Fisiologia generale - comunicazione cellulare

COMUNICAZIONE CELLULARE

La respirazione è un processo molto antico, e deriva da un'inatticazione dell'ossigeno da parte degli esseri

viventi ancestrali. Come ben sappiamo, inizialmente sulla terra non era presente l'ossigeno e quindi ai tempi,

una cellula non preparata alla sua metabolizzazione, poteva subire danni dall' O . Questa era la situazione

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ancestrale, ma piano piano gli individui ancestrali hanno iniziato a trasformare O in H O, che era già presente

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nel corpo e quindi non creava problemi. Questa è stata quindi una sorta di detossificazione, proprio perchè l'O 2

ai tempi era una molecola sconosciuta. Parliamo di detossificazione anche perchè l'ossigeno ad elevate

temperature può risultare tossico (per es. sott'acqua, e le bombole dei sub non sono fatte solo da O ). Da

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questi processi di detossificazione sono nate le vie biochimiche per la respirazione cellulare, per l'utilizzo di

ossigeno, che oggi è indispensabile per la sopravvivenza degli esseri viventi...si può dire che sono diventati

"tossicodipendenti".

Le cellule comunicano tra di loro in modo rapido ed efficiente. La comunizazione è l'invio di un segnale, da

parte di una cellula, che è in grado di modificare lo stato funzionale di una o più cellule, o di garantirne

semplicemente la sopravvivenza.

Questi cambiamenti avvengono in modo continuo.

I segnali possono essere di vari tipi: elettrici, ma sono principalmente di tipo chimico.

La comunicazione può essere diretta (trasferimento diretto di segnali attraverso le giunzioni comunicanti che

uniscono le cellule adiacenti), o indiretta (per mezzo di chemiorecettori e una combinazione di segnali).

Non tutte le cellule possibili ed immaginabili ricevono determinati stimoli. Perchè una molecola risponda ad un

segnale rispetto ad un'altra, si devono avere dei recettori, a cui si legano i messaggeri chimici allo scopo di

scatenare una risposta. Generalmente i recettori sono proteine recettoriali.

Per parlare di comunicazione cellulare si deve quindi avere una molecola segnale, una sostanza che agisce da

segnale, un recettore e una modifica dello stato funzionale della cellula che riceve il segnale.

Serve però un meccanismo che dal recettore, faccia in modo che il segnale vada dentro la cellula per far

avvenire il cambiamento desiderato (orecchio sano, non sordo). Questo meccanismo nella cellula si chiama

TRASDUZIONE DEL SEGNALE, ed avviene quando un recettore è eccitato da una molecola segnale.

I segnali che si "passano" le cellule sono fondamentali, perchè fanno svolgere alle cellule delle finzioni di base

che vengono eseguite appunto solo attraverso lo scambio di determinati segnali. Se questi segnali non

arrivano, la cellula non svolge le funzioni di base (sopravvivenza, divisione, differenziamento...) e muore.

Le molecole segnale sono molecole con forti proprietà biologiche che inducono una variazione di uno stato

funzionale di una cellula e possono essere ormoni, citochine o neurotrasmettitori. Gli ormoni per es. ,infatti,

agiscono a concentrazioni bassissime nel sangue, nei tessuti...e hanno quindi fortissime proprietà biologiche. Le

molecole segnale sono prodotte da tutte le cellule, però negli organismi complessi, esistono organi specializzati

in questo e si chiamano GHIANDOLE ENDOCRINE/ORMONALI, che producono quindi molecole segnale.

Anche i neurotrasmettitori sono molecole segnale, nel sistema nervoso.

I recettori sono presenti sulla superficie della membrana cellulare e sono in grado di legare molecole

idrosolubili (ammine peptidi, proteine). Esistono però anche recettori che legano molecole lipofile (ormoni

steroidei, tiroidei...) che però si trovano dentro la cellula, poichè tanto le cellule lipofile passano facilmente

(vedi lez.precedente), e si chiamano RECETTORI INTRACELLULARI.

