Fisiologia e biofisica - midollare del surrene

Prof Brizzi: Midollare del surrene

Cenni di embriologia e anatomia

La midollare del surrene è l'ultima propaggine del sistema nervoso simpatico. Si forma nel feto dalle cellule del simpatogonio, alla quinta settimana migra nei gangli spinali della regione toracica, forma poi la catena simpatica verso l'aorta. Successivamente, alcune di queste cellule migrano verso la vena centrale e vanno nella corteccia surrenale fetale, formando la midollare. La midollare è formata da cellule simpatogone, dalle quali originano i feocromoblasti e neuroblasti, che daranno origine rispettivamente ai feocromociti e cellule gangliari simpatiche.

Simpatogoni /
Neuroblasti → Feocromoblasti
↓ ↓
Cellule gangliari simpatiche → Feocromociti

Rapporto con la corticale

Il rapporto con la corticale è importante perché la corticale secerne tutti gli ormoni che abbiamo già visto, non solo nell'uomo. La corticale e la midollare, così vicine ma diverse per origine e funzione, devono avere un rapporto non solo anatomico ma anche funzionale.

Parlando degli ormoni glicoattivi, dicemmo che una certa quantità di ormoni glicoattivi è necessaria per indurre, favorire o facilitare la formazione dell'adrenalina e quindi degli ormoni della midollare.

Questa relazione è possibile perché sono vicini e c'è un'irrorazione che in parte va dalla corticale verso la midollare, ed in parte è sangue della corticale che porta gli ormoni della corticale verso la midollare. La midollare riceve in parte un segnale diretto dal SNS (sistema nervoso simpatico) e in parte un segnale di irrorazione che passa per la corticale e porta una certa quantità di altri ormoni.

La percentuale delle catecolamine midollari totali presenti come noradrenalina e adrenalina nell'uomo è rappresentato dal 20% dalla noradrenalina (NA) e la restante parte dall'adrenalina (A). Nella balena, la NA rappresenta il 70% e l'A il 30%. Il babbuino non ha la NA, ma solo A. In base al tipo di animale e come risponde agli stimoli, ci rendiamo conto delle percentuali diverse di A e NA.

Innervazione e irrorazione della midollare

Le cellule della midollare sono innervate dalle fibre preganglioniche del simpatico che liberano acetilcolina in rapporto con i feocromociti. Il sangue della midollare proviene dall'arteria frenica inferiore derivante dall'aorta e dalle arterie renali. Dopo aver formato questo plesso sottocapsulare che irrora la midollare, il sangue giunge alla midollare anche direttamente, attraversando la corticale senza diramarsi. Ciò è importante per la sintesi delle catecolamine.

Alcuni enzimi sono importanti per la biosintesi delle catecolamine come la PNMT (feniletanolamina N-metiltransferasi) e altri che servono per la metabolizzazione. Le cellule cromaffini contengono adrenalina, per cui il sangue che vi giunge deriva dai capillari che hanno perfuso la corticale (questi ormoni favoriscono o inducono la liberazione di adrenalina), mentre le cellule contenenti noradrenalina sono irrorate dal sangue che vi giunge direttamente, senza drenare gli ormoni della corticale. Prevalentemente c'è questo tipo di organizzazione. La noradrenalina è più un neuromediatore del SNC (infatti si trova nel SNC) e a livello sinaptico, che non un'azione ormonale. L'adrenalina è più un ormone e poi anche un neuromediatore.

Catecolamine

Vediamo come si formano questi ormoni (adrenalina, noradrenalina). La midollare del surrene produce quasi tutta adrenalina e poca noradrenalina. La midollare produce più adrenalina, mentre la noradrenalina se ne trova poca e si trova soprattutto a livello del sistema nervoso simpatico.

Altra sostanza ad azione ormonale è la dopamina (DA), precursore della noradrenalina, si trova nella midollare, nei neuroni noradrenergici, in alta concentrazione nel cervello, nei gangli simpatici e nei corpi carotidei. La carenza di dopamina dà luogo al Parkinson. Somministrando dopamina nei soggetti con Parkinson, si cerca di dare ciò che manca nei collegamenti neuronali centrali a livello dei nuclei della base, soprattutto a livello di quei nuclei che regolano il controllo del movimento.

