Ipotalamo

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Ipotalamo

  1. 1. Ipotalamo recenti acquisizioni <ul><ul><li>Dott. Alberto Chiovelli </li></ul></ul>
  2. 2. Ipotalamo (generalità) <ul><li>Piccola area diencefalica situata appena al disotto del talamo e lateralmente al III° ventricolo. Anche se rappresenta, all’incirca, l’1% del volume cerebrale dispone di un numero assai elevato di circuiti neuronali che, con meccanismi assai sofisticati, presiedono al mantentimento di funzioni vitali controllando: </li></ul><ul><li>- la temperatura corporea </li></ul><ul><li>- la frequenza cardiaca </li></ul><ul><ul><ul><li>la pressione arteriosa </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>l’osmolarità del sangue </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>l’assunzione di acqua e cibo </li></ul></ul></ul>
  3. 3. Ipotalamo (generalità) <ul><li>Le porzioni basali della regione mediale e di quella periventricolare sono assai ricche di piccoli neuroni, detti anche parvicellulari, che producono sostanze che controllano la liberazione degli ormoni ipofisari. Classi neuronali magnocellulari si trovano maggiormente nei nuclei sopraottico e paraventricolare (secrezione di ossitocina e di vasopressina). </li></ul><ul><li>Tra la popolazione cellulare rivestono una importanza particolare i neuroni neuroendocrini peptidergici che assolvono il controllo, sia diretto che indiretto, sull’ipofisi </li></ul>
  4. 4. Ipotalamo (da Baldissera) ù
  5. 5. Ipotalamo (da Baldissera)
  6. 6. Ipotalamo (da Baldissera)
  7. 7. Ipotalamo (da Baldissera)
  8. 8. Ipotalamo ed ADH I nuclei sopraottico e paraventricolare contengono una parte di neuroni che liberano ADH; tale ormone a livello renale modifica la permeabilità della membrana dei dotti collettori e dei tubuli contorti favorendo il riassorbimento dell’acqua filtrata con contestuale relativa diminuzione della diuresi. Si tratta di un riflesso nervoso graduato che varia in base alle necessità fisiologiche a seconda delle informazioni che i neuroni ipotalamici ricevono.
  9. 9. Ipotalamo ed ADH stimoli osmotici variazioni della concentrazione ematica del Na + recettori volumetrici (atrio destro e pareti adiacenti alle grosse vene – riflesso di Gauer-Henry) barocettori arco aortico e seno carotideo organo subfornicale recettori termici cutanei vomito ipossia (Kelestimur ’99) stress
  10. 10. ADH – CRH - ACTH L’ ADH agisce sinergicamente al CRH nel favorire la liberazione dell’ ACTH in tutte le condizioni di stress, negli stati d’ansia e nel dolore. Il CRH , elaborato da sistemi neuronali ipotalamici, agisce a livello dell’ipofisi anteriore stimolando la produzione di ACTH . Il sistema cellulare che presiede alla secrezione dell’ ACTH è definito “ cellule POMC ”. A livello ipotalamico tale sistema è costituito da cellule ß-endorfinergiche (situazioni di stress e nel dolore). Esiste un ritmo circadiano dei livelli plasmatici del cortisolo
  11. 11. Ritmi circadiani <ul><li>E’ cosa nota che molte funzioni fisiologiche del nostro organismo presentano oscillazioni che hanno durata diversa da caso a caso; valga come esempio il “ciclo mestruale” che dura 28 giorni. Molte altre funzioni, invece, presentano un ritmo definito circadiano (dal latino circa diem) perché coincide con il giorno astronomico </li></ul><ul><li>. ritmo sonno-veglia </li></ul><ul><li>. temperatura corporea </li></ul><ul><li>. secrezioni ormonali </li></ul><ul><li>. stima del tempo </li></ul>
  12. 12. Ritmi circadiani (Bear)
  13. 13. Ritmi circadiani <ul><li>Volontari vengono mantenuti per lunghi periodi in ambienti isolati da tutti gli stimoli e/o da informazioni relative al mondo esterno. </li></ul><ul><li>Il risultato che si ottiene è, generalmente, il rallentamento delle varie funzioni (ritmo sonno-veglia ed oscillazioni termiche) da qualche minuto a circa un’ora </li></ul>
