Neuronii si celulele gliale

Neuronul este alcatuit dintr-un corp celular (pericarion) voluminos, cu diametrul de 70 microni, dendrite foarte ramificate si un axon care este foarte lung, putand atinge aproape un metru.

Clasificarea neuronilor

Neuronii pot fi clasificati dupa mai multe criterii:

Dupa forma pericarionului:

• neuroni piramidali
• neuroni stelati
• neuroni piriformi
• neuroni ovalari

Dupa numarul prelungirilor:

• neuroni multipolari
• neuroni bipolari
• neuroni unipolari
• neuroni pseudounipolari

Figura 1. Clasificarea neuronilor din punct de vedere structural

Dupa functie

• neuroni senzitivi
• neuroni motori
• neuroni de asociatie
• neuroni vegetativi

Din punct de vedere al localizarii neuronii pot fi:

• neuroni centrali (in creier)
• neuroni periferici (corpul celular in maduva, trunchi cerebral, ganglioni, iar prelungirile in nervii periferici)

Structura neuronului

Corpul celular formeaza substanta cenusie din nevrax si ganglionii somatici si vegetativi extranevraxiali. El este delimitat de o membrana lipoproteica, neurilema, are citoplasma (neuroplasma), ce contine organite citoplasmatice si un nucleu obisnuit, central, cu unul sau mai multi nucleoli.

Unele organite celulare (mitocondrii, complexul Golgi, reticul endoplasmatic, lizozomi) sunt prezente si in alte celule, iar altele sunt specifice neuronului - corpusculii Nissl si neurofibrilele. Corpusculii Nissl (corpii tigroizi) sunt constituiti din mase dense de reticul endoplasmatic rugos, la nivelul carora au loc sintezele proteice neuronale. Neurofibrilele apar ca o retea omogena de fibre care traverseaza intreaga neuroplasma; au rol in transportul substantelor si de sustinere.

Prelungirile neuronale sunt dendritele si axonul

Dendritele sunt prelungiri citoplasmatice extrem de ramificate continand neurofibrile si corpusculi Nissl spre baza lor. Ele conduc influxul nervos centripet (aferent).

Axonul (cilindraxul sau neuritul) este o prelungire unica, lunga (atinge chiar 1 m), alcatuit din axoplasma (continuarea neuroplasmei), in care se gasesc neurofibrile, mitocondrii si lizozomi, si este delimitat de o membrana, axolema, continuarea neurilemei. Axonul se ramifica in portiunea terminala, ultimele ramificatii fiind butonate (butoni terminali). Acestia contin, in afara de neurofibrile, numeroase mitocondrii, precum si vezicule in care este stocata o substanta (mediator chimic).

Figura 2.38. Structura neuronului

Axonii conduc impulsul nervos centrifug (eferent). Fibra axonica este acoperia de mai multe teci:

Teaca Schwann este formata din celule gliale, care inconjura axonii. Intre doua celule Schwann succesive se afla strangulatii Ranvier (regiune nodala). Majoritatea axonilor prezinta o teaca de mielina, secretata de celulele nevroglice Schwann si depusa sub forma de lamele lipoproteice concentrice, albe, in jurul fibrei axonice (axoni mielinizati).

Rolul tecii de mielina consta, atat in protectia si izolarea fibrei nervoase de fibrele invecinate, cat si in asigurarea nutritiei axonului. Fibrele vegetative postganglionare si unele din fibrele sistemului somatic au viteza lenta de conducere si sunt amielinice, fiind inconjurate numai de celule Schwann, care au elaborat o cantitate minima de mielina;

Teaca Henle este o teaca continua, care insoteste ramificatiile axonice pana la terminarea lor, constituita din celule de tip conjunctiv, din fibre de colagen si reticulina, orientate intr-o retea fina care acopera celulele Schwann pe care le separa de tesutul conjunctiv din jurul fibrei nervoase. Aceasta teaca conjunctiva are rol nutritiv si de protectie.

Neuronul periferic motor se deosebeste de cel senzitiv atat din punct de vedere functional cat si morfologic.

