.

FINAL

ReceptoriiPentru primirea informaiilor servesc diferite structuri nervoase specializate, numite receptori. Un organism nu poate fi informat dect despre acele evenimente din mediu pentru care dispune de receptori adecvai (omul nu poate vedea lumina ultraviolet, nu poate auzi ultrasunete, nu poate simi cmpurile electrice sau magnetice).

Receptorii sunt terminaii neuronale (libere sau ncapsulate) sau celule senzoriale (neuroepiteliale) care, n asociere cu celule de susinere, formeaz epiteliile senzoriale. Unii receptori se gsesc la suprafaa corpului, iar alii, n interiorul lui. Unii sunt dispersai n diferite organe (de exemplu, receptorii tactili, care sunt dispersai n piele), n timp ce alii sunt concentrai n organe de sim complexe (de exemplu, fotoreceptorii, care sunt concentrai n ochi).

Receptorii posed o polaritate funcional: un pol servete la primirea informaiei (regiunea receptoare), iar polul opus servete la transmiterea informaiei la alte celule ale sistemului nervos (regiunea presinaptic). n regiunea receptoare are loc transformarea excitantului care acioneaz asupra ei ntr-un proces de excitaie. Prin excitaie se nelege suma fenomenelor care au loc n receptor sub aciunea excitantului: modificri ale permeabilitii membranei, apariia de poteniale electrice, modificri ale consumului de oxigen etc. Cantitatea de energie necesar excitaiei provine din metabolismul celular i nu din excitant.

Dup originea excitanilor pe care i detecteaz, receptorii se mpart n:

exteroceptori, care detecteaz excitanii din mediul extern (receptorii tactili, fotoreceptorii etc)

interoceptori, care detecteaz excitanii din interiorul corpului; pot fi: proprioceptori (reacioneaz la excitanii din tendoane i articulaii, fiind localizai n aceste structuri ex: fusurile neuromusculare) sau visceroceptori (reacioneaz la excitanii din organele interne; sunt localizai n pereii acestor organe i n nveliurile lor pleur, pericard, peritoneu).

Specificitatea receptorilor

Receptorii sunt extrem de sensibili la anumii excitani, numii excitani specifici sau adecvai (pentru receptorii vizuali excitantul adecvat este lumina, pentru cei auditivi, sunetul .a.m.d.). Datorit hipersensibilitii lor fa de excitanii specifici, receptorii au praguri de stimulare foarte coborte: de exemplu, receptorii vizuali pot fi excitai de cuante izolate de lumin, iar receptorii acustici de vibraii sonore, a cror energie este de 1x10-9 erg/cm2/sec.

Specificitatea receptorilor este rezultatul procesului de evoluie, fapt ce rezult din numeroase observaii, printre care: la protozoare, aceast specificitate lipsete (una i aceeai celul este excitat de toate tipurile de excitani); la metazoarele inferioare, ea este slab exprimat (de exemplu, la unele rotifere acelai receptor poate reaciona la trei excitani diferii).

Receptorii reacioneaz nu numai la excitanii specifici sau adecvai, ci i la ali excitani, numii nespecifici sau neadecvai (de exemplu, compresiunea globului ocular, provocat de o lovitur, produce senzaii luminoase aa numitele stele verzi). Excitarea cu curent electric a oricrui segment al analizatorului vizual i acustic provoac senzaii luminoase i, respectiv, acustice. Senzaiile luminoase provocate de stimularea puternic (mecanic sau electric) a globului ocular sau a nervului optic se numesc fosfene. Curentul electric este un excitant neadecvat universal, deoarece la aciunea lui reacioneaz toi analizatorii.

Unii receptori reacioneaz nu numai la excitani neadecvai nefiziologici (curent electric, presiune puternic etc.) ci i la excitani neadecvai fiziologici. De exemplu, un receptor retinian pentru verde rspunde i la o lumin roie sau albastr, dac acestea sunt mult mai puternice dect lumina verde (excitantul specific).Deci, ntre excitanii adecvai i cei neadecvai, exist urmtoarele deosebiri:

pragul de stimulare al excitanilor adecvai este mult mai cobort dect acela al excitanilor neadecvai, ceea ce nseamn c receptorii sunt mult mai sensibili la primii dect la ultimii

excitanii adecvai provoac senzaii numai atunci cnd acioneaz asupra segmentului periferic al analizatorilor (deci numai asupra receptorilor), n timp ce excitanii neadecvai produc senzaii indiferent de segmentul asupra cruia acioneaz

excitanii adecvai provoac senzaii bine conturate, n timp ce excitanii neadecvai provoac senzaii nedefinite.Activitatea informaional a receptorilor

Receptorii informeaz sistemul nervos despre anumite modificri extra- sau intraorganismice, care acioneaz asupra lor ca excitani. Deci excitanii sunt sursele de informaie ale sistemului nervos.

Activitatea informaional a receptorilor const n urmtoarele operaii:

filtrarea excitaiilor este operaia prin care, din totalitatea formelor de energie care acioneaz asupra lor, receptorii le selecteaz numai pe acelea care reprezint excitani adecvai

traducerea energiei excitaiilor const n transformarea energiei fizice sau chimice a excitaiilor n energie bioelectric (n poteniale de excitaie). O celul receptoare poate deci s ndeplineasc un rol analog cu acela al unei fotocelule, care transform modificarea intensitii luminii n semnale electrice corespunztoare. Receptorii funcioneaz deci ca traductori (traductorul este un dispozitiv care transform o energie specific unui sistem mrime sau semnal de intrare ntr-o mrime analog, specific altui sistem mrime sau semnal de ieire). Atunci cnd excitantul acioneaz asupra unui receptor secundar (celule epiteliale specializate care se gsesc n raporturi sinaptice cu dendritele neuronilor senzitivi), o poriune specializat a membranei acestuia i mrete permeabilitatea pentru anumii ioni (printre care cei de sodiu) i, ca urmare, se depolarizeaz, dnd natere unui aa numit potenial receptor sau potenial de receptor (el este o traducere analog a stimulului, deoarece reproduce forma acestuia). Potenialul receptor determin eliberarea de ctre celula senzorial secundar a unui mediator chimic, care induce la nivelul terminaiilor dendritice ale neuronului senzitiv o variaie de potenial, numit potenial generator. Muli fiziologici consider c termenii de potenial receptor i potenial generator sunt sinonimi, deoarece, uneori, este greu de stabilit dac potenialul ia natere n celula receptoare sau n terminaiile nervoase cu care ea este conectat sinaptic.

Potenialul generator este un potenial local, deoarece posed urmtoarele caracteristici:

se propag numai pe o mic distan, descrescnd n intensitate pn la dispariie (propagare decremental)

nu ascult de legea tot sau nimic, ceea ce nseamn c este un rspuns gradat (cu att mai puternic cu ct intensitatea excitantului este mai mare)

mai multe poteniale generatoare, care se succed la intervale scurte de timp, se nsumeaz

O particularitate a potenialelor generatoare este aceea c ele nu au o durat lung (cteva milisecunde).

Atunci cnd, prin nsumarea mai multor poteniale generatoare, rezult un potenial generator de o anumit amplitudine, acesta declaneaz, la nivelul conului axonal al neuronului senzitiv, o succesiune de poteniale de aciune (impulsuri nervoase).

n cursul operaiei de traducere, receptorii ndeplinesc rolul de amplificatori, deoarece energia de provenien metabolic a impulsurilor pe care le genereaz este mult mai mare dect energia stimulilor. Aceast capacitate a receptorilor de a realiza o traducere amplificat a energiei stimulilor are o importan adaptativ (permite perceperea unor semnale slabe, cum sunt, de exemplu, lumina i sunetul de la un prdtor care se apropie).

codificarea caracteristicilor excitanilorCaracteristicile excitanilor, purttoare de informaie, sunt: calitatea, intensitatea, desfurarea temporal (protensitatea) i distribuia spaial (extensitatea). Codificarea informaiei (adic convertirea ei) este o operaie foarte important, fr de care ar fi imposibil comunicaia ntre sisteme cu structuri diferite.

Codificarea calitii identificarea diferitelor tipuri de excitani (chimici, termici, mecanici etc.), adic a calitii lor, depinde de specificitatea structural a receptorilor.

Codificarea intensitii intensitatea unui excitant este codificat printr-o anumit amplitudine a potenialului generator, care, n domeniul intensitilor medii, este aproximativ proporional cu logaritmul intensitii excitantului. Deci variaiile intensitii excitantului sunt codificate de receptor prin modulaia n amplitudine a potenialului generator. O relaie logaritmic exist i ntre frecvena potenialelor de aciune induse de potenialul generator n fibra senzitiv i intensitatea excitantului: , n care : f frecvena impulsurilor n fibra nervoas, I intensitatea excitantului, k o constant de proporionalitate. Prin urmare, n fibra nervoas senzitiv, variaiile intensitii excitantului sunt codificate prin modulaia n frecven a potenialelor de aciune (impulsurilor nervoase). Datorit acestei posibiliti, organele de sim pot s recepioneze i s transmit semnale de intensiti enorm de diferite (de exemplu, intensitatea luminii lunii i aceea a soarelui, ntre care exist o diferen de aproximativ 109 ori).

Receptorii posed proprietatea de adaptare, care const n scderea treptat (pn la dispariie) a sensibilitii lor fa de stimulii de intensitate constant, care acioneaz un timp mai ndelungat. Unii receptori se adapteaz ntr-un timp mai lung, iar alii ntr-un timp mai scurt., fapt ce a permis gruparea lor n dou categorii: receptori care se adapteaz lent (sau tonici) de exemplu fusurile neuromusculare i baroreceptorii i receptori care se adapteaz rapid (sau fazici) cum sunt receptorii tactili.

Codificarea desfurrii temporale corespunztor celor dou tipuri de receptori (tonici i fazici), exist dou modaliti de codificare a desfurrii temporale a excitantului.

Prima modalitate const n generarea de impulsuri nervoase n fibrele senzitive pe toat durata aciunii stimulului. A doua modalitate const n generarea unuia sau mai multor impulsuri nervoase numai la nceputul (ON), sfritul (OFF) sau nceputul i sfritul (ON-OFF) aciunii stimulului. Fiecare dintre cele trei variante ale acestei modaliti este realizat de receptori diferii: receptorii ON, receptorii OFF, i, respectiv, receptorii ON-OFF. Existena acestor trei tipuri de receptori a fost constatat, de exemplu, n ochiul compus al crabului Limulus.Codificarea distribuiei spaiale aceast operaie este posibil datorit existenei cmpurilor receptive. Prin cmp receptiv se nelege zona periferic n care se gsesc toi receptorii care sunt conectai cu acelai neuron senzitiv, constituind mpreun o unitate senzitiv. Mrimea suprafeei cmpurilor receptive variaz foarte mult (ntre 1 m2 suprafaa unui singur receptor i cteva zeci de centimetri ptrai). Cmpurile receptive ale neuronilor senzitivi nvecinai se suprapun, astfel nct unii receptori sunt situai n mai multe cmpuri receptive.

Propagarea impulsului nervos

Modalitile de propagare

Exist dou modaliti de propagare a impulsului nervos (sau de conducere a excitaiei): propagarea continua (pas cu pas sau din aproape n aproape) i propagarea saltatorie (n salturi).

