Corso di Fisiologia Basi morfologiche e funzionali della vita - Lezione 6 1 Sistema nervoso - Moodle@Units
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Corso di Fisiologia (Basi morfologiche e funzionali della vita) Lezione 6 19 novembre 2021 1) Sistema nervoso 2) Sistema cardiovascolare
Calendario Venerdì 29/10 Fisiologia cellulare Venerdì 5/11 Fisiologia cellulare Lunedì 8/11 Fisiologia cellulare Venerdì 12/11 Fisiologia cellulare / S. nervoso Lunedi 15/11 Test 1 Venerdì 19/11 S. nervoso / circolatorio Lunedì 22/11 S. circolatorio Venerdì 26/11 S. respiratorio Lunedì 29/11 Test 2 Venerdì 3/12 S. renale Lunedì 6/12 S. digerente Venerdì 10/12 Test 3 Martedì 14/12 XXX
Recettori ionotropici
Glutammato
LTP induction NMDARs are blocked by Mg2+ But the Mg2+ block is releived at resting membrane by strong postsynaptic potential depolarization Mechanisms for inducing LTP AMPARs - Na+ enter normal synaptic transmission NMDARs – Ca2+ enters only if there is enough depolarization to displace Mg2+ that clogs the channel
LTP expression Large depolarization Opening of NMDARs Ca2+ enters the postsynaptic neuron AMPARs more sensitive to glutamate and more AMPARs inserted at the synapse
Encefalo / cervello: SNC - Encefalo / cervello
Telencefalo
• Corteccia cerebrale (percezione cosciente di Telencefalo
stimoli esterni, comandi motori, aree
associative: interpretazione realtà, emozione,
logica, lingua…)
• Ippocampo (memoria…)
• Amigdala (paura…)
• Gangli della base (regolazione movimento…)
Diencefalo
• Talamo (‘smistamento’ informazioni dalla e
alla corteccia…)
• Ipotalamo / ipofisi (omeostasi corporea…)
Tronco encefalico (regolazione attività
cardiaca, respiratoria…)
• Mesencefalo
• Ponte
• Bulbo (midollo allungato)
Cervelletto (coordinamento motorio…)
Classificazione delle FORME DI
MEMORIA
e loro localizzazione nel cervello
dell’uomo
MEMORIA MEMORIA
DICHIARATIVA NON-DICHIARATIVA
ESPLICITA IMPLICITA
SEMANTICA EPISODICA SUGGERIMENTO APPRENDIMENTO
(CONCETTI (AUTOBIOGRAFICA NON-ASSOCIATIVO:
APPRENDIMENTO Abitudine,
VOCABOLARIO) EVENTI) PROCEDURALE ASSOCIATIVO: sensibilizzazione
(abilità manuali e condizionamento disabitudine
procedure abituali classico ed operante
Neocortex Striato Striato Vie riflesse
Lobo temporale Cervelletto Amigdala
mediale (ippocampo) Cervelletto
+ Cx associativa
Amidala
Pavlovian fear conditioning Il topo apprende un'associazione tra US (shock) e il CS (suono) che predice l’US. Un CS (suono) emotivamente neutro è presentato per diversi secondi e lo shock è dato nell'ultimo secondo del CS. Dopo diversi accoppiamenti, la presentazione del solo suono provoca un congelamento difensivo e cambiamenti nell'attività del SNA ed endocrino. I topi con amigdala danneggiata non riescono a imparare l'associazione tra CS e US e quindi non esprimono paura quando il CS è presentato da solo. Gli input sensoriali raggiungono l'amigdala dal talamo sia direttamente che indirettamente. I segnali sensoriali dal talamo sono trasmessi alla corteccia. Di conseguenza l'amigdala e la corteccia sono attivate simultaneamente, ma l'amigdala risponde al pericolo prima che la corteccia elabori le informazioni. Dato che l'elaborazione corticale è necessaria per sperimentare consapevolmente la paura, è probabile che la risposta alla paura sia avviata prima di provare consapevolmente paura.