Neuronul motor periferic

Celulele neuronului motor periferic au forma stelata cu diametrul de 80 -100 microni, cu 5-8 prelungiri si poarta denumirea de celula nervoasa multipolara. Astfel de celule se gasesc in cornul anterior al maduvei spinarii si in nucleii motori ai trunchiului cerebral. Terminatia acestui neuron se face in muschiul striat sub forma placii motorii.

Neuronul senzitiv periferic

Corpul celular al acestor neuroni are forma sferica, cu diametrul de 150 microni. Prezinta o prelungire unica care dupa un traiect oarecare se divide in forma de V (celule ganglionare bipolare sau pseudounipolare). Celulele nu se gasesc in sistemul nervos central, ci in ganglionii spinali si in ganglionii senzitivi ai nervilor cranieni.

Figura 2.39. (a) Neuron motor; (b) Neuron senzitiv

Neuronii de asociatie sunt neuroni de marime mica, in general multipolari, cu prelungiri scurte, pe care ii gasim in toate formatiunile cenusii ale nevraxului.

Neuronii vegetativi sunt clasati in 4 grupuri.

• Neuronii din nucleii vegetativi, din tuber cinereum sunt de talie mijlocie, uni sau bipolari.
• Neuronii din nucleii reticulati bulbo-ponto-pedunculari sunt hipercromi si multipolari.
• Neuronii ganglionilor vegetativi prezinta o talie relativ mare si mai multe prelungiri.
• Neuronii vegetativi din peretii viscerelor sunt de marime mijlocie sau mica, cu mai multe prelungiri.

Prelungirile neuronilor vegetativi pot fi bogate in mielina, sarace in mielina sau fara mielina (fibre cenusii Remack). Partile periferice ale sistemului nervos vegetativ formeaza plexuri ce urmeaza frecvent traiectul vaselor.

Terminatiile visceromotorii ale fibrelor vegetative merg spre musculatura neteda, formand arborizatii terminale sau merg spre glande, devenind fibre secretorii.

Dendritele si axonii constituie caile de conducere intranevraxiale (de la maduva spinarii pana la scoarta emisferelor cerebrale si invers) si nervi extranevraxiali. Nivelele de organizare ale cailor nervoase aferente si eferente sunt deci : fibra nervoasa, fasciculul de fibre nervoase, tractul nervos si nervul.

TABEL. 2. 3. Clasificarea fibrelor nervoase in functie de diametrul si viteza de conducere a fibrei (dupa Dragoi, 2003)

Fibra nervoasa este formata dintr-un axon sau o dendrita (protoneuronii din ganglionul spinal) si cele trei teci periaxonale (peridendritice). Fibrele nervoase pot fi centrale (localizate in sistemul nervos central) sau periferice; motorii, senzitive sau vegetative; aferente sau eferente; mielinice cu sau fara teaca Schwann si amielinice cu sau fara teaca Schwann.

Calea motorie, eferenta este formata din doi neuroni: unul central si altul periferic. Calea senzitiva, aferenta, este formata din trei neuroni: unul periferic si doi centrali.

Celulele gliale

Celulele gliale (nevrogliile) sunt de 10 ori mai numeroase decat neuronii si sunt celule metabolic active ce se pot divide. Au rol in sustinere, fagocitoza resturilor neuronale, sinteza mielinei, troficitate, facand legatura dintre neuroni si capilare. Intervin in retinerea unor substante din sange pentru a nu patrunde in sistemul nervos central (SNC) (bariera hematoencefalica), in refacerea defectelor in caz de leziune a substantei nervoase (cicatrice gliala).

La nivelul sistemului nervos central (SNC) s-au evidentiat 4 tipuri de celule gliale (nevroglii): astrocite, oligodendrocite, celule ependimale si microglii.

In afara sistemului nervos central (SNC) s-au evidentiat celule Schwann si celule satelite.

Figura 2.40 Celula gliala

Sinapsa

Legatura dintre neuroni se realizeaza prin sinapse. Acestea sunt formatiuni structurale specializate, care se realizeaza intre axonul neuronului presinaptic si dendritele sau corpul celular al neuronului postsinaptic. Legatura interneuronala se face intre segmentul presinaptic reprezentat de butonul terminal al axonului si segmentul postsinaptic, reprezentat de o zona mica din membrana neuronului postsinaptic pe care se aplica butonul terminal. Cele doua segmente sinaptice sunt separate printr-un spatiu sinaptic.

