPATICHE al Nodo SA

Un maggiornumero di

impulsi è inviato lungole

VIE EFFERENTISIMPATICHE

al Nodo SA e alMIOCARDIO

VENTRICOLARE¥

A frequenza e A forzadi contrazione

¥

A gettata cardiaca

Il RIFLESSO DIBAINBRIDGE

È questo un importante meccanismo adattativo mediante il quale la frequenza cardiaca e la forza di

contrazione del miocardio vengono adeguate, in via riflessa, a far fronte alla quantità di sangue venoso cheritorna al cuore.A partire dal 1925, epoca in cui Bainbridge descrisse questo classico riflesso, gli studi susseguitisi hannomesso in evidenza che un aumento del ritorno venoso che provochi uno stiramento delle pareti dell’atriodestro farà anche aumentare la gettata cardiaca e provocherà il riflesso barocettivo che farà diminuire lafrequenza cardiaca. Perciò, le variazioni di quest’ultima causate da aumento del ritorno venoso saranno larisultante di ambedue questi riflessi antagonistici.



RIFLESSI CARDIACI

115

Probabilmente il più importante riflesso cardiaco è il riflesso barocettivo, il quale controlla la pressionearteriosa. In esso sono implicate frequenza cardiaca, forza di contrazione, resistenza delle arteriole e capacitàdelle vene.


ArterioleVene

NodoS-A

Atrio

Arcoaortico

Senocarotideo

Distensionedell’Aorta per aumentatapressione sanguigna

Aumentodi

pressione

Arteriacarotideinterna

IX (Glossofaringeo)

All’IpotalamoAl Cervelletto

Nucleo delTratto Solitario (NTS)

NucleoAmbiguo(NA)

Interneuroniinibitori Azione eccitatoria

bulbo-spinale sullevie simpatiche

NucleoVentro Laterale

Rostrale (RVLN)(Centro Vasomotorio)

X (Vago)BULBO

STIMOLO Aumento della pressione arteriosa

VIE AFFERENTI nei nervi cranici IX(dal seno carotideo)e X (dall’arco aorticoe dagli atri)(Nervi Tampone)conduconopotenziali di azionedai RECETTORIBarocettori(da stiramento) in

VIE EFFERENTIStimolazione

della ATTIVITÀ

PARASIMPATICA(Vago) e

inibizione della ATTIVITÀSIMPATICA

¥

causano¥

Diminuzione dellafrequenza e della

forza dicontrazione cardiache

¥

A gettata cardiaca¥

caduta della pressionedel sangue.

N.B. L’aumento di impulsi delle fibre afferenti barocettive causainibizione dell’invio di impulsi dal centro vasomotorio allearteriole (vedi pag. 123-125) provocando vasodilatazione, cioèdiminuzione della resistenza periferica, e concorrendo, in talmodo, alla caduta della pressione sanguigna.

Una diminuzione della pressione S ¥ numero di impulsi nelle vie afferenti dai barocettori S ¥ inibizione delcentro vasomotore S A numero di impulsi via nervi simpatici ad arteriole, cuore e vene S A pressione delsangue.

Il riflesso barocettivo riduce il tempo della variazione a breve termine della pressione arteriosa a circa lametà di quello che occorrerebbe se esso non intervenisse. Il controllo a lungo termine della pressione arteriosa– nel corso di giorni o settimane – è determinato dall’equilibrio idrico che è principalmente dipendente dalrene. I recettori atriali, sensibili all’abbassamento della pressione, partecipano a questo controllo.



GETTATA CARDIACA

116

La gettata cardiaca è il volume di sangue eiettato dall’uno, o dall’altro, dei due ventricoli in un minuto, e puòessere misurata mediante il principio di Fick nel modo seguente:


il ventricolo sinistro ed entrare nell’aorta, altrimenti il sangue comincerebbe subito a ristagnare nei polmoni; cioè, se ilcuore si contrae 72 volte per minuto:

Volume di scarica sistolica=5000____72

≈70 ml per sistole di ciascun ventricolo.

Il principio di Fick può essere applicato in generale per misurare il consumo di O2 e di altre sostanze daparte di un organo.

