liberamente tratto da Oschman La natura non ha né nucleo né involucro è tutto contemporaneamente. Goethe

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1 LA MATRICE VIVENTE libemente ttto d Oschmn L ntu non h né nucleo né involuco è tutto contemponemente. Goethe Qundo ossevimo un cos nel mondo, tovimo che è ttcct tutto il esto. John Mui Nel momento in cui si pest gnde ttenzione qulcos, nche d un filo d eb, esso divent un mondo misteioso, mestoso, indescivibilmente mgnifico in sé. Pole chive: cicuiti bioelettici, elettonic biologic, cellul e spzio itecellule, mtice extcellule, cistlli liquidi, piezoeleticità, L questione intellettule è un vecchi contes t vitlismo e meccnicismo e di come i cmpi biomgnetici che sono stti ilevti negli spzi intono l copo vdno intepetti. Le leggi dell fisic stbiliscono che, qundo un cic fluisce, si ceno cmpi mgnetici negli spzi cicostnti. Dobbimo esploe pecismente dove le ciche stnno fluendo, e come questi flussi sino influenzti d mlttie e distubi. Vedemo che vi sono, in effetti, cicuiti enegetici negli ognismi viventi. Enegi e infomzione scoono ttveso questi cicuiti in ogni ngolo e zon del copo. Questi flussi possono essee influenzti d sottili enegie nell mbiente. Inolte, mlttie e distubi lteno questi flussi in modi pedicibili. Le scopete fondmentli che foniscono le bsi pe le vie tepie enegetiche sono vvenute in un mpi vietà di discipline. Con poche eccezioni, le genelizzzioni impotnti il qudo complessivo emegenti dlle singole scopete sono stte vitulmente invisibili i ptecipnti ll icec dell conoscenz. Ciò

2 che è stto scopeto è l bse scientific pe l inteconnessione e l continuità delle pti degli ognismi viventi. Quest inteconnessione è bst su ttenti studi dell stuttu e funzione di cellule e tessuti. Ess fonisce un bse pe il flusso dell enegi e dell infomzione nel copo vivente. Eletticità conto elettonic Pim di comincie l nost esplozione, è impotnte chiie l distinzione t eletticità biologic ed elettonic biologic. L eletticità biologic è un fenomeno su lg scl che oigin di movimenti di ioni cichi come sodio, potssio, clouo, clcio e mgnesio. Pticmente in tutti i csi, l eletticità oigin cus dell gnde polità elettic sui due lti delle membne celluli, e dll cpcità di queste membne di depolizzsi temponemente e poi di ipolizzsi. Questo è il pocesso che pemette i nevi di condue i segnli d un posto ll lto ll inteno del copo. Un ond di depolizzzione pss inolte d un cellul muscole e ne scten l contzione. I gndi cmpi e i cmpi mgnetici misubili egistti d cuoe, etin, muscoli e cevello insogono pinciplmente cus delle coenti elettiche che fluiscono mente questi ogni eseguono le loo ttività. Meno note, m ltettnto impotnti, sono le onde lente di depolizzzione elettic che insogono nell pelle in ispost lle lesioni. Questi sono chimti potenzili di lesione, e sono impotnti nel comincie l ipzione tessutle. L eletticità biologic è mpimente studit d molti divesi tipi di scienziti, compesi elettobiologi, fisiologi e neuofisiologi. Si s molto di quest mtei peché le coenti elettiche sono eltivmente fcili d misue. Pe conto, l elettonic biologic è un cmpo di icec eltivmente nuovo. Si occup di flussi di entità molto più piccole degli ioni. Questi sono pinciplmente elettoni, potoni, e gli spzi in cui mnc un elettone, chimti buchi. Pe fe un esempio fmilie, considete gli ppecchi elettici che vete in cs, e i fili che conducono loo l coente. Confontteli con i pocessi elettonici molto più sottili che vvengono dento il compute o l televisione. Questi ppecchi contengono cicuiti elettonici che utilizzno quntità molto infeioi di enegi pe effettue compiti sofisticti d ltissim velocità. Questo è possibile cus dei pogessi nell fisic dello stto solido e nell elettonic e nell uso di dispositivi semiconduttoi. O ci