1. Propagarea continu are loc n fibrele nervoase amielinice i se realizeaz aa cum indic teoria curenilor mici, emis de ctre Hermann (1885) i cunoscut mai ales sub denumirea de teoria curenilor locali. Aceast teorie se bazeaz pe urmtoarele dou fapte:

regiunea excitat a fibrei nervoase devine electronegativ n raport cu regiunile aflate n repaus, care sunt electropozitive;

curentul electric excit fibra la nivelul catodului, adic acolo unde suprafaa extern a fibrei este lipsit de sarcinile pozitive.

ntruct, pe de o parte, regiunea excitat este electronegativ, iar regiunea nvecinat, aflat n repaus, este electropozitiv, iar pe de alt parte, att interiorul fibrei, ct i lichidul interstiial extern sunt bune conductoare de electricitate, ntre cele dou regiuni ia natere un curent local. n circuitul extern, adic n lichidul interstiial, curentul trece de la plus la minus, iar n circuitul intern, adic n interiorul fibrei (sau al nervului), de la minus la plus. Prin urmare, n regiunea excitat curentul intr n nerv, iar n cea n repaus, iese din el. Curentul electric care iese excit esutul i, ca urmare, ia natere un nou curent local, care acioneaz, de asemenea, ca excitant i aa mai departe. Cu alte cuvinte, starea de excitaie a unei regiuni a fibrei determin starea de excitaie a regiunii vecine, acest fenomen repetndu-se pn cnd unda de excitaie (sau de depolarizare) parcurge ntreaga fibr.

Zona de anelectronus este zona n care este plasat anodul curentului continuu, unde crete polarizarea membranei i deci se mrete potenialul membranar. Dup Pflger, n zona anodului excitabilitatea scade (anelectronus), iar n zona catodului excitabilitatea crete (catelectronus). Aceste modificri de excitabilitate, produse de trecerea curentului electric, se numesc electronus fiziologic.2. Propagarea saltatorie are loc n fibrele nervoase mielinice. Acestea se caracterizeaz prin faptul c, din cauza tecii de mielin, care are o rezisten electric mare, impulsul nervos nu poate s nainteze n fibr pas cu pas, ci prin salturi, de la un nod Ranvier la altul, deoarece schimburile ionice transmembranare au loc numai la nivelul acestor noduri. ntr-adevr, atunci cnd un impuls nervos se propag n lungul unei fibre nervoase mielinice, potenialul de vrf poate fi nregistrat numai de la nodurile Ranvier, unde el este generat de ieirea curentului local. La nivelul nodului activ (excitat), curentul local curge spre interior, iar la nivelul nodului nvecinat, nc n repaus, curge spre exterior i acioneaz ca excitant, depolarizndu-l.

Dac, prin aplicare de cocain, sunt fcute inexcitabile 1-2 noduri Ranvier, propagarea impulsului nervos nu este suprimat, deoarece el poate s sar peste acele noduri.

Datorit faptului c, n fibrele mielinice, potenialul de aciune sare de la un nod la altul, viteza de propagare a impulsului n acestea este mult mai mare dect n fibrele amielinice cu acelai diametru. n afar de aceasta, propagarea saltatorie este mult mai economic, adic reclam o cheltuial de energie mult mai mic, deoarece, n timpul activitii, se depolarizeaz numai o mic poriune a membranei axonului.

Legile conducerii n nervi

Conducerea impulsurilor n nervi i implicit n fibrele nervoase se supune urmtoarelor legi:

1. Legea integritii structurale i funcionale un nerv secionat nu poate conduce impulsul dincolo de seciune, chiar dac cele dou segmente rezultate prin secionare sunt puse cap la cap ct mai exact posibil. Conducerea nceteaz i atunci cnd nervul este legat, lezat parial, comprimat, tracionat, supraexpus la rece sau la cald sau supus aciunii anestezicelor (procain, cocain, tetracain).

2. Legea conducerii izolate impulsurile care parcurg o fibr nervoas, integrat ntr-un nerv, nu se transmit la fibrele nvecinate. Prin urmare, fiecare fibr este un conductor autonom. Conducerea izolat se consider a fi datorat existenei tecii de mielin.

3. Legea conducerii bilaterale (indiferente) atunci cnd un excitant este aplicat pe o fibr nervoas (sau pe un nerv), impulsul se propag spre ambele extremiti, indiferent de sensul conducerii fiziologice. Conducerea bilateral poate fi demonstrat prin urmtoarea experien: se aplic pe un nerv dou perechi de electrozi, care sunt puse n legtur cu doua instrumente electrice de nregistrare; se excit nervul ntre perechile de electrozi i se constat c ambele instrumente nregistreaz trecerea unui impuls. Propagarea impulsului n direcia n care ea se face n mod natural (de exemplu spre muchi ntr-un nerv motor) se numete propagare ortodromic, iar propagarea n direcie opus (departe de muchi) se numete propagare antidromic.

4. Legea conducerii nedecrementale impulsul nervos se propag n tot lungul fibrei, fr s descreasc n intensitate. ntr-o regiune rcit sau anesteziat a fibrei, potenialul de aciune se micoreaz, dar el i redobndete rapid mrimea iniial dup ce a trecut de regiunea respectiv.Viteza impulsului nervos

Cercetrile n legtur cu viteza de conducere n fibrele nervoase (i implicit n nervi) au artat urmtoarele:

1. Viteza de conducere nu depinde de natura i de intensitatea excitantului.

2. Ea difer la diferite specii de animale, fiind mai mic la poikiloterme i mai mare la homeoterme. De exemplu, n fibrele motoare mielinice, viteza de conducere este de aproximativ 25 m/sec. la poikiloterme i de 80-120 m/sec. la homeoterme.

3. Viteza de conducere este mai mare n fibrele mielinice dect n cele amielinice.

4. Viteza de conducere crete cu creterea grosimii tecii de mielin.

5. Exist o relaie de proporionalitate direct ntre viteza de conducere i diametrul fibrelor: cu ct acestea sunt mai groase, cu att impulsul se propag mai rapid. Aceast relaie se explic prin faptul c, cu ct este mai mare diametrul fibrei, cu att rezistena electric a axoplasmei este mai mic. n fibrele mielinice ale mamiferelor, viteza de conducere crete cu 6 m/sec. pentru fiecare cretere a diametrului cu 1 m.

6. Viteza de conducere depinde de rezistena conductorului extern. Astfel, viteza de conducere ntr-o fibr nervoas amielinic scade considerabil, dac lichidul extern normal este nlocuit cu o soluie ru conductoare.

7. Cea mai mare vitez o au fibrele cu cronaxia cea mai mic.

8. Viteza de conducere depinde de temperatur, i anume, ntre anumite limite termice, ea crete cu creterea temperaturii. Coeficientul de temperatur (Q10) este de 1,7 2,0, ceea ce nseamn c, n cazul creterii temperaturii cu 10C, viteza de conducere aproximativ se dubleaz.

9. n fibrele mielinice, viteza de conducere variaz n funcie de vrst. La nou nscut, viteza impulsului este cu aproximativ 50% mai mic dect la adult, devenind ns egal cu a acestuia la vrsta de 3-5 ani, cnd se termin procesul de mielinizare a fibrelor nervoase. Dup vrsta de 60 de ani, viteza de conducere scade cu maximum 10% comparativ cu cea existent la adult. Aceast scdere se datoreaz diminurii metabolismului, circulaiei i temperaturii locale.Mesajul nervos

Aa cum au artat cercetrile fiziologului englez Adrian (1926), spre deosebire de excitanii artificiali, care produc impulsuri (semnale) izolate, excitanii naturali genereaz, de regul, serii sau salve de impulsuri succesive. O succesiune mai mult sau mai puin regulat de impulsuri (poteniale de aciune) ntr-o fibr nervoas constituie mesajul nervos elementar (corespunztor funciei fibrei, el poate fi motor sau senzitiv).

Numrul de impulsuri transmise n unitatea de timp printr-o fibr nervoas sau printr-un nerv se numete frecven de descrcare a fibrei sau a nervului. Aceasta poate fi de la cteva la peste 2 000 de impulsuri pe secund, n funcie de proprietile fibrei. Rata maxim cu care o fibr poate s conduc impulsurile depinde de durata perioadei refractare absolute a fibrei respective. De exemplu, dac aceast perioad dureaz 0,002 secunde (2 ms), fibra nervoas nu poate produce dect maxim 500 de impulsuri pe secund (1: 0,002 = 500). Numrul maxim de impulsuri pe care esutul excitabil poate s le genereze ntr-o secund, n strict conformitate cu ritmul n care el este stimulat, a fost denumit de Vedenski labilitate sau mobilitate funcional. Transmiterea sinaptic a excitaiei

Neuronii nu funcioneaz izolat, ci n strns legtur cu ali neuroni, precum i cu celule efectoare (musculare i glandulare). Transmiterea excitaiei de la un neuron la altul sau la un efector are loc la nivelul sinapselor. Termenul de sinaps (gr. syn = mpreun; (h)apsis = legare) a fost introdus de Sherrington (1897) pentru a indica jonciunea prin contiguitate ntre doi neuroni diferii sau ntre un neuron i o celul efectoare (sinapse neuro-neuronale i neuro-efectoare). Mai nou, se recomand denumirea de sinapse numai pentru contactele dintre neuroni, n timp ce acelea dintre neuroni i celulele musculare sunt denumite jonciuni neuro-musculare sau plci motorii.

Transmiterea neuro-neuronal (interneuronal)

n general, o sinaps este format dintr-o poriune presinaptic (terminal sau axonal) i o poriune postsinaptic, ntre care exist un spaiu, numit fant sinaptic.

Poriunea presinaptic este reprezentat de un buton terminal (buton sinaptic), care este o dilataie (cu diametrul de 0,5-2 m), situat la captul unei ramuri din arborizaia terminal a axonului. Butonul sinaptic este delimitat de membrana presinaptic, membran plasmatic cu grosimea de 70 i cu structur trilaminat. n interiorul lui se gsesc mitocondrii, vezicule sinaptice i microtubuli.

Mitocondriile sunt mai mici i mai ntunecate dect acelea din restul celulei nervoase. Numrul lor variaz de la o sinaps la alta i, n general, este mai mare dect acela al mitocondriilor existente ntr-un volum egal de citoplasm celular. Acest din urm fapt sugereaz c butonul sinaptic are necesiti energetice crescute, reclamate de transmiterea impulsului nervos.

Veziculele sinaptice sunt sferice sau ovale, au diametrul de 100 650 i sunt delimitate de o membran bistratificat cu grosimea de 40-50 . Ele sunt mai numeroase dect mitocondriile (n medie 10 000-15 000) i sunt distribuite neomogen, fiind concentrate spre fanta sinaptic. Forma, mrimea i numrul lor variaz la diferite tipuri de sinapse. n veziculele sinaptice sunt depozitate mici pachete (cuante) de substan neurotransmitoare specific (mediator chimic).

Microtubulii sunt structuri intracelulare tubulare, cu diametrul exterior de 180-300 i cu grosimea peretelui de circa 50 . Peretele microtubulilor este format din filamente cu diametrul de circa 35 . Principala component chimic a microtubulilor este o protein numit tubulin. Se presupune c microtubulii au rol n transportul proteinelor din pericarion n axon.

Poriunea postsinaptic este reprezentat de membrana postsinaptic, adic de acea regiune a membranei somei neuronale sau a dendritei, care vine n contact cu butonul sinaptic. Membrana postsinaptic este mai groas dect membrana presinaptic i conine receptorul chimic al neurotransmitorului specific, precum i enzima care l inactiveaz.

Fanta sinaptic este spaiul care separ membranele pre- i postsinaptic i care are, n medie, o lime de circa 100 . Acest spaiu este ocupat de lichid extracelular i de o reea filamentoas, care ar asigura adezivitatea membranelor sinaptice. Iniial au fost descrise i sinapse lipsite de fant sinaptic (sinapsele electrice), dar, ulterior s-a demonstrat c i acestea prezint o mic fant, lat de circa 20-30 .

