Regolazione della glicemia

Meccanismo di secrezione dell'insulina

Ricorda: l'insulina inibisce la secrezione di glucagone, mentre il glucagone aumenta la concentrazione di insulina. La somatostatina, ormone prodotto dall'ipotalamo e nell'intestino, inibisce sia insulina che glucagone.

Trasportatori del glucosio

Vediamo ora il meccanismo tramite cui l'aumento della glicemia fa sì che la cellula B del pancreas secerni insulina. Ci sono diversi trasportatori del glucosio, alcuni sono fondamentali:

• GLUT 4, che non c'è se non c'è insulina. La maggior parte delle cellule dell'organismo non ha, normalmente, il GLUT 4, e quindi non può prendere glucosio dal plasma se non c'è insulina.
• GLUT 2, presente nelle cellule epiteliali. Permette al glucosio assorbito di uscire dal lato interstiziale. È presente anche nelle cellule B del pancreas (che secernono insulina).
• GLUT 3. Il cervello è praticamente l'unico dei nostri organi che può assorbire glucosio anche se non c'è insulina, perché dispone di questo specifico trasportatore che non necessita di tale ormone.

Quando abbiamo mangiato, c'è tanto glucosio nel plasma e si viene quindi a creare un gradiente di concentrazione per il glucosio. Attraverso il GLUT 2, più glucosio entra nella cellula B del pancreas. Allora, il glucosio che entra viene sottoposto all'attività metabolica, viene ossidato, e quindi viene prodotta nuova energia. L'ATP va ad agire sui canali per il potassio, chiudendoli. In questo modo, la cellula si depolarizza, si aprono canali del calcio che provocano la fusione delle vescicole che contengono l'insulina con la membrana. In questo modo avviene la secrezione di insulina. L'esocitosi, quindi, è dovuta all'ingresso di calcio, a sua volta dovuto alla depolarizzazione causata dalla chiusura dei canali per il potassio, prodotta a sua volta da un aumento dell'ATP, dovuto all'ingresso di glucosio attraverso la proteina GLUT 2.

Ricorda: le cellule eccitabili non sono solo quelle nervose e muscolari, ma anche quelle endocrine. Le cellule B infatti sono eccitabili. In seguito alle depolarizzazioni di cui abbiamo parlato, infatti, si generano potenziali d'azione.

Secrezione di insulina

La secrezione di insulina nell'individuo normale ha un picco circa un'ora dopo che è iniziato ad entrare glucosio nell'organismo, e successivamente decresce. Più precisamente, la secrezione di insulina avviene in tre picchi. Il primo è quello della fase cefalica, ed è dettato ad esempio dalla fame, dalla vista del cibo, dagli odori... L'attività parasimpatica comincia ad aumentare. Quando poi il cibo arriva nello stomaco (fase gastrica) aumenta ulteriormente l'attività parasimpatica e viene secreta più insulina. Infine, c'è la fase del substrato (picco maggiore), che si verifica quando il glucosio arriva nel duodeno e viene da lì assorbito e messo in circolo. In questo modo aumenta ancor più la secrezione di insulina.

Ruolo del GIP

Il GIP è un particolare ormone (appartenente alla famiglia delle incretine). Esso va al pancreas e fa produrre un secreto endocrino, ossia un ormone, che è l'insulina, essenziale per utilizzare il glucosio. Viene prodotto nel duodeno, quando nel duodeno arriva glucosio. Se facciamo aumentare la glicemia iniettando glucosio con una soluzione endovenosa, l'insulina secreta è molta di meno rispetto a quella che verrebbe prodotta quando assumiamo oralmente la stessa quantità di glucosio. Questo perché, iniettando insulina, non c'è il GIP.

Trasduzione del segnale insulinico

A livello periferico, la prima cosa che l'insulina fa è andare a legarsi ai recettori che sono presenti. In secondo luogo, va ad inserire nella membrana GLUT 4. In questo modo, il glucosio può entrare.

L'insulina svolge anche delle azioni metaboliche: fa deporre glicogeno, tendendolo come scorta. Va inoltre sulle cellule del fegato e del tessuto adiposo ad attivare enzimi che permettono di costruire molecole complesse di lipidi a partire dagli acidi grassi. Va ad aumentare la sintesi proteica in tutte le cellule, partendo da una base amminoacidica.

Diabete

Il diabete è una condizione di deficit di insulina (manca l'insulina oppure essa non svolge la propria funzione). Quali sono le conseguenze? Anzitutto, l'iperglicemia: il glucosio non può essere prelevato dalle cellule e quindi rimane in circolo. Inoltre, il glucosio non può essere messo via sotto forma di scorte. D'altra parte, le cellule non possono usare il glucosio per fini energetici. Allora, utilizzano i grassi (in questo modo si verifica dimagrimento). Vengono quindi degradati i trigliceridi del tessuto adiposo per utilizzare gli acidi grassi come fonte energetica. Tutto ciò provoca la produzione di sostanze (che prendono il nome di corpi chetonici), che sono acide, e che quindi aumentano l'acidità del sangue. Per questo motivo, il diabetico tipico soffre di acidosi. Inoltre, non potendo utilizzare glucosio, il diabetico utilizza non solo grassi, ma anche proteine. Si va quindi incontro ad un elevato catabolismo proteico, con conseguente perdita della massa magra.

