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Metabolismo cerebrale
Lapprovvigionamento da parte del
cervello avviene in dipendenza
del trasporto di molecole
attraverso BBB
Poche sostanze NON sono soggette
a controllo: Ossigeno, glucosio,
corpi chetonici, etanolo
Caratterizzato da barriera emato-encefalica (BBB)
Caratterizzato da Presenza di barriera
       emato-encefalica (BBB)
Sostanze anfipatiche+liposolubili passano
   Sostanze idrofiliche solo se c竪 un
             trasportatore
Glucosio passa BBB (GLUT-1; insulino-indipendente)
  lutilizzo di glucosio NON dipende da
                    insulina

Glucosio:
 85% glicolisi/Krebs  ATP
 10% glicolisi anaerobia (Produce un
  poco di acido lattico)
 5% Pentoso-fosfati NADPH sintesi di
  lipidi , soprattutto guaine mieliniche
 Il cervello dipende dal fegato per
  quanto riguarda la regolazione della
  glicemia sia in condizioni di buona
  alimentazione (glicogenosintesi/lisi)
  sia nel digiuno (gluconeogenesi)

 Glicogeno: quasi nullo (sopravvivenza 3
  minuti)
CERVELLO
Usa 2 substrati energetici:
Normalmente Glucosio
Digiuno prolungato Corpi chetonici
Glucosio utilizzato: 100-120 g/die (25% del glu totale)-
lATP serve per mantenere pompe ioniche (NA-K)
O2 (1/5 del totale)
Solo i corpi chetonici (acetoacetato,
  betaidrossibutirrrato, prodotti dal fegato)
  possono sostituire il glucosio come fonte
  energetica. Dallacetone non si puo ricavare
  energia
Digiuno, dieta lipidica, diabete, neonato
Acetacetato + succinilCoAAcetoacetilCoA
 2 acetil CoA  Krebs
Aminoacidi
 Lingresso di aminoacidi nel cervello 竪
  controllato da trasportatori
 Gli a.a. + abbondanti sono glutamato e
  aspartato che vengono sintetizzati direttamente
  nel cervello



Amino acidi: trasportatori separati (AA neutri, acidi,
  basici)
Gli a.a. che sono anche NT non passano liberamente
glutammico




      glutammina
Metabolismo Aminoacidi :
Alfa-keto glutarico + NH3  glutammico (+ abbondante )
Encefalopatia epatica: incapacit del fegato di eliminare NH3 (come
urea )
Glu  Piruvico   Citrato       a-chetoglutarico  CO2+ATP


                                    + NH3
                                    Glutammico
                                            +NH3
                                    glutammina
Lipidi
 Il cervello 竪 incapace di utilizzare
  lipidi per produrre energia:    Manca
  di betachetotiolasi attiva sugli acidi
  grassi a lunga catena

pu嘆 fare sintesi di lipidi ( fosfolipidi
  e colesterolo)

Pu嘆 importare lipidi (LDL) attraverso la
  BBB (ac. Grassi essenziali)
Trasporti nei neuroni




11
8sist nervoso
Caratteristiche principali dei
                  neuroni
    Lunghezza fino 1 m
    Trasporti veloci nucleo-terminali: motori molecolari
       Trasporto anterogrado: kinesina
       Trasporto retrogrado: dineina
    Gran numero di interconnessioni (plasticit)
       Sinapsi elettriche - pi湛 veloci
           Apertura dei canali voltaggio dipendenti da assoni a
            neuroni
       Sinapsi chimiche - pi湛 versatili (esistenza postulata nel 1904):
           Sostanze che aprono/chiudono un canale ionico
           Sostanze che si legano a un recettore che rilascia un 2属
            messaggero che causa lapertura/chiusura del canale ionico
    Perdita della capacit riproduttiva
13     Apoptosi = morte neuronale
Na K
        ATPasi

        3
1   2


        La diffusione
        laterale del Na
        apre altri canali
        pi湛 a valle:
        propagazione
Canali ionici voltaggio-
                   dipendenti
    Membrana polarizzata:
      Canali chiusi
         Na+ e K+ non passano
    Membrana depolarizzata:
      Canali aperti
         Na+ e K+ passano seguendo il gradiente di
          concentrazione
         t <1 msec



    15
Mielina
 Formata da cellule gliali (Schwann nel SNP e
  oligodendrociti nel SNC)
   Isolamento elettrico
   Aumenta la velocit di propagazione
 Sclerosi multipla=demielinazione




    16
8sist nervoso
SINTESI

neurotrasmettitori
DECARBOSSILAZIONE


            Decarbossilasi

             PLP




QUESTA REAZIONE FORMA LE AMMINE BIOGENE (es.
NEUROTRASMETTITORI)
Amine biogene (decarbossilazione PALP-dipendente degli a.a.)


