Fisiologia Gen x STA 02
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FISIOLOGIA Generale File # 2 UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Gli ambienti interno e esterno Tutte le cellule di un organismo pluricellulare sono in contatto con il liquido extracellulare (il mezzo interno) le cui proprietà chimiche e fisiche sono diverse da quelle dell’ambiente in cui esso vive Solo una piccola quota di cellule dell’organismo è in grado di scambiare materiale con l’ambiente esterno Questo materiale (acqua e soluti) entra nell’ambiente interno (liquido extracellulare) attraversando le cellule di scambio oppure attraversando la via paracellulare presente tra di esse UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Le funzioni svolte dai diversi organi e apparati sono finalizzate a mantenere costanti le condizioni fisico-chimiche dell’ambiente interno. Il sistema nervoso ed il sistema endocrino svolgono funzioni di controllo su tutti gli altri apparati UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Bilancio idrico giornaliero dell’organismo Nel disegno non è indicata l’acqua di ossidazione che nell’Uomo rappresenta un apporto idrico di circa 300 ml al giorno. In alcuni mammiferi che vivono nei deserti, l’acqua di ossidazione può rappresentare la principale fonte idrica UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 L’osmosi, il flusso diffusionale dell’acqua Il “potenziale chimico” dell’acqua (energia libera delle molecole) dipende dalla concentrazione di acqua e dalla pressione idrostatica il flusso di acqua attraverso le membrane delle cellule dipende dalla differenza di concentrazione di acqua e/o dalla differenza di pressione idrostatica ai versanti della membrana La concentrazione dell’acqua è alterabile addizionando soluto: all’aumentare della concentrazione di soluto diminuisce quella dell’acqua il passaggio di acqua da un ambiente all’altro secondo il suo gradiente di concentrazione prende il nome di osmosi • membrana Semipermeabile • H2O attraversa liberamente Acqua si muove fino a che la concentrazione dei soluti da entrambi i lati della membrana diventa uguale ... oppure, fino a che non si instaura una forza opposta in grado di impedire ulteriori movimenti UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 IL CONTENUTO IDRICO DEL CORPO UMANO Liquido intracellul. L. extracellulare i Fluidi extracellulari: ~39% peso del corpo: 28 L ~21% peso del corpo: 14 L Acqua del Plasma: • I nutrienti assorbiti raggiungono le cellule attraverso il plasma • I prodotti cellulari di rifiuto passano attraverso il plasma prima della loro eliminazione (quantità riferite a un uomo di 70 Kg) Acqua dello spazio interstiziale: punto di accesso diretto per quasi tutte le cellule del corpo (tranne quelle del sangue) distribuzione dell’acqua nell’organismo I sistemi di controllo dell’organismo regolano l’ingestione e l’escrezione dell’acqua affinchè: a) il suo contenuto sia costante b) l’osmolarità totale del corpo sia costante L’osmolarità è identica in tutti i fluidi del corpo (condizioni di stato stazionario) L’acqua del corpo si ridistribuisce come necessario allo scopo di mantenere uguale l’osmolarità UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Regolazione del Volume Intracellulare dell’acqua Il Volume IntraCellulare dell’acqua viene alterato da variazioni della osmolarità del liquido extracellulare NON viene alterato da variazioni isoosmotiche del volume del liquido extracellulare Variazioni dell’osmolarità extracellulare possono causare gravi problemi per il funzionamento delle cellule, a causa delle elevate permeabilità osmotiche all’acqua delle membrane cellulari (10-2 - 10-3 cm/s), che permettono flussi capaci di alterare l’attività dell’acqua cellulare nel giro di msec UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Nelle membrane cellulari sono presenti i canali per l’acqua chiamati Aquaporine (AQP) AQP e regolazione del volume • I movimenti di acqua associati