Encefalo / cervello: SNC - Encefalo / cervello
Telencefalo
• Corteccia cerebrale (percezione cosciente di Telencefalo
stimoli esterni, comandi motori, aree
associative: interpretazione realtà, emozione,
logica, lingua…)
• Ippocampo (memoria…)
• Amigdala (paura…)
• Gangli della base (regolazione movimento…)
Diencefalo
• Talamo (‘smistamento’ informazioni dalla e
alla corteccia…)
• Ipotalamo / ipofisi (omeostasi corporea…)
Tronco encefalico (regolazione attività
cardiaca, respiratoria, del cervello……)
• Mesencefalo
• Ponte
• Bulbo (midollo allungato)
Cervelletto (coordinamento motorio…)Ormoni Neuroipofisari: ADH e OXI
ADH e OXI sono prodotti da 2 diversi tipi di
neuroni. Il singolo tipo di neurone è in grado
di produrre o l’uno o l’altro.
Segnali che inducono il rilascio di ADH:
- incremento osmolarità ematica.
- diminuzione del volume ematico.
Segnali che inducono il rilascio di OXI:
- impulsi nervosi generati da collo dell’utero
durante travaglio.
- suzione della gh. mammaria da parte del
bambino.
OSSITOCINA VASOPRESSINAOrmoni Adenoipofisari Gli ormoni dell’ipofisi anteriore controllano così tante funzioni che l’ipofisi è spesso chiamata ‘ghiandola dominante’. Gli ormoni dell’adenoipofisi controllano metabolismo, crescita, riproduzione…. ORM. AGENTI SU G. ENDOCRINE Adrenocorticotropina (ACTH) Tireotropina (TSH) Orm. Gonadotropici: • follicolostimolante (FSH) • luteinizzante (LH) ORM. AGENTI SU TESS. SOMATICI orm. della crescita (GH) Prolattina (PRL)
Encefalo / cervello: SNC - Encefalo / cervello
Telencefalo
• Corteccia cerebrale (percezione cosciente di Telencefalo
stimoli esterni, comandi motori, aree
associative: interpretazione realtà, emozione,
logica, lingua…)
• Ippocampo (memoria…)
• Amigdala (paura…)
• Gangli della base (regolazione movimento…)
Diencefalo
• Talamo (‘smistamento’ informazioni dalla e
alla corteccia…)
• Ipotalamo / ipofisi (omeostasi corporea…)
Tronco encefalico (regolazione attività
cardiaca, respiratoria, del cervello……)
• Mesencefalo
• Ponte
• Bulbo (midollo allungato)
Cervelletto (coordinamento motorio…)Sistemi modulatori diffusi del tronco encefalico
Serotonina Noradrenalina Dopamina Acetilcolina
Substantia nigra
Raphe nuclei Locus ceruleus Ventral tegmental area (VTA) Vari Nuclei pontine
Sonno-veglia Attenzione Controllo motorio Apprendimento
Ansia-Umore Ansia-umore ‘’Ricompensa” Memoria
Each of the monoaminergic nuclei projects widely throughout the brainComportamenti che consideriamo tipicamente umani, come la memoria, il linguaggio e la compassione, dipendono anche dalla modulazione del cervello da parte dei sistemi ascendenti colinergico e monoamminergici. Questa dipendenza si evince dai legami tra morbo di Alzheimer e sistema colinergico, tra schizofrenia e sistema dopaminergico e dall’attenuazione della depressione con formaci che agiscono sulle sinapsi serotoninergiche e noradrenergiche. Quindi, sebbene il tronco encefalico sia filogeneticamente antico, i sistemi modulatori di questa regione del cervello rendono possibili e modulano molti dei comportamenti che consideriamo più tipicamente umani.
Encefalo / cervello: SNC - Encefalo / cervello
Telencefalo
• Corteccia cerebrale (percezione cosciente di Telencefalo
stimoli esterni, comandi motori, aree
associative: interpretazione realtà, emozione,
logica, lingua…)
• Ippocampo (memoria…)
• Amigdala (paura…)
• Gangli della base (regolazione movimento…)
Diencefalo
• Talamo (‘smistamento’ informazioni dalla e
alla corteccia…)
• Ipotalamo / ipofisi (omeostasi corporea…)
Tronco encefalico (regolazione attività
cardiaca, respiratoria, del cervello…)
• Mesencefalo
• Ponte
• Bulbo (midollo allungato)
Cervelletto (coordinamento motorio…)Anatomia del Sistema Nervoso
SNC - Midollo spinale
Principale via di comunicazione tra encefalo
e altri tessuti. Se sezionato perdita
sensibilità e paralisi
Suddiviso in 4 regioni
- cervicale (C1-C8)
- toracica (T1-T12)
- lombare (L1-L5)
- sacrale (S1-S5)
Ciascuna regione suddivisa in segmenti.