Numrul butonilor sinaptici care vin n contact cu soma sau cu dendritele neuronului postsinaptic variaz de la 1 (n cazul neuronilor din mezencefal) pn la mai multe mii (10 000 n cazul celulelor piramidale din scoara cerebral). Dei un singur buton sinaptic acoper o suprafa foarte mic (2-4 m) a membranei neuronului postsinaptic, numrul mare de butoni sinaptici cu care aceasta vine n contact acoper uneori 40-80% din ntreaga ei suprafa. De exemplu, la mamifere, neuronul motor spinal este acoperit de butoni sinaptici pe cea mai mare parte (80%) a suprafeei lui. Prin faptul c, pe de o parte, butonii sinaptici aplicai pe un neuron postsinaptic aparin la neuroni presinaptici diferii, iar, pe de alt parte, axonul unui neuron presinaptic se divide n mai multe ramuri terminale, care vin n contact cu mai muli neuroni postsinaptici, se realizeaz substratul morfologic al fenomenelor de convergen i divergen.

Clasificarea sinapselor

Dup segmentele neuronale care vin n contact, se deosebesc mai multe feluri de sinapse: axo-somatice, axo-dendritice, axo-axonice, dendro-dendritice, somato-somatice i dendro-somatice.

Dup limea fantei sinaptice, se deosebesc trei tipuri de sinapse:

tipul I la care fanta sinaptic are limea de peste 300

tipul II cu fanta sinaptic de aproximativ 200

tipul III (sinapsele electrice) cu o fant sinaptic extrem de redus (aproximativ 20-30 )

Dup modalitile de transmitere a impulsului nervos, sinapsele pot fi grupate n:

1. sinapse chimice n cazul crora transmiterea impulsului de la presinaps la postsinaps se face prin intermediul unei substane neurotransmitoare specifice (mediator chimic). Dup natura mediatorului ele se subdivid n: colinergice (cnd mediatorul este acetilcolina), adrenergice (cnd mediatorul este noradrenalina), dopaminergice (cnd mediatorul este dopamina) etc. Sinapsele chimice predomin la vertebrate (n special la om).

2. sinapse electrice n cazul crora transmiterea impulsului se face printr-un potenial de aciune; pentru prima dat, ele au fost gsite la nevertebrate i la vertebratele inferioare, dar, mai recent, existena sinapselor electrice a fost constatat i n diferite regiuni ale sistemului nervos central al mamiferelor.

3. sinapse mixte la nivelul crora se ntlnesc ambele modaliti de transmitere (chimic i electric).

Dup efectele fiziologice produse n membrana postsinaptic de impulsul nervos presinaptic, se deosebesc dou tipuri de sinapse:

sinapse excitatorii n cazul crora impulsul presinaptic produce (prin mediatorul chimic specific) depolarizare (excitaie);

sinapse inhibitorii n cazul crora impulsul presinaptic produce o hiperpolarizare (inhibiie); ele nu se gsesc la nivelul dendritelor, ci numai ntre axon i soma neural.

n cazul sinapselor chimice fenomenele bioelectrice menionate au fost denumite potenial postsinaptic excitator (PPSE), respectiv potenial postsinaptic inhibitor (PPSI).

n ceea ce privete neurotransmitorii (mediatorii chimici), cercetrile au artat c, pentru ca o substan chimic s poat fi considerat neurotransmitor, ea trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii principale:

s fie prezent n nervi, mpreun cu enzimele necesare pentru sinteza ei

s fie eliberat din nervi prin stimularea acestora

dup ce a fost eliberat, ea trebuie s reacioneze cu un receptor specific din membrana postsinaptic i, prin aceasta, s provoace unul sau mai multe fenomene biologice specifice

s existe mecanisme locale capabile s o inactiveze i, prin aceasta, s anuleze efectele ei biologice.

Toate aceste condiii sunt ndeplinite de acetilcolin i noradrenalin (norepinefrin), astfel nct exist deplina certitudine c aceste substane sunt neurotransmitori (mediatori). Nervii care conin acetilcolin au fost denumii colinergici, iar cei care conin noradrenalin, adrenergici. S-a demonstrat experimental c i alte dou substane, adrenalina i dopamina, sunt neurotransmitori, dei acestea nu ndeplinesc toate condiiile menionate. n afar de cei patru neurotransmitori dovedii, exist o serie de neurotransmitori prezumptivi, dintre care, cei mai importani sunt: glicina, acidul aspartic, acidul glutamic, acidul aminobutiric (GABA), 5-hidroxitriptamina (serotonina) i histamina. Adrenalina, noradrenalina i dopamina se numesc neurotransmitori catecolaminici.Secvena evenimentelor care au loc n timpul transmiterii sinaptice

Atunci cnd un impuls nervos ajunge la un buton sinaptic, membrana acestuia se depolarizeaz i i mrete permeabilitatea pentru ionii de Na+ i K+. n consecin, se produce creterea influxului de sodiu i a efluxului de potasiu. Totodat, ionii de Ca++ difuzeaz n butonul presinaptic i determin fuzionarea veziculelor sinaptice cu membrana presinaptic. Ulterior, substana neurotransmitoare, coninut n vezicule, este eliberat n pachete de molecule (sau cuante) n fanta sinaptic, pe care o strbate rapid, ajungnd la membrana postsinaptic. Neurotransmitorul reacioneaz cu receptorii specifici existeni n aceasta i, n funcie de natura lui i a receptorilor, produce un PPSE sau un PPSI.

Evenimentele menionate explic o serie de proprieti generale ale sinapselor:

conducerea unidirecional de la terminaiile presinaptice la cele postsinaptice, este determinat de faptul c numai primele conin substan neurotransmitoare. Prin urmare, atunci cnd un impuls, generat prin excitare antidromic, ajunge la membrana postsinaptic, aceasta se depolarizeaz, dar neeliberndu-se nici un mediator sinaptic, impulsul nu poate s se transmit la membrana presinaptic.

ntrzierea sinaptic este timpul care trece din momentul sosirii impulsului la terminaiile presinaptice pn n momentul cnd el excit neuronul postsinaptic. Acest timp este de cel puin 0,5 ms i rezult din nsumarea timpilor necesari pentru eliberarea transmitorului, difuziunea lui spre membrana postsinaptic i aciunea lui asupra receptorilor membranei postsinaptice.

rspunsul sinaptic gradat amplitudinea potenialului postsinaptic crete paralel cu creterea cantitii de transmitor eliberat. La rndul ei, aceasta din urm se gsete n dependen direct de frecvena impulsurilor nervoase aferente i de numrul total al terminaiilor presinaptice active.

sumaia temporal se explic, de asemenea, prin faptul c, atunci cnd crete rata descrcrii impulsurilor presinaptice, se elibereaz mai multe cuante de neurotransmitor pe unitatea de timp. Prin urmare, mai multe poteniale postsinaptice subliminale pot s se sumeze, producnd excitaie sau inhibiie, n funcie de natura transmitorului i de sinapsa implicat.

Fatigabilitatea transmiterii sinaptice spre deosebire de fibra nervoas in vivo, la care se constat numai o mic reducere a capacitii de a transmite mult timp impulsuri cu frecvene ridicate, sinapsa obosete foarte rapid n cazul stimulrii repetitive i cu o frecven crescut a terminaiilor presinaptice. Oboseala se manifest prin scderea progresiv a numrului de descrcri prin neuronul postsinaptic. Ea se explic prin faptul c rata sintezei transmitorului n terminaiile presinaptice rmne n urma ratei utilizrii lui.

Cele mai importante sisteme de transmitere sinaptic sunt transmiterea colinergic i transmiterea adrenergic.

Transmiterea colinergic se realizeaz prin intermediul neurotransmitorului acetilcolin, care este eliberat de terminaiile neuronilor colinergici. Sinapsele n care sunt implicate aceste terminaii se numesc sinapse colinergice (cele mai numeroase sinapse din SNC, SNV i sistemul nervos periferic). Acetilcolina se gsete chiar i n sistemul nervos al animalelor inferioare, uneori n cantiti mult mai mari dect la vertebrate (de exemplu, n timp ce la cine, coninutul acetilcolinei n SNC este de 10-24 nmoli/g esut, la caracati, este de 480-2 400 nmoli/g esut).

Acetilcolina se sintetizeaz n celulele nervoase prin unirea colinei cu acetatul activ (acetilcoenzima A sau acetil-CoA), sub aciunea catalitic a enzimei colinacetilaza (colinacetiltransferaza):

Dup ce s-a sintetizat, acetilcolina se depoziteaz n veziculele sinaptice (se presupune c, n fiecare din cele 10 000-15 000 de vezicule existente ntr-o fibr presinaptic, se depoziteaz aproximativ 4 000 de molecule de acetilcolin). Eliberarea ei din vezicule are loc cuantificat, o cuant corespunznd la 2 x 103 molecule de acetilcolin. n cantiti minime, acetilcolina se elibereaz i n repaus. n cazul depolarizrii presinaptice complete, care se produce atunci cnd sosete un potenial de aciune, eliberarea acetilcolinei crete n aa msur, nct peste 200 de cuante trec n fanta sinaptic n mai puin de 1 ms i, n felul acesta, ia natere un potenial postsinaptic. Ajungnd la membrana postsinaptic, acetilcolina se combin cu receptorul specific situat pe aceasta (care ocup mai puin de 1% din suprafaa ei). Se formeaz astfel complexul acetilcolin-receptor. Se presupune c receptorul are o structur lipoproteic, cu greutatea molecular de 320 000. Au fost identificate dou tipuri de receptori colinergici:

receptori nicotinici care se gsesc la nivelul ganglionilor vegetativi, n sistemul nervos central i n plcile motorii; cantitile mici de nicotin i excit, iar cantitile mari i inhib i, prin aceasta, blocheaz transmiterea;

receptori muscarinici care se gsesc la nivelul jonciunii muchiului neted i al sinapselor SNC.

Receptorii nicotinici sunt blocai de tetraetilamoniu, hexametoniu i azometoniu, iar cei muscarinici de scopolamin, atropin, clorpromazin i alte substane.

n ceea ce privete inactivarea acetilcolinei, aceasta se realizeaz n felul urmtor: o mic parte din acetilcolina eliberat trece din nou n terminaiile presinaptice, iar cea mai mare parte este hidrolizat de acetilcolinesteraz (AchE). Activitatea AchE crete paralel cu creterea concentraiei substratului, dar, dup o anumit valoare, se produce inhibiia crescnd a descompunerii substratului, pn la completa inactivare a acesteia.

Din descompunerea acetilcolinei rezult ioni de colin i de acetat. Colina poate fi preluat din nou de neuronul colinergic i poate fi utilizat pentru resinteza acetilcolinei. Acetilcolinesteraza este inhibat de fizostigmin, diizopropilfosfat i ali alkilfosfai.Transmiterea adrenergic are loc la nivelul sinapselor n care sunt implicai neuroni din sistemul nervos central sau periferic, a cror membran presinaptic elibereaz, n timpul depolarizrii, mediatorul noradrenalin (norepinefrin). Este demonstrat faptul c noradrenalina este eliberat de terminaiile fibrelor postganglionare simpatice; se consider c ea este i mediatorul chimic al unor sinapse excitatorii din diferite segmente ale SNC (mduv, cerebel, hipotalamus). Noradrenalina i precursorul ei dopamina au fost identificate n sistemul nervos la majoritatea speciilor de animale.

Noradrenalina este sintetizat, probabil, n corpul celular, de unde este apoi transportat n lungul axonului. Sinteza pleac de la tirozin, care se formeaz n diferite esuturi din fenilalanin i care se gsete n mod normal n snge. Printr-un mecanism de transport, tirozina din torentul sanguin este captat i concentrat n creier i n esuturile inervate de simpatic. n interiorul neuronului, sub aciunea unor enzime, tirozina este transformat treptat n noradrenalin. Prin intermediul feniletanolamin-N-metiltransferaza, care se gsete mai ales n medulosuprarenal, noradrenalina este transformat n adrenalin (epinefrin).