alla regolazione del volume sfruttano i canali per l’acqua chiamati aquaporine (AQP) che aumentano enormemente la permeabilità osmotica delle cellule AQP H 2O H 2O AQP H 2O il movimento dell’acqua attraverso le aquaporine è bidirezionale le AQP facilitano rapidi assorbimenti e secrezioni (anche transepiteliali) di fluidi anche quasi-isosmolari UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Regolazione del Volume Intracellulare dell’acqua Variazioni di volume e passaggio di soluti e acqua attraverso la membrana di cellule esposte ad ambienti ipotonici o ipertonici L’espulsione di ioni è dovuta ad un aumento dell’attività del simporto K+/Cl- e all’attivazione di canali per il K+ e per il Cl- L’accumulo di ioni è dovuta ad un aumento dell’attività del simporto Na+/K+/2Cl- e degli antiporti Na+/H+ e Cl-/HCO3UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Principali ioni Intracellulari ed Extracellulari cationi anioni Na+ Extracell: Intracell: K+ Extracell: Cl- e bicarbonato (HCO3-) Intracell: proteine, aa, fosfati “ inorganici (HPO42-, H2PO4-) “ organici (aa e ATP) Distribuzione di soluti nei compartimenti liquidi dell’organismo Composizione ionica intra ed extracellulare Molto differente Concentrazione ionica totale molto simile Concentrazioni osmotiche totali identiche UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 I TRASPORTI TRANS-EPITELIALI Negli organismi superiori, ogni scambio di materia con l’ambiente avviene attraverso particolari tessuti denominati epiteli Epiteli di scambio Epiteli di trasporto Epiteli secernenti Gli scambi gassosi di O2 e di CO2 negli epiteli di scambio degli alveoli polmonari formati dalle sottilissime cellule che costituiscono gli alveoli polmonari e dall’endotelio dei capillari UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Scambio attraverso la parete dei capillari: la formazione del liquido interstiziale Solo il 90% del volume filtrato all’estremità arteriosa è mediamente riassorbito all’estremità venosa del capillare; il rimanente 10% viene recuperato dal sistema linfatico, che impedisce la formazione di edemi riversandolo nel circolo sanguigno UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 EPITELI di TRASPORTO Nell’attraversare un epitelio di trasporto le sostanze possono seguire due vie: La paracellulare attraverso gli interstizi tra le cellule La transcellulare attraverso il corpo delle cellule Assorbimento transepiteliale di NaCl UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 EPITELI di TRASPORTO: l’assorbimento dell’acqua Alcuni epiteli assorbono o secernono liquidi; per esempio: Stomaco secerne succo gastrico Plesso coroideo secerne liquido cerebrospinale Cistifellea e intestino trasportano acqua Tubuli renali riassorbono acqua dal filtrato glomerulare l’epitelio che riveste i processi ciliari nell’occhio produce umor acqueo In alcuni di questi epiteli l’acqua è trasportata in assenza o contro un gradiente osmotico tra le soluzioni ai 2 lati dell’epitelio stesso Il modello proposto da Curran (1960-1965) per il trasporto transepiteliale dell’acqua contro gradiente dipendente da trasferimento di un soluto Membrana A Membrana B I comparto comparto comparto Trasporto attivo di soluto L’acqua segue osmoticamente II sali Aumento di osmolarità con gradiente decrescente verso B Nella barriera A impermeabile ai soluti si ha un trasporto attivo di sali III acqua La semibarriera B rallenta la diffusione di soluti in III UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Il trasporto transepiteliale di acqua (modello di Curran) negli epiteli tight: “modello dei tre compartimenti” o “modello osmotico stazionario” LUME Tight junctions (Giunzioni Serrate) Comparto SANGUE Membrana Membrana A B I Comparto II Comparto Trasporto attivo di Na+ sali acqua L’acqua segue osmoticamente AQP III il compartimento intercellulare (II) funziona come una camera di compressione in cui l'acqua viene attratta per effetto osmotico e spremuta per effetto