Ciascun segmento da origine a 2 nervi spinali
(destro e sinistro; SNP)SNC - Midollo spinale Al contrario di quanto visto nell’encefalo, nel midollo spinale la materia grigia è all’interno e la materia bianca all’esterno.
SNC - Midollo spinale La materia grigia è a forma di farfalla e si divide in corna dorsali, che ricevono le terminazioni dei neuroni afferenti sensoriali, che hanno i corpi cellulari nei gangli delle radici dorsali, e corna ventrali, che contengono i corpi cellulari dei motoneuroni che inviano i loro assoni efferenti ai tessuti periferici.
• Anatomia e funzione del Sistema nervoso • Sistemi sensoriali • Sistema motorio
Anatomia del Sistema Nervoso
Sensazione - percezione
Neuroni efferenti
SNC periferia
Neuroni afferenti
Periferia SNC
Sensazione: rilevamento “meccanico” di uno stimolo (SNP)
Percezione: assegnare allo stimolo un determinato significato (SNC)Percezione
Informazioni CONSCE Informazioni INCONSCE
Sensi somatici Stimoli somatici
Tatto - pressione Lunghezza e tensione muscolare
Temperatura
Dolore Stimoli somatico-viscerali
Pressione arteriosa
Sensi speciali pH ematico
Vista pH liquido cerebrospinale
Udito Inflazione polmonare
Equilibrio Osmolarità liquidi corporei
Sensi chimici: Temperatura
Gusto Glucosio ematico
Olfatto Distensione tratto gastrointestinalePercezione RECETTORI SENSORIALI: strutture neuronali specializzate per la percezione di specifici stimoli sensoriali e trasduzione in linguaggio del neurone (cioè in una variazione del potenziale di membrana) Ogni recettore risponde preferenzialmente a un particolare tipo di stimolo. I recettori possono rispondere anche ad altre modalità, che saranno però percepite come stimolo proprio di quel recettore perché proiettano nelle aree del SNC preposte a codificare quella particolare modalità (es. pressione sui bulbi oculari luce)
Apertura - chiusura di canali ionici che rispondono a particolari stimoli sono
responsabili per la trasduzione dello stimolo
CHIUSO APERTORecettori (cellulari)
Classe I: il recettore è lo stesso neurone
gangliare, con terminazioni recettoriali. Lo
stimolo è convertito direttamente in un
potenziale di recettore (=potenziale graduato)
PA.
Classe II: il recettore è una cellula separata.
Stimolo provoca rilascio di NT dal recettore,
che genera poi un potenziale sinaptico
(=potenziale graduato) nel neurone afferente
PA.
Classe III: neurone afferente attivato da
interneurone.Recettori (cellulari)
Classe I semplice Classe I complesso Classe II
Terminazione nervosa Terminazioni nervosa
libera racchiusa in capsule di
tessuto connettivo
(es. corpuscolo di Pacini)Campo recettivo I neuroni della sensibilità somatica e i recettori visivi sono attivati da stimoli che cadono in un area ben definita (=campo recettivo). Acuità tattile o visiva = capacità di discriminazione tra due punti. La distanza più piccola a cui due punti vengono ancora percepiti separati è detta soglia di discriminazione. Più piccoli sono i campi recettivi, maggiore è l’acuità (ma minore la sensibilità). Acuità è determinata anche dal livello di convergenza dei neuroni primari sui neuroni secondari.
Campo recettivo I neuroni della sensibilità somatica e i recettori visivi sono attivati da stimoli che cadono in un area ben definita (=campo recettivo). Acuità tattile o visiva = capacità di discriminazione tra due punti. La distanza più piccola a cui due punti vengono ancora percepiti separati è detta soglia di discriminazione. Più piccoli sono i campi recettivi, maggiore è l’acuità (ma minore la sensibilità). Acuità è determinata anche dal livello di convergenza dei neuroni primari sui neuroni secondari.
Inibizione laterale Uno stimolo che eccita un recettore (tattile o visivo), inibisce anche l’attività dei neuroni secondari limitrofi tramite attivazione di interneuroni inibitori. L’inibizione laterale aumenta l’acuità perché aumenta il contrasto tra campi recettivi adiacenti.
1) L’intensità dello stimolo è codificata in base al numero di recettori attivati (codifica di popolazione) Uno stimolo più intenso attiva più recettori alcuni a soglia più bassa altri a soglia più alta. Il SNC interpreta il numero di recettori attivati come una misura di intensità dello stimolo.
