Network e sistemi fisiologici- parte 1

Canali TRP: caratteristiche e funzione

Ciascuna sottofamiglia di canali TRP presenta caratteristiche specifiche. Tutti i TRP sono permeabili ai cationi mono e divalenti, tranne:

• TRPM4, M5 (permeabili solo ai monovalenti);
• TRPV5, V6 (permeabili solo al Ca²⁺).

Canali TRP negli organi di senso

• TRPC2 nei neuroni vomero-nasali (attivato dal feromone);
• TRPV1 attivato dal calore intenso (agonista: capsaicina);
• TRPV3 associato al dolore;
• TRPM5 per il gusto (dolce, amaro);
• TRPM8 per il freddo intenso (agonista: mentolo);
• TRPA1 per stimoli meccanici (cellule ciliate).

L'apertura dei canali TRP genera una corrente entrante e/o un aumento di Ca²⁺ intracellulare.

Gusto e olfatto: sensi viscerali

Gusto e olfatto sono definiti sensi viscerali, poiché sono in stretta continuità con l'apparato digerente. Sono a stretto contatto tra loro; infatti, quando si è raffreddati, la mancanza dell'olfatto causa una parziale perdita del gusto. L'olfatto lavora in stretta collaborazione con il gusto, contribuendo a una completa recezione del gusto.

Olfatto e gusto utilizzano chemiocettori, recettori che rispondono a stimoli chimici e sono capaci di convertire uno stimolo in un impulso di natura elettrica.

Olfatto

L'olfatto è, probabilmente, il senso meno conosciuto rispetto agli altri, in quanto la sua funzione è strettamente dipendente dal soggetto che sperimenta la sensazione. Per mezzo di esso l'uomo ha la capacità di esaminare, cioè di fare uno screening dell'ambiente che lo circonda.

Le molecole odorifere, a contatto con la mucosa olfattiva, vengono captate dai chemiocettori, che sono in grado di trasdurre il segnale, inviando l'informazione a sistemi sempre più complessi. Lo stimolo olfattivo, infatti, parte dai recettori olfattivi che, a livello del bulbo olfattivo, proiettano poi il segnale a livello dell'ippocampo, all'ipotalamo e alla corteccia, permettendo di riconoscere l'odore.

L'ippocampo è la sede della memoria degli odori, sia delle esperienze pregresse relative all'odore, sia di conservare nella memoria nuovi odori esaminati. L'ipotalamo e l'amigdala sono la sede dell'aspetto emozionale, ovvero della reazione che si ha di fronte all'odore, che può essere lieta o negativa. A livello comunicativo, il volto esprime la reazione grazie a questi organi.

Epitelio olfattivo

L'epitelio olfattivo è molto piccolo nell'uomo (circa 10 cm²). Le dimensioni dell'epitelio olfattivo sono direttamente proporzionali alla necessità e all'importanza che l'odore occupa nella sopravvivenza degli individui. Per esempio, i cani hanno un epitelio olfattivo molto più grande rispetto a quello umano, che ha perso la capacità di discriminare le persone in base agli odori. Anche i maiali hanno un epitelio olfattivo molto specializzato, soprattutto per il sangue, liberando fattori di stress come l'adrenalina quando vengono portati al macello.

L'epitelio olfattivo è formato da:

• Recettori dell'olfatto o cellule olfattive
• Cellule di supporto: le cellule di sostegno o sustentacolari sono intercalate a quelle olfattive, cui forniscono supporto trofico e strutturale. Nota: le cellule di supporto non producono muco; sono le ghiandole di Bowman a farlo.
• Cellule basali che rigenerano i recettori ogni 4-8 settimane (l'epitelio è in continua evoluzione).

Recettori olfattivi

I recettori olfattivi sono localizzati in una zona specializzata della mucosa nasale, detta membrana mucosa olfattiva, che si estende verso il basso lungo il setto nasale, lateralmente sul turbinato superiore e in una piccola parte del turbinato medio. Questa zona si estende per circa 5 cm. La membrana mucosa olfattiva ha il compito di produrre una sostanza mucosa che serve a permettere alle molecole odorose di venire a contatto con l'epitelio olfattivo. Dal basso verso l'alto, ogni cellula olfattiva possiede:

• Ciglia che dipartono dal bastoncello olfattivo, prolungamenti amielinici immersi nella mucosa olfattiva con recettori olfattivi sulla superficie.
• Un dendrite corto e spesso, con un'espansione apicale detta bastoncello olfattivo.
• Un corpo cellulare
• Un assone che porta l'informazione verso il bulbo olfattivo.

I neuroni olfattivi hanno una emivita di poche settimane e vengono generati con elevata frequenza grazie alle cellule basali.