occupeemo dell cicuitei sottile coispondente che è stt scopet nei sistemi viventi. Comincimo gudndo d vicino le cellule. L stuttu dell cellul e l mtice vivente Uno degli sviluppi più impotnti nell scienz ecente è un miglioe compensione dell stuttu e degli scmbi enegetici del substto mteile del copo l sostnz vivente che viene tocct in, e integisce con, tutti gli ppocci tepeutici. Pe i tepisti mnuli, le popietà enegetiche di quest sostnz vivente hnno conseguenze si concettuli si ptiche. Pe cpie i nuovi sviluppi, comincimo con le scopete fondmentli nell nost compensione dell cellul. Alcuni decenni f, l cellul e vist come un scco cicondto d un membn che contenev un soluzione di molecole. L Figu 3.1A most un cellul come spesso è illustt nei testi. Notte che l cellul è vvolt in un mteile fiboso, chimto tessuto connettivo o mtice extcellule. Quest mtice contiene gndi quntità di un ffscinnte potein chimt collgene. L mggio pte dell inteno dell cellul ppe vuoto nel disegno. Illustzioni come quest sono oggi nco mpimente in uso, ITCS - Istituto pe le Tepie Cnio Scli tel fx info@cnioscle.it n ios c le.it 2

3 ITCS - Istituto pe le Tepie Cnio Scli tel fx info@cnioscle.it Fig. 3.1 L cellul e l biochimic in soluzione. A Un cellul come spesso ppe illustt nei testi. L mggio pte dell cellul ppe vuoto. Illustzioni come quest sono nco mpimente in uso nco oggi, nche se omettono lcuni dei più impotnti ttibuti dell stuttu cellule. Notte che l cellul è immes in un mteile fiboso, chimto tessuto connettivo o mtice extcellule. Quest mtice contiene gndi quntità di un potein ffscinnte chimt collgene. B Un vi enzimtic, l glicolisi, come di solito viene descitt nei testi. I 10 enzimi glicolitici convetono il glucosio in piuvto in un seie di pssggi. C Il modello dell cellul involuco contenente soluzione. I 10 enzimi dell glicolisi fluttuno libemente nell soluzione, e i egenti si diffondono cso fino che gli cpit di imbttesi nell enzim seguente nell sequenz. L pobbilità di tove il possimo enzim è umentt dl ftto che vi sono molte copie di ciscun enzim che fluttuno in gio. Tuttvi, i itdi ineenti l sistem lo endono un pocesso eltivmente lento. n ios c le.it nche se essi omettono uno degli ttibuti più impotnti dell stuttu cellule. L gione pinciple pe cui l immgine mostt nell Figu 3.1- A h continuto d esistee, e si può nco tove in testi modeni, è che 3

4 i biochimici concodvno sul ftto che l vit consiste di un sequenz di ezioni chimiche che vvengono in un bodo o soluzione dento l cellul. Pe esempio, considete l glicolisi, l decomposizione sequenzile delle molecole di zuccheo d pte di 10 enzimi solubili (Fig.3.1-B). L glicolisi ed lte vie biochimiche sono stte scopete con tecniche in cui i tessuti e le cellule venivno septi e otti. L centifugzione e utilizzt pe sepe le molecole disciolte di solidi, che venivno buttti peché non eno consideti impotnti. L immgine biochimic dell vit è l seguente: vi sono pticelle, enzimi, poteine, minocidi, zucchei, ecc., che si diffondono csulmente ll inteno del volume chiuso dell cellul. Qundo cpit che molecole ppopite si scontino, esse integiscono, e legmi chimici sono fomti oppue otti. In questo modo, viene libet enegi chimic, stuttue viventi vengono ssemblte o septe, le tossine sono distutte, e le ttività vitli vengono eseguite. L Figu 3.1-C ppesent quest immgine d psseggit cso dei pssggi dell glicolisi. Inizilmente, l micoscopi elettonic confemv che le cellule contengono quntità sostnzili di spzio vuoto. Si ssumev che questo fosse lo spzio in cui le pticelle eno sciolte o sospese, e in cui vviene il metbolismo. Il toente di infomzioni e ppliczioni cliniche sviluppto d quest visione dell cellul bodo molecole h potto ll cedenz che vi sono solo lcuni poblemi imnenti, e pesto semo in gdo di ispondee tutti, usndo