Il corpo umano è composto da circa 75 trilioni di cellule. Come fanno queste cellule a comunicare fra di loro?
Due tipi di segnali fisiologici:
1. Elettrici = alterazioni del potenziale di membrana delle cellule
2. Chimici = molecole secrete nel fluido extracellulare (maggior parte dei casi)
Cellule bersaglio = le cellule che ricevono e rispondono ai segnali
Tre metodi di comunicazioni cellulari:
1. Trasferimento diretto di segnali elettrici o chimici dal citoplasma di una cellula a quello di un’altra attraverso giunzioni comunicanti (“gap junctions”)
2. Comunicazione mediante diffusione passiva di sostanze chimiche (a corto raggio)
3. Comunicazione a lunga distanza mediante segnali elettrici (cellule nervose) o segnali chimici (attraverso il sangue)
Giunzioni comunicanti: “gap junctions”
Le giunzioni comunicanti costituiscono un passaggio aperto attraverso il quale gli ioni e le piccole molecole possono direttamente passare da una cellula all'altra.
All’altezza di queste giunzioni le membrane plasmatiche delle due cellule adiacenti sono separate da uno spazio molto regolare di 2-3 nm. (“gap”: indica questa separazione regolare).
Gli ioni e le piccole molecole come gli aminoacidi e ATP possono passare direttamente da una cellula all’altra.
Le molecole di dimensioni superiori sono escluse.
Le giunzioni comunicanti rappresentano l’UNICO modo tramite il quale i segnali possono passare direttamente da una cellula all’altra.
Le giunzioni comunicanti (“gap”) viste al microscopio elettronico. Fotografie prese al microscopio elettronico di (A) sezione sottile e (B) di crio-decapaggio di una grande e di una piccola giunzione “gap” fra fibroblasti in coltura. In (B) ogni giunzione “gap” appare come un aggregato di particelle intramembranose omogene associate esclusivamente con la faccia citoplasmatica di frattura (P) della membrana plasmatica. Ogni particella intramembranosa corrisponde ad un connessone.
Cellule muscolari cardiache: Mediante le grandi giunzioni “gap” (dette nexus, N), le cellule del cuore comunicano elettricamente (ionicamente), la contrazione si propaga da una cellula alla seguente, e il battito può essere sincrono.
RECETTORI PER LE MOLECOLE DI SEGNALAMENTO
Hanno due funzioni:
1. Si legano ai ligandi (molecole di segnalamento)
2. Traducono il messaggio della molecola di segnalamento in un a risposta cellulare
Molecole di segnalamento lipofiliche
· Diffondono attraverso il doppio strato lipidico delle membrane cellulari e si legano a recettori sia nel citoplasma che nel nucleo.
· Solitamente l’attivazione di un recettore accende un gene e porta il nucleo a produrre un nuovo mRNA
· Il nuovo mRNA a sua volta funge da stampo per la sintesi di nuove proteine
· Processi relativamente lenti (richiedono diverse ore o di più)
Molecole di segnalamento lipofobiche
· Non potendo entrare nelle cellule si legano a recettori sulla membrana cellulare delle cellule bersaglio
· Il tempo di risposta è rapido (millisecondi a secondi).
Recettori di membrana
· Canali ionici a controllo di ligando: l’arrivo del segnale apre o chiude il canale (l’aumento o diminuzione della permeabilità ad ioni quali il Na+, K+ o Cl- provoca una alterazione del potenziale di membrana)
· Integrine legate al citoscheletro
· Recettori con attività enzimatica
· Recettori accoppiati a proteine-G con sette domini che attraversano la membrana
Saluti