  14. 14. Ritmi circadiani <ul><li>In condizioni di isolamento protratto il ritmo sonno-veglia diventa irregolare ed anche la durata delle giornate risulta essere molto variabile </li></ul><ul><li>Premere il pulsante ogniqualvolta che il soggetto crede che sia trascorsa un’ora </li></ul><ul><li>Premere il pulsante in tempi variabili da 5 secondi a 2 minuti </li></ul>
  15. 15. Ritmi circadiani <ul><li>a) La veglia quotidiana non supera le 12 ore </li></ul><ul><li> all’incirca ogni 100 minuti </li></ul><ul><li>b) La veglia quotidiana supera le 12 ore (fino a 40 ore ed oltre) </li></ul><ul><li> la percezione dell’ora che passa risulta essere molto allungata (all’incirca 3-4 ore astronomiche) </li></ul><ul><li>c) Situazione generalmente corretta </li></ul>
  16. 16. Ritmi circadiani <ul><li>Alcuni volontari sono stati addestrati a dormire di giorno (dalle 12.00 alle 20.00) e sono stati controllati e registrati i ritmi circadiani relativamente a: </li></ul><ul><li>Temperatura </li></ul><ul><li>Secrezione di cortisolo </li></ul><ul><li>Escrezione urinaria </li></ul>Buio dalle 12.00 alle 20.00 e la luce artificiale per il resto del tempo  i ritmi circadiani si mantenevano regolari
  17. 17. Ritmi circadiani <ul><li>Alcuni volontari sono stati addestrati a dormire di giorno (dalle 12.00 alle 20.00) e sono stati controllati e registrati i ritmi circadiani relativamente a: </li></ul><ul><li>Temperatura </li></ul><ul><li>Secrezione di cortisolo </li></ul><ul><li>Escrezione urinaria </li></ul>Ma se tali soggetti venivano sollecitati con una illuminazione molto intensa (7-12.000 lux)  Modifica dei ritmi
  18. 18. Ritmi circadiani <ul><li>Stimolo  5-6 del mattino (minimo termico) l’orologio interno anticipa </li></ul><ul><li>Stimolo  dopo tale orario </li></ul><ul><li>l’orologio interno ritarda </li></ul><ul><li>Il minimo termico è, dunque, il momento dell’inversione dell’effetto della luce sulle fasi del ritmo circadiano </li></ul>
  19. 19. Ritmi circadiani <ul><li>Vari neurotrasmettitori </li></ul><ul><li>Ormoni </li></ul><ul><li>Inibitori della sintesi proteica </li></ul><ul><li>benzodiazepine </li></ul>
  20. 20. Ritmi circadiani e NSC <ul><li>Da vari studi risulta che il sincronizzatore dei ritmi circadiani si trovi a livello dei </li></ul><ul><li>nuclei soprachiasmatici (NSC) dell’ipotalamo. </li></ul><ul><li>E’ stata dimostrata una oscillazione periodica della attività elettrica neuronale di tale nucleo </li></ul><ul><li>(in vivo ed in vitro) </li></ul><ul><li>- studio su ratti utilizzando il glucosio marcato </li></ul>
  21. 21. Anatomia dei NSC (Bear)
  22. 22. Attività dei NSC (glucosio marcato) (Bear)
  23. 23. Ritmi circadiani e NSC <ul><li>La distruzione dei NSC determina abolizione del ritmo </li></ul><ul><li>Se vengono microinfuse sostanze in grado di provocare un blocco dei potenziali di azione (tetrodotossina) si ha abolizione del ritmo che successivamente recupera (nel caso in cui cessi la microinfusione di tale sostanza) </li></ul><ul><li>La trasmissione neuroassonica mantiene, pertanto, il collegamento tra i NSC e gli organi bersaglio </li></ul><ul><li>I NSC ricevono, inoltre, informazioni da proiezioni visive che correlano l’effetto della luce sull’oscillatore circadiano </li></ul><ul><ul><ul><li>Fibre retina  ipotalamo </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Fibre corpo genicolato  ipotalamo </li></ul></ul></ul>