Deci legatura dintre neuroni nu se face prin contact direct, ci este mediata chimic, prin eliberarea mediatorului in fanta sinaptica. Transmiterea impulsului nervos de la terminatiile nervoase motorii la fibrele musculare se face printr-o formatiune similara numita placa motorie (sinapsa neuromusculara) avand ca mediator acetilcolina.

Figura 2.41. A. Sinapsa; B. Tipuri de sinapse. (a) axodendritica; (b) axoaxonica; (c) dendrodendritica; (d) axosomatica.

Neurotransmitatori

Neurotransmitatorii sunt substante chimice eliberate la nivelul terminatiilor nervoase presinaptice si care se fixeaza pe situsuri receptoare specifice de la nivelul neuronilor postsinaptici. Pana in prezent s-au identificat cel putin 30 de neurotransmitatori activi sau potentiali. Un neurotransmitator potential satisface partial criteriile unui neurotransmitator.

Neuronii sunt capabili sa sintetizeze un numar de neurotransmitatori chiar din timpul dezvoltarii embriologice precoce; pe masura ce procesul de dezvoltare continua majoritatea neuronilor se specializeaza in producerea unui singur neurotransmitator (principiul specificitatii neuronale al lui DALE).

Aceasta teorie a ramas valabila multi ani, dar cercetari recente au pus in evidenta anumiti neuroni maturi capabili sa produca doi, ocazional trei tipuri de neurotransmitatori. Pentru majoritatea neuronilor, neurotrasmitatorii se leaga de receptori specifici si influenteaza potentialul de membrana. Exista insa si mecanisme mai complexe cu interesarea canalelor ionice si aparitia unor efecte tardive.

Proprietatile neurotransmitatorilor

Progrese recente in evidentierea neurotransmitatorilor si a moleculelor de care sunt legati au reorientat conceptia relatiilor interneuronale. Apare in acest mod o neuroanatomie chimica care nu mai corespunde neuroanatomiei traditionale. O clasificare amanuntita a neurotransmitatorilor ii grupeaza in:

Amine (Neuroamine):

• Acetilcolina
• Dopamina
• Noradrenalina
• Adrenalina
• Serotonina
• Histamina

Aminoacizi (Neuroaminoacizi):

• Glicina
• Acid glutamic
• Acid aspartic
• Acid gamaaminobutiric (GABA)

Neuropeptide:

• Tachikinine: substanta P; neurokinine α, β, γ, K
• Peptide opiacee - Endorfine α, β, γ; Enkefaline; Met-enkefaline; Leu-enkefaline; Dismorfine

Acetilcolina este eliberata la nivelul jonctiunilor neuromusculare, al unor sinapse din sistemul nervos central (SNC) si sistemul nervos vegetativ. Celulele colinergige pot fi izolate (motoneuronii sistemului neuronal somatic, celule din SNV, interneuroni) sau grupate in nuclei (prosencefal si trunchiul cerebral). In SNV sunt colinergice celulele preganglionare, celulele parasimpatice postganglionare si anumite celule simpatice ce inerveaza glandele sudoripare.

Actiunea acetilcolinei depinde de efectul sau asupra potentialului membranelor postsinaptice. De exemplu receptorii de la nivelul jonctiunii neuromusculare, acetilcolina creste permeabilitatea pentru Na⁺ si K⁺, efectul sau excitator soldandu-se cu o contractie musculara. Pentru receptorii de la nivelul sistemului excitoconductor cardiac acetilcolina creste permeabilitatea membranelor numai pentru Na+ avand ca efect hiperpolarizarea si scaderea ratei impulsurilor.

Acetilcolina este inactivata de o enzima numita colinesteraza eliberata la nivelul membranei postsinaptice; aceasta enzima catalizeaza hidroliza acetilcolinei in acetat si colina. O parte din aceste molecule sunt transportate activ inapoi la neuronul presinaptic unde are loc resinteza acetilcolinei.

Activitatea colinesterazei este esentiala in deblocarea receptorilor si receptionarea de noi semnale. Anumite pesticide sau gaze toxice de lupta contin un inhibator de colinesteraza care impiedica scindarea acetilcolinei. Aceasta ramane legata de receptori si impiedica reexcitarea; impulsurile nervoase nu se mai transmit si organismul moare.