idraulico verso lo spazio sottoepiteliale AQP UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Digestione e assorbimento intestinale dei carboidrati UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Digestione e assorbimento intestinale degli aminoacidi UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 i CANALI delle MEMBRANE Cellulari La permeazione degli ioni, dell’acqua e di varie piccole molecole organiche attraverso le membrane biologiche può avvenire tramite opportuni canali La configurazione dei vari canali è differente Canale tetramerico del K+: un singolo poro è creato da quattro proteine identiche Canale tipo “ligandgated” per l’Ach oppure per il GABA, un poro è formato da 5 subunità Canale del Clvoltaggio-dipendente è un dimero dove ogni subunità ha un proprio poro Canale per l’acqua, un tetramero in cui ogni subunità ha un proprio poro UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Nelle membrane biologiche possono essere presenti canali ionici sempre aperti e canali ionici ad accesso variabile L’accesso ai canali può essere sotto il controllo di diversi stimoli: (A) Alcuni canali si aprono quando un ligando si associa con la parte recettoriale del canale (CANALI LIGANDO-DIPENDENTI) (B) L’apertura e la chiusura di alcuni tipi di canali è regolata da processi di fosforilazione e defosforilazione. (C) Alcuni canali si aprono e si chiudono in seguito a variazioni del potenziale di membrana (CANALI VOLTAGGIO-DIPENDENTI) (D) Certi canali possono essere attivati dallo stiramento o da variazioni meccaniche di pressione (CANALI MECCANICI) UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 i canali ionici per il Na+, Ca2+, K+ e Cl- [Na+] + + + - Le forze agenti sugli ioni [Na+] Na+ K+ ATPasi il Na+ è sempre lontano dall’equilibrio elettrochimico 2+ [Ca ] + + + - [Ca2+] Na+ K+ ATPasi Il Ca2+ è sempre molto lontano dall’equilibrio elettrochimico UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 i canali ionici per il Na+, Ca2+, K+ e Cl[K+] + + + - Le forze agenti sugli ioni [K+] Na+ K+ ATPasi Il K+ è sempre lontano dall’equilibrio elettrochimico + + + - [Cl ] [Cl-] Na+ K+ ATPasi Il Cl- è spesso circa all’equilibrio elettrochimico UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Sistematica dei canali: i canali del sodio (Na+) I canali del sodio (Na+) Voltaggio-dipendenti NaV I canali del sodio (Na+) Epiteliali ENaC Un NaV è composto da una subunità α formante il poro e da una no più subunità β accessorie Un ENaC è un tetramero fatto da due subunità α, una β e una γ subunità α Fondamentali nella generazione e propagazione dei potenziali d’azione Struttura quaternaria di un canale ENaC Sono presenti nelle membrane apicali delle cellule epiteliali di molti organi (rene, intestino, polmone, pelle) UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Sistematica dei canali: i canali del potassio (K+) E’ la famiglia più numerosa di canali (oltre 100 tipi diversi e innumerevoli funzioni) Tutti a struttura quaternaria a 4 subunità Ca++ attivati (KCa) Canali background (K2P) L’attività di questi canali dipende dalla concentraz. intracellulare di Ca2+: il K+ esce dalla cellula partecipando alla modulazione di varie funzioni Sempre attivi: il K+ esce dalla cellula partecipando alla creazione del potenziale di riposo della cellula. Sono regolati da molti stimoli biologici. Inward rectifier (KIR) ATPasi K+ Rettificazione “anomala” in ingresso: entra in cellula perché i canali si sbloccano a potenziali più negativi. Contribuiscono in modo decisivo a stabilizzare il potenziale di membrana in prossimità del pot. di inversione del K+ Voltaggio dipendenti (KV) Fondamentali nella fase di ripolarizzazione del potenziale d’azione: il K+ esce dalla cellula + [K ] Na+ K+ [K+] UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Sistematica dei canali: i canali del cloro (Cl-) E’ l’anione biologico più abbondante e la sua omeostasi cellulare è in larga parte affidata a vari sistemi di trasporto