  24. 24. Ritmi circadiani e NSC <ul><li>Esiste una soglia di risposta dei recettori neuronali dei NSC; in particolare: </li></ul><ul><li>Stimoli luminosi di intensità coincidente alla luce solare dell’alba </li></ul><ul><li>Stimolo prolungato </li></ul><ul><li>Impulsi derivano dai coni (che hanno una soglia più elevata rispetto a quella dei bastoncelli) </li></ul>
  25. 25. Ritmi circadiani e NSC <ul><li>A livello dei nuclei soprachiasmatici giungono altre afferenze sia dall’ipotalamo stesso che dal tronco-encefalo </li></ul><ul><li>Sostanza grigia periacqueduttale (mesencefalo) </li></ul><ul><li>Nuclei del rafe </li></ul><ul><li>A livello dei NSC si trovano anche dei recettori sensibili alla melatonina (pineale) </li></ul>
  26. 26. Ritmo circadiano del cortisolo ( Baldissera)
  27. 27. Ritmo circadiano di varie sostanze (White)
  28. 28. Ritmi circadiani (Bear)
  29. 29. Ritmi circadiani (Bear)
  30. 30. Stress L’etimologia di tale parola deriva da una espressione gergale inglese dell’800 ed indica “… la resistenza che strutture metalliche oppongono all’applicazione di forze …” . Cannon (anni ’20) combatti o fuggi . Selye (anni ’30) sindrome di adattamento generale - fase di allarme - fase di resistenza - fase di esaurimento Agenti fisici, metabolici, psicologici
  31. 31. Stress ed asse Ipotalamo-ipofisi-surrene L’asse ipotalamo-ipofisi-surrene ( HPA ) rappresenta il principale sistema effettore dello stress svolgendo un ruolo essenziale nell’omeostasi sia metabolica che della pressione arteriosa. E’ stato riscontrato un ben preciso ritmo circadiano per quel che riguarda l’attività di questo sistema.
  32. 32. Sistema HPA Quando si presenta uno stimolo stressogeno il primo evento che si verifica è il riconoscimento di tale stimolo, da parte del SNC, come potenzialmente pericoloso. In tale fase, molto delicata, svolge un ruolo assai importante e fondamentale l’ippocampo che è, in realtà, un “organo comparatore e di correlazione”. Se lo stimolo è riconosciuto come pericoloso viene attivato il sistema HPA
  33. 33. Risposte allo stress Nel momento in cui tale sistema viene attivato il nostro SNC rilascia una serie di sostanze: le più importanti sono il CRH (ormone rilasciante la corticotropina) e l’ADH (ormone antidiuretico). CRH  comp. parvicellulare del n. paraventricolare ADH  comp. magnicellulare del n. paraventricolare Attraverso i vasi portali ipotalamo-ipofisari tali sostanze raggiungono le cellule corticotrope dell’ipofisi anteriore
  34. 34. Risposte allo stress La cellula corticotropa secerne una grande quantità di ormoni che derivano tutti da una molecola progenitrice comune: cioè la preoppiomelanocortina (POMC) che è un peptide di 240 aminoacidi (ACTH, γ1- γ2- γ3- MSH, β-lipotropina. γ-lipotropina, β-MSH, peptide del lobo medio ACTH simile)
  35. 35. Risposte allo stress Attualmente il CRH è considerato il vero organizzatore esecutivo della risposta neuroendocrina allo stress; ha sedi multiple di azione (importanti le connessioni con la corteccia cerebrale e con il sistema limbico); è in grado di modulare: umore apprendimento comportamento (sinergia con l’ADH) attivazione del sistema noradrenergico centrale
  36. 36. stress CRH stimola la sintesi e la secrezione di ACTH, β -endorfina e α -MSH
  37. 37. HPA e sistema immunitario Anche il sistema immunitario risponde allo stimolo dei vari agenti stressanti aumentando il rilascio di vari mediatori. Ricordiamo le citochine, in particolare: INL-1, INL-2, INL-6 Tali sostanze rivestono particolare importanza perché coordinano la risposta immunitaria, stimolano la sintesi ed il rilascio del CRH (ipotalamo) e di noradrenalina (locus coeruleus)
  38. 38. HPA L’aumentata secrezione di ACTH, CRH e l’attivazione del locus coeruleus (noradrenalina) influenzano: Memoria Stato di allerta Tono affettivo ed emozionale

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