NeuroISTO Domanda n. 5

La placca motrice

L’immagine mostra una preparazione in toto di alcune fibre muscolari dopo impregnazione argentica delle fibre nervose che le innervano. In altre parole, non è un preparato a partire d una sezione tagliata all’ultramicrotomo, ma si tratta di singole fibre nervose (sei per la precisione) separate fra loro, posizionate su un vetrino e colorate. Le “protuberanze” sulle singole fibre muscolari sono placche motrici o giunzioni neuromuscolari. Puoi facilmente distinguere gli assoni che contattano le singole fibre muscolari per ramificarsi a formare ciascuno una placca motrice. Nei vertebrati, ogni fibra muscolare scheletrica, non importa quanto lunga possa essere, ha solo una di queste giunzioni neuromuscolari.

Gli assoni che innervano le fibre muscolari scheletriche (elemento presinaptico) formando le placche motrici rilasciano l’acetilcolina come neurotrasmettitore principale. Quando viene rilasciata l’acetilcolina, la fibra muscolare (elemento postsinaptico) subisce una depolarizzazione della membrana e un cambiamento nella permeabilità ionica. Il risultato è un cambiamento di carica elettrica che si diffonde sull’intera superficie della membrana plasmatica. Ciò a sua volta si traduce nel rilascio di ioni calcio dal reticolo sarcoplasmatico della fibra muscolare, innescando l’agganciamento e lo scivolamento dei filamenti di actina e miosina l’uno sull’altro e l’accorciamento complessivo della fibra muscolare. Come per i neuroni, la depolarizzazione e la successiva contrazione sono una risposta tutto o niente; quando si verifica la depolarizzazione, tutte le miofibrille all’interno di quella fibra muscolare si contraggono simultaneamente e al massimo.

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Il terminale della fibra motrice

L’acetilcolina è sintetizzata nel terminale assonale dei nervi motori. È immagazzinata in piccole vescicole, o quanti, con ciascuna vescicola contenente da circa 5.000 a 10.000 molecole di acetilcolina. L’acetilcolina nel terminale nervoso è disponibile in 2 frazioni: una piccola frazione immediatamente disponibile immagazzinata nelle vescicole e una più grande frazione di riserva sia libera nel citoplasma che nelle vescicole.

Quando un potenziale d’azione raggiunge il terminale nervoso, i canali ionici voltaggio-dipendenti si aprono con un conseguente un afflusso di calcio. Ciò si traduce nella fusione con la membrana assonale di 200-400 vescicole dal pool di acetilcolina a rilascio rapido e nel successivo rilascio del neurotrasmettitore nella fessura sinaptica.

La stimolazione ad alta frequenza dei nervi motori può produrre l’esaurimento delle riserve di acetilcolina a rilascio rapido. Il tasso di rilascio di acetilcolina diminuisce fino a raggiungere un equilibrio tra la mobilitazione della molecola dal pool di riserva e il rilascio da quello rapido. La normale contrazione muscolare si verifica con la stimolazione nervosa ad alta frequenza, perché viene rilasciata molta più acetilcolina di quella necessaria per produrre una risposta muscolare completa, in altri termini la contrazione si verifica con un ampio margine di sicurezza. In presenza di un blocco neuromuscolare parziale non depolarizzante, il numero di recettori nicotinici per l’acetilcolina liberi sulla membrana postsinaptica è ridotto. Ciò riduce il margine di sicurezza della trasmissione neuromuscolare e ne può conseguire una forza ridotta di contrazione muscolare. Dissolvenza è il termine usato per descrivere questa progressiva diminuzione della risposta muscolare alla stimolazione nervosa rapida e ripetitiva. I miorilassanti utilizzati in chirurgia possono anche produrre dissolvenza bloccando i recettori colinergici presinaptici, che svolgono un ruolo nella mobilizzazione dell’acetilcolina nei motoneuroni.

La stimolazione ad alta frequenza dei nervi motori facilita anche la mobilizzazione dell’acetilcolina dalle riserve al pool a rilascio immediato e aumenta la sintesi dell’acetil collina a pertire dai precursori colina e acetato. Una maggiore sintesi e mobilitazione di acetilcolina spiega il fenomeno del potenziamento posttetanico. Se viene fornito un singolo stimolo di contrazione entro 2 minuti da uno stimolo tetanico di 5 secondi, si verificherà una contrazione muscolare evocata esagerata.