La dopamina è soprattutto un neuromediatore, con azioni anche di tipo ormonale. Nelle surrenali umane, il contenuto delle catecolamine è del 15-20% di noradrenalina, e 80% di adrenalina. Da dove derivano le catecolamine e quindi l'adrenalina? Si parte da un amminoacido importante anche per la sintesi degli ormoni tiroidei, cioè dalla tirosina. L'assumiamo dagli alimenti, oppure si trasforma nel fegato dalla fenilalanina. Nel sangue si trova in una certa concentrazione, entra nei neuroni, nelle cellule cromaffini con trasporto di tipo attivo. Nelle cellule, la tirosina è convertita a DOPA dall'enzima tirosinidrossilasi, la DOPA è trasportata ai nervi terminali con un flusso assonale.

Schema: (1) → (2) → (3) → (4)
Tirosina → DOPA → Dopamina → Noradrenalina → Adrenalina

• La tirosinidrossilasi (1) è un enzima chiave per la biosintesi delle catecolamine, agisce su un substrato molto specifico che è la tirosina. È l'enzima limitante.
• Per mezzo della dopadecarbossilasi (2), si ottiene la dopamina. Questo enzima si trova in tutti i tessuti, soprattutto nel fegato, nel cervello, nei vasi deferenti.
• Per mezzo della dopamina idrossilasi (3) si ottiene la noradrenalina (o norepinefrina). Non si trova nei tessuti al di fuori dei neuroni, si trova nella membrana delle vescicole che sintetizzano e depositano le catecolamine, e viene liberato insieme alla noradrenalina.
• Poi, per mezzo di una PNMT (feniletanolamina N-metiltransferasi) (4), si arriva all'adrenalina (o epinefrina). Questo enzima attua la metilazione finale e quindi si ha l'adrenalina. Nella midollare questo enzima è molto attivo, nei neuroni del SNC questo enzima quasi non c'è. Si trova nel citosol ed è indotto (cioè aumenta la sua attività) quando ci sono alte concentrazioni di glicocorticoidi nella midollare.

Dove si produce più noradrenalina e meno adrenalina, l'ultimo enzima che manca oppure è a bassa attività. Se c'è l'ultimo enzima (4), si va avanti e si ottiene adrenalina. La quantità di glicocorticoidi favorisce la sintesi di adrenalina. La biosintesi delle catecolamine è accoppiata con la secrezione, perché appena si liberano le catecolamine, viene favorita la biosintesi e l'ulteriore deposito di una certa quantità di questi nei granuli. Si parla di "quanti di energia", perché si è visto come a livello sinaptico, quando arriva un segnale elettrico, si libera una certa quantità di ormone già preformato, depositato nei granuli.

Occorre un segnale che immette la liberazione nel sangue dell'ormone che avrà poi i suoi effetti. La deposizione nei granuli avviene anche durante l'attività nervosa di una certa intensità. Può accadere che lo svuotamento diviene maggiore della biosintesi (può accadere anche nelle sinapsi neuromuscolari con l'acetilcolina).

Ogni volta che arriva un segnale dal sistema nervoso, quante catecolamine si liberano dai granuli e vanno in circolo? È una quantità fissa per ogni segnale? Per ogni segnale si libera una certa quantità di granuli, abbastanza costante. Se vengono inviati diversi segnali in successione, svuoto i granuli, però vi è contemporaneamente un meccanismo di risintesi o di recupero, per cui quando si svuota, viene attivato anche un processo di biosintesi, in modo da mantenere i depositi costanti.

La biosintesi delle catecolamine è aumentata dopo la stimolazione nervosa, perché va ad attivare il primo enzima (tirosinidrossilasi). Quindi la stimolazione nervosa favorisce l'attivazione del primo enzima, quello fondamentale, ritmo limitante.

Le catecolamine quanto tempo rimangono in circolo? Se permangono così come sono per molto tempo, l'effetto si prolunga. Se invece vengono metabolizzate, l'effetto termina abbastanza rapidamente e il sistema viene disattivato (come avviene anche per l'acetilcolina).

Metabolismo (degradazione) delle catecolamine

Avviene grazie a due enzimi fondamentali:

• COMT (catecol metiltransferasi)
• MAO (monoaminossidasi)

La biochimica ci dice che:
Adrenalina → Noradrenalina → Dopamina
↓|
COMT MAO MAO | COMT MAO
↓↓ ↓ Diidromandelico | Ac. Mo valinico