Un metodo più usuale per misurare la gettata cardiaca è quello fondato sulla tecnica della termodiluizione.Si inietta un bolo di soluzione fisiologica salina fredda nell’atrio destro. Mediante un catetere munito di untermistore si registra la variazione di temperatura che ciò provoca nell’arteria polmonare. Tale variazione èproporzionale alla gettata cardiaca, che può essere, così, calcolata.

Un’altra tecnica ricorre alla ecocardiografia per misurare il volume di scarica sistolica. Inoltre, la velocità

di scorrimento del sangue nell’aorta può essere misurata con una tecnica che implica l’impiego di ondepulsanti di ultrasuoni la cui frequenza viene alterata per riflessione dal movimento dei globuli rossi del sangue– effetto Doppler. Il rilievo di questo fenomeno, unitamente alla misura dell’area di sezione trasversaledell’aorta, ottenuta mediante ecocardiografia, consente il calcolo della gettata cardiaca.

Durante esercizio fisico la gettata cardiaca può aumentare fino a 20-35 litri per minuto (in relazione allostato di allenamento) soprattutto per aumento della frequenza cardiaca, ma anche, in parte, per aumento delvolume di scarica sistolica.

Un tubo semirigido viene introdottoin una vena del braccioe spinto fino al ventricolo destro onell’arteria polmonare – perprelevare un campione di sanguevenoso misto – ossia che ha cedutoparte del suo ossigeno ai diversitessuti del corpo.Si determina in questo il contenutodi ossigeno.

100 ml di sangue VENOSO

contengono 14 mldi OSSIGENO.

Ogni 100 ml di sangueacquistano 5 ml di ossigenonel passare attraverso i polmoni.Il sangue, nei polmoni, assumedall’atmosfera 250 ml di ossigenoper minuto.

Devono pertanto esserci (250––––5

x100) ml

[cioè 5000 ml] di sangue che lasciando

La quantità di ossigeno assunta daipolmoni in 1 minuto viene misurata conuno spirometro.

250 ml di OSSIGENOvengono rimossi daipolmoni da parte delsangue ad ogni minuto.

Si introduce un ago inun’arteria di arto inferiore e sipreleva un campione di

sangue arterioso – che haricevuto nei polmoni il suorifornimento di ossigeno.Si determina il contenuto diossigeno.

100 ml di sangueARTERIOSO contengono19 ml di OSSIGENO.

( D a : W

i s h a r t )

il ventricolo destro, e passando attraverso i polmoni, giungono

all’atrio sinistro assumendo, ad ogni minuto, questi 250 ml diossigeno.Nello stesso tempo lo stesso volume di sangue deve lasciare



VASI SANGUIGNI

117

Sistema di tubi entro i quali il cuore pompa il sangue.


Soltanto dai capillari il sangue può cedere ai tessuti nutrimento e ossigeno, come pure ricevere da essiprodotti di rifiuto e anidride carbonica.

L’endotelio vascolare libera ossido nitrico, il quale fa rilasciare la muscolatura liscia; capta e metabolizzasostanze vasoattive; sintetizza prostaglandine (vedi pag. 31); previene la coagulazione del sangue.

VASICONDUTTORI

GRANDIVENE ARTERIEELASTICHE

ARTERIEMUSCOLARI

ARTERIOLE

CAPILLARI

VENULE

PORZIONE “FUNZIONALE” DELLA CIRCOLAZIONE

VASICOLLETTORI E DISTRIBUTORI

STRATI DELLA PARETE VASCOLARE

VENEMUSCOLARI

Riportano il sangueal cuore

(x 3)(x 3)

(x 10)

(x 10)

(x 100)

(x 500)

LIQUIDI,GAS,PICCOLE

M O L E C O L E

Senza valvoleFasci longitudinali di

muscolatura liscia della TunicaAvventizia sicontraggonoad impedireil reflusso.

