NATURA QUANTICA DEL RILASCIO DEL NEUROTRASMETTITORE Sinapsi_2

Potenziali di placca in miniatura (mepp) anche in assenza di stimolazione presinaptica, si registrano sulla cellula muscolare modificazioni spontanee del potenziale di membrana sono analoghe al EPP ma di ampiezza notevolmente inferiore (< 1 mV) hanno la stessa farmacologia; sono denominati potenziali di placca in miniatura (mepp) Potenziali di placca in miniatura (mepp) - gli mepp sono eventi casuali di ampiezza molto piccola (circa 0.5 - 1 mV) che si registrano in assenza di stimolazione con il terminale postsinaptico a riposo. - hanno ampiezze che sono multipli interi di un evento elementare (quanto sinaptico) - possono essere registrati anche durante una stimolazione se si riduce il Ca extracellulare o dei bloccanti dei recettori postsinaptici Che relazione esiste tra EPP e mepp? riducendo il Ca2+ extra- cellulare, si riduce il rilascio di ACh l’ampiezza degli EPP diminuisce al di sotto della soglia stimolando il motoneurone in basso Ca2+ l’ampiezza degli EPP si riduce a multipli interi dell’ampiezza dei mepp . Sinapsi_2

Teoria del rilascio quantico l’ampiezza più piccola (unitaria o quanto) corrisponde ad un mepp ed è l’evento che avviene con maggiore probabilità le altre ampiezze (gli EPP) sono multipli interi di un mepp Ampiezze degli EPP in basso Ca2+ Ampiezze dei mepp i mepp sono il prodotto del rilascio di una unità di mediatore, ovvero del contenuto di una vescicola presinaptica. Una vescicola (unità di mediatore) contiene 10.000-40.000 molecole di ACh e causa un mepp di 0.5-1 mV durante una stimolazione viene rilasciato il contenuto di 200-300 vescicole che permettono di raggiungere con sicurezza un potenziale di placca di circa 30-60 mV (giunzione neuromuscolare) Teoria del rilascio quantico nelle sinapsi neuronali, il numero di vescicole che si fondono e rilasciano il loro contenuto è molto ridotto (1-3 per contatto sinaptico). Esistono però molti contatti sinaptici che rilasciano il contenuto di 1-2 vescicole ciascuno. L’ampiezza del pot. postsinaptico potrà essere positiva o negativa a seconda del numero di contatti eccitatori ed inibitori. Sinapsi_2

Eventi della trasmissione sinaptica (riepilogo) Sinapsi_2

IL RECETTORE NICOTINICO (COLINERGICO) DELL’ACETILCOLINA Sinapsi_2

Struttura del recettore nicotinico muscolare dell’ACh (nAChR) nei vertebrati è costituito da 5 subunità (2a, b, e, d) (P.M. 250 kD) negli invertebrati la subunità e è sostituita dalla subunità g (2a, b, g, d) ciascuna subunità è formata da 4 STM (M1-M4) forma un poro acquoso attivato da 2 molecole di ACh permeabile a Na+, K+, Ca2+ bloccato da: d-tubocurarina (alcaloide) a-bungarotossina (proteina) a-conotossina (proteina) fotografia al microscopio elettronico dell’nAChR Gli nAChR dei neuroni sono formati da due subunità (a, b) secondo un rapporto 3a:2b. Sono coinvolti nella malattia di Alzheimer (agonisti dell’nAChR e inibitori dell’ACh-esterasi ritardano l’insorgenza della patologia). Gli nAChR neuronali Sinapsi_2

Il bungaro a strisce (Bungarus multicintus) Le neurotossine antagoniste di nAChR Sono peptidi prodotti come arma di attacco da alcuni animali esotici Il bungaro a strisce (Bungarus multicintus) Il suo veleno contiene la a-bungarotossina che blocca l’nAChR La conchiglia conica (Conus geographus) Il veleno contiene la a-conotossina che blocca l’nAChR Contiene anche altre neurotossine che bloccano i canali del Ca2+ (w-conotossina), del Na+ (m-conotossina) e del K+ (k-conotossina) Bulgurus multicintus (cobra) Sinapsi_2

