canali ionici, fibre nervose, velocità di conduzione_bn
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Classificazione canali ionici
I canali ionici sono proteine integrali di membrana che lasciano passaregli ioni, consentendo loro di attraversare la membrana cellulare.
IONE PERMEANTE MODALITA’ DI GATE
Na+
K+
Ca2+
Cl-
aspecifici
Na+, Ca2+, K+
Na+, K+
altri ioni
NON gated (leak)Ligand-gated*Voltage-gatedStretch-activatedHeat-activated
*composti extracellulari,ATP, cAMP, cGMP, GTP, Ca2+
descrizione del canale
es. If cardiaco è voltage-gated aspecifico, AchR muscolare è ligand gated aspecifico
in depolarizzazione
in iperpolarizzazione
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com’è fatto un canale ionico
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Il canale del Na+ voltaggio-dipendente
1. Nei neuroni del SNC Nav 1.1SNP Nav 1.8
2. Muscolo scheletrico Nav 1.43. Muscolo cardiaco Nav 1.5
è composto da circa 2000 aa,
eterotrimero, 1 sub-unità α che è il poro del canalesub-unità β1 o β2 non sempre presenti
Bloccato da:
TTX -> tetrodotossina (...sashimi di pesce palla...)STX -> saxitossina (veleno dello scorpione)Anestetici locali -> Lidocaina, Procaina, Tetracaina, ...
dato che ENa secondo Nerst è circa +66 mV, la sua apertura tende aDEPOLARIZZAREDEPOLARIZZARE la cellula
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Il canale del K+ voltaggio-dipendente
in tutte le cellule eccitabili Kv 1.x – Kv 6.x
formato da 4 sub-unità α, sub-unità β variabili
Bloccato da:
4-AP -> 4 amminopiridineTEA -> Tetraetilammonioα e β conotoxin -> Conus spp.
Dato che EK secondo Nerst è –97 mV, la sua apertura tende a IPERPOLARIZZARE IPERPOLARIZZARE la cellula
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canale del Ca2+ voltaggio-dipendente
L muscolo liscio, scheletrico, cellule endocrine
T nodo seno-atriale
NP solo neuronaliQ
R neuroni ed altre cellule
composto da sub-unità α poro del canaleα2-δ, β accessorieγ solo nel muscolo
bloccato da:Cd2+
Ni2+ dall’esternoω-ctx GVIIAω-ctx MVIIC da Conus spp.Verapamil -> FenilalchilammineDiltiazem -> Benzotiazepine
attivato da Bay-K 8644 -> Diidropiridine
trasduce un segnale elettrico in segnale metabolico e viceversa
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)( im EVgI −=
A: [Na+]e > [Na+]i -> ENa= +66 mV
B: [Na+]e = [Na+]i -> ENa= 0 mV
C: [Na+]e < [Na+]i -> ENa= -30 mV
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Curve I-V
Servono a mostrare la dipendenza della corrente ionica dal potenziale di membrana e sono tipiche per ciascun canale ionico
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POTENZIALE D’AZIONE
fase passiva spike fase positiva potenziale postumo negativopotenziale postumo positivo
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Fase passiva
E’ determinata da uno stimolo depolarizzante di qualsiasi natura ed obbedisce alla legge della costante di tempo, fino a portare il potenziale di membrana ad un valore critico detto SOGLIA
soglia
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spike
la fase di salita è dovuta all’apertura dei canali Nav, quella di discesa alla loro inattivazione ed alla contemporanea apertura dei canali Kv
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fase positiva
è dovuta alla ancora alta conduttanza della membrana per il K+ dovuta ai canali Kv che si stanno chiudendo lentamente
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potenziali postumi negativo e positivo
i potenziali postumi si registrano solo nel nervo intatto.il negativo è dato da un accumulo di K+ all’esterno della cellulail positivo è dato dall’aumento dell’attività della ATPasi Na/K
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Una visione d’insieme potenziale-correnti ioniche
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Il ciclo di Hodgkin
La soglia si può ACCOMODARE: può essere più alta o più bassa del normale in funzione della modalità di stimolazione
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Modulazione del PA
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Refrattarietà
RA = refrattarietà ASSOLUTA = la cellula NON dà origine ad un nuovo PADurata ~ 1 ms
RR = refrattarietà RELATIVA = la cellula dà origine ad un nuovo PA se stimolata con uno stimolo piùintenso del precedente
Durata da 5 a 20 ms
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La propagazione del Potenziale d’Azione
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La propagazione passiva (elettrotonica) efficace della depolarizzazioneindotta da un PA non supera 1-2 costanti di spazio (normalmente λ~ 1mm)
Il PA deve necessariamente “autopropagarsi”
2 tipi di assoni: NON mielinizzati e MIELINIZZATI
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Conduzione in fibre NON mieliniche
Circuito locale
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Ogni punto della membrana dà origine ad un PA
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Propagazione del PA in fibre mieliniche
Internodo alta resistenzabassa capacità
Bassa resistenzaAlta capacità
dS
C rm εε0=
Rm=100 KΩ *cm2
Cm=0.0025 µF/cm2
1-2 mm
Rm=20 Ω *cm2
Cm=3 µF/cm2
2 µm
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Quali parametri determinano la velocità di conduzione?
rm= resistenza della membrana di 1 cm di assonera= resistenza del citoplasma di 1 cm di assoneCm= capacità della membrana di 1 cm di assoneλ= costante di spazioτ= costante di tempo
2rra π
ρ=
ra
rm
cm
r
[ra]=Ω /cmρ=resistenza specifica 1 cm [Ω *cm]r= raggio dell’assone
rR
r mm π2
=[rm]=Ω *cmRm= resistenza specifica di membrana
[Ω *cm2]r= raggio dell’assone
ρρπ
πλ
22
2 rRrr
Rrr mm
a
m =⋅==Se λ è grande, la depolarizzazioneefficace si spinge più lontano
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ra
rm
cm
mm V
QC =
mm C
QV
∆=∆
Per avere un alto ∆Vm o aumento ∆Q oDiminuisco Cm
∆Q è inversamente proporzionale a ra
Cm è inversamente proporzionale allospessore della membrana
τ è proporzionale a Cm
sma
Na
Vcri
v 2=Per le fibre AMIELINICHE,Muler and Markin (1978)iNa=corrente massima di Na+
Ra= resistenza citopolasmaticaCm= capacità di membranaVs= potenziale soglia
dv 6= Per le fibre MIELINICHED= diametro della fibra
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Classificazione fibre nervose
fibre C da 1.8 a 7.2 Km/hAδ da 21 a 108 Km/hAγ da 21 a 216 Km/hAβ da 108 a 324 Km/hAα da 216 a 432 Km/h