In fisiologia si è fatta una classificazione di come il segnale va dalla cellula che lo produce ai recettori e

abbiamo:

- SEGNALE ENDOCRINO: ghiandola che produce una molecola segnale in una zoma, la

molecola segnale entra nel sange e va dovunque, anche in zone molto distanti (pancreas produce insulina;

insulina va nel sangue; va a stimolare il fagato)

-SEGNALE PARACRINO: cellula che produce il segnale e cellula che lo riceve sono molto vicine (sinapsi tra 2

cellule nervose)

-SEGNALE AUTOCRINO: il segnale va ad attivare dei recettori della stessa cellula che ha prodotto il segnale; la

cellula eccita se stessa attraverso il rilascio di un segnale chimico

Le principali sedi di produzione ormonale sono: ipofisi (che stimola per es. tiroide, gonadi, ghiandole surrenali,

fegato) tirodie, ghiandole surrenali, gonadi (gli ultimi 3 stimolano il tessuto lipidico, muscolare, osseo,

cartilagineo) il fegato.

Il recettore ha una molecola in grao di accogliere la molecola segnale che gli compete, e legarla con un legame

chimico debole. La molecola segnale si chiama LIGANDO e il recettore è legato ad una cellula chiamata CELLULA

BERSAGLIO.La concentrazione dei ligando è di norma molto bassa (10-8 M o inferiore) e i recettori cui si legano

hanno affinità molto alta per questi ligandi, per cui sono molto specifici.

Sulle ascisse abbiamo la concentrazione molare del ligando, sulle ordinate la % di recettori per unità di tessuto.

[RL]=Kd (quel valore che sta al 50%) che è la costante di affinità del recettore per la molecola segnale. Quanto

più è piccola Kd, tanto è maggiore l'affinità della molecola segnale.

La Kd con il beta-bloccante (ligando farmacologico) ha un valore più alto (ottengo curva più bassa nel grafico) e

quindi ciò significa che il ligando fisiologico è sempre più affine di quello farmacologico.

Tutto ciò può essere visto come una reazione chimica:

RECETTORE + LIGANDO ---> COMPLESSO RL

E' una reazione reversibile, si lega e si stacca in continuazione (si lega se è più concentrato, si stacca se è più

diluito).

All'equilibrio (frazione) = cost. K, che da lo stesso valore trovato prima nel grafico (Kd) e rappresenta sempre

l'affinità di un recettore per un ligando.

Aumentando [L] nel plasma, aumenta anche il numero di recettori che legano il ligando e aumenta di

conseguenza anche la risposta biologica (reazione reversibile).

MOLECOLE SEGNALE DI TIPO GASSOSO

Il monossido di azoto (NO) è un potente vasodilatatore, nonostante sia un forte inquinante atmosferico, e può

essere prodotto dalle cellule del corpo e agire come un ormone. Gli enzimi che lo producono solo i NOS

(NOsintasi) e NO agisce attivando guanolatociclasi che è un'enzima che produce ? ciclici che hanno la capacità

di stimolare potentemente il metabolismo della cellula, in particolare la vasodilatazione, come detto in

precedenza.

Anche monossido di carbonio (CO) è un potente veleno, ma è prodotto dal nostro corpo grazie all'enzima

eme-ossigenasi e puo' agire come molecola segnale.

MOLECOLE SEGNALE DI TIPO ORGANICO

La maggior parte delle molecole segnale sono di tipo organico e alcune di queste sono di tipo lipofilo; sono

quindi liposolubili e trasportate da particolari proteine (lipidi viaggiano come lipoproteine, legati a particolari

proteine).

C'è per esempio una globulina, che si chiama SHBG (Sex Hormone Binding Globuline) che lega gli ormoni di tipo

sessuale.

Abbiamo steroidi sessuali (prodotti dalle gonadi) e corpi costeroidei (prodotti dalle ghiandole surrenali,

precisamente dalla corteccia)

Altri ormoni lipofili sono gli ormoni tiroidei (vitamina D3, acido retinoico) e hanno recettori intracellulari come

gli steroidi.

TESTOSTERONE

L'enzima che produce estradiolo si chiama AROMATASI, infatti l'estradiolo è l'unico ormone con l'anello

aromatico