2) Intensità (e durata) dello stimolo è codificata anche in base al numero dei potenziali d’azione (codifica di frequenza)
Adattamento dei recettori Recettori tonici: adattano poco per parametri che devono essere monitorati continuamente(es. barocettori, nocicettori, alcuni recettori per il tatto) Recettori fasici: si attivano solo all’inizio (o all’inizio e alla fine) dello stimolo per rispondere a variazioni di un parametro (es. recettori olfattivi)
Codificazione sensoriale Ad eccezione dell’olfatto che raggiunge la corteccia olfattiva attraverso il bulbo olfattivo, tutte le altre informazioni sensoriali che raggiungono livello cosciente arrivano alla corteccia attraverso il talamo (‘stazione di smistamento’: es. i nuclei visivi ricevono informazioni visive e le inviano alla corteccia visiva). Informazioni sensoriali che non raggiungono lo stato di percezione cosciente e avviano riflessi viscerali sono generalmente integrate a livello del midollo spinale e/o tronco encefalico (es. regolazione pressione arteriosa).
Un esempio: percezione somatica
Soma dei neuroni sensoriali
primari nei gangli delle radici
dorsali (SNP) sinapsi su
neuroni sensoriali secondari o
nel midollo spinale (nocicezione,
temperatura, stimoli tattili
grossolani) o nel bulbo
(sensazioni tattili fini).
I neuroni secondari decussano e
raggiungono neuroni sensoriali
terziari in un nucleo specifico
del talamo del lato opposto.
Il talamo proietta alla corteccia
somatosensoriale primaria
(parte anteriore del lobo
parietale)Codificazione sensoriale Aree diverse della corteccia integrano informazioni sensoriali diverse
Organizzazione topografica Il neurochirurgo Wilder Penfiel fu il primo a dimostrare negli anni ’40 l’esistenza dell’homunculus. In più di 1000 pazienti svegli introdusse elettrodi e stimolò diverse zone della corteccia mappando così l’organizzazione topografica della corteccia sensoriale primaria (e motoria primaria). Rappresentazione altamente deformata.
• Anatomia e funzione del Sistema nervoso • Sistemi sensoriali • Sistema motorio
Anatomia del Sistema Nervoso
SN integra il movimento Il movimento è controllato dal SN a 3 livelli: 1) Midollo spinale integra i riflessi spinali (riflessso patellare) 2) Tronco encefalico e cervelletto controllano riflessi posturali e movimenti mano e occhi 3) Cx cerebrale e gangli della base per movimenti volontari (con talamo che modula e trasmette a cx cerebrale informazioni da midollo spinale, gangli della base e cervelletto)
SNC - Midollo spinale La materia grigia è a forma di farfalla e si divide in corna dorsali, che ricevono le terminazioni dei neuroni afferenti sensoriali, che hanno i corpi cellulari nei gangli delle radici dorsali, e corna ventrali, che contengono i corpi cellulari dei motoneuroni che inviano i loro assoni efferenti ai tessuti periferici.
Riflesso patellare
Via corticospinale per il
movimento volontario
Fibre che si originano nella corteccia motoria
primaria decussano (per il 90%) nel bulbo e
terminano nelle corna ventrali del midollo spinale
dove sinapsano direttamente motoneuroni
somatici (e con interneuroni).Moviemento volontario richiede
coordinamento di tutto il sistema motorio
Al fine di rendere il movimento accurato,
la via corticospinale è modulata da
informazioni sensoriali e da altre regioni
motorie
Ricevono informazione di feedback da:
- Gangli della base, i quali ricevono
informazioni da cx motorie, sensoriali e
associative e li inviano al talamo che li
invia all cx (Parkinson e Huntington sono
disordini dei gangli della base)
- Cervelletto (riceve informazioni
somatosensoriali ascendenti dal midollo
spinale e discendenti da cx; è un sistema
correggi-errore; di controllo predittivo)Anatomia del Sistema Nervoso
Sistema nervoso autonomo (SNA)
E’ suddiviso in simpatico (o ortosimpatico) e parasimpatico
a cui competono funzioni opposte: “ fight or flight ” e
“rest and digest”.