Distribuzione regionaledel sangue

Transizione graduale

La muscolatura lisciasi contrae o rilascia percontrollare l’afflusso alproprio letto capillare

Raccolgonol’efflusso dalletto capillare

Transizionegraduale

EndotelioLamina Elastica

Interna

Muscolatura LisciaTessuto Fibroso

TUNICAINTIMA

TUNICAMEDIA

TUNICAAVVENTIZIA

Lamina Elastica Est.Tessuto Fibroso

Reflussodi sangueimpeditoda valvole

Vasi a parete sottile: agiscono comeserbatoi di sangue a bassa pressione.Attivazione dei nervi simpatici S

venocostrizione S sangue accumulatova alla circolazione generale.

Il sangue è immessodal cuore nelle

Le fibre elastiche vengono distese nellasistole, per l’aumento di pressione, e si

retraggono nella diastole.

SETTORE ARTERIOSOSETTORE VENOSO



PRESSIONE DEL SANGUE: MODELLO 1

118

Al fine di comprendere i rapporti esistenti tra pressione sanguigna arteriosa (PA), pressione arteriosamedia (PAM), gettata cardiaca (Q), volume di scarica sistolica (VS), frequenza cardiaca (FC) eresistenza periferica totale (RPT) è utile comparare il settore arterioso del sistema cardiovascolare a un

modello costituito da una serie di tubi elastici ramificantisi. Questi vengono alimentati da un serbatoio,tramite una valvola unidirezionale, una pompa munita di un pistone che può spingere liquido, attraverso unaseconda valvola unidirezionale, nel sistema tubulare. Lo sbocco che trovasi al termine di ciascunadiramazione può essere modificato in modo da essere o ampio o stretto. Il sistema tubulare, analogamente alsistema arterioso, è pieno di liquido.


Quanto più liquido viene pompato nel sistematanto più alta sarà la pressione in esso vigente. Sechiamiamo PA quest’ultima, e Q la quantità diliquido pompata nel sistema per minuto, allora PAsarà proporzionale a Q.

Se la quantità di liquido pompata nel sistema(Q) viene mantenuta costante per pochi minuti e

gli sbocchi vengono allargati, la pressione (PA)diminuirà. Se gli sbocchi vengono di nuovoristretti la pressione PA aumenterà. Se gli sbocchisono stretti la resistenza all’efflusso sarà alta, equando saranno ampi essa sarà bassa; perciò sechiamiamo RPT la resistenza all’efflusso allora PAè proporzionale a RPT. Quindi possiamo direPA=QxRPT.

La quantità di liquido pompato nel sistema (Q)ha 2 componenti: 1. Il numero di volte per cui ilpistone viene abbassato per minuto, e 2. il volumedi liquido pompato per ogni colpo. Se chiamiamoqueste due componenti rispettivamente, FC e VS,

allora Q= FCxVS.Ovviamente, in un sistema del genere lapressione aumenterà allorché il pistone verràspinto in basso. La stessa, invece, diminuirà tra uncolpo e l’altro poiché il liquido va scorrendo fuori

Serbatoio

Valvoleunidirezionali

Pistone(Ventricolo S.)

Tubiramificantisi

(Arterie)

Sbocchi(Arteriole)

Ai Letti Capillari

Sboccovariabiledella

diramazione

dagli sbocchi delle diramazioni. Se immaginiamo di livellare queste creste e queste gole dell’onda pressoriaotterremo una pressione media; indichiamola come PAM. Possiamo allora rimpiazzare PA con PAM.Riportando gli aspetti del modello al sistema cardiovascolare, le predette equazioni dimostrano che:

PAM=QxRPT

ossia, Pressione arteriosa media = Gettata Cardiaca x Resistenza Periferica Totale;

e Q=FCxVS

ossia, Gettata Cardiaca = Frequenza Cardiaca x Volume di Scarica Sistolica.



PRESSIONE DEL SANGUE: MODELLO 2

119

Sulla pressione arteriosa influiscono due fattori fisici: il volume del sangue e la compliance (capacità didistensione) delle pareti arteriose.


Pistone

Valvoleunidirezionali

Ai capillarimuscolari

Adaltri letti capillari

Serbatoio

Sbocchi

VOLUME DEL SANGUEIl sistema arterioso è pieno di sangue.