questo stesso ppoccio, di incedibile successo. I fisiologi ffeono il modello involuco contenente un soluzione dell stuttu cellule, e condusseo decine di nni di iceche in cui l ssunzione sottostnte e che le sostnze che ttvesno uno stto di cellule, come l pete intestinle, semplicemente si diffondono ttveso i comptimenti fluidi ll inteno delle cellule. L cellul non è un involuco Questo qudo st cmbindo lentmente m diclmente cus dell scopet che l cellul non è un involuco contenente un soluzione. Mn mno che i biologi e i micoscopisti hnno ossevto l cellul più d vicino, hnno tovto più stuttue. Con miglioi tecniche di pepzione, i micoscopisti elettonici hnno comincito vedee ll inteno dell cellul il mteile che i biochimici sctvno qundo puificvno gli enzimi solubili. O sppimo che l cellul è così pien di filmenti e tubicini e fibe e tbecole collettivmente chimti mtice citoplsmtic o citoscheleto che vi è poco spzio libeo pe un soluzione di molecole che si diffondono csulmente come plle d bilido (Fig. 3.2). Inolte, vi è pochissim cqu ll inteno delle cellule che poss disciogliee i cosiddetti enzimi solubili. Pticmente tutt l cqu cellule è legt in modi pticoli ll stuttu cellule (vedee d esempio Cope 1967, Coongiu & Clementi 1981, Ling 1992, Dmdin 1971). Molti degli enzimi che pecedentemente si itenev fluttusseo nel bodo citoplsmtico sono in eltà ttccti lle stuttue ll inteno dell cellul e del nucleo (vedee l Fig Oschmn 1984, Ingbe 1993). Questi ttcchi sono delicti. Le tecniche biochimiche di omogeneizzzione stccno enzimi ed lte poteine dlle stuttue celluli e nuclei che li sostengono nelle cellule viventi eli. L biochimic di soluzione, sebbene piuttosto istuttiv, è un teftto: il ftto empiico che un molecol ppi pinciplmente nell fzione solubile può diste l ttenzione dll violenz ctclismtic dell pocedu più gentile di omogeneizzzione (McConkey 1982). ITCS - Istituto pe le Tepie Cnio Scli n ios c le.it 4

5 ITCS - Istituto pe le Tepie Cnio Scli tel fx info@cnioscle.it n ios c le.it Fig. 3.2 A Un immgine contempone dell cellul e delle sue elzioni: l mtice vivente. L biologi cellule moden h iconosciuto che l inteno dell cellul è pticmente pieno di fibe e tubicini e filmenti, collettivmente chimti citoscheleto o mtice citoplsmtic. Similmente, il nucleo contiene un mtice nuclee che sostiene il mteile genetico. Molecole di collegmento chimte integine si estendono ttveso l supeficie cellule, connettendo il citoscheleto con l mtice extcellule. Tutto il sistem è denominto mtice vivente. B Most un modello più elistico di un vi biochimic, l glicolisi, in cui gli enzimi sono ognizzti in sequenz lungo l stuttu del citoscheleto. L sequenz dell ezione può pocedee molto pidmente peché i egenti sono pssti d un enzim l possimo l successivo, in un line di ssemblggio. L mggio pte dei libi di testo semplificno nco eccessivmente l biochimic mostndo le vie metboliche come sequenze linei di pssggi (Fig. 3.1-B), senz menzione il contesto essenzile stuttule o di stto solido in cui l chimic dell vit h luogo. Continuum Subito dopo che il citoscheleto divenne un gomento popole pe l icec, si elizzò che l mtice cellule è conness, ttveso l supeficie dell cellul, con il sistem del tessuto connettivo o mtice extcellule (nch ess mostt nell Fig. 3.2). É stt scopet un inte clsse 5