Es. vista di un serpente:
risposta motoria = scappare,
emozionale = tremare,
svenire, vuoto allo stomaco,
mediata da sistema simpaticoSistema nervosa autonomo (SNA) La maggior parte degli organi interni è sottoposto a un doppio controllo in cui una delle 2 branche del SNA è eccitatoria (generalmente il simp.) e l’altra è inibitoria (generalmente il parasimp.). Ci sono alcune eccezioni (le vedremo man mano). Le vie autonome sia simap. che parasimp. sono costituite da due neuroni efferenti collegati in serie Il n. pregangliare origina nel SNC e proietta a un ganglio autonomo situato all’esterno del SNC. Qui il soma del n. postgangliare riceve la sinapsi dal pre- gangliare e proietta verso il tessuto bersaglio.
Le fibre simpatiche e parasimpatiche escono dal midollo
spinale in diverse regioni
Simpatico (toracolombare)
Le fibre simp. escono dal midollo spinale
a livello toraco-lombare.
I gangli simp. sono in gran parte situati
a livello di una catena paravertebrale
che decorre parallela al midollo spinale.
Parasimpatico (craniosacrale)
Le fibre pregangliari escono dal bulbo-
ponte attraverso il III, VII, IX e X
(questo è il vago = 75% di tutte le fibre
para) nervo cranico e a livello sacrale
attraverso il II e III nervo spino-
sacrale.
I gangli parasimp. si trovano in
prossimità se non addirittura a
contatto degli organi bersaglio.Neurotrasmettitori del SNA
Alla regola generale enunciata in
figura esistono però alcune
eccezioni:
1) neuroni simp. che innervano
le ghiandole sudoripare
rilasciano ACh anziché NA
2) Alcuni neuroni del SNA sia
simp. che parasimp. non
secernono nè Ach nè NA ma
altri NTs (sostanza P, ATP;
VIP, somatostatina, NO)Giunzione neuroeffettrice
La struttura di una sinapsi
autonoma si differenzia dalle
sinapsi del SNC
Gli assoni formano numerose
varicosità contenenti NT. I
recettori postsinaptici non si
concentrano sotto alle
varicosità, rilascio meno
diretto, il NT diffonde con
modalità quasi paracrina,
influenza area molto vasta (più
cellule).La midollare del surrene
La midollare del surrene attivata dal SNA Simpatico secerne
catecolamine (principalmente adrenalina, A)
Durante lo sviluppo embrionale il tessuto nervoso deputato alla secrezione delle
catecolamine (NA & A) si divide in: SNA simpatico e midollare del surrene. Mentre
la parte corticale è una vera ghiandola endocrina di origine epidermica, la midollare
è un differenziamento funzionale in senso endocrino del SNA e può essere
considerata come un ganglio simpatico modificato la cui funzione è rilasciare
grandi quantità di A in circolo
Ormoni glucocorticoidi
(sotto controllo ipofisario
(adrenocorticotropina; ACTH)Sistema nervoso motorio
Ricapitalondo:
Il SNA è suddiviso in
simpatico (ortosimpatico)
e parasimpatico a cui
competono funzioni
decisamente diverse
rispettivamente “fight or
flight” e “rest and
digest”.Sistemi
Sistema tegumentario:
Barriera protettiva dall’ambiente
esterno
Sistema muscolo-scheletrico:
Movimento
Sistemi respiratorio, digerente,
urinario, riproduttivo:
Scambio di materiali con l’ambiente
Sistema circolatorio:
Distribuzione di materiali
Sistemi nervoso e endocrino:
Coordinamento
Sistema immunitario:
ProtezioneSistema cardiocircolatorio
Obiettivi
1. Organizzazione morfofunzionale del sistema cardiocircolatorio (=cardiovascolare)
2. Funzione e regolazione cardiaca
3. Sistema circolatorio: caratteristiche, regolazione, peculiarità distrettuali
4. Sangue: caratteristiche, funzioni, emopoiesi, emostasiSistema
Sistema CardioVascolare
cardiovascolare.
vene capillari arterie
Tre elementi:
CUORE: organo muscolare cavo, assimilabile ad una
capo
pompa idraulica doppia che spinge il sangue attraverso
arti superiori
due circuiti chiusi
vene
vena cava super.
ascendenti
polmonari
arterie
VASI SANGUIGNI: organizzati in 2 circuiti chiusi:
arterie
polmonari polmoni Grande circolo sistemico: aorta, grandi arterie, rami
atrio destro arteriosi, arteriole, capillari (zona di scambio), venule,
aorta addominale
atrio aorta
sinis. rami venosi, grandi vene, vene cave.