Analogamente, il modello è pieno di liquido. Seviene aumentato il volume impiegato per riempire ilmodello, i tubi, essendo elastici, verranno stiratiper accogliere il liquido extra. Allo stesso tempo,aumenterà la pressione vigente nel sistema a causadell’aumentata tensione della parete dei tubi. Nellostesso modo un aumento di volume del sanguecircolante farà aumentare la pressione diquest’ultimo. Questo fenomeno è controllatoprincipalmente dai reni (vedi pag. 183).

COMPLIANCE ARTERIOSAL’abbassamento del pistone fa aumentare il

volume, e perciò la pressione del liquido nelsistema. I tubi vengono stirati per accoglierequesto extra-volume. Tuttavia, più rigidi (menoelastici o dotati di minor compliance) essi sono,maggiore sarà la resistenza allo stiramento e piùaumenterà la pressione. Ciò spiega perché unadiminuzione della elasticità delle arterie(indurimento delle arterie) causa un aumento dellapressione del sangue nei soggetti anziani.

DISTRIBUZIONE DEL FLUSSO SANGUIGNOIl modello può giovare a illustrare in che modo il sangue può essere ridistribuito. Supponiamo che gli

sbocchi 1 e 2 siano ampi e i restanti siano stretti: allorché viene pompato liquido nel sistema, dagli sbocchi1 e 2 uscirà più liquido che dagli altri. L’aumento del pompaggio farà aumentare la pressione nel sistema eaumenterà anche ulteriormente l’efflusso da 1 e 2. Durante l’esercizio fisico le arteriole dei muscoli scheletricisi dilatano, la frequenza cardiaca aumenta e sale la pressione del sangue, sicché, nello stesso modo in cuil’efflusso da 1 e 2 aumenta, il flusso di sangue scorrente nei capillari muscolari aumenta fornendoli dimaggiori quantità di O2, glicoso, etc. In modo similare può essere ridistribuito alla cute o ad altri tessuti.

CONTROLLO DEL FLUSSO SANGUIGNO

Il modello illustra anche alcuni altri aspetti del flusso sanguigno. Quando gli sbocchi vengono ristretti, lapressione (PA) vigente a monte di essi (in maggiore prossimità della pompa) aumenterà, ma allo stessotempo il volume e la pressione del liquido scorrente verso l’uscita della tubatura (nei letti capillari)diminuiranno. Il flusso attraverso gli sbocchi che siano stati ristretti può, tuttavia, essere fatto aumentare sela portata (Q), e quindi la pressione vigente nel sistema, vengono ulteriormente accresciuti.



PRESSIONE DEL SANGUE

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Il ventricolo sinistro eietta nel sistema arterioso circa 80 ml di sangue ad ogni battito. Non tutto questosangue può immediatamente passare, tramite le arteriole, nei capillari e nelle vene durante una contrazionesistolica del cuore. Durante la sistole, circa l’80% del volume di scarica sistolica eiettato dal ventricolo

sinistro si accumula nel sistema arterioso per progredire poi durante la diastole.Le arterie conduttive sono sempre più o meno stirate. Quanto più esse vengono stirate (cioè più grande èla loro compliance) minore sarà il picco di pressione.

La resistenza periferica è principalmente dovuta a un certo grado di contrazione (“tono”) dellamuscolatura liscia della parete delle arteriole. (Il calibro di questi vasi è regolato dall’azione del sistemanervoso simpatico – vedi pag. 123-125.)

La pressione del sangue durante la sistole aumenta perché la quantità di sangue che dal cuore entra nelsistema arterioso è eccedente rispetto a quella che ne esce alla periferia. All’acme della pressione sistolica,l’afflusso e l’efflusso sono uguali. Successivamente la pressione diminuisce perché l’efflusso alla periferia èmaggiore dell’immissione di sangue dal cuore al sistema arterioso. La pressione giunge al massimo all’acmedella contrazione del cuore: pressione sistolica del sangue; è al minimo quando il cuore si rilascia: pressionediastolica del sangue.


A.D.

V.S.