transmembrana. Tuttavia sono anche presenti canali ionici coinvolti in numerose e importanti funzioni cellulari Ca++ attivati (CaCC) Voltaggio dipendenti (CLC) Concorrono a stabilire il potenziale di riposo delle cellule muscolari e nervose. Sono omodimeri. L’attività di questi canali dipende dalla concentrazione intracellulare di Ca2+: il Cl- esce dalla cellula. Regolano il volume cellulare. Regolato dal cAMP (CFTR) “Regolatore della conduttanza transmembranaria della fibrosi cistica”: il Cl- esce dalla cellula regolando in modo importante la secrezione di acqua Canali bestrofine Responsabili della malattia di Best, un malfunzionamento dell’epitelio pigmentato della retina Canali ligando-dipendenti Recettori per i neurotrasmettitori GABA e glicina ATPasi [Cl-] Na+ K+ [Cl ] UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Esempio di canale ionico: uno dei canali per il Clil canale del cloro regolato dall’AMP ciclico (cAMP): CFTR cystic fibrosis transmembrane conductance regulator La Fibrosi Cistica è una malattia letale caratterizzata da difetti nel trasporto di acqua e ioni attraverso epiteli e dovuta a mutazioni a carico di CFTR CFTR permette la perdita o il riassorbimento di Cl- e la secrezione o il riassorbimento di fluidi CFTR è espresso in: polmone; rene ghiandole salivari; intestino; cuore; testicoli Alcune mutazioni possono alterarne la regolazione lasciando il canale aperto oppure chiuso Ghiandole sudoripare UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Sistematica dei canali: i canali del calcio (Ca++) Fondamentali per la regolazione della concentrazione intracellulare del calcio (meccanismi “ON”) Voltaggio dipendenti (Cav) Sono coinvolti nella genesi del potenziale d’azione e nella regolazione della concentrazione intracellulare del Ca++ Recettori-Canale Recettori per acetilcolina, acido glutammico e purine Voltaggio indipendenti (TRP) TRP = transient receptor potential Recettore per la rianodina RyR Recettori canale del reticolo (InsP3R; RyR) [Ca++] ATPasi Na+ K+ 2+ [Ca ] UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Sistematica dei canali: i canali cationici aspecifici TRP (permeabili a Ca2+, Na+ e Mg2+) 28 tipi di canali tetramerici con diversi meccanismi di “gating”, ma tutti attivati dalla PLC. Vengono anche attivati da: calore, forze meccaniche, molecole chimiche, pH. Quasi tutti permeabili al Ca2+ e, alcuni anche al Na+ e al Mg2+. TRP = transient receptor potential channels TRPC1-7, canonici, permeabili al Ca2+ TRPV1-6 canali vanilloidi, permeabili al Ca2+ TRPM1-8, canali melastatina, permeabili al Ca2+, tranne il 4 e il 5; il 6 è molto permeabile al Mg2+ TRPML1-3 canali mucolipina; intracellulari (endosomi, lisosomi e ER) TRPP1-3 canali policistina, permeabili al Ca2+ TRPA1 canali ankyrina, pemeabile al Ca2+ e al Na+ TRPV1 è sensibile alla capsaicina UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Sistematica dei canali: i canali cationici attivati dalla iperpolarizzazione HCN (Hyperpolarization and Cyclic + + Nucleotide gated) (permeabili al Na e al K ) 4 tipi di canali tetramerici che si aprono a seguito di una iperpolarizzazione della membrana (potenziali più negativi di -60 mV). Si ritrovano nell’encefalo e nel cuore. Vengono regolati dal nucleotide ciclico cAMP. Nelle cellule pacemaker del cuore svolgono l’importantissima funzione di generare il battito cardiaco spontaneo e consentire la regolazione da parte del SNA. Le correnti ioniche vengono chiamate If (f = funny) UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Sistematica dei canali: i canali cationici attivati dai Nucleotidi Ciclici CNGC (Cyclic Nucleotide Gated Channels) (permeabili a Na+, K+ e al Ca2+) 6 tipi di canali tetramerici che si aprono quando ad essi si legano i nucleotidi ciclici cAMP oppure cGMP. Si trovano in svariati organi e furono identificati per la prima volta nei fotorecettori (coni e bastoncelli); i canali nei bastoncelli e nei coni sono dipendenti dal cGMP. Mutazioni dei