Omeostasi
Omeostasi dal greco ομέο-στάσις, stessa posizione
• L’attitudine propria dei viventi a mantenere intorno a un livello prefissato il
valore di alcuni parametri interni, disturbati di continuo da vari fattori
esterni e interni. All’insieme ordinato dei sottosistemi che compongono
l’organismo umano è preposta una rete di sistemi di controllo, il cui
intervento simultaneo regola il flusso di energia e di metaboliti, in modo
da conservare immutato o quasi l’ambiente interno, indipendentemente
dalle modificazioni di quello esterno. Quello dell’autoregolazione degli
organismi viventi è un concetto fondamentale della biologia moderna,
formulato alla fine del 19° sec. dal fisiologo francese Claude Bernard che
lo sintetizzò nella classica espressione di «fixité du milieu intérieur», con la
quale si affermava come si dovesse ritenere essenziale per la vita degli
organismi superiori la costanza della composizione chimica e delle
proprietà fisiche del sangue e degli altri liquidi biologici.
• L'omeostasi quindi è la tendenza naturale al raggiungimento di una
relativa stabilità interna delle proprietà chimico-fisiche che accomuna tutti
gli organismi viventi, per i quali tale stato di equilibrio deve mantenersi nel
tempo, anche al variare delle condizioni esterne, attraverso dei precisi
meccanismi autoregolatori.
Omeostasi del calcio
intracellulare
Il calcio intracellulare
Modulazione del calcio nei dendriti
di neuroni isolati: frequenza delle
oscillazioni pari a 0.5 Hz
Notare la localizzazione spaziale del segnale
La diffusione del Ca2+ in una fibra
scheletrica è di circa 1 μm/msec)
Il segnale Ca2+ interagisce
con diversi sistemi di
trasduzione del segnale.
E’ difficile fare delle
generalizzazioni e ogni
signalling deve essere
considerato
separatamente
Interazione Ca2+–cAMP
Alcune
isoforme
di
adenilato ciclasi sono
attivate dal calcio. L’
aumento di [cAMP] attiva
una PKA che fosforila
canali e/o pompe del
calcio.
Nel muscolo cardiaco e
scheletrico, cAMP attiva il
canale del calcio di tipo L
Ca2+–NO
Una importante funzione del
Ca2+ è attivare la NO sintasi
per genera NO.
NO agisce come un ormone
locale che regola l’actività
delle cellule vicine. NO attiva
la guanil ciclasi per produrre
cGMP, che modula l’attività di
canali e pompe del calcio.
Nel muscolo liscio
induce rilasciamento .
cGMP
Interazione Ca2+ feedback
Il Ca2+ attiva la IP3 chinasi
che produce I(1,3,4,5)P4,
consumando IP3
Ca2+–mitogen-activated
protein kinase (MAPK)
Ca2+ puo’ attivare una
kinasi PYK2 che a sua volta
interagisce con MAPK
signalling.
Concetti riassuntivi
• Ca2+ è un segnale intracellulare versatile che opera in un
ampio range temporale per regolare differenti processi
cellulari. Questo sistema di signalling usa reazioni 'on‘ che
introducono Ca2+ nella cellula e reazioni 'off' che lo
rimuovono dal citoplasma
• Esteso network di segnali di Ca2+ vengono usati in
dinamiche spaziali e temporali specifiche. Canali della
membrana
plasmatica
e
del
reticolo
endoplasmatico/sarcoplasmatico sono responsabili delle
variazioni on, mentre pompe e traspotatori sono
responsabili delle reazioni off .
• Segnali di Ca2+ rapidi e altamente localizzati (spikes)
regolano risposte veloci, mentre transienti ripetitivi e
spesso a “onda” mediano le risposte lente
• Diverse importanti stati fisiopatologici o
patologici (ipertensione, cardiopatie, diabete,
depressione,
malattia
di
Alzheimer)
potrebbero derivare da un anormale
rimodellamento del Ca2+ signalling.