ATRIO DESTRO0 mmHg

GRANDIVENE

vicino al cuorecirca 4 mmHg

VENEMUSCOLARI8 mmHg

VENULE10 mmHg

ARTERIOLE40 mmHg

ARTERIEMUSCOLARIdi maggior calibro110 mmHg

SISTEMA ARTERIOSOAORTA

Pressione Sistolicadel Sangue=120 mmHg

cade gradualmente

La pressione èsempre più bassadurante la diastole,ad es., 80 mmHg

Pressione del Polso=P.A. sist.– P.A. diast.Pressione arteriosaMedia≈ P.A. diast.+1/3(P.A. sist.– P.A. diast.)

La pressione è massima a metà dellasistole, quando il sangue vieneeiettato dal ventricolo sinistro.

La maggior partedell’energia impartita alsangue dalla contrazionecardiaca è stata già spesaal momento in cui il sangueraggiunge il settore venosodella circolazione.

CAPILLARI15 mmHg 9 30 mmHg

La pressione è minima quando il sangueviene drenato nell’atrio destroalla fine della diastole.

NOTA:- Ogni alterazione del volume totale e della viscosità del sangue inciderà anche sulla pressione delsangue.

Allorché si sta in piedi, fermi, l’effetto della gravità sul sangue venoso degli arti inferiori fa aumentare lapressione nelle vene dei piedi a 90 mmHg. I movimenti muscolari fanno diminuire questa pressione.



MISURAZIONE DELLA PRESSIONE SANGUIGNA ARTERIOSA

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La pressione sanguigna arteriosa può essere misurata, nell’uomo,mediante uno sfigmomanometro.

Questo consiste di un manicottopneumatico di gomma (ricopertoda stoffa) che viene avvoltoattorno a un braccio, al di sopradell’arteria brachiale. Un tuboconnette l’interno del manicottocon un manometro a mercurio.

Un altro tubo connette l’internodel manicotto con una pompaazionata a mano, munita divalvola

di scarico.

METODOViene pompata aria nel manicotto finché la pressione diquesto diventi maggiore di quella vigente nell’arteriadurante la sistole cardiaca. L’arteria, pertanto, restaocclusa durante sistole e diastole. (Contemporaneamentel’aria mantiene sollevata la colonna di Hg del manometro).Aprendo la valvola della pompa, la pressione nel

manicotto viene gradualmente fatta diminuire fino a che lamassima pressione vigente nell’arteria superi appena lapressione nel manicotto – una certa quantità di sanguecomincia allora a fluire durante la sistole. A questo puntocominciano a udirsi cupi e ritmici colpi mediante lostetoscopio (rumori di Korotkow ). L’altezza, in millimetri,della colonna di mercurio viene presa come misura dellapressione sanguigna sistolica (ad es., 120 mmHg). Lapressione nel manicotto viene fatta ulteriormente diminuirefino a che diventi appena inferiore alla più bassapressione vigente nell’arteria verso la fine della diastole(cioè, subito prima del successivo battito); il sangue orafluisce liberamente durante la sistole e la diastole. I suoninon sono più udibili. A questo punto, l’altezza delmercurio nel manometro viene presa come misura dellapressione sanguigna diastolica (ad es., 80 mmHg).Questi valori variano con il sesso, l’età, l’attività fisica, ilsonno, etc.

Quando il sangue viene sospinto a forza attraverso un restringimento in un vaso, si produce un flussoturbulento di esso. Ciò causa vibrazioni nel campo delle frequenze udibili, in tal modo producendosi i colpidetti rumori di Korotkow.


SISTOLE e DIASTOLE

Valvola discarico

Pompa

Manicotto

Sezione trasversaledel braccio

Manometro amercurio

SISTOLE e DIASTOLE

SISTOLE – Arteria ancora chiusadurante la DIASTOLE



ARTERIE ELASTICHE

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Le grandi arterie conduttrici prossime al cuore sono arterie elastiche.


Nel lato destro del cuore si producono le stesse modificazioni, ma, poiché le pressioni sono più basse, leforze in gioco sono minori.

Allorché il sangue viene espulso dal cuore durante la sistole, l’aumento di pressione e la distensione che sioriginano nell’aorta si propagano lungo tutto il sistema arterioso come un’onda – l’onda del polso (o ondasfigmica).