ventricolo
vene cave sinistro Piccolo circolo polmonare: arteria polmonare, arterie e
vena cava
ventricolo
destro
arterie capillari bronchiali, vene polmonari.
coronarie
cuore
inf.
tronco Parte dei liquidi tissutali entra in un 2º sistema, la
vena circolazione linfatica, che confluisce nel sistema venoso
epatica
arteria epatica
vena portale epatica
SANGUE: tessuto connettivo specializzato in cui la
fegato tratto digerente
vene renali vene renali
matrice intercellulare (plasma) è liquida e contiene in
sospensione vari tipi cellulari.
reni Arterie
valvola discendenti 5 litri (7-8% massa corporea), diviso nelle vene (60%,
pelvi ed arti inferiori
bassa pressione) e arterie (40%, alta pressione)Sistema CardioVascolare
FUNZIONI dell’APPARATO CARDIO-CIRCOLATORIO
• Trasporto:
– Scambio O2/CO2,
– Trasporto nutrienti/cataboliti
– Veicolazione ormoni
• Omeostasi:
– Temperatura
– Osmolalità
– pH
• Difesa:
– Da patogeni
– Da lesioni tissutaliIL CUORE
Il Cuore
vene capillari arterie
capo
arti superiori
Organo muscolare cavo, assimilabile a
vene
una pompa idraulica situato al centro
vena cava super.
ascendenti
polmonari
arterie
arterie
della cavità toracica.
polmonari polmoni
atrio destro Apice piegato verso sinistra
aorta addominale
atrio aorta
sinis.
ventricolo Base si trova dietro lo sterno
vene cave sinistro
vena cava
ventricolo
arterie
destro
coronarie Cuore dx alimenta circolo polmonare
cuore
inf.
tronco
vena
Cuore sin alimenta circolo sistemico
epatica
arteria epatica
vena portale epatica
Contrazione = sistole
fegato tratto digerente
vene renali vene renali
reni Arterie Rilassamento = diastole
valvola
discendenti
pelvi ed arti inferioriIL CUORE
1. Richiami di anatomia del cuore
2. Attività elettrica del cuore
a) Caratteristiche delle cellule miocardiche
b) Potenziale d’azione cardiaco, conduzione, basi ioniche e regolazione
c) Elettrocardiogramma
3. Attività meccanica del cuore
a) Accoppiamento eccitazione-contrazione
b) Ciclo cardiaco
c) Gittata cardiaca e sua regolazioneIL CUORE
1. Richiami di anatomia del cuore
2. Attività elettrica del cuore
a) Caratteristiche delle cellule miocardiche
b) Potenziale d’azione cardiaco, conduzione, basi ioniche e regolazione
c) Elettrocardiogramma
3. Attività meccanica del cuore
a) Accoppiamento eccitazione-contrazione
b) Ciclo cardiaco
c) Gittata cardiaca e sua regolazioneIL CUORE
Organo muscolare situato al centro della cavità toracica.
Apice piegato verso sinistra
Base dietro lo sterno
Organo cavo, base-apice = 12 cm; larghezza alla base = 9 cm; profondità alla base = 6 cm
300 g nel maschi adulto
Epicardio
Base
ApiceIL CUORE Contenuto nel sacco pericardico: costituito da foglietto interno (epicardio) e foglietto esterno (pericardio) Tra epicardio e pericardio 15-30 ml di fuido, drenato da sistema linfatico. Funzione: lubrificazione, riduce attrito Endocardio: strato endoteliale che riveste le camere interne Miocardio: strato muscolare tra endocardio e epicardio
IL CUORE Atri e Ventricoli
Sistema IL CUORECardioVascolare Le valvole cardiache assicurano la unidirezionalità del flusso nel cuore
IL CUORE
IL CUORE
IL CUORE
1. Richiami di anatomia del cuore
2. Attività elettrica del cuore
a) Caratteristiche delle cellule miocardiche
b) Potenziale d’azione cardiaco, conduzione, basi ioniche e regolazione
c) Elettrocardiogramma
3. Attività meccanica del cuore
a) Accoppiamento eccitazione-contrazione
b) Ciclo cardiaco
c) Gittata cardiaca e sua regolazioneTrasmissione sinaptica
TRASMISSIONE SINAPTICA ELETTRICA
Le gap junction sono diverse
dai canali che abbiamo studiato
finora:
poro largo (1.5-2 nm) e non
selettivo, di conseguenza diverse
sostanze (ioni e piccoli
metaboliti, ad esempio ATP)
possono diffondere liberamente
tra le due cellule.