CNGC dei coni causano cecità ai colori nell’uomo. Nelle membrane delle ciglia dei neuroni sensoriali olfattivi ci sono CNGC sensibili al cAMP UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Sistematica dei canali: le “Gap Junction” (permeabili al Na+ e al K+) Sono gruppi di canali fatti da 6 proteine dette connessine per cellula (formano un emicanale) assemblate in un canale transmembrana intero detto connessone che interconnette il citoplasma di cellule adiacenti. Si trovano in molti tipi cellulari e nelle cellule eccitabili (neuroni e muscolo cardiaco) formano le sinapsi elettriche Questi canali permettono lo scambio di ioni e di piccole molecole consentendo così l’accoppiamento elettrico e metabolico delle cellule Le 6 connessine che costituiscono un connessone sono leggermente inclinate e possono cambiare il diametro del poro da loro formato; pH acido, fosforilazione e potenziale di membrana modulano le gap junctions UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 L’OMEOSTASI CELLULARE del CALCIO e le sue MOLTEPLICI FUNZIONI CELLULARI La concentrazione di calcio libero nel citoplasma ([Ca2+]i) è mantenuta molto bassa (circa 100 nM) ER 10-5 M 10-7 M 10-3 M Un forte gradiente elettrochimico spinge il Ca2+ etracellulare all’interno del citosol attraverso i canali della membrana plasmatica e dall’interno del reticolo endoplasmico (ER) nel citosol L’ingresso transiente di Ca2+ è uno dei mezzi a disposizione della cellula per trasmettere informazioni nel suo interno Sotto opportuni stimoli la [Ca2+]i può transientemente aumentare fino a 10-5 M UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Come mai lo ione calcio è così poco concentrato nel citosol? Per le seguenti tre ragioni: (1) È espulso dalle cellule dalla pompa PMCA e mediante il trasporto attivo secondario Na+/Ca2+ (2) è pompato dentro il reticolo endoplasmatico dalla SERCA e dentro l’apparato di Golgi dalla SPCA. Cioè, all’omeostasi cellulare del calcio partecipano i seguenti trasportatori: a.Trasporti attivi primari (PMCA, SERCA, SPCA) b. Trasporti attivi secondari (NCX) (3) per la presenza di proteine tampone (calmodulina, calbindina ...) che legano il calcio abbassando la concentrazione di calcio libero nel citosol Canali Voltaggiodipendenti Canali Voltaggio-indipendenti Nota: L’aumento transiente di Ca2+ è uno dei modi usato dai fattori della comunicazione per trasmettere informazioni all’interno della cellula 10-7 M Canali del calcio del Reticolo endoplasmico Reticolo endoplasmico 10-3 M 10-5 Na+ SERCA M golgi NCX Ca++ SPCA PMCA UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 La concentrazione dello ione calcio libero nel citosol è molto importante perché, legandosi a svariate proteine e canali, ne controlla le attività e quindi, in questo modo, controlla molte funzioni cellulari. Il tipo di funzione controllata dipende dalla concentrazione del calcio libero e dal tempo per il quale tale concentrazione rimane presente in cellula Concentrazione Ca2+ Le molteplici Funzioni cellulari dello ione Ca2+ Ca2+ (secondi) UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 I sistemi di controllo chimico e i fattori della comunicazione cellulare secrezione mediatore chimico Recettore trasduzione intracellulare VARIABILE CONTROLLATA Cellula Endocrina Recettore TARGET trasduzione intracellulare RISPOSTA NEURONE neurotrasmettitore UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 i Fattori della comunicazione cellulare: agenti modificatori capaci di veicolare informazioni tra organi e/o cellule Sistema Nervoso neuroormoni neurotrasmettitori Asse ipotalamo-ipofisario Midollare surrene fattori di crescita chemiochine Sistema Endocrino ormoni prostanoidi citochine UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 I fattori della comunicazione cellulare Ormoni: tutti i fattori della comunicazione cellulare prodotti dalle ghiandole endocrine e riversati nel sangue. ORMONI Peptidici (insulina, angiotensina, ACTH, ADH, luteinico, glucagone, ossitocina, eccetera) Catecolaminici (adrenaina, noradrenalina) Steroidei Estradiolo, progesterone, testosterone, aldosterone, cortisolo Iodinati (ormoni tiroidei) UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 I fattori della comunicazione cellulare Schema dei principali effetti degli ormoni nell’organismo umano: UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 I fattori della comunicazione cellulare Neurotrasmettitori: tutti i fattori della comunicazione cellulare prodotti dalle cellule nervose e liberate negli spazi intersinaptici NEUROTRASMETTITORI Nucleotidi Peptidi (ATP, UTP, ADP, (NGF; VIP; sostanza P, somatostatina; CCK; eccetera) Monoammine (adrenalina, serotonina, noradrenalina; dopamina, 5HTP) UDP, adenosina Acetilcolina Aminoacidi (Ac. Glutammico, glicina, GABA) UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 I quattro diversi tipi di proteine recettore implicati nella segnalazione cellulare Una cellula che esprime una data “proteina recettore” é un bersaglio (‘target’) Recettori per: Acetilcolina (nicotinici) Glutammico (NMDAR, Kainato,AMPAR) Glicina ...eccetera.... canali ormone 1TM Recettore di membrana Recettore nucleare Recettori per: FATTORI di CRESCITA (Insulina, GH, PRL, EPO ...eccetera....) Recettori per: ORMONI PEPTIDICI (ACTH, ADH, Angiotensina, Bradichinina, adrenalina, calcitonina, glucagone, ossitocina, paratormone, TSH 7TM ....eccetera......) nucleari ormone Recettori per: Ormoni steroidei (estrogeni, androgeni, cortisolo, aldosterone, progesterone) Ormoni tiroidei ...eccetera.... UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Modalità di funzionamento dei 4 tipi di proteine recettore implicati nella segnalazione cellulare Situazione 1: canale controllato da ligando (o Recettori ionotropici) proteina-canale che lega un fattore della comunicazione cellulare (un LIGANDO) Recettori Ionotropici Nicotinici (per l’acetilcolina) Serotoninergici (5HT3A 5HT3B) Glutamatergici: AMPA Kainato NMDA Gabaergici (GABA A GABA C) Glicinergico (Cl-) Purinergici (P2X1-P2X7) UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Modalità di funzionamento dei 4 tipi di proteine recettore implicati nella segnalazione cellulare Situazione 2: recettore accoppiato a proteine G (“GPCR” o “recettori 7TM”) il fattore della comunicazione cellulare si lega al recettore che si attiva e attiva la proteina G (il Trasduttore); a sua volta la proteina G attiva un Effettore (un enzima tipo adenilato ciclasi o fosfolipasi C…..) che produce un “secondo messaggero” Adenilato Ciclasi Adenilato Ciclasi UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Modalità di funzionamento dei 4 tipi di proteine recettore implicati nella segnalazione cellulare Situazione 3: recettore ad attività enzimatica (o “recettori 1TM”) il fattore della comunicazione cellulare si lega al recettore che si attiva diventando funzionale (è esso stesso Trasduttore); a sua volta il recettore attiva un Effettore (un enzima intracellulare) UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 La trasduzione intracellulare dei segnali extracellulari captati da recettori di membrana (canali, 7TM e 1TM) 7TM (GPCR) Recettori di membrana Trasduttori: proteine G eterotrimeriche 1TM Trasduttori: il recettore stesso canali EFFETTORI Intracellulari trasduttore effettore R trasduttore effettore Controllo di svariate variabili citoplasmatiche a breve termine (enzimi, canali, trasportatori ecc.) Controllo di variabili nucleari a lungo termine UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2 Modalità di funzionamento dei 4 tipi di proteine recettore implicati nella segnalazione cellulare Situazione 4: recettore intracellulare (recettori Nucleari) il fattore della comunicazione cellulare si lega al recettore intracellulare che si comporta da “fattore di trascrizione”, cioè si lega al DNA controllando i geni UniSalento – Scienze e Tecnologie per l’Ambiente – Fisiologia Generale – A.A. 2016-2017 – S. Marsigliante - # 2
