Nervo

Nervo

Il nervo è l'elemento costitutivo del sistema nervoso periferico; svolge la funzione di trasmettere gli impulsi nervosi e le sue proprietà fondamentali sono, pertanto, l'eccitabilità e la conduttività. È formato essenzialmente di fibre (prolungamenti dei neuroni), avvolte da proprie guaine, che si riuniscono in fascetti e in fasci per formare un cordone rivestito da una membrana connettivale (v. capp. Cellule e tessuti, Tessuti, Tessuto nervoso).

Struttura dei nervi e delle fibre nervose

I nervi sono costituiti dall'associazione di fibre nervose che emergono dal nevrasse sotto forma di radici che confluiscono in un tronco unico; dall'encefalo originano 12 coppie di nervi cranici, dal midollo spinale 31 coppie di nervi spinali (v. nervoso, sistema, Sistema nervoso periferico). Lungo il loro decorso i nervi si suddividono in numerosi rami collaterali, di calibro sempre minore, che infine giungono nel proprio territorio di innervazione come sottili rami terminali. Nervi differenti o rami di uno stesso nervo possono congiungersi tra loro in un fitto sistema di anastomosi, dando origine a un plesso. Il tronco nervoso è compenetrato da tessuto connettivo, che si distingue in epinevrio, perinevrio ed endonevrio; questi involucri connettivali possiedono funzione protettiva nei confronti delle fibre nervose, in quanto le isolano dall'ambiente circostante, e svolgono una funzione trofica dando passaggio ai vasi che irrorano i fascetti nervosi. L'epinevrio è costituito da fasci di fibre collagene, fibre elastiche e fibroblasti, che separano i fascicoli in cui sono associate le singole fibre nervose. Il perinevrio è formato da manicotti concentrici di tessuto connettivo che circondano ciascuno fascetti più piccoli, di cui è a sua volta composto il nervo; per la sua composizione il perinevrio rappresenta una barriera alla diffusione di grosse molecole dai tessuti circostanti alle singole fibre nervose. L'endonevrio è una sottile trama connettivale che si distacca dal perinevrio e penetra tra le singole fibre isolandole. L'epinevrio contiene piccoli vasi sanguigni (vasa nervorum) che nell'endonevrio formano una rete capillare irrorando le fibre nervose. L'epinevrio e l'endonevrio contengono anche terminazioni libere delle fibre nervose (nerva nervorum).

Le fibre nervose costituiscono l'elemento funzionale più importante del nervo. Sono formate dall'assone, cioè il prolungamento plasmatico della cellula nervosa, e da un rivestimento costituito da cellule satelliti (cellule di Schwann). Il citoplasma dell'assone (assoplasma) è un gel labile a scarsa densità, privo di ribosomi, di reticolo endoplasmatico e di membrane del Golgi, i cui componenti principali sono mitocondri, neurofilamenti, neurotubuli e microfilamenti. Questi, nel loro insieme, costituiscono un apparato citoscheletrico per il controllo della struttura e della forma dell'elemento cellulare. La loro funzione più importante sembra però essere quella di presiedere al movimento di costituenti citoplasmatici e di membrana (flusso assonale). Il flusso assonale si attua attraverso diversi meccanismi di trasporto (v. neurone): un trasporto assonale rapido e un flusso lento. Il trasporto assonale rapido può procedere in due direzioni: un trasporto anterogrado, con una velocità massima di 300-400 mm al giorno, attraverso il quale tutti gli organuli membranosi di nuova sintesi vengono trasportati dal corpo cellulare verso i dendriti e gli assoni; un trasporto retrogrado, con una velocità massima di 300 mm al giorno, per il trasporto di materiali già usati dalla periferia verso il corpo cellulare, dove vengono degradati o ricostituiti per essere riutilizzati. Il flusso assoplasmatico lento, con una velocità di 1-2 mm al giorno, serve invece per trasportare lungo l'assone i componenti del citoplasma, quali elementi del citoscheletro e proteine solubili. Prima della sua terminazione l'assone si suddivide in molte branche sottili, ciascuna delle quali possiede una terminazione specializzata, detta terminazione presinaptica; le terminazioni presinaptiche costituiscono gli elementi deputati alla trasmissione dei messaggi. Ogni neurone si mette in contatto con la superficie di un altro neurone o di un muscolo o di un altro tipo di cellula effettrice, attraverso zone di contatto denominate sinapsi, che rappresentano quindi le strutture funzionali con cui le cellule nervose entrano in comunicazione l'una con l'altra.