L’espansione e successiva retrazione della parete dell’arteria radiale costituiscono “il polso”, palpabilenella regione radio-carpica.

Un forte aumento della pressione sanguigna può aversi se queste pareti perdono, con l’età o per malattia,parte della loro elasticità e non possono più distendersi prontamente per accogliere tanta parte della gettatacardiaca durante la sistole, né retrarsi sufficientemente durante la diastole.

I valori della pressione sistolica e di quella diastolica possono essere allora ambedue più elevati.

SISTOLE

Quando i Ventricoli si contraggono

DIASTOLEQuando i Ventricoli si

rilasciano

la pressione nel cuorediminuisce

la valvola aorticaviene spinta a chiudersi

la pressione nel cuoreaumenta

la valvola aorticaviene forzata ad aprirsi

sangue viene

eiettato a forza nellaaorta

le pareti dell’aorta e quelle deisuoi rami maggiori vengonodistese per accogliere gran partedel sangue eiettato

le pareti dell’aorta e quelledei suoi rami si retraggonoalla posizione iniziale, cosìspingendo in avanti il sanguementre il cuore è in riposo

l’aorta funziona come una “pompa sussidiaria”,le sue pareti “spendendo” l’energia previamente“accumulata” derivandola dalla contrazionecardiaca, e forzando il sangue ad avanzarequando il cuore stesso è in riposo.Ciò giova a rendere meno irruente il flusso delsangue.

l’aorta funziona come un“serbatoio”, le sue pareti“accumulando” energia derivantedalla contrazione del cuore.



REGOLAZIONE DELLE ARTERIOLE

Il diametro delle arteriole può essere modificato dalla contrazione o dal rilasciamento della muscolaturaliscia presente nelle loro pareti, quindi il flusso di sangue che procede verso i letti capillari da esse rifornitipuò essere controllato. Esistono tre livelli di controllo arteriolare:

1. Molte arteriole, ad es. nel cervello, reagiscono a un improvviso aumento della pressione del sanguecontraendosi, sicché il flusso e la pressione capillare rimangono costanti (risposta miogenica).2. La liberazione di metaboliti locali mantiene in equilibrio il flusso ematico con l’attività metabolica dei

tessuti, ad es., cuore, cervello e muscolo.3. Composti chimici vasoattivi e fibre del sistema nervoso autonomo possono ridurre la circolazione

attraverso, ad es., la cute e gli organi addominali, anche sovrapponendosi agli altri meccanismi di controllo,per ridistribuire il sangue al fine di mantenere la circolazione del sangue destinato al cervello.

ARTERIOLE nelle GHIANDOLE SALIVARIUn enzima liberato dalle cellule ghiandolari causa laformazione del peptide vasodilatatore bradichinina.Il Peptide Intestinale Vasoattivo (VIP) liberato conl’acetilcolina per stimolazione di fibre

parasimpatiche concorre a produrre vasodilatazione.


I Centri più elevatisono probabilmente nella

CORTECCIA CEREBRALE

IPOTALAMO

T1

L2

S2

VIE EFFERENTISIMPATICHE

Fibre bulbospinalifanno sinapsicon vie efferenti

simpatiche direttealla muscolaturaliscia delle arteriole.

Stimolazione delSIMPATICOprovocavasocostrizionemediante fibrenoradrenergiche,vasodilatazionemediante fibrecolinergicheliberanti VIP eacetilcolina

Mavasocostrizione inossia, l’effettogenerale nel corpoè unavasocostrizione

S aumento dellapressione delsangue. (In questivasi lavasodilatazione haluogo passivamentein seguito a riduzionedegli impulsisimpatici

vasocostrittori )

CENTRO VASOMOTOREnel BULBO

ARTERIOLE dei GENITALIESTERNI

ARTERIOLE deiMUSCOLI SCHELETRICI

ARTERIOLE deiVISCERI

ARTERIOLE dellaCUTE

ARTERIOLE delle GHIANDOLE SALIVARI

? VIE EFFERENTI

PARASIMPATICHE CRANIALI

VIE EFFERENTI

fisiologia dispensa (modified)

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