Atropina reprezinta un antidot in astfel de intoxicatii datorita mecanismului competitiv cu acetilcolina pentru receptori.

Noradrenalina (norepinefrina) este secretata de neuroni de la nivelul sistemului nervos central (SNC) si sistemul nervos vegetativ (SNV) . Pericarionii neuronilor noradrenergici sunt situati in trunchiul cerebral (sistemul tegumento-bulbar si sistemul locus coeruleus). In functie de receptorul de care se leaga, noradrenalina poate avea efect excitator sau inhibator. Este importanta in reglarea activitatii viscerale si controlul unor functii cerebrale. Noradrenalina poate fi inactivata la nivelul neuronuluui postsinaptic de o enzima numita catecolamin - O - metiltransferaza (COMT).

De asemenea, poate fi reabsorbita la nivelul segmentului presinaptic.

Dopamina ese un neurotransmitator inrudit cu noradrenalina si adrenalina avand la baza aminoacidul tiroxina, de unde si denumirea generica de catecolamine. Sistemul dopaminergic

central cuprinde neuroni ce formeaza doua sisteme anatomice distincte (sistemul hipotalamic si sistemul mezencefalic - substanta neagra si aria tegmentala ventrala). Alte localizari ale dopaminei si receptorilor sai sunt in retina si structuri periferice ce interactioneaza cu alte sisteme (noradrenergice).

Dopamina este implicata in controlul functiei motorii. Activarea trasmisiei dopaminergice induce cresterea activitatii comportamentale. Administrarea la sobolan a unui agonist dopaminergic (Apomorfina) conduce la o hiperactivitate motorie. Cresterea dozei duce la miscari repetitive, stereotipe.

Neuronii dopaminergici mezencefalici pot interveni si in dependenta din toxicomanie. Deficienta dopaminergica este asociata cu boala Parkinson, caracterizata prin rigiditate musculara, tremor. Excesul de dopamina poate fi implicat in afectiuni psihice (schizofrenie).

Adrenalina nu poseda un receptor specific si de aceea este considerata doar un neuromodulator. In doza mica ea determina vasoconstrictia, iar in doze mari o dilatare vasculara prin actiune pe fibrele musculare netede.

Serotonina este un neurotransmitator sintetizat din aminoacidul triptofan ale carui functii in neurotransmitere sunt incomplet cunoscute. Intervine in alternanta somn-veghe si alte ritmuri circadiene. A fost descoperita initial ca fiind secretata in intestin de celulele cromafine de catre Erspamer (Italia) si denumita enteramina. In SUA se descopera o substanta vasoconstrictoare care este denumita serotonina. Se constata apoi ca cele doua substante sunt identice molecular si se retine termenul de serotonina pentru a desemna 5-HT care s-a dovedit a fi unul din principalii neurotransmitatori.

Sistemul serotoninergic actioneaza simultan asupra echilibrului hormonal modificand eliberarea de hormoni, si asupra SNC ca un transmitator direct. Usureaza eliberarea de ocitocina si prolactina actionand asupra hipotalamusului. De asemenea, tot prin intermediul hipotalamusului intervine in limitarea comportamentului alimentar. 5-HT inlesneste eliberarea de ACTH, LH si indirect de cortizol. Este precursorul sintezei de melatonina in epifiza si in nucleul suprachiasmatic; cele doua structuri intervin ca orologiu biologic, sinteza de melatonina fiind mai mare noaptea. Melatonina induce somnul sau starea de somnolenta la om.

Cresterea transmisiei serotoninergice provoaca modificari posturale si de motricitate la animal. Aceste fenomene sunt cunoscute sub numele de sindromul seratoninergic si se caracterizeaza prin stereotipii si o forma posturala particulara (tremuraturi, rigiditate musculara, miscare brusca si ondulatorie a capului si corpului, scaderea comportamentului sexual si a aparatului alimentar). La om amfetaminele sunt utilizate ca anorexigene in tratamentul obezitatii.

Terapia serotoninergica se utilizeaza in tulburarile de somn, depresii, f rica, dureri cronice sau diverse tulburari neuroendocrine.