Cea mai mare parte a noradrenalinei intraneuronale se depoziteaz n numeroasele vezicule din terminaiile nervoase adrenergice. Depozitarea este activat prin ATP n prezena Mg++. Sub influena impulsului nervos, noradrenalina din terminaiile nervoase presinaptice este eliberat n fanta sinaptic. n eliberarea catecolaminelor (ca i n cea a acetilcolinei), un rol important l au ionii de Ca++ extraneuronali (ptrunderea lor n membrana presinaptic n timpul depolarizrii acesteia pare s declaneze eliberarea mediatorului). n absena Ca++, stimularea nervoas nu mai determin eliberarea noradrenalinei. Pe de alt parte, acetilcolina, care favorizeaz intrarea calciului, produce, n acelai timp, i eliberarea noradrenalinei.

n celulele efectoare se gsesc receptori adrenergici cu aciuni diferite; iniial au fost descrise dou tipuri de receptori ( i ), iar mai trziu alte dou tipuri ( i ). Receptorii i sunt repartizai diferit n esuturile i celulele efectoare:

receptorii determin, de cele mai multe ori, contracia musculaturii netede; ei ndeplinesc i un rol de reglare a nivelului de eliberare a noradrenalinei, deoarece sunt activai de un nivel crescut al acesteia.

receptorii determin, de regul, relaxarea musculaturii netede i se pare c activeaz adenilciclaza. Sunt de dou feluri: 1, care mresc fora i ritmul contraciei miocardice, relaxeaz musculatura neted intestinal etc. i 2, care produc vasodilataie, relaxarea musculaturii uterine, facilitarea contraciei muchilor scheletici etc.

receptorii determin creterea glicemiei

receptorii inhib activitatea musculaturii intestinale.

Se presupune c legarea noradrenalinei de receptorii adrenergici se face la nivelul gruprilor SH ale proteinei receptoare (cu greutatea molecular cuprins ntre 40 000 i 160 000).

Inactivarea noradrenalinei se realizeaz mai ales prin captarea ei n neuronii simpatici, aa cum demonstreaz urmtoarele fapte:

n majoritatea cazurilor, exist un raport direct ntre noradrenalina endogen i densitatea inervaiei simpatice

n esuturile cu inervaie simpatic suprimat (prin simpatectomie chirurgical, chimic sau imunologic), captarea catecolaminelor endogene este grav tulburat

Captarea noradrenalinei este un fenomen activ deoarece se produce mpotriva unui gradient de concentraie; el depinde de temperatur i reclam cheltuial energetic.

Transmiterea neuro-muscular

La locul de contact ntre una din ramificaiile unei fibre nervoase motoare i o fibr muscular striat ia natere un complex structural, care se numete jonciune neuro-muscular sau plac motorie. La vertebrate, pe o fibr muscular exist o singur plac motorie (la artropode exist mai multe plci).

nainte de a veni n contact cu fibra muscular, axonul motoneuronului i pierde teaca de mielin i se divide n mai multe ramuri, al cror capt formeaz cte un buton. Poriunile butonate ale acestor ramuri sunt lipsite de teaca Schwann i ptrund n interiorul unor jgheaburi formate de sarcolem (jgheaburi sinaptice). ntre membrana butonului terminal i sarcolem se gsete o fant sinaptic primar (de 200 500 ).

Aa cum au artat cercetrile electronomicroscopice, sarcolema formeaz mai multe invaginri, numite fante sinaptice secundare. Att n fanta sinaptic primar, ct i n fantele secundare, axolema i sarcolema sunt separate printr-un strat glicoproteic subire, asemntor cu acela care acoper suprafaa ntregii fibre musculare.

Poriunea muscular a plcii motorii este nestriat i necontractil i const dintr-o acumulare de sarcoplasm, bogat n nuclei i mitocondrii (ceea ce indic o activitate metabolic crescut). n interiorul fiecrei terminaii nervoase, care constituie componenta presinaptic a jonciunii neuro-musculare, se gsesc numeroase mitocondrii i vezicule sinaptice, care conin acetilcolin.Atunci cnd un impuls ajunge la butonul terminal presinaptic, depolarizeaz membrana acestuia i determin eliberarea din vezicule a unui numr de cuante de acetilcolin. Mediatorul eliberat difuzeaz apoi prin fanta sinaptic i intr n combinaie cu receptorii din sarcolema plcii motorii, formnd un complex mediator-receptor. Acest complex determin creterea tranzitorie (2 ms) a permeabilitii membranei postsinaptice pentru ionii de sodiu i de potasiu i, prin aceasta, depolarizeaz membrana, genernd un potenial de plac terminal. Fiind un potenial local, el se propag decremental n lungul membranei postsinaptice i, doar atunci cnd atinge o valoare critic, iniiaz un potenial de aciune, care se propag n fibra muscular, producnd contracia acesteia. Spre deosebire de PPSE, care numai prin sumaie poate s genereze un potenial de aciune n membrana postsinaptic, potenialul de plac terminal este capabil s genereze singur un potenial de aciune n fibra muscular (el este mult mai mare dect un PPSE, deoarece suprafaa de contact ntre nerv i muchi este mai mare i deci sunt eliberate cantiti mult mai mari de acetilcolin).

Jonciunile neuro-musculare se deosebesc de sinapsele centrale i prin faptul c, la nivelul lor, nu se produc poteniale postsinaptice inhibitorii (PPSI), deci toate sunt excitatorii.

Dup aproximativ 5 ms de la eliberarea ei, acetilcolina este inactivat (hidrolizat de acetilcolinesteraz), care este localizat n interiorul sau n apropierea sarcolemei care delimiteaz fantele sinaptice secundare. Ca urmare a distrugerii acetilcolinei, permeabilitatea sarcolemei pentru ionii de sodiu i potasiu revine la valoarea iniial i placa motorie i redobndete potenialul de repaus.

Transmiterea neuro-muscular este blocat de diferite substane, care acioneaz n mod diferit. Astfel, curara se combin cu receptorul acetilcolinic i, din aceast cauz, acetilcolina, care continu s se elibereze din nervii motori n timpul excitrii lor, nu poate s interacioneze cu plcile motorii. Ca urmare, nu ia natere nici un potenial de aciune muscular i deci nu se produce nici o contracie. Pierderea capacitii de contracie a muchilor respiratori provoac moartea prin asfixie.

Unii organofosfai, care sunt principalele ingrediente a multor pesticide, blocheaz transmiterea neuro-muscular prin inhibiia acetilcolinesterazei. n acest caz, acetilcolina nemaifiind distrus, menine depolarizarea fibrei musculare. n absena repolarizrii acesteia, stimularea nervului nu mai genereaz poteniale de aciune musculare, deci muchiul nu se mai contract (moartea survine prin asfixie).

Alte substane blocheaz eliberarea acetilcolinei din terminaiile nervoase, i, prin aceasta, membrana muscular devine inexcitabil. Dintre aceste substane menionm toxina botulinic, produs de bacteria Clostridium botulinum; aceasta este una dintre cele mai toxice substane cunoscute o cantitate mai mic dect 0,0001 mg este suficient pentru a omor un om, iar o cantitate de circa 225 g ar putea s omoare ntreaga omenire.

Activitatea informaional a centrilor nervoi

Prin centru nervos se nelege un grup de neuroni care particip la realizarea unui anumit reflex sau la reglarea unei anumite funcii. Reflexul (actul reflex) este o reacie a organismului la excitarea receptorilor, provocat de o modificare a mediului su extern sau intern. Substratul anatomic al actului reflex este arcul reflex , care este format din cinci componente: receptorul, calea aferent, centrul nervos (sau integrator), calea eferent i efectorul.

Neuronii din centri nervoi sunt de trei feluri: senzitivi, motori i de asociaie; sunt legai ntre ei prin sinapse. Spaiul dintre neuroni este ocupat de celule nevroglice, al cror numr este de 10 ori mai mare dect al neuronilor. Aceste celule ndeplinesc roluri importante: de susinere, de nutriie i izolare a neuronilor. Avnd proprietatea de a prolifera, ele nlocuiesc esutul nervos distrus.

n mod normal, centrii nervoi sunt excitai de stimuli fiziologici (unii dintre ei i de stimuli chimici sau fizici). Stimulii fiziologici sunt impulsurile nervoase care iau natere la nivelul receptorilor i care, conduse la centrii nervoi, excit neuronii de asociaie i neuronii motori. Stimulii (agenii) fizici sau chimici acioneaz direct asupra centrilor nervoi (de exemplu: neuronii din centrul respirator sunt excitai de creterea coninutului CO2 din snge, iar modificarea temperaturii sngelui excit neuronii din centrii hipotalamici ai termoreglrii),

La nivelul centrilor nervoi deosebim dou feluri de conducere a excitaiei:

transmiterea excitaiei prin centrii nervoi

propagarea excitaiei n centrii nervoi.

Transmiterea excitaiei prin centrii nervoi

Centrii nervoi primesc excitaii de la receptori, pe care le transmit apoi la efectori. Datorit sinapselor intracentrale, conducerea excitaiei n centrii nervoi prezint urmtoarele particulariti: este unilateral, ntrziat i decremental.

1. Conducerea unilateral n centrii nervoi excitaia este transmis ntr-o singur direcie (de la neuronul senzitiv la neuronul motor, de cele mai multe ori prin intermediul neuronilor de asociaie). Aceasta se explic prin faptul c sinapsele nu permit trecerea impulsului dect de la membrana presinaptic la cea postsinaptic.

2. Conducerea ntrziat n centri nervoi excitaia este condus considerabil mai ncet dect n fibrele nervoase. Aceasta se datoreaz, pe de o parte, faptului c evenimentele care au loc n timpul transmiterii sinaptice reclam un timp de aproximativ 0,5 ms fenomen denumit ntrziere sinaptic, iar, pe de alt parte, faptului c ntre apariia potenialului postsinaptic excitator i cea a potenialului de vrf trece un timp de 1,5-2 ms. Prin urmare, trecerea printr-o singur sinaps reclam n total un timp de 2 sau 3 ms, timp numit timp reflex central (sau timp central). Cunoaterea valorii acestuia permite stabilirea numrului sinapselor pe care un impuls nervos le strbate n SNC.

3. Conducerea decremental de cele mai multe ori, impulsurile care trec prin centrii nervoi trebuie s strbat un numr mare de sinapse. Din aceast cauz, ele se micoreaz treptat, putnd chiar s se sting nainte de a ajunge la centrii motori. Pentru a nu se produce stingerea impulsurilor n centrii nervoi, acestea trebuie s aib o intensitate suficient de mare (lucru realizat, de regul, prin sumaia impulsurilor care vin n salve la centrii nervoi). Propagarea excitaiei n centrii nervoi (iradierea)

Deoarece centrii nervoi sunt legai ntre ei prin numeroase ramificaii ale prelungirilor neuronale i prin lanuri de neuroni de asociaie, impulsurile se pot propaga de la unii centri la alii, atunci cnd au intensiti adecvate. Cu ct intensitatea excitanilor aplicai este mai mare, cu att propagarea impulsurilor n centri este mai ntins i, implicit, rspunsurile sunt mai complicate. Acest fapt poate fi demonstrat printr-o experien simpl, realizat pentru prima dat de ctre Pflger, experien care i-a permis s stabileasc legile reflexelor medulare exteroceptive (se secioneaz axul cerebro-spinal al unei broate, la limita dintre bulb i mduv, obinndu-se aa-numita broasc spinal; cu ajutorul unui crlig, se suspend animalul ntr-un suport i, dup 10-15 minute, se excit extremitatea unui membru posterior cu un curent de inducie slab; se produce un rspuns slab, constnd n flexia unui deget, fapt ce demonstreaz prima lege a reflexelor medulare legea localizrii; dac se mrete progresiv intensitatea excitantului, rspunsurile devin din ce n ce mai complicate, succedndu-se n felul urmtor: retracia membrului posterior excitat legea unilateralitii, retracia ambelor membre posterioare legea simetriei, retracia simultan a tuturor celor patru membre legea iradierii i convulsii generalizate legea generalizrii). Creterea rspunsului odat cu creterea forei excitantului aplicat mereu pe aceeai zon receptoare demonstreaz faptul c, n centrii nervoi, excitaia poate radia la zone din ce n mai ntinse; diferitele arcuri reflexe nu sunt izolate unul de cellalt i se pot influena mult ntre ele. Legtura dintre reflexe se realizeaz la nivelul centrilor nervoi, prin intermediul neuronilor de asociaie. Rspunsul generalizat poate fi produs i de excitani de intensitate medie, ns dup un timp mai lung de aciune.