Funzione dell’nAChR muscolare rilascio di ACh legame dell’ACh con nAChR a livello della placca motrice apertura di nAChR: entrata di Na+ e Ca2+, uscita di K+ potenziale di placca (depol. postsinaptica) apertura dei canali del Na+ e K+ V-dipendenti muscolari genesi e propagazione del p. d’azione lungo la fibra muscolare Sinapsi_2

L’enzima ACh-esterasi l’ACh-esterasi è presente sulla membrana post-sinaptica idrolizza l’ACh in acetato + colina è responsabile della fase decrescente del p. di placca inibitori dell’ACh-esterasi potenziano l’attività della sinapsi Stimolo presinaptico t (ms) azione della ACh-esterasi attivazione del nAChR Il ciclo della colina La colina che si forma dall’azione dell’ACh-esterasi è trasportata all’interno del terminale presinaptico (re-uptake) da uno specifico trasportatore (CHT1). E’ utilizzata per la sintesi di nuova ACh Sinapsi_2

Inibitori dell’ACh-esterasi Sono molecole che bloccano l’enzima che degrada l’ACh in colina + acetato. Aumentano i livelli di ACh a livello postsinaptico Il potenziale di placca decade meno velocemente ed aumenta di ampiezza, Si generano più facilmente p. d’azione che fanno contrarre il m. scheletrico e permettono una contrazione muscolare sostenuta I gas nervini e gli insetticidi sono inibitori covalenti dell’ACh-esterasi (composti organofosfati) Gli inibitori reversibili dell’ACh-esterasi (piridostigmina, neostigmina, galantamina) sono utilizzati per la cura della miastenia gravis e la malattia di Alzheimer EPP sottosoglia di un muscolo affetto da miastenia gravis (insufficiente per generare un P.A.) dopo trattamento con un inibitore dell’ACh-esterasi l’EPP è in grado di raggiungere la soglia e genera un P.A. - Gas nervini e insetticidi sono inibitori covalenti dell’ACh-esterasi (derivati del fosforo organico). I loro effetti sono irreversibili e mortali. - Gli inibitori reversibili dell’ACh-esterasi (piridostigmina, neostigmina, galantamina) sono invece utilizzati per la cura della Miastenia gravis e la malattia di Alzheimer. L’ inibizione dell'enzima colinesterasico, provoca un accumulo di neuromediatore chimico, l'acetilcolina, responsabile ultimo del decesso. Si verificano caduta della pressione ematica (sanguigna) in seguito a vasodilatazione massiva, spasmi e crampi bronchiali con sintomi di soffocamento, tosse persistente, movimenti oculari incoordinati, cianosi, vomito continuo, paralisi muscolare tonica con tetanismo (movimenti muscolari involontari e inarrestabili). La gravità dei sintomi è direttamente proporzionale al quantitativo di tossico assorbito; il decesso, in ogni caso, sopraggiunge nello spazio di 2-10 minuti, principalmente per crisi cardiaca (con successivo arresto) e/o per asfissia da paralisi diaframmatica-intercostale. Iniezioni d'atropina e respirazione artificiale possono, in qualche caso,far superare la crisi. Sinapsi_2

Miastenia gravis trasmissione sinaptica gravemente compromessa. patologia associata ad una ridotta densità di nAChR causata da una reazione autoimmune (anticorpi) contro il recettore nicotinico. trasmissione sinaptica gravemente compromessa. inibitori della ACh-esterasi come agenti terapeutici potenziano la risposta sinaptica topo miastenico prima e dopo trattamento con neostigmina: un inibitore reversibile dell’ACh-esterasi la sindrome è stata indotta iniettando una dose di nAChR di Torpedo californica, ripetuta dopo 45 giorni prima paziente miastenico trattato con un inibitore della ACh-esterasi Sinapsi_2 dopo