6 Fig. 3- Il continuum epidemide-dem. Ellison e God (1984) e lti citti d loo hnno descitto l giunzione epidemide-dem in dettglio. Le cellule epidemiche dicenti sono ttccte un ll lt d desmosomi, e sono ncoti l tessuto connettivo demico dgli emidesmosomi. Tutte le ncoe sono ttveste d tonofilmenti che fomno un mtice fibos continu che colleg tutte le cellule epidemiche ttveso l pelle. I tessuti connettivi demici sono peti di un sistem continuo integto che si estende in tutto il copo. I citoscheleti di tutte le lte cellule nel copo sono similmente legti l sistem del tessuto connettivo. (D Ellison & God 1984, Fig. 10, pg. 170, dl Jounl of Cell Science e dll Compny of Biologists, Ltd.). di molecole di legme tns-membn o integine. Similmente, si iconosce o che l mtice citoplsmtic si colleg ll membn nuclee, ll mtice nuclee e i geni. Concettulmente, queste scopete sono pofondmente impotnti. I confini t l mbiente cellule, l inteno dell cellul e il mteile genetico non sono così netti o impemebili come pensvmo un volt. Come tepisti mnuli, ciò che toccte non è solo l pelle entte in conttto con un un ete continu inteconness che si estende in tutto il copo. In effetti, l pelle è uno dei pimi tessuti in cui quest continuità è stt documentt (Fig Ellison & God, 1984). L inteo sistem inteconnesso è stto chimto tessuto connettivo/citoscheleto (Oschmn, 1994), l mtice tessuto-tensegità (Pient & Coffey 1991) o, semplicemente, mtice vivente. Un popole testo di gopuntu si ifeisce ll ete che non h tessitoe (Kptchuk 1983). L mtice vivente è un ete continu e dinmic sopmolecole, che si estende in ogni ngoloo spzio copoeo: un mtice nuclee ento un mtice cellule ll inteno di un mtice di tessuto connettivo. In sostnz, qundo toccte un copo umno, stte toccndo un sistem continumente inteconnesso, composto pticmente di tutte le molecole nel copo collegte insieme in un ete intict. L mtice vivente non h un unità fondmentle o un spetto centle, nessun pte è pinciple o di bse. Le popietà di tutt l ete dipendono dlle ttività integte di tutti i componenti. Gli effetti su un pte del ITCS - Istituto pe le Tepie Cnio Scli tel fx info@cnioscle.it n ios c le.it 6

7 ITCS - Istituto pe le Tepie Cnio Scli tel fx info@cnioscle.it n ios c le.it sistem possono popgsi d lti, e lo fnno. Quest è un immgine impotnte dell stuttu del copo vivente. Le noste immgini dnno fom i nosti successi tepeutici peché possono de oigine d intenzioni specifiche. Le intenzioni non sono di scs impotnz, peché esse dnno oigine specifici ptten di ttività elettic e mgnetic nel sistem nevoso del tepist che possono popgsi ttveso il suo copo e nel copo di un pziente. Mente è ovvimente utile studie le vie pti e sistemi del copo, ciscun componente può essee consideto come un dominio locle o un suddivisione dell ete continu. Le ctteistiche di fom, di spetto, meccniche, enegetiche e funzionli di ciscun cellul, tessuto o ogno nscono cus di vizioni locli nell popietà dell mtice. Il genom, ll inteno dell mtice nuclee, è un suddivisione di quest ete. Flussi di infomzioni Un eedità dell disput meccnicismo/vitlismo e dell ppoccio iduzionistico e l tendenz tscue l coodinzione complessiv o integzione del copo, come le egolzioni sistemiche poposte nell teoi dell gopuntu. Popio pe l su ntu, l ppoccio iduzionist ssume che si vitulmente impossibile studie i fenomeni l livello dell inteo ognismo, semplicemente peché è toppo complesso. Pe iuscie tne un senso, l vit deve essee sept e studit un pezzo ll volt. Il issemblggio delle pti in un inteo è un pocesso che deve essee imndto d un dt futu vg e distnte, qundo semo ivti cpie tutte le pti. È stt sviluppt un teoi genele dei sistemi (von Betlnffy 1971), m pochi fisiologi se ne sono inteessti. Tuttvi, l fine di sopvvivee, i sistemi viventi complessi ichiedono un intict ete di pocessi infomtivi. Ciscun componente deve essee in gdo di ggiuste pidmente e in modo ppopito le popie ttività in elzione ciò che le lte pti stnno fcendo. Un fmoso fisiologo, Edwd F. Adolph, h ossevto ppofonditmente il meccnismo dell integzione fisiologic: L biologi del tutto è lo studio del copo come un sistem integto, coodinto, di successo. Nessun pte o popietà è non coelt, tutte sono dimostbilmente inteconnesse. E i legmi non sono ctene singole, m un gn numeo