Iradierea impulsurilor n centrii nervoi depinde nu numai de intensitatea excitanilor, de durata aciunii lor, ci i de starea fiziologic a sinapselor. Aceasta din urm poate fi modificat de diferite substane (de exemplu: stricnina ndeprteaz barierele sinaptice, iar curara blocheaz transmiterea sinaptic). Dac sub pielea broatei se injecteaz o mic cantitate dintr-o soluie de stricnin 0,1% se constat, dup cteva minute, c este suficient s i se ating un picior sau s se loveasc masa pe care este aezat, pentru a se produce excitaia general puternic a SNC, nsoit de convulsii ale tuturor muchilor scheletici. Dup administrare de curara chiar i stimulii foarte puternici rmn fr rspuns.

Fenomenele de sumaie central n centrii nervoi au loc dou feluri de sumaie a impulsurilor: sumaia temporal i sumaia spaial.

Sumaia temporal poate fi demonstrat experimental prin aplicarea repetat a unui excitant subliminal pe un nerv aferent sau pe cmpul receptor al unui reflex (prin repetare, excitantul subliminal declaneaz reflexul respectiv). Exemplul tipic de astfel de sumaie este actul reflex al strnutului, care apare numai ca rezultat al excitrii prelungite a receptorilor localizai n mucoasa nasului, de ctre mucusul acumulat, de ctre particulele de praf sau alte substane iritante. Sumaia temporal se produce numai atunci cnd excitanii subliminali sunt separai prin intervale mai mici dect perioada refractar a fibrei aferente presinaptice. Fiecare stimul subliminal creeaz n centrul nervos o stare de excitaie care, prin sumare, atinge valoarea prag, devenind astfel capabil s produc descrcarea motoneuronilor. Sumaia impulsurilor poate fi explicat prin adiia dozelor succesive de mediator acetilcolinic (acid glutamic).

Sumaia spaial are loc atunci cnd mai muli stimuli subliminali acioneaz simultan asupra mai multor receptori care aparin aceluiai cmp receptor. Ea are o importan esenial pentru excitarea centrilor nervoi. De exemplu, la un cine, poate fi declanat reflexul de scrpinare (de grataj) prin aplicarea simultan a doi stimuli subliminali pe dou zone ale pielii ntre care exist o distan de 10 cm, dar care sunt situate n cmpul receptor al reflexului menionat. Sumaia spaial se produce i atunci cnd stimulii subliminali sunt aplicai la intervale de maxim 15 ms, pe dou fibre nervoase aferente ale cmpului receptor al unui reflex.

Convergena i ocluziunea

Prin convergen se nelege faptul c, la acelai neuron motor (i implicit la acelai centru motor) vin impulsuri pe mai multe ci senzitive. Convergena este demonstrat att prin fapte anatomice ct i fiziologice.

Anatomic: numrul fibrelor aferente (senzitive) este mai mare dect acela al fibrelor eferente (motoare). Fibrele senzitive predomin mai ales n nervii cranieni, deoarece n regiunea cefalic sunt situate organele de sim. Deoarece nu exist nici un nerv senzitiv a crui excitare s nu produc o reacie motoare, se poate trage concluzia c spre acelai centru motor converg mai multe ci senzitive. Se tie, de asemenea, c neuronul motor poate s primeasc excitaii de la mai multe ci senzitive, datorit numeroaselor sinapse existente pe corpul i dendritele lui. El nu posed ns dect o singur cale eferent (axonul) pentru propagarea excitaiilor primite. Deci neuronul motor reprezint o cale final comun pentru toate impulsurile care i parvin de la numeroi neuroni senzitivi.

Nu numai neuronii motori, ci i cei de asociaie pot servi ca punct de convergen pentru impulsurile care ajung la SNC pe diferite ci aferente.

Convergena este demonstrat i de urmtorul fapt fiziologic: suma tensiunilor dezvoltate de contraciile unui muchi, provocate prin excitarea separat a mai multor nervi senzitivi, este mult mai mare dect tensiunea maxim obinut prin excitarea nervului motor al muchiului respectiv (deci, la acelai centru motor vin impulsuri pe mai multe ci aferente).

Fenomenul de ocluziune constituie nc o dovad fiziologic a principiului convergenei. Acest fenomen a fost demonstrat n felul urmtor: s-au excitat succesiv doi nervi senzitivi (plantarul extern i plantarul intern) care concur la realizarea aceluiai reflex (contracia muchiului tibial antic) i s-a constatat c, n primul caz, muchiul a dezvoltat o tensiune de 1,57 kg iar, n al doilea caz, o tensiune de 1,58 kg; prin excitarea simultan a celor doi nervi s-a obinut o tensiune de 1,81 kg, tensiune care este considerabil mai mic dect suma tensiunilor obinute prin excitarea separat a fiecruia dintre ei (3,15 kg). Aceasta se explic prin faptul c unii motoneuroni primesc impulsuri pe ambele ci aferente; astfel, atunci cnd acestea sunt excitate simultan intr n activitate un numr de motoneuroni mai mic dect suma motoneuronilor activai prin excitarea fiecrei ci n parte. Mrimea ocluziunii n cazul prezentat anterior rezult din urmtorul calcul:

Ocluziunea reprezint deci suprapunerea celor dou ci senzitive n centrul motor; aceasta este determinat de proximitatea anatomic a nervilor. n condiii fiziologice normale, ocluziunea alterneaz continuu cu sumaia spaial, predominnd cnd una cnd alta, n funcie de intensitatea stimulilor care interacioneaz (n cazul stimulrii puternice predomin ocluziunea, iar n cazul stimulrii slabe sumaia spaial).

Inhibiia central n SNC, n afar de neuroni excitatori, exist i neuroni inhibitori, a cror activitate determin diferite tipuri de inhibiie central, dintre care menionm: inhibiia postsinaptic, presinaptic i recurent.

1) Inhibiia postsinaptic se produce astfel: terminaiile axonice ale neuronilor inhibitori vin n contact cu corpii i dendritele neuronilor excitatori i, la sosirea unui impuls, n terminaiile respective se elibereaz un mediator inhibitor (probabil acid -aminobutiric, glicocol sau glicin; unele substane pot ns exercita efecte excitatorii sau inhibitorii, cum este acetilcolina) care produce hiperpolarizarea (nu depolarizarea) membranei postsinaptice. Hiperpolarizarea se nregistreaz sub forma unei unde electrice pozitive, cunoscut sub denumirea de potenial postsinaptic inhibitor. Inhibiia postsinaptic este suprimat de stricnin, care blocheaz sinapsele inhibitorii.

Inhibiia postsinaptic a fost dovedit pentru prima dat n mod experimental de Secenov n 1862: la o broasc se descoper encefalul, se nltur emisferele cerebrale, dup care se msoar timpul reflexului de flexiune a membrului posterior stng, provocat prin introducerea labei acestuia ntr-o soluie de acid acetic 6%; dup aceea se provoac excitaia puternic a lobilor optici, punnd pe acetia un cristal de sare de buctrie; msurnd din nou timpul reflexului de flexiune se constat c acesta este mult mai mare deci excitarea lobilor optici a provocat o inhibare a reflexului medular de flexiune. Din aceast experien Secenov a tras concluzia c lobii optici ar reprezenta centrul n care ia natere ntotdeauna inhibiia i de la care s-ar rspndi ulterior n ceilali nervi. n prezent se tie c inhibiia, ca i excitarea ntr-o regiune a SNC, poate s ia natere nu numai n urma excitrii unor regiuni superioare ale SNC, ci i n urma excitrii unuia sau a ctorva neuroni afereni unei regiuni receptoare, n timpul efecturii unui act reflex oarecare i poate s duc la inhibarea reflexului respectiv. Inhibiia nsoete invariabil excitaia; ca i excitaia, ea se poate propaga dincolo de graniele segmentului n care a aprut; aceeai celul sau grup de celule poate fi, la un moment dat n excitaie, iar la alt moment n inhibiie i invers. Dintre excitaiile care vin la centri prin diferii neuroni, predomin excitaia cea mai puternic; n consecin apare inhibiia reflexului care trebuia s apar la excitaia slab. Astfel, n cursul durerilor puternice, pentru a nu executa micri de aprare, adeseori se strnge din dini; uneori se muc limba sau buzele pentru a nu rde din cauza gdilrii. Inhibiia multor reflexe poate s apar sub influena scoarei; de exemplu, se poate opri miciunea, clipitul i alte reflexe la care particip muchi voluntari.

2) Inhibiia presinaptic Acest tip de inhibiie este ntlnit att la nevertebrate ct i la vertebrate; se caracterizeaz prin faptul c activitatea sinapsei este inhibat fr s se elibereze un mediator inhibitor i deci fr s se produc hiperpolarizarea membranei presinaptice. Inhibiia se produce prin diminuarea eliberrii de mediator din terminaia presinaptic excitatorie (presupune un aranjament n serie a dou sinapse, prima fiind de tip axonic). Exist i preri conform crora mediatorul eliberat n prima sinaps ar juca rol de neuromodulator, intervenind direct n sinteza i eliberarea de mediator n sinapsa excitatoare (E).

3) Inhibiia recurent este o varietate a inhibiiei postsinaptice, fiind determinat de excitarea unor neuroni inhibitori de asociaie (descoperii de Renshaw n mduva spinrii), numii celule Renshaw. Autorul a constatat c, nainte de a prsi mduva spinrii, axonii multor neuroni motori trimit colaterale la celulele Renshaw, ai cror axoni formeaz sinapse inhibitorii pe motoneuronii unui anumit segment al mduvei spinrii.

Caracterul inhibitor al acestor sinapse se datoreaz faptului c, n terminaiile axonice ale celulelor Renshaw se gsete o substan capabil s hiperpolarizeze membrana postsinaptic a motoneuronilor, reducnd prin aceasta posibilitatea formrii unui potenial de aciune. Aciunea hiperpolarizant a acestor celule se poate exercita asupra motoneuronilor de origine sau asupra altor motoneuroni ai aceluiai reflex.

Inhibiia recurent este considerat ca un feedback negativ, care regleaz frecvena impulsurilor neuronilor motori, meninnd-o n limite fiziologice. Cu ct neuronul motor este mai puternic excitat, i deci cu ct este mai mare frecvena impulsurilor eferente corespunztoare, cu att este mai puternic excitaia celulei Renshaw, care inhib activitatea motoneuronului respectiv. Prin acest mecanism automat, motoneuronii sunt protejai mpotriva excitrii excesive. Atunci cnd celula Renshaw primete impulsuri inhibitorii, ea induce stimularea motoneuronului (inhibiia inhibiiei).

Cercetrile lui Eccles i ale altor fiziologi au artat c inhibiia recurent are un rol important n activitatea ntregului SNC.

Comunicaia hormonalComunicaia hormonal este mai lent, mai puin precis i cu efecte mai durabile comparativ cu cea nervoas. Termenul de hormon (gr. (h)ormo = excit), introdus n tiin de ctre Starling (1905) pentru secretin, nu corespunde dect parial sensului su etimologic, deoarece, n afar de hormoni excitatori exist i hormoni inhibitori. Endocrinologul romn V. Shleanu definete hormonii ca substane chimice particulare care ptrunse n mediul intern al organismului stimuleaz sau inhib activitatea anumitor organe i esuturi, situate, de regul, la distan de locul de producere.