        Si forma da:                     GABA
        Ac.Glutammico

                                         Colina (Acetilcolina)
        Serina

        Fenilalanina                     Catecolammine(adren
                                         alina)
        Triptofano
        Istidina                         Serotonina
                                         Istamina
        Arginina                         NO
I PRINCIPALI
NEUROTRASMETTITORI
(serotonina)
8sist nervoso
Acetilcolina
  Parasimpatico autonomo, gangli del simpatico (memoria) e
                  giunzioni neuromuscolari
 Colina + AcCoA  Acetilcolina + CoASH (colina acetil
  transferasi)
 Recettori
    Nicotinico (gangli e giunzioni neuromuscolari,
     canale ionico per Na e K, veloce)
    Muscarinico (diffuso nel SNC, muscolatura liscia e
     ghiandole sotto controllo del sistema parasimpatico,
     inibito da atropina)
 Degradata da acetilcolinesterasi



 24
Altri neurotrasmettitori
 Neuropeptidi proteici o oppiodi
    Endorfine, encefaline, somatostatine, LH, angiotensine etc
    Sintetizzate come pro-peptidi e idrolizzati
    Mediatori di risposte sensoriali e emotive (fame, sete, piacere,
     dolore, etc)
 Ossido nitrico (NO)
    Memoria
    Controllo delicato (tossico sia se presente a livelli bassi sia
     alti)
    Non si accumula in vescicole ma viene rilasciato
     continuamente
 ATP
    Recettori delladenosina (inibitori)


     25
Neurotrasmettitori
 Eccitatori (causano depolarizzazione del neurone
  postsinaptico, favoriscono la genesi del potenziale di
  azione):
    Acetilcolina (inibito da nicotina), aspartato,
     dopamina, istamina, norepinefrina, epinefrina,
     ATP, glutamato, 5-idrossitriptamina (serotonina)
 Inibitori (causano iperpolarizzazione del neurone
  postsinaptico, inibiscono il potenziale di azione):
    4-粒-aminobutirrato (GABA, inibito da barbiturici),
     taurina, glicina (inibito da stricnina)


26
8sist nervoso
RILASCIO

Neurotrasmettitori
8sist nervoso
 Rilasciate per                         Vescicole sinaptiche
  esocitosi
   Piccole: contengono
    solo il
    neurotrasmettitore
   Grandi: contengono
    anche gli enzimi per
    la sintesi del
    trasmettitore
      Sinapsina: esecutore di esocitosi
      Sinaptofisina: forma il canale di
       fuoriuscita della vescicola
      Sinaptotagmina: docking sulla
       membrana post-sinaptica
      Sintaxina: interazione con Ca++
      Sinaptobrevina: trasporto della vescicola
       attraverso lo spazio sinaptico, inibita
       dalle tossine del tetano e della pertosse
      Rab3: docking e fusione


  30
RECETTORI
8sist nervoso
8sist nervoso
( Canali ionici aperti da ligandi )




        ( Con attivit guanilico ciclasi )



  ( Con attivit tirosina-chinasi )

  (Collegati a proteine G)
NT ---> 2属 messaggero
INATTIVAZIONE
8sist nervoso
8sist nervoso
Acetilcolina                    Acetato + colina
          acetilcolinesterasi
Recettore                 Paralisi spastica
                                               Paralisi flaccida
                                 antagonista

Acetilcolina                         Acetato + colina
               acetilcolinesterasi




               Inibitori
8sist nervoso
Dopamina
        Maggior neurotrasmettitore dei gangli basali e movimento volontario


 5 recettori diversi per dopamina (D1  D5)
      Ciascuno con secondi messaggeri, agonisti e
       antagonisti diversi
      Parkinson (difetto in D4)
      Schizofrenia (difetto in D2)
 Metabolita terminale della degradazione di
  dopamina: ac. Vanillilico, dosabile nelle
  urine
42
circolo
          Carbidopa