di vie incocite (Adolph 1982). Qundo gli scienziti pensno lle egolzioni, di solito comincino con il sistem nevoso. L scopet dei neuomoni h potto ll compensione di come integiscno i sistemi nevoso ed omonle. Le egolzioni chimiche sono di solito viste nell stess mnie del metbolismo cellule cioè sostnze di contollo (omoni) che diffondono nell mtice extcellule fino che gli cpit di imbttesi nelle cellule besglio, su cui essi esecitno l loo influenz. Un visione semplicistic è che lcuni omoni egiscono con l supeficie delle cellule, mente lti ttvesno l membn cellule ed esecitno i popi effetti sull inteno delle cellule. O sppimo che molti omoni consegnno messggi lle supefici delle cellule, e che questo cus poi l poduzione di un secondo messggeo ll inteno dell cellul che ttiv le ttività celluli (vede d esempio Rsmussen 1981). Quindi, l comuniczione nei sistemi viventi coinvolge due linguggi pincipli: chimico ed enegetico. Le egolzioni chimiche sono eseguite d omoni, vi fttoi (d esempio fttoe di cescit, fttoe di cescit epitelile, ecc.) e vi secondi messggei ll inteno delle cellule. Come detto sop, le intezioni enegetiche sono di due tipi, elettiche ed elettoniche. Le ttività elettiche di 7

8 Fig. 3.4 Disposizioni cistlline in vi tessuti. Disposizioni cistlline sono l egol e non l eccezione nei sistemi viventi. A File di molecole di fosfolipidi fomno le membne celluli. B File di collgene fomno il tessuto connettivo. C File di molecole di cloofill nell fogli. D Guin mielinic dei nevi. Ogni stto è composto di membne come mostto in A. (D Fwcett 1994, Fig , pg. 335, pe gentile concessione di Chpmn & Hll). E L fil contttile nel muscolo, compost di molecole di ctin e miosin ogniz- zte un intono ll lt. F L fil di teminzioni sensoili nell etin. G File di mico- tubili, micofilmenti, e lti componenti fibosi del citoscheleto sono pesenti nei nevi e lti tipi di cellule. Qui ci sono le cigli degli ogni sensoili come quelli esponsbili dell ilevzione di odoi e suoni. nevi e muscoli sono ben note, m vi sono molti lti tipi di sistemi di segnlzione enegetic. Alcuni devono nco essee scopeti. Vedemo che un elizzzione nco più pofond st emegendo. L inte mtice vivente è simultnemente un ete meccnic, vibzionle o oscilltoi, enegetic, elettonic e infomtiv (Pient & Coffey 1991, Oschmn 1994). Quindi l inteo composito dei pocessi fisiologici e egoltoi cui ci ifeimo come stto vivente vvengono ll inteno del contesto di un mtice vivente continu. Un disegno sensto pe un sistem vivente è quello in cui ogni cellul iceve infomzioni sulle ttività che vvengono in ogni lt pte del copo: Il copo umno integto è l somm di miglii di pocessi fisiologici e ctteistiche che lvono insieme. Ciscun espio e ciscun bttito cdico ichiede innumeevoli eventi che ITCS - Istituto pe le Tepie Cnio Scli tel fx info@cnioscle.it n ios c le.it 8

9 ITCS - Istituto pe le Tepie Cnio Scli tel fx info@cnioscle.it n ios c le.it lvono insieme. Numei enomi di funzioni sono effettute simultnemente. Le pti e i pocessi ll inteno dell ognismo sono tessuti insieme con gnde complessità. L coodinzione vviene in miglii di punti. Se non vi fosse integzione delle ttività, l vit sebbe un guzzbuglio csule di eventi fisici e chimici che non ggiungeebbe nessun elizzzione. In effetti, ciscun pocesso ec conseguenze ll inteo. (Adolph 1982) L integzione fisiologic è possibile peché ogni cellul e ogni molecol ccodno le popie ttività in modo ppopito. Mente l diffusione delle sostnze chimiche d un posto ll lto è un impotnte mezzo di comuniczione, è un pocesso toppo lento pe pote essee esponsbile degli spetti pidi e sottili dei pocessi viventi. Stimo o cpendo che l mtice vivente stess è un ete di comuniczione d lt velocità che leg ogni pte d ogni lt. DI N AM ICA D E LLA M ATRICE : S E G N ALAZ ION E E S