Quando la glicemia aumenta eccessivamente, si verifica la diuresi osmotica: il glucosio rimane nel tubulo renale, in quanto i trasportatori sono saturi, e allora viene perso con le urine. Il problema è che il glucosio nelle urine trattiene per effetto osmotico dell'acqua, e quindi aumenta la diuresi e il diabetico si disidrata. Insieme al liquido perde elettroliti.

Quando abbiamo fatto il controllo della ventilazione, abbiamo detto che l'acidosi è uno stimolo per aumentare la ventilazione. Comprendiamo allora come il diabetico acidotico possa andare incontro ad un'iperventilazione per compensare l'eccesso di ioni H⁺ che ha nel sangue, a causa della cheto-acidosi.

Ormoni che controllano la glicemia

Tutti questi ormoni, tranne l'insulina, sono iperglicemizzanti, perché aumentano la glicogenolisi (ossia la scissione del glicogeno nel fegato), aumentano la gluconeogenesi (cioè la produzione di nuovo glucosio a partire da amminoacidi e lipidi), aumentano la lipolisi.

La termoregolazione

Per nessun organismo è possibile vivere al di fuori di un certo ambito di temperature. La temperatura corporea è il valore medio dell'energia contenuta nell'organismo sotto forma di calore. La temperatura di un organismo dipende:

• Da fenomeni fisico-chimici interni (che producono o assorbono calore)
• Dalla temperatura dell'ambiente (che cede o assorbe calore)

Noi siamo endotermi: la nostra temperatura è dettata principalmente dalle reazioni metaboliche del nostro organismo. Negli organismi omeotermi la temperatura può essere regolata, varia di poco, viene mantenuta in un ambito ottimale. I rettili, invece, sono esotermi (la loro temperatura varia enormemente perché dipende notevolmente dalla temperatura dell'ambiente in cui si trovano).

Il sistema di controllo della temperatura ha un controllore centrale, ossia un integratore, che integra le informazioni relative alla temperatura effettiva interna all'organismo con un segnale costante (ossia il set point, temperatura di riferimento). Se la temperatura rilevata dai recettori (che sono recettori centrali contenuti nell'integratore stesso) si discosta dal parametro di riferimento, vengono erogati dal centro integratore dei comandi che raggiungono effettori, che agiscono nella direzione richiesta per riportare la temperatura al valore ottimale.

Nel nostro organismo, non c'è un vero e proprio organo deputato alla termoregolazione. Vengono deputati diversi organi e sistemi. Il controllore centrale è l'ipotalamo, che conserva il set point di temperatura. In caso di temperature discordanti col parametro ottimale, l'ipotalamo eroga comandi che, con il sistema nervoso simpatico, raggiungono il muscololiscio di tutte le arteriole (soprattutto su quelle del circolo cutaneo), modificandone la contrazione. L'ipotalamo va poi ad agire sulle ghiandole sudoripare, modificando la sudorazione. L'ipotalamo, essendo collegato con la corteccia, eroga anche segnali motori: può provocare contrazioni muscolari volontarie e involontarie. Inoltre, l'ipotalamo eroga segnali endocrini: produce fattori ormonali che possono modificare la secrezione di ormoni calorigeni.

Il sistema di controllo riesce ad intervenire in maniera efficace sulla regolazione di temperatura quando questa si trova all'interno di un certo intervallo (36-41 gradi Celsius). Al di fuori di questo intervallo, la regolazione è ridotta.

Condizioni dell'organismo e temperatura esterna

Cosa possiamo dire, invece, delle condizioni dell'organismo in relazione alla temperatura esterna? È importante che venga mantenuta entro l'intervallo prima definito la temperatura del nucleo dell'organismo (ossia la sezione contenente i visceri). Possiamo invece sacrificare la temperatura del "guscio", ossia degli arti, che si possono anche adattare alla temperatura dell'ambiente esterno.

La misurazione di temperatura dell'organismo più affidabile è quella rettale, quella ascellare è sempre più bassa di almeno un grado rispetto al valore effettivo. Così come tutti i parametri, la temperatura varia nell'arco della giornata (variazioni circadiane della temperatura interna). In particolare, si deprime durante il sonno. Durante il sonno si riduce il controllo termo-regolatorio. Nella donna, inoltre, la temperatura è modificata da particolari ormoni. Durante la gravidanza e nella fase premestruale la temperatura aumenta. Durante l'esercizio fisico la temperatura interna aumenta, mentre quella cutanea no.

Bilanci e produzione di calore

Un altro meccanismo di produzione di calore è il brivido, un'attività muscolare involontaria inutile da un punto di vista motorio, ma che produce calore. Viene prodotto in seguito alle reazioni chimiche che avvengono nel muscolo e alla dispersione di calore durante la contrazione. Un'altra via attraverso cui modifichiamo la dispersione di calore è la vasomozione. A livello della cute, c'è un sistema circolatorio superficiale, a stretto contatto con l'epidermide. Dal sangue contenuto nei vasi superficiali, può essere scambiato facilmente calore con l'ambiente esterno. Si genera infatti un gradiente termico che determina un rilascio o un assorbimento di calore attraverso la cute.

Questo plesso circolatorio-cutaneo può essere normalmente perfuso. Al caldo, la vasodilatazione arteriolare permette un maggior apporto di sangue alla superficie cutanea, e quindi una maggior cessione di calore. Quando fa freddo, le arteriole che portano il sangue a quello strato superficiale si chiudono: si verifica vasocostrizione. Meno sangue arriva alla superficie cutanea, meno calore viene ceduto all'esterno.