Histamina este localizata in neuronii sistemul nervos central (SNC), in tesutul conjunctiv (in mastocite) si in sange (in bazofile). In celule histamina este concentrata in granulatii dense ce contin in mod egal heparina, 5 HT, dopamina. Eliberarea din aceste granule are loc sub actiunea unor factori alergeni, substanta P, toxine naturale sau sintetice. Intervine in termoreglare, impiedica somnul paradoxal si perturba somnul lent cu unde delta, creste succeptibilitatea senzoriala (experimental la animale).

Glicina sau glicocolul este cel mai mic acid aminat natural si are rol de neurotransmitator la nivelul interneuronilor spinali unde produce inhibitie. Desi este prezent probabil in toate celulele, actioneaza ca neurotransmitator numai cand este eliberata de la nivel neuronal. Numeroase circuite locale din maduva spinarii si bubului pun in joc interneuroni inhibitori glicinergici. Celulele RENSHAW sunt implicate intr-un circuit de recontrol inhibitor al activitatii motoneuronilor.

Anionul L-glutamat si L-aspartat sunt responsabile de principalele excitatii in centrii nervosi. La artropode glutamatul este transmitator la nivelul jonctiunii neuromusculare. Pentru cele doua tipuri de molecule se foloseste expresia de acizi aminati excitatori (AAE).

Acidul gama-aminobutiric (GABA) se gaseste numai in SNC (30% din sinapsele din SNC). El vehiculeaza numeroase tipuri de inhibitori si joaca rol si in controlul functiei motorii. La nivelul membranei celulare creste permeabilitatea pentru K+ si Cl+ si astfel membrana devine hiperpolarizata. In diferite circuite spinale numeroase inhibitii presinaptice dar si postsinaptice sunt mediate prin GABA. Ca si glicina, GABA a fost propus ca transmitator de retroinhibitie prin celulele RENSHAW. De asemenea, in contexul cerebelos cea mai mare parte a inhibitiilor sunt gabaergice. Dintre circuitele locale unde inhibitia este mediata prin GABA citam: bulbul olfactiv, hipocampul, retina.

Peptidele neuroactive au fost studiate in ultimii ani. S-au evidentiat aproximativ 25 de molecule mici, difuzibile, implicate in transmiterea de semnale intre neuroni. Aceste molecule sunt depozitate si eliberate de neuronii presinaptici dar unele in ele servesc ca hormoni in afara sistemului nervos. O sinteza a acest neuropeptide este redata in tabelul urmator:

TABEL 2.4. Neuropeptide

Agenti neurofarmacologici

In afara neurotransmitatorilor endogeni, prezenti in mod normal in corpul uman, exista si substante exogene care pot efectua excitabilitatea neuronala mimand sau blocand actiunea unui neurotansmitator. De exemplu, nicotina in cantitati mici actioneaza asuprra unor receptori colinergici; curara blocheaza receptori colinergici si determina paralizia muschilor scheletici. Anumite substante cresc excitabilitatea neuronala.

Dintre acestea teobromina din cacao, teofilina din ceai si cofeina influenteaza permeabilitatea membranei pentru ionul de calciu. Stricnina si toxina tetanica cresc excitabilitatea neuronala prin inhibitia neurotransmitatorilor inhibitori (glicina) si pot cauza convulsii. Exista si substante care scad excitabilitatea neuronala.

Dilantinul care este utilizat pentru prevenirea crizelor de epilepsie stabilizeaza pragul de excitabilitate impotriva hiperexcitabilitatii. Anumite anestezice (eterul) se dizolva in membrana neuronala si cresc permeabilitatea pentru ionul de potasiu, determinand hiperpolarizare si scaderea pragului de raspuns la stimulari.

Desi notiunile de arc reflex si tipurile de reflexe se studiaza in cadrul fiziologiei consideram necesara punctarea unor aspecte pentru intelegerea ulterioara a notiunilor. Miscarea reflexa este realizata prin contractie musculara involuntara (dar constienta) ca raspuns la un stimul senzitivo- senzorial adecvat. Se bazeaza pe arcul reflex, care este organizat in sistem de bucla inchisa, fiecare miscare activa fiind controlata de sistemul aferent prin feed-back.