Bulbo olfattivo

Gli assoni dei neuroni olfattivi attraversano un sottile strato osseo chiamato lamina cribrosa per raggiungere il bulbo olfattivo. Nel bulbo, gli assoni delle cellule olfattive formano sinapsi con i dendriti di varie cellule, come le cellule mitrali e le cellule a ciuffo, formando delle strutture note come glomeruli olfattivi. Sia le cellule mitrali che quelle a ciuffo proiettano verso la corteccia olfattiva.

Nei bulbi olfattivi sono presenti anche:

• Cellule periglomerulari: interneuroni inibitori che connettono i glomeruli tra loro.
• Cellule dei granuli: sprovviste di assoni, formano sinapsi con i dendriti laterali delle cellule mitrali e a ciuffo.

La corteccia olfattiva

La corteccia olfattiva raccoglie le fibre olfattive provenienti dal bulbo. Gli assoni delle cellule mitrali e delle cellule a ciuffo raggiungono la corteccia olfattiva passando attraverso la stria olfattiva intermedia e la stria olfattiva laterale, formando sinapsi con le cellule piramidali della corteccia. Altre fibre proiettano all'amigdala, coinvolta nelle risposte emotive a stimoli olfattivi, e all'ippocampo, implicato nelle memorie olfattive.

Trasduzione del segnale

Nel processo di trasduzione del segnale olfattivo, le "odorant-binding proteins" giocano un ruolo importante. Si ipotizza che nel muco esistano queste proteine capaci di legare le sostanze odorose e trasferirle ai recettori. Tutti i recettori olfattivi sono accoppiati a proteine G e agiscono mediante AMP ciclico o Fosfolipasi C, determinando un aumento transitorio del calcio intracellulare.

Soglia e discriminazione olfattive

Affinché una sostanza sia percepita, deve soddisfare alcuni requisiti di concentrazione nell'aria. Esiste una soglia di attivazione; alcune molecole possono essere percepite anche a basse concentrazioni, mentre altre richiedono una dose più alta. Questo significa che l'olfatto ha una soglia di discriminazione molto sottile, rendendo possibile il riconoscimento di sostanze problematiche rispetto a quelle "innocue".

I disturbi dell'olfatto

• Iposmia: lieve riduzione dell'olfatto, come nel comune raffreddore.
• Anosmia totale: perdita totale dell'olfatto o assenza della percezione dell'olfatto; generalmente causata da infezione (transitoria) o lesione di una via del nervo olfattivo (permanente).
• Anosmia specifica: diminuita sensibilità verso una singola sostanza odorifera o gruppo di sostanze correlate, con sensibilità preservata per altre sostanze.
• Cacosmia: disturbo olfattivo con percezione di odori fetidi; l'origine è sconosciuta.

Gusto

Il senso del gusto serve a discriminare ciò che entra nella bocca e a riconoscere i veleni e le sostanze tossiche. In altre parole, il senso del gusto guida l'appetito e protegge dai veleni. Ha anche un aspetto edonistico dovuto alla percezione del piacere nel mangiare.

L'attrazione per i carboidrati è fondamentale in quanto sono la fonte primaria di energia, rispetto ai lipidi che sono meno disponibili. I carboidrati, soprattutto quelli semplici, vengono scissi facilmente in glucosio, captato dalle cellule che se ne nutrono. Dal salato siamo attratti perché è fonte di sodio. Amaro e acido sono sensazioni spiacevoli poiché molte sostanze tossiche e velenose sono acide o amare.

Tuttavia, il cervello può percepire come piacevole una leggera sensazione di acido e aspro (ad esempio: aceto nell'insalata o chinotto), poiché riconosce che quel sapore è "accettabile" solo perché unito ad altri gusti.

I recettori del gusto

I recettori del gusto sono presenti nei calici gustativi, contenuti nelle papille gustative. Ciascuna papilla contiene da una a diverse centinaia di calici gustativi. Ogni calice è formato da:

• Cellule recettrici del gusto: circa 50-150 in numero, con una vita media di circa 2 settimane.
• Cellule basali: si differenziano in 10-12 giorni nelle vere e proprie cellule recettrici del gusto.

I gusti percepiti dalle cellule recettrici sono cinque: salato, amaro, dolce, acido e umami. Il senso gustativo dell'umami è stato aggiunto di recente, dopo l'identificazione del suo recettore, indotto dal glutammato, in particolare il monosodio glutammato.

Contrariamente a quanto si pensava nei decenni scorsi, non esistono differenze regionali della lingua per la sensibilità a un particolare gusto, poiché tutti i gusti possono essere percepiti da tutti i calici gustativi.