FUNZIONI SINAPSI ELETTRICHE
1. Networks neuronali, networks gliali, muscolo cardiaco e liscio
2. Trasmissione segnali elettrotonici (ad esempio potenziale d’azione)
3. Trasmissione segnali metabolici (flusso di metaboliti tra le spire della guaina mielinica)Trasmissione sinaptica
TRASMISSIONE SINAPTICA ELETTRICA
Le gap junction sono diverse
dai canali che abbiamo studiato
finora:
poro largo (1.5-2 nm) e non
selettivo, di conseguenza diverse
sostanze (ioni e piccoli
metaboliti, ad esempio ATP)
possono diffondere liberamente
tra le due cellule.
CARATTERISTICHE DELLE SINAPSI ELETTRICHE
1. La propagazione del segnale è molto rapida
2. La propagazione del segnale è bidirezionaleIL CUORE
Le gap junctions hanno un diametro di 1.5-2 nm e sono
disposti a 10 nm di distanza tra loro secondo una
struttura a pianta esagonale, poro non selettivo che
permette il passaggio di molecole neutre e cariche sino a
un PM 1000 Dalton. Sono modulati dalla [O2] e [H+].
Ischemia = diminuzione di O2 e aumento di H+
chiusura parziale canali altera la conduzione
dell’eccitazione cardiaco.IL CUORE
Il Cuore è un sincizio funzionale: da un punto di
vista funzionale il miocardio è costituito da cellule
che formano una rete unificata di fibre muscolari.
Sono separate lateralmente mentre le porzioni
terminali sono tra loro unite dai dischi intercalari.
Qui le membrane si fondono e formano delle gap
junctions, che permettono la libera diffusione di ioni
e quindi la propagazione del PA. Per questo motivo
il tessuto miocardico viene anche definito un sincizio
funzionale
Si distingue un sincizio atriale ed uno ventricolare
tra loro separati dal tessuto fibroso (elettricamente
isolante) che circonda le aperture valvolari.IL CUORE
IL CUORE
IL CUORE
1. Richiami di anatomia del cuore
2. Attività elettrica del cuore
a) Caratteristiche delle cellule miocardiche
b) Potenziale d’azione cardiaco, conduzione, basi ioniche e regolazione
c) Elettrocardiogramma
3. Attività meccanica del cuore
a) Accoppiamento eccitazione-contrazione
b) Ciclo cardiaco
c) Gittata cardiaca e sua regolazioneIL CUORE
Si distinguono tre popolazioni cellulari
funzionalmente distinte.
Primo gruppo: cellule pacemaker, responsabili
dell’autoritmicità. A questo gruppo appartengono le
cellule del nodo senoatriale (NSA; pacemaker
primario), le cellule del nodo atrio ventricolare (NAV;
pacemaker secondario), più cellule costituenti altri
pacemaker ectopici minori.
Secondo gruppo: cellule in grado di propagare velocemente l’eccitazione. Sono le cellule che
costituiscono il fascio di His (che si origina dal NAV) e le fibre di Purkinje (che si irradiano dalle
due branche del f. di His e trasferiscono l’eccitazione alle diverse regioni del ventricolo). O quelle
che costituiscono il fascio di Bachmann che propaga l’ecc. dal NSA all’atrio sinistro. Dotate
anch’esse di autoritmicità.
Terzo gruppo: le cellule che rispondono all’eccitazione con un’efficace contrazione, queste sono
le cellule atriali e ventricolari che costituiscono il miocardio di lavoro.IL CUORE Nelle tre popolazioni cellulari si registrano due tipi di PA. Il PA a risposta rapida si riscontra nei cardiomiociti atriali e ventricolari e nelle fibre specializzate alla conduzione (fascio di His e f. di Purkinje). Il PA a risposta lenta si riscontra nelle cellule del NSA (pacemaker primario) e del NAV (pacemaker secondario) ma anche in cellule specializzate che possono divenire pacemaker sostitutivi, che dettano un loro ritmo di contrazione in caso inattività del NSA e NAV.