CORRI M E N TO D E LLA CE LLU LA Recentemente vi è stt gnde eccitzione nell comunità dell icec sulle popietà dell mtice vivente. L eccitmento è insoto peché l mtice esecit uoli chive nell difes e nell ipzione. Inolte, è ttveso quest mtice che nutienti, omoni e lte molecole di segnle, tossine e podotti di ifiuto si diffondono e d tutte le cellule. Ovvimente le popietà di questo sistem, l su petu i flussi di vi mteili, sono essenzili ll vit. Un delle conclusioni emese dgli studi sulle vie tepie complementi in elzione ll medicin convenzionle è che quest ultim si è foclizzt sui vi ogni e sistemi e h dto eltivmente scs ttenzione i modi in cui essi comunicno l un l lto ttveso l mtice vivente. Invece, i tepisti ltentivi spesso isolvono poblemi di slute pim occupndosi dell qulità dell mtice, intendendo il modo in cui l cne ppe e viene pecepit l tocco. Le molecole che collegno l inteno delle cellule con l mtice extcellule sono stte chimte integine: Le integine sono un clsse di molecole di desione che incollno le cellule l loo posto. Sopendentemente, d un livello fondmentle, esse egolno inolte l mggio pte delle funzioni del copo. L utoe ivel il uolo nscosto delle integine in tite, cdiopti, ictus, osteopoosi e diffusione del cnco (intoduzione Howitz 1997). L mtice vivente è un sistem dinmico piuttosto che fisso. Le connessioni t cellule dicenti, e t le cellule e il substto, sono lbili nziché pemnenti. Le connessioni si fomno, si ompono e si ifomno mente le cellule cmbino fom e/o scoono intono. Connettoi specifici, chimti tonofilmenti, desmososomi, emidesmosomi, integine, connessine e filmenti di ncoggio sono tutti stuttue lbili che possono disconnettesi, itsi, dissolvesi e ifomsi (Gbbini et l 1978, Kwczyk & Wilgm 1973). Queste desioni evesibili pemettono cellule epidemiche, fiboblsti, osteoblsti, mioblsti e lte cellule genetive di muovesi qundo necessio pe ipe (i-epiteliizze) l pelle lesiont e estue lti tessuti. Movimenti meboidi pemettono i leucociti di mige i siti di infezione o dento i tumoi pe il issobimento di mteile non-self. Biochimic dello stto solido Come discusso pecedentemente, l biochimic è stt fondt sullo studio delle ezioni che vvengono in soluzione. L scopet del citoscheleto, con le sue inteconnessioni dinmiche con le mtici nuclei e del tessuto connettivo, h ftto pogedie l nost 9

10 Fig. 3.5 Due metodi con cui i movimenti geneno eletticità nei tessuti. Il disegno supeioe most l genezione di eletticità piezoelettic o pessione tmite l defomzione di un stuttu cistllin. Il disegno supeioe most il modo in cui i potenzili di coente si sviluppno dl flusso di fluidi contenenti ioni cichi sop supefici eletticmente cicte. L cic è costuit dlle intezioni elettosttiche t l cic fiss del tessuto e l cic mobile. Potenzili di questo tipo sono geneti si dl flusso snguigno si dll populsione dei fluidi extcelluli ttveso l mtice extcellule, come isultto dell defomzione del tessuto. I potenzili di coente possono integie in modo dditivo o sottttivo con i potenzili piezoelettici. (D Bssett 1978, pe gentile concessione di Hcout Publishes). compensione dell biochimic dello stto solido. Lo sviluppo di questo cmpo ovvimente non igett il lvoo splendido e pofondmente impotnte ftto di biochimici e di biologi molecoli sugli enzimi solubili e le loo ttività. Invece, l biochimic dello stto solido pe lo studio di pocessi ggiuntivi che vvengono sop e dento le fibe e i filmenti solidi che costituiscono le cellule e i tessuti viventi. Questo ppoccio pe inolte un più pofond compensione delle tepie mnuli, stuttuli, enegetiche e biomeccniche sui pocessi che vvengono nel copo. L biochimic di soluzione ichiedev che le molecole ll inteno delle cellule si diffondesseo più o meno csulmente fino d imbttesi negli enzimi ppopiti (Fig. 3.1-C). L