SNC       Carbidopa
8sist nervoso
8sist nervoso
RDA                        700
Uova                       942 袖g
Latte                      295
Carote                     1148

Avitaminosi: Cecit notturna (aumento della soglia visiva),
8sist nervoso
luce




Tutto-transretinale
Rodopsina
Proteina integrale di membrana
 Parte proteica: opsina
 Gruppo cromoforo: retinale
 Nella membrana del disco, non della cellula
8sist nervoso
8sist nervoso
8sist nervoso
Impulso    buio
      luminoso



-30
mV


-50
8sist nervoso

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8sist nervoso

  • 1. Metabolismo cerebrale Lapprovvigionamento da parte del cervello avviene in dipendenza del trasporto di molecole attraverso BBB Poche sostanze NON sono soggette a controllo: Ossigeno, glucosio, corpi chetonici, etanolo
  • 2. Caratterizzato da barriera emato-encefalica (BBB)
  • 3. Caratterizzato da Presenza di barriera emato-encefalica (BBB) Sostanze anfipatiche+liposolubili passano Sostanze idrofiliche solo se c竪 un trasportatore
  • 4. Glucosio passa BBB (GLUT-1; insulino-indipendente) lutilizzo di glucosio NON dipende da insulina Glucosio: 85% glicolisi/Krebs ATP 10% glicolisi anaerobia (Produce un poco di acido lattico) 5% Pentoso-fosfati NADPH sintesi di lipidi , soprattutto guaine mieliniche Il cervello dipende dal fegato per quanto riguarda la regolazione della glicemia sia in condizioni di buona alimentazione (glicogenosintesi/lisi) sia nel digiuno (gluconeogenesi) Glicogeno: quasi nullo (sopravvivenza 3 minuti)
  • 5. CERVELLO Usa 2 substrati energetici: Normalmente Glucosio Digiuno prolungato Corpi chetonici Glucosio utilizzato: 100-120 g/die (25% del glu totale)- lATP serve per mantenere pompe ioniche (NA-K) O2 (1/5 del totale)
  • 6. Solo i corpi chetonici (acetoacetato, betaidrossibutirrrato, prodotti dal fegato) possono sostituire il glucosio come fonte energetica. Dallacetone non si puo ricavare energia Digiuno, dieta lipidica, diabete, neonato Acetacetato + succinilCoAAcetoacetilCoA 2 acetil CoA Krebs
  • 7. Aminoacidi Lingresso di aminoacidi nel cervello 竪 controllato da trasportatori Gli a.a. + abbondanti sono glutamato e aspartato che vengono sintetizzati direttamente nel cervello Amino acidi: trasportatori separati (AA neutri, acidi, basici) Gli a.a. che sono anche NT non passano liberamente
  • 8. glutammico glutammina
  • 9. Metabolismo Aminoacidi : Alfa-keto glutarico + NH3 glutammico (+ abbondante ) Encefalopatia epatica: incapacit del fegato di eliminare NH3 (come urea ) Glu Piruvico Citrato a-chetoglutarico CO2+ATP + NH3 Glutammico +NH3 glutammina
  • 10. Lipidi Il cervello 竪 incapace di utilizzare lipidi per produrre energia: Manca di betachetotiolasi attiva sugli acidi grassi a lunga catena pu嘆 fare sintesi di lipidi ( fosfolipidi e colesterolo) Pu嘆 importare lipidi (LDL) attraverso la BBB (ac. Grassi essenziali)
  • 13. Caratteristiche principali dei neuroni Lunghezza fino 1 m Trasporti veloci nucleo-terminali: motori molecolari Trasporto anterogrado: kinesina Trasporto retrogrado: dineina Gran numero di interconnessioni (plasticit) Sinapsi elettriche - pi湛 veloci Apertura dei canali voltaggio dipendenti da assoni a neuroni Sinapsi chimiche - pi湛 versatili (esistenza postulata nel 1904): Sostanze che aprono/chiudono un canale ionico Sostanze che si legano a un recettore che rilascia un 2属 messaggero che causa lapertura/chiusura del canale ionico Perdita della capacit riproduttiva 13 Apoptosi = morte neuronale
  • 14. Na K ATPasi 3 1 2 La diffusione laterale del Na apre altri canali pi湛 a valle: propagazione