Si distinguono due tipi principali di sinapsi: quelle elettriche e quelle chimiche. Nelle sinapsi elettriche l'impulso elettrico passa direttamente al neurone successivo. Invece la trasmissione dei segnali nervosi tramite le sinapsi chimiche avviene con la mediazione di una sostanza, detta neurotrasmettitore, che, liberata dal neurone presinaptico, diffonde nella fessura sinaptica e va a interagire con molecole specifiche (recettori) della membrana postsinaptica, producendo in essa una modificazione dello stato elettrico e determinando un'eccitazione del neurone postsinaptico o delle cellule effettrici. Le cellule di Schwann possono circondare l'assone con un esile lembo citoplasmatico, e in tal caso la fibra viene detta amielinica, oppure possono avvolgersi attorno all'assone formando con la loro membrana uno spesso rivestimento di lamelle concentriche, detto guaina mielinica, e in questo caso le fibre sono denominate mieliniche. Le fibre mieliniche sono rivestite per tutto il loro decorso da una serie contigua di cellule di Schwann, intervallate dai cosiddetti nodi di Ranvier. Il tratto di fibra compreso tra due nodi di Ranvier prende il nome di segmento internodale, o internodo. A livello dei nodi di Ranvier, che hanno una lunghezza di circa 1 μm, l'assone è privo di rivestimento mielinico. La guaina mielinica presenta, a intervalli regolari lungo il tragitto del nervo, delle fessure, dette incisure mieliniche di Schmidt-Lantermann. Con il microscopio elettronico si dimostra che a livello delle incisure mieliniche le singole lamelle mieliniche sono distaccate l'una dall'altra e che lo spazio compreso fra esse è riempito da citoplasma. La funzione di queste incisure non è chiara, ma sembrano deputate a scambi metabolici tra la mielina e l'assone. Le fibre dei nervi periferici possono essere sensitive (afferenti), se conducono impulsi sensitivi dalla periferia al nevrasse; motrici (efferenti) somatiche, se innervano le fibre muscolari scheletriche; motrici viscerali, se si distribuiscono alla muscolatura liscia.

Le fibre sensitive vengono classificate in base al tipo di guaina, al diametro e alla velocità di conduzione e se ne possono distinguere quattro gruppi. Al gruppo I appartengono fibre costituite da assoni di diametro maggiore (classe A α) che si distribuiscono ai fusi neuromuscolari; queste fibre hanno una velocità di circa 70-120 m/sec. Nel gruppo II sono presenti assoni di diametro intermedio (classe A β) che si distribuiscono sia ai fusi neuromuscolari sia ai recettori cutanei pressori e tattili; presentano una velocità di circa 30-70 m/sec. Ai gruppi III e IV appartengono invece assoni di piccolo diametro (classe A δ) e assoni amielinici (classe C) che si distribuiscono ai recettori per la sensibilità termica e dolorifica; queste fibre hanno una velocità molto più bassa che varia dai 2 ai 15 m/s. Le fibre sensitive possono terminare liberamente tra le cellule del tessuto innervato, oppure possono prendere rapporti con formazioni specializzate, dette recettori (v.), che hanno la funzione di trasduttori di segnale (trasformano stimoli di diverso tipo in segnali elettrici). Si possono distinguere tre classi di recettori: i meccanocettori, i termocettori e i nocicettori. I meccanocettori sono localizzati nella cute e sono responsabili della sensibilità tattile discriminativa (dischi di Merkel e corpuscoli di Meissner) e della sensibilità non discriminativa (terminazioni libere); nel sottocutaneo sono responsabili invece della sensazione di pressione (corpuscoli di Ruffini e di Pacini). I termocettori sono recettori per la temperatura, costituiti da terminazioni libere poste nel derma. I nocicettori sono recettori dolorifici, costituiti da terminazioni libere poste alla giunzione tra epidermide e derma; risultano sensibili a stimoli meccanici intensi e a stimoli chimici, nonché al freddo intenso e al caldo superiore ai 45 °C. I fusi neuromuscolari e i meccanocettori delle capsule articolari e della cute periarticolare sono responsabili della sensazione di movimento e del senso di posizione. Le fibre motrici somatiche terminano a livello della fibra muscolare striata con espansioni specializzate per la trasmissione dell'impulso, le giunzioni neuromuscolari o placche motrici; queste sono sinapsi chimiche che utilizzano come neurotrasmettitore l'acetilcolina.

Fisiologia

La fibra nervosa svolge la funzione essenziale di trasmissione dell'impulso nervoso. Tutte le fibre in condizioni di riposo presentano a livello della membrana plasmatica una separazione di cariche elettriche, costituita da un'eccedenza di cariche positive sulla superficie esterna e di cariche negative su quella interna. La separazione di queste cariche è responsabile di un potenziale di membrana a riposo, che normalmente si aggira intorno ai -70 mV. La membrana è in grado di mantenere questa separazione di cariche perché si comporta come una barriera selettiva di permeabilità, permettendo il passaggio di alcuni ioni, come il potassio, il sodio, il cloro e il calcio, e impedendo la diffusione di altri (anioni organici). Il passaggio degli ioni diffusibili attraverso la membrana avviene mediante strutture proteiche specializzate denominate canali. In condizioni di riposo, la concentrazione degli ioni K+ è più alta all'interno della cellula e quella degli ioni Na+ all'esterno. Gli ioni tendono quindi a diffondere passivamente attraverso la membrana sotto l'azione del gradiente elettrico e di concentrazione. Il potenziale a riposo verrebbe quindi annullato se non intervenissero dei meccanismi di trasporto attivo i quali, consumando l'energia proveniente da una reazione enzimatica, permettono il trasporto degli ioni attraverso la membrana anche contro il loro gradiente di concentrazione. Questi canali attivi prendono il nome di pompe. In particolare, nella fibra nervosa è presente una pompa, detta pompa sodio-potassio ATP-dipendente, che, sfruttando l'energia proveniente dall'idrolisi dell'ATP, determina la fuoriuscita di 3 ioni NA+ ogni 2 ioni K+ che entrano.