Hormonii sunt secretai de celule izolate sau grupuri de celule glandulare sau neurosecretoare specializate i ajung prin difuziune sau sunt transportate la esuturile asupra crora acioneaz.

Exist hormoni glandotropi i hormoni efectori; primii regleaz producerea hormonilor n glandele endocrine periferice, iar cei efectori acioneaz asupra unor celule int secretoare sau contractile (glande, muchi).

Dup natura lor chimic, hormonii se clasific n trei categorii:

hormoni derivai de la aminoacizi: adrenalina, noradrenalina, hormonii tiroidieni (tiroxina i triiodtironina), hormonul epifizar, serotonina, acidul -aminobutiric etc.

hormoni de natur polipeptidic i proteic: hormonii hipofizari, pancreatici, paratiroidieni, secretina, gastrina, colecistokinina (pancreozimina), angiotensina, calcitonina etc.

hormoni steroizi: hormonii sexuali, corticosuprarenali, ecdizona.

Dup locul de formare se deosebesc dou feluri de hormoni:

hormonii glandulari (tiroxina, insulina, hormonii gonadici etc.) se formeaz n glandele cu secreie intern (glandele endocrine) i trec direct n mediul intern (ele nu au canal excretor); de regul, aceti hormoni acioneaz la mare distan de locul formrii lor.

Hormonii aglandulari sau tisulari (gastrina, secretina, colecistokinina, histamina, serotonina, prostaglandinele etc.) se formeaz n diferite esuturi; de regul sunt transportai prin difuziune i acioneaz n apropierea locului de formare.

Dintre hormonii tisulari, o importan deosebit prezint neurohormonii, care se formeaz n esutul nervos. Neurosecreia este forma cea mai primitiv a secreiei interne. Ei sunt produi de anumii neuroni din SNC, care se numesc neuroni endocrini sau celule neurosecretoare; astfel de celule, izolate sau grupate, se ntlnesc la aproape toate grupurile de animale. Ca i celelalte celule nervoase, ele sunt capabile s transmit impulsuri (poteniale de aciune), dar acestea au o frecven mai redus. Spre deosebire de neuronii obinuii, neuronii endocrini (desen) nu fac sinapse cu ali neuroni, nu inerveaz organe efectoare (muchi) i elaboreaz neurohormoni (care sunt eliberai prin terminaiile axonilor). Aceste terminaii sunt de obicei umflate i, n interiorul lor, poate fi depozitat materialul elaborat de celul nainte de a fi eliberat. Terminaiile umflate ale axonilor celulelor neurosecretoare sunt situate la exteriorul sistemului nervos i, de obicei, sunt strns asociate cu sistemul circulator (care transport neurohormonii n organism). Atunci cnd exist un grup de mai multe celule neurosecretoare, terminaiile lor axonice pot s formeze, n afara sistemului nervos, organe bine dezvoltate, care, fiind unite cu vasele sanguine au fost denumite organe neurohemale. Dintre aceste organe, menionm: glandele sinusale de la crustacei, corpora cardiaca de la insecte i neurohipofiza de la vertebrate. Unii neurohormoni nu sunt eliberai n sistemul circulator ci sunt transportai, prin axon, direct la organele int.

Caractere generale principale ale hormonilor

1. absena relativ a specificitii zoologice (insulina, de exemplu, provoac hipoglicemie att la iepure ct i la om, iar ecdizona are aceeai aciune la toate speciile de insecte); acest lucru este valabil doar n condiiile unei identiti a organelor hormonogene i a unei similitudini de constituie i reactivitate a efectorilor; hormonul de cretere (STH) al boului este inactiv la om, unde acioneaz doar hormonul uman; hormonii nevertebratelor nu sunt prezeni la vertebrate i invers;

2. sunt activi n doze foarte mici (de exemplu tiroxina, n diluie de o milionime, oprete creterea mormolocilor de broasc i accelereaz metamorfoza lor);

3. spre deosebire de enzime, hormonii necesit, pentru a aciona, integritatea celulelor;

4. hormonii influeneaz activitatea funcional a mai multor organe, situate n puncte diferite (de exemplu, la gin, hormonul ovarian feminizeaz penajul i face s se dezvolte oviductul);

5. muli hormoni, mai ales n doze mici, au o aciune difazic evident (de exemplu, creterea presiunii sanguine prin adrenalin urmeaz dup o scdere a acestui indice fiziologic);

6. injectarea hormonului la un organism ntreg pune n repaus glanda endocrin corespunztoare;

7. injectarea de hormoni nu provoac formarea de anticorpi (cu excepia hormonilor hipofizari, din cauza naturii lor proteice);

8. o reglare hormonal activ este posibil numai atunci cnd hormonii pot fi ndeprtai din snge; n caz contrar, organismul ar fi permanent suprasaturat cu aceste substane. ndeprtarea hormonilor din snge se realizeaz fie prin descompunerea lor (la vertebrate n special n ficat) fie prin inactivare, ca rezultat al combinrii lor cu alte substane.

Mecanismul de aciune i inactivare al hormonilor

Mecanismul de aciune al hormonilor este nc puin cunoscut. Despre unii se tie exact locul unde acioneaz (insulin, adrenalin, tiroxin, ACTH) dar, privitor la modul de aciune, datele sunt nc incomplete.

Dintre numeroasele ipoteze formulate pe aceast tem subliniem doar trei:

1) Ipoteza hormoni-enzime susinut de Green (1941) hormonii ptruni n celule pot aciona, ca inhibitori sau activatori, direct asupra unor enzime (i de aici efectul lor); aciunea ar putea consta n mrirea cantitii de substrat disponibil, n aportul unui cofactor.

2) Ipoteza hormoni-gene - susinut de Karlson (1963) n special pe baza studiilor care au avut drept obiect hormonii nevertebratelor (de tipul ecdizonelor) conform acestei ipoteze hormonii ar activa sinteza de ARN i de proteine, prin aciunea direct sau indirect asupra ADN; i aceast ipotez presupune c hormonii ptrund n mediul intracelular, unde i realizeaz aciunea.

3) Ipoteza celui de-al doilea mesager formulat i susinut de Sutherland (1965) a luat premiul Nobel n 1971; hormonul primul mesager (de exemplu TSH) este recunoscut de un receptor specific dispus n membrana unei anumite categorii de celule (celulele veziculelor tiroidiene), activeaz producia de prostaglandine membranare care, la rndul lor, induc activitatea unei adenilciclaze; aceasta din urm, n prezen de Mg++, hidrolizeaz ATP-ul citoplasmatic, cu formarea de 3,5-AMP (AMP ciclic, AMPc), considerat al doilea mesager.Aciunea principal a AMPc este activarea proteinkinazei, enzim fosforilant a proteinelor ribozomale care reprezint receptorul intracelular al AMPc; AMPc este transformat de o fosfodiesteraz specific n 5AMP, inactiv. Proteinkinaza activ determin, n continuare, toate efectele caracteristice hormonilor: intensificarea sintezei de proteine n urma creterii ARN, ptrunderea glucozei i acizilor grai intracelular etc. AMPc poate aciona ca i corepresor asupra sistemului genetic de sintez a proteinelor-enzime, a unor hormoni etc., dup activitatea metabolic specific a celulelor implicate (n acest caz, celulele tiroidiene pot asigura sinteza hormonilor tiroidieni).

Reacia de recunoatere a primului mesager (a hormonului) este specific, cea de hidroliz a ATP-ului i formarea de 3,5-AMP este nespecific (este aceeai pentru orice hormon).

Prin acest mecanism, mesajul purtat de hormoni este decodificat i transferat efectorilor metabolici celulari specifici (E1, E2, E3 etc.) prin intermediul AMPc nespecific, datorit existenei receptorilor specifici (R1, R2, R3 etc.) din membranele celulare.

Inactivarea hormonilor, dup realizarea efectului biologic specific, se face prin degradare metabolic, prin cuplare cu anumite substane, prin excreie i, pentru unii hormoni, prin mecanism imunologic. Viteza de inactivare se exprim prin timpul de njumtire, adic durata necesar pentru ca doza administrat n snge s scad la jumtate (valoare de mai multe ore pentru tiroxin, circa 2 ore pentru cortizol i de minute pentru hormonii sexuali).

Hormonii nevertebratelor

La nevertebratele mai puin organizate (inclusiv anelide, molute cu excepia cefalopodelor) lipsesc glandele endocrine epiteliale, singurii coordonatori hormonali fiind neurosecreiile (acestea nu prezint, ns, organe neurohemale).

La crustacei i insecte sistemul endocrin atinge dezvoltarea maxim pentru nevertebrate, cuprinznd un aparat neurosecretor i un aparat glandular bine individualizat, care funcioneaz n strns interdependen.

Hormonii crustaceilor

Sistemul endocrin al crustaceilor prezint trei componente: celule neurosecretoare, organe neurohemale i glande endocrine epiteliale (nenervoase).

Celulele neurosecretoare sunt localizate n special n creier (format din proto-, deuto- i, respectiv, tritocerebron), n lobul optic al pedunculului ocular i n cordonul nervos ventral. Celule neurosecretoare au mai fost gsite i n ganglionii subesofagieni, toracici i abdominali ai celor mai multe decapode (cu aspect oarecum diferit de cele din SNC).

n lobul optic al pedunculului ocular se gsete un grup de celule neurosecretoare, denumit organ X (localizat, de regul, n medulla terminalis); grupuri similare de celule au fost gsite i n medulla interna i/sau externa. Axonii care pleac de la aceste celule se termin n glanda sinusal (din pedunculii oculari) i transport neurosecreia hormonul cerebral (brain hormone, BH) de unde ajunge n mediul intern, rspndindu-se fie la efectori (de exemplu la cromatofori) fie la aparatul glandular endocrin.

Organele neurohemale sunt n numr de trei perechi: glandele sinusale, organele postcomisurale i organele pericardiale.

Glandele sinusale sunt situate n pedunculii oculari la crustaceii cu ochi pedunculai i n interiorul capului la crustaceii cu ochi sesili. Ele primesc axoni, n special de la organul X.

Organele postcomisurale se gsesc n partea posterioar a esofagului, fiind ataate de conectivul circumesofagian la toate decapodele, cu excepia brahiurelor (grupul crabilor). Ele sunt inervate de axonii celulelor neurosecretoare din tritocerebron.

Organele pericardiale sunt localizate n peretele miocardului. Ele primesc numeroi axoni de la celulele neurosecretoare din ganglionii toracici, precum i de la ceilali ganglioni segmentali i, probabil, i de la ganglionul subesofagian. Spre deosebire de glandele sinusale i organele postcomisurale, organele pericardiale posed celule neurosecretoare intrinseci, asemntoare cu cele din corpii cardiaci (corpora cardiaca) de la insecte (structurile lor neurohemale).

Glandele endocrine epiteliale sunt reprezentate de trei perechi de glande: organele Y, glandele androgenice i ovarele.

Organele Y sunt asemntoare cu glandele protoracice ale insectelor. Localizarea lor pare a fi dependent de poziia organelor excretoare; sunt inervate de ganglionul subesofagian. Aspectul organelor y variaz de la un grup la altul: la brahiure sunt conice, la natante (subordinul crevetelor) sunt lenticulare, iar la izopode i amfipode sunt foliacee. Toate sunt ns alctuite din celule mici, egale (diametrul mediu de 10 ).

Glandele androgenice (la masculi) sunt situate pe canalele deferente i controleaz diferenierea sexual.

Ovarele (la femele) controleaz diferenierea sexual.