  • 15. Canali ionici voltaggio- dipendenti Membrana polarizzata: Canali chiusi Na+ e K+ non passano Membrana depolarizzata: Canali aperti Na+ e K+ passano seguendo il gradiente di concentrazione t <1 msec 15
  • 16. Mielina Formata da cellule gliali (Schwann nel SNP e oligodendrociti nel SNC) Isolamento elettrico Aumenta la velocit di propagazione Sclerosi multipla=demielinazione 16
  • 19. DECARBOSSILAZIONE Decarbossilasi PLP QUESTA REAZIONE FORMA LE AMMINE BIOGENE (es. NEUROTRASMETTITORI)
  • 20. Amine biogene (decarbossilazione PALP-dipendente degli a.a.) Si forma da: GABA Ac.Glutammico Colina (Acetilcolina) Serina Fenilalanina Catecolammine(adren alina) Triptofano Istidina Serotonina Istamina Arginina NO
  • 24. Acetilcolina Parasimpatico autonomo, gangli del simpatico (memoria) e giunzioni neuromuscolari Colina + AcCoA Acetilcolina + CoASH (colina acetil transferasi) Recettori Nicotinico (gangli e giunzioni neuromuscolari, canale ionico per Na e K, veloce) Muscarinico (diffuso nel SNC, muscolatura liscia e ghiandole sotto controllo del sistema parasimpatico, inibito da atropina) Degradata da acetilcolinesterasi 24
  • 25. Altri neurotrasmettitori Neuropeptidi proteici o oppiodi Endorfine, encefaline, somatostatine, LH, angiotensine etc Sintetizzate come pro-peptidi e idrolizzati Mediatori di risposte sensoriali e emotive (fame, sete, piacere, dolore, etc) Ossido nitrico (NO) Memoria Controllo delicato (tossico sia se presente a livelli bassi sia alti) Non si accumula in vescicole ma viene rilasciato continuamente ATP Recettori delladenosina (inibitori) 25
  • 26. Neurotrasmettitori Eccitatori (causano depolarizzazione del neurone postsinaptico, favoriscono la genesi del potenziale di azione): Acetilcolina (inibito da nicotina), aspartato, dopamina, istamina, norepinefrina, epinefrina, ATP, glutamato, 5-idrossitriptamina (serotonina) Inibitori (causano iperpolarizzazione del neurone postsinaptico, inibiscono il potenziale di azione): 4-粒-aminobutirrato (GABA, inibito da barbiturici), taurina, glicina (inibito da stricnina) 26
  • 30. Rilasciate per Vescicole sinaptiche esocitosi Piccole: contengono solo il neurotrasmettitore Grandi: contengono anche gli enzimi per la sintesi del trasmettitore Sinapsina: esecutore di esocitosi Sinaptofisina: forma il canale di fuoriuscita della vescicola Sinaptotagmina: docking sulla membrana post-sinaptica Sintaxina: interazione con Ca++ Sinaptobrevina: trasporto della vescicola attraverso lo spazio sinaptico, inibita dalle tossine del tetano e della pertosse Rab3: docking e fusione 30
  • 34. ( Canali ionici aperti da ligandi ) ( Con attivit guanilico ciclasi ) ( Con attivit tirosina-chinasi ) (Collegati a proteine G)
  • 35. NT ---> 2属 messaggero
  • 39. Acetilcolina Acetato + colina acetilcolinesterasi
  • 40. Recettore Paralisi spastica Paralisi flaccida antagonista Acetilcolina Acetato + colina acetilcolinesterasi Inibitori
  • 42. Dopamina Maggior neurotrasmettitore dei gangli basali e movimento volontario 5 recettori diversi per dopamina (D1 D5) Ciascuno con secondi messaggeri, agonisti e antagonisti diversi Parkinson (difetto in D4) Schizofrenia (difetto in D2) Metabolita terminale della degradazione di dopamina: ac. Vanillilico, dosabile nelle urine 42
  • 43. circolo Carbidopa SNC Carbidopa
  • 46. RDA 700 Uova 942 袖g Latte 295 Carote 1148 Avitaminosi: Cecit notturna (aumento della soglia visiva),
  • 49. Rodopsina Proteina integrale di membrana Parte proteica: opsina Gruppo cromoforo: retinale Nella membrana del disco, non della cellula
  • 53. Impulso buio luminoso -30 mV -50