Il sarcolemma della placca motrice

Milioni di recettori nicotinici dell’acetilcolina (nAChR) sono localizzati nella regione della placca motrice della fibra muscolare. Ciascun recettore è composto da 5 subunità glicoproteiche (2 alfa, 1 beta, 1 delta e 1 epsilon) disposte attorno a un canale centrale. Quando 2 molecole di acetilcolina si legano contemporaneamente ad entrambe le subunità alfa, si apre un canale ionico al centro del recettore e gli ioni sodio si muovono all’interno della fibra muscolare. Un potenziale d’azione muscolare si verifica quando nella placca motrice si aprono dal 10% al 20% dei recettori. La depolarizzazione si diffonde in tutta la fibra muscolare e la fibra si contrae. La forza di contrazione di un muscolo è direttamente correlata al numero di fibre muscolari che vengono attivate. I miorilassanti non depolarizzanti producono un blocco neuromuscolare legandosi alle subunità alfa del nAChR postsinaptico. Questi agenti determinano un blocco competitivo impedendo all’acetilcolina di legarsi al recettore. Possono anche produrre i loro effetti occludendo o bloccando fisicamente il canale ionico del recettore (blocco del canale). Gli agenti depolarizzanti (succinilcolina e decametonio) si legano al nAChR e producono una risposta agonista. Poiché la succinilcolina non viene metabolizzata dall’acetilcolinesterasi alla giunzione neuromuscolare, può legarsi ripetutamente al nAChR, determinando una depolarizzazione persistente della placca motrice e una paralisi flaccida.

Gli agenti bloccanti la giunzione neuromuscolare sono stati utilizzati in anestesia clinica per quasi 60 anni. Nel periodo perioperatorio, una varietà di fattori può influenzare la risposta del paziente a questi farmaci. Per titolare con precisione gli effetti clinici nel paziente anestetizzato, l’applicazione del monitoraggio neuromuscolare è essenziale. L’uso di uno stimolatore nervoso periferico consente al medico veterinario di valutare l’intensità del blocco neuromuscolare. Il rilassamento muscolare profondo (per consentire l’intubazione tracheale e garantire l’immobilità), il rilassamento muscolare moderato (per facilitare le procedure chirurgiche) e il recupero della funzione neuromuscolare possono essere valutati monitorando le risposte evocate alla stimolazione nervosa.

Prova a rispondere a queste domande:

1. È corretto affermare che la placca motrice è un particolare tipo di sinapsi? Se SI a quale componente di una sinapsi classica corrisponde la fibra muscolare?
2. In quale compartimento della giunzione neuromuscolare sono localizzati i recettori nicotinici dell’acetilcolina?
3. Cosa si intende per unità motoria?
4. Nel tessuto muscolare liscio sono presenti giunzioni neuromuscolari?
5. Dove si trovano i motoneuroni che danno origine alle fibre nervose destinati ai muscoli degli arti?

(le risposte sono al fondo della pagina)

Ricordati di consultare un libro o  cercare informazioni in rete se non conosci il significato di alcuni termini!

Risposte

1. SI. La fibra muscolare in questo particolare tipo di sinapsi è l’elemento post-sinaptico.

2. I recettori nicotinici per l’acetilcolina sono localizzati sul sarcolemma della fibra muscolare.

3. L’unità motoria è costituita da un motoneurone e da tutte le fibre muscolari scheletriche innervate dai suoi terminali assonici. Gruppi di unità motorie spesso lavorano insieme come un pool motorio per coordinare le contrazioni di un singolo muscolo. Il concetto è stato proposto da Charles Scott Sherrington. Tutte le fibre muscolari in un’unità motoria sono dello stesso tipo (a contrazione lenta o rapida). Quando un’unità motoria viene attivata, tutte le sue fibre si contraggono. Nei vertebrati, la forza di una contrazione muscolare è controllata dal numero di unità motorie attivate. La precisione dei movimenti muscolari è tanto più elevata quanto più basso è il valore assunto dall’unità motoria perchè al limite una singola cellula nervosa controlla la contrazione di una singola fibra muscolare (unità motoria = 1). I muscoli oculari estrinseci sono tra i muscoli con valori più bassi di unità motoria.

4. NO. Le terminazioni nervose nel tessuto muscolare liscio sono semplicemente costituite da varicosità assoniche.

5. I motoneuroni che innervano i muscoli degli arti si trovano nelle corna ventrali della sostanza grigia del midollo spinale.