Hormonii crustaceilor celulele neurosecretoare ale organului X din pedunculul ocular secret aa numitele cromatoforotropine, neurohormoni care controleaz schimbarea culorii crustaceilor, prin concentrarea sau dispersarea pigmentului n cromatofori. Ele sunt transportate i depozitate n glanda sinusal sau n organul postcomisural, de unde sunt eliberate, dup stimularea adecvat. Cercetndu-se natura chimic a dou cromatotropine, una care concentreaz pigmentul n eritroforii palemonidelor (ECH) i alta care disperseaz pigmentul melanoforic al brahiuridelor (MDH), s-a constatat c sunt polipeptide (o dovad n acest sens o constituie faptul c hormonii respectivi sunt inactivai n prezena pepsinei, tripsinei i chimotripsinei enzime proteolitice). n pedunculul ocular a fost constatat prezena unui hormon care regleaz deplasarea adaptativ a pigmentului retinian din ochiul compus al crustaceilor (distal retinal pigment hormone, DRPH); el este depozitat n glanda sinusal, de unde este eliberat; este vorba de un polipeptid cu greutate molecular mic. O serie de fapte sugereaz prezena n pedunculul ocular a unui hormon de adaptare la ntuneric, dar nu exist nc nici o dovad n acest sens. Se admite faptul c pedunculul ocular secret un hormon hiperglicemic (HGH) deoarece, prin injectarea de extracte de peduncul ocular s-a obinut creterea concentraiei glucozei sanguine. S-a constatat, de asemenea, c, dup ndeprtarea pedunculilor oculari, concentraia glucozei sanguine scade, producndu-se concomitent creterea coninutului glicogenului n hipoderm.

Organul pericardial descarc un neurohormon care mrete frecvena i amplitudinea contraciilor inimii. Din punct de vedere chimic acesta poate fi un hidroxiindol sau un polipeptid (analize mai recente sugereaz un polipeptid). i reglarea respiraiei este posibil a fi sub controlul organului pericardial.

Organul Y secret doi hormoni steroidici care induc nprlirea (MH): crustecdizona i deoxicrustecdizona. Dup extirparea organului, animalele nu mai nprlesc. Descrcarea hormonilor nprlirii este mpiedicat de un hormon secretat de organul X engl. moult inhibiting hormone (MIH). Acest hormon este depozitat n glanda sinusal i este descrcat n perioadele de internprlire. n mod normal, nprlirea se declaneaz atunci cnd descrcarea de MIH este oprit i, ca urmare, organul Y ncepe s descarce hormonii nprlirii (nprlirea poate fi deci declanat i prin amputarea pedunculului ocular).

O serie de rezultate experimentale realizate pe reprezentani ai speciei Macrura natantis au artat c, n afar de MIH, exist i un hormon accelerator al nprlirii (engl. moult accelerating hormone - MAH) ce s-ar forma tot n organul Y al mduvei terminale, dar care nu este depozitat n glanda sinusal, ci n organul X al porului senzorial din pedunculul ocular (alctuit din celule nervoase bipolare aflate n contact cu exoscheletul porului senzorial i legate de mduva terminal printr-o fibr nervoas). Acest hormon ar fi eficace n primul stadiu al ciclului nprlirii prenprlirea stimulnd organul Y pentru descrcarea accelerat a hormonului nprlirii.

Organul Y joac un anumit rol i n controlul endocrin al dezvoltrii gonadelor; nu este nc sigur dac exist o funcie gonadotropic specific sau dac efectul pe care l produce este numai o consecin a aciunii lui metabolice generale.

Glandele androgenice secret un hormon care induce dezvoltarea structurii nedifereniate a gonadelor n testicule i formarea caracterelor sexuale secundare masculine. Spre deosebire de ovare, testiculele nu au nici o funcie endocrin dup ndeprtarea glandelor androgenice s-a constatat c, la nprlirea urmtoare, masculul revine la un stadiu nesexuat sau nedeterminat, pe cnd, dup extirparea testiculelor sau a unei poriuni a canalului deferent nu s-a produs nici un efect. Dac glandele androgenice sunt transplantate la o femel, se produce masculinizarea ovarelor i caracterelor sexuale feminine. Deoarece hormonul androgenic este descrcat n hemolimf, transfuzia de hemolimf de la mascul la femel, precum i injectarea acesteia cu un extract apos de glande androgenice determin masculinizarea femelei respective.

Ovarele secret unul sau doi hormoni, care determin formarea caracterelor sexuale secundare feminine. Dac se implanteaz un ovar ntr-un mascul cu glandele androgenice ndeprtate, el supravieuiete fr modificri. Dac ns masculul posed glande androgenice, ovarul se transform rapid ntr-un testicul (chiar dac testiculele au fost ndeprtate) fapt ce demonstreaz puternica influen a glandei androgenice asupra diferenierii masculilor, precum i faptul c ovarul se afl sub controlul su.

Nu exist nc nici o informaie n ceea ce privete natura chimic a hormonilor sexuali la crustacei.

Endocrinologia insectelor

Sistemul endocrin al insectelor const din celule neurosecretoare (rspndite n ntregul SNC), organe neurohemale (corpora cardiaca) i glande hormonale propriu-zise (corpora allata i glandele protoracice).

Celulele neurosecretoare din protocerebron secret un hormon hormonul de activare care este transportat de axonii lor la corpora cardiaca (corpii cardiaci), unde este depozitat i de unde este descrcat n aorta nvecinat. Acest hormon (probabil de natur polipeptidic) stimuleaz glandele protoracice n producerea hormonului nprlirii ecdizona.

Corpora cardiaca organe perechi, cu aspectul unor mici noduli, situate imediat napoia creierului, la captul vasului dorsal (aortei); acest sistem poate fi comparat cu sistemul hipotalamo-hipofizar al vertebratelor. Aceti corpi au origine comun cu ganglionul hipocerebral (ntr-o evaginare a peretelui dorsal al esofagului). La unele ordine de insecte, corpii cardiaci rmn concrescui cu ganglionul hipocerebral sau rmn legai de acesta prin puni. Se consider c, pe lng funcia de depozitare a neurosecreiilor cerebrale, corpora cardiaca ndeplinesc i o funcie secretorie proprie.

Corpora allata (perechi) sunt situai napoia corpilor cardiaci i sunt legai de acetia printr-un nerv (nervus allatus). La multe specii corpora cardiaca i corpora allata sunt fuzionai. Ei iau natere din evaginarea ectodermului dintre mandibule i maxile i manifest tendina de migrare spre partea dorsal. Corpora allata sunt n legtur cu aorta. La unele grupe de insecte, corpora allata se contopesc, devenind un corpus allatum (impar). Corpii alai produc un hormon implicat n nprlire hormonul juvenil (neotenina), denumit astfel deoarece asigur retenia caracterelor juvenile (este un metilester al unui acid gras alifatic: metil-10-epoxi-7-etil-3,11-dimetil-2,6-tridecadietionat). Hormonul juvenil provoac nprlirea larvei, dar inhib metamorfozarea ei, blocnd deci efectul ecdizonei. n mod normal, metamorfoza are loc atunci cnd descrcarea hormonului juvenil nceteaz i numai ecdizona este activ. Hormonul juvenil acioneaz asupra metabolismului intermediar. Dup extirparea corpilor alai s-s constatat creterea concentraiei aminoacizilor n esuturi deoarece, n absena hormonului juvenil, nu se mai produce sinteza proteinelor; o parte din aminoacizi se transform n glucide, mrindu-se astfel concentraia acestora; hormonul juvenil acioneaz i asupra metabolismului lipidic. Unii autori consider c acest hormon ar fi identic cu hormonul gonadotrop. El a putut fi extras (cu eter) n cantiti nsemnate din abdomenul masculilor de Hyalophora, dar nu i din cel al femelelor.

Glandele protoracice ale insectelor holometabole (cu metamorfoz complet) i glandele ventrale ale insectelor hemimetabole (cu metamorfoz incomplet) sunt responsabile de fenomenul nprlirii. Ele secret aa numitul hormon de nprlire sau ecdizona (ecdysis = nprlire) hormon steroidic; acesta are un rol important n pregtirea i declanarea nprlirii. Ecdizona produce, n celulele epidermei, creterea sintezei de ARN i proteine. La larvele de musc ecdizona determin formarea pupei; acioneaz asupra metabolismului tirozinei. S-a mai constatat c ea activeaz anumite gene. A fost gsit, de asemenea, i 20-hidroxiecdizona (crustecdizona) care are aceeai aciune ca i ecdizona; unii autori sunt de prere c 20-hidroxiecdizona este hormonul de nprlire propriu-zis, iar ecdizona reprezint numai un stadiu preliminar.

Pe lng cercetrile efectuate la crustacei i insecte, au fost studiai i hormoni ai altor categorii de nevertebrate. Astfel, la cefalopode, glanda salivar ar secreta un hormon cu aciune dilatatoare asupra cromatoforilor; dac la Octopus se extirp glanda salivar posterioar, animalul se deschide la culoare; n urma injectrii unui extract din aceast gland, animalul se nchide la culoare.

Hormonii vertebratelor

A. Glanda pineal sau epifiza (epiphysis cerebri) este o mic excrescen median a diencefalului, situat ntre cele dou emisfere cerebrale. Ea lipsete la unii ciclostomi i selacieni, precum i la toi crocodilienii. Glanda pineal a petromizonidelor , petilor, anurelor i lacertilienilor prezint structuri retiniforme (ochi pineal). La aceste animale, de la fibrele nervoase care merg de la epifiz la creier, pot fi derivate poteniale de aciune, a cror frecven, de regul scade n cursul excitrii luminoase, indiferent de lungimea de und. Dup ndeprtarea ochiului pineal la petromizonide, peti osoi i amfibieni, animalele nu se mai pot deschide la culoare, ca de obicei, atunci cnd sunt transportate n ntuneric.

Din glanda pineal a fost izolat hormonul melatonin derivat indolic (ce ar putea lua natere din triptofan), strns nrudit cu serotonina. Numele de melatonin se datoreaz aciunii puternice de albire a pielii de broasc (prin agregarea melaninei n melanofori).

Melatonina are o puternic aciune melanoforocontractant (n concentraie de numai 10-13 g/ml provoc deschiderea complet la culoare a pielii petilor i amfibienilor).

Epifiza i hormonul de ea melatonina fac parte din sistemul regulator al activitii gonadelor, ca un factor inhibitor al acestora. Pinealectomia la obolani este urmat de o hipertrofie ovarian i o stimulare a estrului. Extractele hipofizare inhib creterea ovarian antrenat de ctre lumin, ceea ce sugereaz c efectele luminii asupra gonadelor ar putea avea drept cale intermediar epifiza. O atrofie a gonadelor a fost descris la hamsterii masculi expui la lumin; n aceste condiii pinealectomia mpiedic atrofia.

Formarea melatoninei este stimulat la ntuneric i inhibat la lumin; astfel epifiza apare ca un fotometru ce moduleaz activitatea gonadic (cel puin la anumite specii).

La om, la vrsta de 7-8 ani, epifiza sufer un proces de involuie, care corespunde cu momentul nceperii dezvoltrii i maturrii aparatului genital.

B. Timusul funcia endocrin a timusului rmne obscur, fiind bine precizat doar faptul c este deosebit de sensibil la aciunea unor hormoni, ca cei sexuali sau glucocorticoizi, ce induc involuia sa de vrst, ca i involuia accidental.

Ca suport al secreiei timice este invocat reticulul su epitelial, eventual corpusculii Hassal; secreia este hormonul de stimulare limfocitar (LSH), avnd capacitatea de a instrui limfocitele n celule imunocompetente. Unii autori afirm c, spre deosebire de la alte glande endocrine, hormonul timic ar aciona strict numai la nivelul glandei, n procesul de difereniere limfocitar.

n favoarea activitii hormonale a timusului sunt evidenierea unor extracte de gland cu aciuni asupra metabolismului glucidic (factorul insulino-asemntor), metabolismul calcic, activitii musculare etc. Interesante sunt proprietile antitumorale exercitate de timosterina izolat de academicianul t. Milcu i I Potop.