L'applicazione di uno stimolo su una fibra modifica la permeabilità della membrana agli ioni NA+. Si crea così un flusso di cariche positive di ioni NA+ verso l'interno della cellula, responsabile di una modificazione locale del potenziale di membrana. Quando tale modificazione raggiunge un valore minimo, detto soglia, attraverso l'apertura di speciali canali per il sodio voltaggio-dipendenti si verifica un massiccio spostamento di ioni NA+ verso l'interno, che provoca un'inversione della polarità di membrana e la formazione di un potenziale, denominato potenziale d'azione. Subito dopo i canali voltaggio-dipendenti per il sodio si chiudono e si verifica l'apertura di canali voltaggio-dipendenti per il potassio che provocano un flusso di ioni K+ verso l'esterno. In questo modo vi è un rapido ritorno verso i valori del potenziale a riposo. La trasmissione dell'impulso nervoso è dovuta alla propagazione del potenziale d'azione lungo la fibra nervosa. In una fibra non rivestita da mielina l'onda di depolarizzazione si propaga punto per punto lungo la fibra. Questo fenomeno avviene attraverso un meccanismo di autoeccitazione, grazie al quale il punto della membrana nel quale si verifica il potenziale d'azione depolarizza il segmento adiacente (propagazione elettrotonica). Nelle fibre rivestite da mielina la membrana rimane esposta all'ambiente extracellulare solo in corrispondenza dei nodi di Ranvier. Il resto è ricoperto dalla guaina mielinica, che ha resistenza elettrica molto più elevata e una capacità molto più bassa della stessa membrana dell'assone. Quando questa si depolarizza in corrispondenza di un nodo di Ranvier, il circuito locale che si genera non può passare ai punti adiacenti della membrana, ma eccita la membrana in corrispondenza del successivo nodo di Ranvier. Poiché la membrana viene eccitata solamente di nodo in nodo, la conduzione dei segnali avviene in modo più rapido che in una fibra priva di rivestimento mielinico. Questo tipo di conduzione è chiamato saltatorio.

Fisiopatologia

Le malattie dei nervi possono determinare tipi diversi di lesioni, consistenti o in una degenerazione dell'assone e della mielina (cosiddetta degenerazione walleriana) o in una degenerazione assonale o in una demielinizzazione segmentale. Per degenerazione walleriana si intendono quei fenomeni degenerativi che interessano la fibra nervosa in seguito all'interruzione della sua continuità con il corpo cellulare, come si osserva per es. in una lesione traumatica. Subito dopo la sezione si assiste a una retrazione della guaina mielinica fino al nodo di Ranvier. L'assone a valle della lesione si assottiglia e si ha una frammentazione dei neurotubuli e dei neurofilamenti fino alla dissoluzione dell'assone stesso. Alla scomparsa dell'assone segue la degenerazione della mielina. Successivamente si verificano anche delle alterazioni a carico del corpo cellulare, che consistono in una cromatolisi e in un rigonfiamento della cellula, espressione di un'intensa attività metabolica e di sintesi proteica che hanno lo scopo di ricostituire le fibre degenerate. Due giorni dopo la lesione, le cellule di Schwann cominciano a proliferare e a formare dei cordoni cellulari che fanno da sostegno agli assoni in via di rigenerazione. La degenerazione assonale, o assonopatia, si osserva in tutte quelle malattie del nervo secondarie a un disturbo del metabolismo del neurone, che può essere prevalentemente indotto da sostanze tossiche, da carenze di fattori nutritivi o da cause genetiche. Si possono distinguere due principali modelli di assonopatia. Il primo è quello di una degenerazione assonale anterograda, secondaria alla morte del neurone. Il secondo è quello di una degenerazione assonale retrograda, conosciuta anche con il termine di dying back ("morte a ritroso"), nel quale la degenerazione assonale avviene nelle porzioni distali della fibra e procede verso i distretti prossimali. La demielinizzazione segmentale è imputabile a un danno selettivo delle cellule di Schwann e della mielina, con relativo risparmio dell'assone. Il fenomeno della demielinizzazione si manifesta con una irregolarità della lamina mielinica, un aumento dello spazio internodale e una decomposizione della mielina. La demielinizzazione è caratterizzata da una proliferazione di nuove cellule di Schwann attorno all'assone. I segmenti mielinici neoformati hanno una mielina più sottile e tratti internodali più brevi rispetto ai precedenti.

Bibliografia

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