Comunicazioni cellulari

Comunicazioni cellulari

Le comunicazioni cellulari si collegano alle ghiandole endocrine perché i recettori sono sostanze complementari agli ormoni. Esistono vari tipi di comunicazioni cellulari.

Come comunicano le cellule?

Per mezzo di un segnale endocrino: il parenchima di una ghiandola endocrina produce un ormone che raggiunge un organo a distanza per mezzo del flusso sanguigno.

Tipi di segnali

Esistono altri tipi di segnale:

• Paracrino: una cellula produce una sostanza che non viene messa in circolo, ma viene riversata nell’ambiente esterno e agisce sulla cellula target ad essa adiacente.
• Autocrino: la cellula produce un fattore che agisce sulla stessa cellula. È molto frequente specialmente nella fase embrionale, permettendo il differenziamento cellulare.

Modalità del segnale paracrino

Il segnale paracrino può avvenire in due modi:

• Può richiedere un contatto fisico cellula-cellula. Il fattore non viene riversato, quindi rimane attaccato alla membrana.
• Produce un fattore solubile che agisce nella cellula adiacente richiedendo anche qui un contatto fisico (ferormoni).

Le sinapsi

Esiste poi un quarto segnale: le sinapsi. Una cellula nervosa a livello dell'assone rilascia molecole particolari dette neurotrasmettitori, che agiscono su una cellula target, come per esempio l'acetilcolina sulla cellula muscolare (con placca motrice). Si tratta di un segnale molto più veloce del segnale endocrino, perché anche se teoricamente è a distanza e può coprire distanze anche di oltre 1 m (maggiori dei segnali endocrini), il segnale non viene riversato nel flusso sanguigno e quindi non deve essere riconosciuto da un ipotetico recettore all'interno o sulla superficie di un organo e viaggiare con le proteine plasmatiche. Raggiunge più velocemente l'organo bersaglio perché viaggia su particolari vescicole che si muovono sui neurofilamenti dell'assone: il neurotrasmettitore permette la trasmissione dell'impulso che raggiunge un organo target.

Differenze tra segnale endocrino e sinaptico

• Velocità del segnale maggiore nella sinapsi.
• Concentrazione del segnale: 10^-8 del segnale endocrino contro i 5x10^-4 nelle sinapsi.
• Velocità nell’eliminazione del segnale nella sinapsi maggiore rispetto a quella del segnale endocrino.

Risposta ad un segnale gap junction

Richiede il contatto fisico della cellula con la cellula adiacente e si possono trasportare ioni o molecole a basso peso molecolare. Si verifica quindi una risposta automatica del passaggio. Tutte le giunzioni servono per regolare le funzioni cellulari, anche se dipende sempre dal tipo di cellula e dal tipo di segnale che viene innescato da quel fattore perché lo stesso segnale può avere diverse risposte a livello di diversi tipi di cellule.

Recettori

Ogni ormone ha un recettore specifico. Si tratta di glicoproteine di membrana che presentano una struttura complementare all'ormone stesso che permette di riconoscerlo quando giunge a livello dell'organo. Nella maggior parte dei casi essi interagiscono con molecole solubili oppure hanno un ligando di superficie che gli permette l'aggancio.

Cos'è?

Una proteina o glicoproteina presente sulla membrana plasmatica o addirittura può essere intracellulare (questo se si tratta di segnali idrofobici che possono passare attraverso la membrana plasmatica). Queste proteine sono in grado di interagire in maniera altamente specifica con una molecola e generare una conseguente risposta cellulare mediante il meccanismo di trasduzione del segnale.

Funzionamento del recettore

Funzionalmente il recettore può essere diviso in due porzioni:

• Domini accettore: ovvero quella porzione della proteina che viene 'attaccata' dal segnale e che quindi attacca la molecola segnale.
• Domini effettore: ovvero quella porzione della proteina che invece fa innescare il segnale e genera una serie di risposte cellulari.

Effetti del neurotrasmettitore

Un neurotrasmettitore può fare cose diverse a seconda del tipo cellulare. Ad esempio, l'acetilcolina a livello cardiaco permette una diminuzione della contrazione cardiaca. A livello delle ghiandole esocrine ed endocrine stimola la secrezione. A livello della muscolatura scheletrica stimola la contrazione muscolare. Quello che cambia comunque è il tipo cellulare, è il dominio effettore e non l'accettore, cioè come il segnale viene innescato.

Perché il recettore funzioni si deve formare il complesso ormone-recettore. È importante perché ciò accade:

• Struttura ormone
• Concentrazione dell'ormone nel comparto circolante
• Specificità del recettore per l'ormone
• Concentrazione locale dell'ormone (cioè la quantità di ormoni deve essere sufficiente affinché si attacchi)

Legame ormone-recettore: criteri di formazione

• Saturabilità: i recettori sono saturabili perché su ogni cellula ve ne sono un numero finito che varia tra poche e qualche migliaia.
• Affinità: del legame, quanto ormone e recettore si 'piacciono' a vicenda riflettendo l'energia impiegata nella formazione del complesso ormone-recettore. È espressa numericamente da una costante k che indica la concentrazione di ligando (ormone) che occupa la metà di recettori (10^-9/10^-12).
• Specificità: di un ormone al recettore, è espressione della struttura molecolare dell'ormone; ormoni diversi ma strutturalmente omologhi possono manifestare specificità crociata con altri ormoni.

Tipi di recettori

• Recettori di superficie o di membrana: interagiscono con ormoni idrosolubili (polari), perché non possono attraversare la membrana plasmatica e interagiscono con i recettori.
• Recettori liposolubili o idrofobici: sono intracellulari e ci sono perché le molecole possono passare attraverso lo strato membranoso e poi una volta entrati incontrano i recettori intracellulari.

Molti ormoni hanno delle proteine trasportatrici che forniscono il viaggio degli ormoni nella circolazione sanguigna: queste sono le proteine carrier e servono anche per stabilizzarlo e regolarlo nella disponibilità degli ormoni, specialmente quelli idrofobici.

Sostanze liposolubili

Tra i segnali liposolubili ricordiamo (agiscono con i recettori intracellulari):

• Cortisolo
• T4 tetraiiodiotironina
• Vitamina D3

Sostanze idrosolubili

Tra i segnali idrosolubili ricordiamo (agiscono con i recettori di superficie)