IL CUORE
In condizioni normali l’eccitazione si
origina nel NSA (pacemaker
primario), si propaga fino al NAV, e
raggiunge le branche del fascio di His
e le fibre del Purkinje, che
trasmettono l’eccitazione al
miocardio ventricolare dove si
propaga dall’interno verso l’esterno,
dall’apice verso la base dei ventricoli.IL CUORE
Vie internodali
NODO ATRIO-
VENTRICOALRE
Ritardo di 120 - 160 ms nella conduzione dell’impulso dal NAV ai ventricoli, così atri e
ventricoli non si contraggono in contemporanea ma sequenzialmente permettendo il
passaggio del sangueIL CUORE
1. Richiami di anatomia del cuore
2. Attività elettrica del cuore
a) Caratteristiche delle cellule miocardiche
b) Potenziale d’azione cardiaco, conduzione, basi ioniche e regolazione
c) Elettrocardiogramma
3. Attività meccanica del cuore
a) Accoppiamento eccitazione-contrazione
b) Ciclo cardiaco
c) Gittata cardiaca e sua regolazioneIl Potenziale d’Azione
IL POTENZIALE D’AZIONE: cenni storici
The Nobel Prize in Dal 1939 al 1952, con una pausa di 5 anni dovuta alla guerra, Hodgkin
Physiology or Medicine and Huxley, sfruttando il lavoro di Young (1936 che trovò il miglior modo
1963 di inserimento degli elettrodi nell’assone di calamaro), hanno dato una
Huxley spiegazione chiara e corretta del PA senza mai citare la parola canale.
Il concetto di canale prese consenso dai primi del ’70 grazie alla messa
a punto delle tecnica del Patch-Clamp (Neher and Sackman Nobel nel
1991).
Perché proprio l’assone del
calamaro?
Hodgkin
Molto di quello che sappiamo
oggi su come il segnale
elettrico viaggia lungo la rete
nervosa deriva da
esperimenti condotti
sull’assone gigante di
Elettrodo inserito calamaro.
all’interno La prima
dell’assone di registrazione del PA
calamaroBasi ioniche del potenziale d’azione
40
20
0
V membrane (mV)
-20
THRESHOLD
-40
-60 RESTING
-80
Time (ms)
1 3 5 6 7IL CUORE Confronto PA neurone - muscolo scheletrico - muscolo cardiaco
IL CUORE
Le cellule atriali e ventricolari del miocardio di
Basi ioniche del PA a lavoro sono caratterizzate da Vm piuttosto negativo
risposta rapida (-80/-90 mV). In queste cellule il PA in risposta a
una stimolazione è caratterizato da 4 fasi:
Una attivazione molto rapida dovuta ad attivazione
canali Na+ V-dip (soglia: -70 mV; fase 0)
Raggiunto +20 mV per 1-2 ms segue una fase di
ripolarizzazione iniziale dovuta a inattivazione
canali Na+ e attivazione canali K+ (fase 1)
Segue fase plateau a 0/-20 mV (fase 2) per 200 -
250 ms dovuta ad attivazione canali Ca2+ V-dip (L-
type) controbilanciati da canali K+
dopo la fase di plateau il PA inizia a ripolarizzare,
dovuto a inattivazione canali Ca2+ (fase 3)
Raggiungemento Vm (fase 4).IL CUORE
Basi ioniche del PA a
risposta rapida
Fase 0
Attivazione – inattivazione canali Na+ V-dip
(simile al PA neuronale)IL CUORE
Basi ioniche del PA a
risposta rapida
Fase 1
Attivazione – inattivazione canali Na+ V-dip
(simile al PA neuronale)
Attivazione canali K+ V-dipIL CUORE
Basi ioniche del PA a
risposta rapida
Fase 2
Attivazione – inattivazione canali Na+ V-dip
(simile al PA neuronale)
Attivazione – lenta inattivazione canali Ca2+ V-dip L-type
Bilanciamento
(nel PA neuronale componente Ca2+ minoritaria)
Attivazione canali K+ V-dipIL CUORE
Basi ioniche del PA a
risposta rapida
Fase 3
Attivazione – inattivazione canali Na+ V-dip
(simile al PA neuronale)
Attivazione – lenta inattivazione canali Ca2+ V-dip L-type
(nel PA neuronale componente Ca2+ minoritaria)
Vince
Attivazione canali K+ V-dipIL CUORE
Basi ioniche del PA a
risposta rapida
Fase 4
Attivazione – inattivazione canali Na+ V-dip
(simile al PA neuronale)
Attivazione – lenta inattivazione canali Ca2+ V-dip L-type
(nel PA neuronale componente Ca2+ minoritaria)
Vince
Attivazione canali K+ V-dipPuoi anche leggere