C. Glanda tiroid Tiroida este comun tuturor vertebratelor, fiind format, n esen, din numeroase vezicule epiteliale (foliculii tiroidieni), care sunt umplute cu o substan semifluid, cunoscut sub denumirea de coloid.

Principalul constituent al coloidului tiroidian este tiroglobulina, sintetizat n celulele foliculare i care este apoi iodat i depozitat n foliculi. Prin proteoliz enzimatic, tiroglobulina elibereaz n snge hormonii tiroidieni: tiroxina (o tetraiodtironin) i triiodtironina, care este de cinci ori mai activ dect tiroxina. Compui ai iodului cu tirozina sunt rspndii n ntreg regnul animal, cu excepia protozoarelor i echinodermelor, dar numai cordatele sintetizeaz tiroxin i triiodtironin.

Transportul hormonilor se face mai ales sub form de T4 i T3 (forma T3 fiind cantitativ mai redus), n combinaie cu proteinele plasmatice: globulin (60%), prealbumin (30%) i albumin (10%). Numai 1 din T4 este liber. Afinitatea globulinei pentru tiroxin este de circa trei ori mai mare dect pentru T3, fapt ce ar putea fi rspunztor de efectul mai rapid al T3 asupra esuturilor. Pentru a putea aciona, hormonul trebuie s fie eliberat de pe proteina purttoare. Dup exercitarea efectului, hormonii sunt inactivai prin diferite mecanisme: conjugare, oxidare, dezaminare, decarboxilare, scindarea legturii eter, deiodurare etc. Timpul de njumtire al T4 este de circa 6 zile, iar al T3 de 2,5 zile. Dup administrarea unei doze de T4 apar efecte dup 2-3 zile, iar efectul maxim apare dup 10 zile; timpii respectivi pentru T3 sunt de 12-14 ore i, respectiv, 2-3 zile.

Nevoia de tiroxin a animalelor se modific foarte mult n funcie de condiiile fiziologice n care se gsesc la un moment dat. Vara, la btrnee i n timpul hibernrii, activitatea glandei tiroide se micoreaz.

Sinteze i ritmul descrcrii n snge a hormonilor tiroidieni se afl sub controlul hipofizei, prin intermediul hormonului tireostimulant (TSH).

Rolul hormonilor tiroidieni: la homeoterme, principalul efect al T4 const n intensificarea consumului de oxigen i a termogenezei n majoritatea esuturilor (excepie: creierul, retina, splina, plmnii, gonadele); la poikilotermele adulte acest efect nu se observ. Tiroxina poate intensifica metabolismul bazal cu 60-100%. La om, scderea valorii metabolismului bazal dup tiroidectomie se observ dup 40-60 zile, iar la obolan dup 2-3 sptmni; latena neobinuit de mare se datoreaz dispariiei lente a hormonului.

Tiroxina este necesar pentru creterea i dezvoltarea normal; la broasc, lipsa hormonilor tiroidieni mpiedic transformarea mormolocului n adult (tratarea mormolocilor cu tiroxin accelereaz metamorfoza lor). La om, hiposecreia tiroidian n perioada creterii ncetinete dezvoltarea creierului cretinism, a oaselor nanism i a organelor sexuale. Lipsa hormonilor tiroidieni n perioada de cretere determin reducerea numrului de neuroni, a gradului lor de mielinizare i duce la diminuarea procentului de ap din SNC.

n hipertiroidism apare o cretere a excitabilitii, a emotivitii, cu scderea perioadei latente a reflexelor (datorit creterii activitii sinaptice); apar: tremur, team, nelinite. Datorit creterii excitabilitii SV simpatic apar tahicardia, creterea debitului cardiac etc.

Datorit creterii concentraiei diferitelor enzime sub aciunea tiroxinei, enzime n a cror alctuire intr i unele vitamine, n hipertiroidism necesarul de vitamine (tiamina, B12, C) este intensificat. Tiroxina este necesar i pentru transformarea carotenului n vitamina A la nivelul ficatului.

Coop (1962) a descoperit un alt hormon tiroidian calcitonina sau tirocalcitonina care este un polipeptid format din 32 aminoacizi, cu greutatea molecular de 8700. Calcitonina este secretat de celulele parafoliculare C care, la mamifere, sunt fuzionate cu tiroida, iar, la celelalte grupe de vertebrate sunt independente n regiunea gtului i mediastinului, formnd aa-numiii corpusculi ultimobranhiali; la om, calcitonina este produs i de tiroid, precum i de paratiroide i timus.

Calcitoninele izolate de la diferite grupe de animale sunt diferite. La mamifere, calcitonina (CT) inhib resorbia calciului din oase i trecerea acestuia n snge; de asemenea intensific captarea Ca++ de ctre osteoblaste. Prin toate aceste aciuni diminueaz concentraia calciului i a fosfailor n snge (produce hipocalcemie prin blocarea catabolismului esutului osos).

n mod normal, concentraia calcitoninei n snge este mic, dar crete rapid la cretere nivelului calciului sanguin.

La peti, rolul calcitoninei nu este cunoscut; se pare c nu intervine n osteogenez, deoarece este prezent i la petii cartilaginoi, iar la cei osoi oasele apar n ontogenie naintea glandelor ultimobranhiale. Probabil c rolul iniial al calcitoninei era legat de ndeprtarea excesului de calciu de la nivelul membranelor n ape foarte srate.

Secreia de calcitonin este stimulat i de glucagon, pancreozimin i gastrin (ceea ce ar putea explica creterea CT n snge dup ingestia alimentelor).

D. Paratiroidele (corpusculii epiteliali) aceste glande endocrine exist la toate clasele de vertebrate, cu excepia petilor. Au fost denumite paratiroide deoarece, la mamifere, ele sunt situate pe laturile sau pe faa dorsal a tiroidei. La amfibieni, cei mai muli autori le descriu sub numele de corpusculi epiteliali. La om i la unele mamifere erbivore (bovine, ovine, caprine) n afar de cele dou perechi de glande paratiroide, se gsesc i aa-numitele paratiroide accesorii, situate n regiunea tiroidian.

Paratiroidele secret parathormonul, polipeptid cu greutatea molecular de 8600; el regleaz metabolismul calciului i fosforului, producnd concomitent creterea calcemiei i scderea fosfatemiei. Aciunile lui constau n mobilizarea srurilor fosfocalcice din oase, scderea eliminrilor urinare de calciu i creterea eliminrilor de fosfai (prin inhibiia absorbiei lor tubulare).

Insuficiena paratiroidian produce tetania, care se caracterizeaz prin scderea calcemiei, creterea fosfatemiei i hiperexcitabilitate neuromuscular (manifestat prin spasme ale musculaturii striate, nsoite uneori de spasme ale musculaturii netede i mai ales ale musculaturii laringelui, care pot provoca moartea prin asfixie).

Scderea coninutului de calciu n snge (hipocalcemia) determin creterea descrcrii de parathormon, iar hipercalcemia, scderea descrcrii acestuia. n perioadele n care necesitile de calciu ale organismului sunt crescute (sarcin, lactaie la mamifere, producia de ou la psri), glandele paratiroidiene sunt foarte active.

E. Corticosuprarenala (la vertebratele inferioare sistemul interrenal) la mamifere, fiecare gland suprarenal const din dou pri, complet diferite ca origine, structur i funcie: corticosuprarenala i medulosuprarenala; la vertebratele inferioare cele dou pri sunt separate una de alta, corticosuprarenala fiind numit corp interrenal iar medulosuprarenala corp suprarenal.

Corticosuprarenala ia natere (ca i gonadele) din epiteliul celomic i produce, ca i acestea, hormoni steroizi. Pn n prezent au fost izolai din corticosuprarenal circa 30 de steroizi diferii, ns doar puini dintre acetia sunt cedai n snge (majoritatea reprezint, probabil, produi intermediari ai sintezei i, respectiv, ai descompunerii hormonale).Dup aciunea lor fiziologic, hormonii corticosuprarenali se pot grupa n mineralocorticoizi, glucocorticoizi i androgeni.

Cei mai importani hormoni corticosuprarenalieni (corticosteroizi) sunt cortizolul, corticosteronul i aldosteronul. Corticosteronul se ntlnete la toate vertebratele, cortizolul lipsete la sauropside (reptile i psri) iar aldosteronul exist numai la vertebratele tetrapode.

La om, glucorticoidul de baz este reprezentat de cortizol (hidrocortizol) circa 95% - alturi de care se afl, n cantitate redus, corticosteronul i cortizolul. La roztoare, amfibieni, reptile i psri, corticoidul de baz este corticosteronul.

n plasma uman, circa 2% din cortizol se afl n stare liber; o cantitate redus este legat nespecific de serumalbumine i peste 90% este legat de o globulin fixatoare de cortizol.

Cortizolul i corticosteronul exercit (la mamifere) urmtoarele aciuni mai importante:

1. creterea nivelului glucozei n snge (hiperglicemie), prin stimularea gluconeogenezei hepatice i prin reducerea consumului celular de glucoz

2. creterea lipemiei, prin intensa mobilizare a lipidelor din depozite i prin stimularea catabolismului lipidic

3. intensificarea catabolismului protidic

4. stimularea eliminrii excesului de ap

5. aciune antiinflamatorie, prin micorarea rspunsului celular i a sintezei de anticorpi, fr a influena reacia antigen-anticorp

6. au un rol permisiv n eritropoiez; n hipercorticism se observ frecvent policitemia, iar n insuficien, anemia; determin limfopenie i eozinopenie, pe care se bazeaz testul Thorn de urmrire a funciei corticosuprarenalei

7. au efect stimulator asupra excitabilitii creierului (insomnia, euforia, excitabilitatea, sunt asociate cu hipercortizolemie; incapacitatea de concentrare a ateniei i oboseala nervoas sunt semne de hipocortizolemie)

Dup inactivarea la nivelul ficatului, prin conjugare cu acid glucuronic, se elimin renal.

Aldosteronul (principalul hormon mineralocorticoid) intervine mai ales n echilibrul hidroelectrolitic. Acionnd la nivelul tubilor renali, el mrete reabsorbia de ap i Na+ din urin i, n acelai timp, stimuleaz eliminrile de K+. Ca urmare a reteniei de Na+ se produce creterea volumului lichidelor extracelulare i a volumului sanguin.

Corticosuprarenala secret patru compui cu aciune androgen: testosteron, androstedion, dehidroepiandrosteron i dehidroepiandrosteron sulfat. Aciunea androgen a ultimilor doi hormoni menionai apare doar dup convertirea acestora n testosteron. Androgenii corticosuprarenali au o aciune masculinizant mult mai slab dect cea a testosteronului secretat de gonadele masculine; hiperproducia lor provoac o maturitate sexual precoce; la femei poate determina o atrofiere a ovarelor i o inversiune a caracterelor sexuale secundare. n corticosuprarenal se sintetizeaz, n cantiti infime i hormoni estrogeni i progesteron.

Corticosteroizii nu pot fi depozitai, motiv pentru care producerea lor de ctre corticosuprarenal este absolut indispensabil. Extirparea corticosuprarenalelor duce, dup cteva zile, la moarte.

Secreia corticosuprarenalelor (n special cea de glucocorticoizi) este controlat prin intermediul hormonului adenohipofizar ACTH (corticotropin). O reglare nervoas nu este posibil deoarece corticosuprarenalele nu sunt inervate. Situaiile de stres determin, prin intermediul hipotalamusului, o puternic cretere a coninutului de cortizol din snge; tot prin hipotalamus, hormonii medulosuprarenalei pot s stimuleze descrcarea corticosteroizilor. Un efect stimulator slab asupra steroidogenezei l manifest i melanotropina.

F. Medulosuprarenala poate fi considerat (ca i hipofiza posterioar) o parte funcional a sistemului nervos deoar