biochimic dello stto solido iconosce che le ezioni chimiche pocedono in un modo molto più odinto e pido se sono ognizzte in un stuttu (inseto dell Fig. 3.2). Inolte, il concetto dell mtice vivente pe le possibilità del contollo globle: i segnli che viggino nell mtice possono egole o ccode gli enzimi ssociti ll mtice in tutto l ognismo. Qui distinguimo t messggi che viggino ttveso l mtice, come pe diffusione ttveso il fluido intestizile che gice t le sue fibe, e messggi che viggino nell mtice stess, come pe conduzione elettonic lungo l osstu poteic, o pe il slto dei potoni negli stti di cqu ssociti con l supeficie poteic (Ho & Knight 1998). I meccnismi coinvolti nell comuniczione di mtice sono tttti nell possim sezione. Pe compendee il significto tepeutico dell biochimic dello stto solido e dell egolzione dell mtice, comincimo con un esme dell lto ITCS - Istituto pe le Tepie Cnio Scli tel fx info@cnioscle.it n ios c le.it 10

11 ITCS - Istituto pe le Tepie Cnio Scli tel fx info@cnioscle.it n ios c le.it stto di odine o egolità o cistllinità pesente in cellule e tessuti. Odini cistllini in cellule e tessuti: piezoeletticità L fom definit, pe contsto con l fom csule, contiene pti o elementi in un odine definito e ctteisticmente icoente nello spzio. Quindi l fom è il isultto del modo odinto in cui questi elementi sono combinti ed ngiti. L fom di un più lto odine di complessità può quindi emegee dll ssemblggio odinto di elementi di fom più semplice che si dttno l un l lto. (Weiss 1965) Noi non consideimo intuitivmente i mteili biologici come cistllini, peché qundo pensimo i cistlli di solito pensimo mteili dui, come i dimnti o l gt. I cistlli viventi sono composti di molecole lunghe, sottili, pieghevoli, e sono mobidi e flessibili. Pe essee più pecisi, essi sono cistlli liquidi (d esempio Boulignd 1978). Le disposizioni cistlline sono l egol e non l eccezione nei sistemi viventi. L Figu 3.4 fonisce lcuni esempi impotnti. I fisici snno pecchie cose sulle popietà dei cistlli. Le infomzioni che essi hnno ottenuto sono di consideevole impotnz medic. Ad esempio, lcuni tipi di cistlli sono piezoelettici, cioè geneno cmpi elettici qundo sono compessi o stiti. I fisiologi sono conspevoli di questo, e hnno studito l genezione di eletticità nell osso. Ogni psso che fte compime le oss nell gmb e ltove, e gene cmpi elettici ctteistici. L effetto piezolettico non è, tuttvi, confinto ll osso. Pticmente tutti i tessuti nel copo geneno cmpi elettici qundo sono compessi o stiti (Oschmn 1981). L effetto piezoelettico è pzilmente esponsbile di questi cmpi elettici. Un lt fonte di tli cmpi è un fenomeno noto come potenzile di coente. Il contibuto eltivo di questi due modi di genee cmpi elettici nei tessuti è ttulmente llo studio (d esempio McGinitie 1995). L Figu 3.5 confont i due fenomeni. Il punto impotnte è che qundo un osso o un ctilgine sono compessi, qundo un tendine o un legmento vengono stiti, o qundo l pelle è stit o piegt, come d un ticolzione, insogono minute pulszioni elettiche. Queste oscillzioni, e le loo moniche, sono pecismente ppesenttive delle foze che giscono sui tessuti coinvolti. In lte pole, esse contengono infomzioni sull pecis ntu dei movimenti che vvengono. Queste infomzioni sono eletticmente e elettonicmente condotte ttveso l mtice vivente cicostnte. Uno dei uoli di queste infomzioni è il contollo dell fom. IL CON TROLLO D E LLA S TRU TTU RA D E L CORP O L IM P ORTAN Z A TE RAP E U TICA E fis IOLOG ICA D E LLE P ROP RIE TÀ P IE Z OE LE TTRICH E E D I AL- TRE P ROP RIE TÀ E LE TTRON ICH E D E I TE S S U TI È CH E E S S I FORN IS CON O U N A S TRU TTU RA P E R CAP IRE COM E IL CORP O S I AD ATTI AI M OD I IN CU I V IE N E U S ATO (OS CH M AN 1989). È S TATO RICON OS CIU TO D A TE M P O CH E OS S A E D ALTRI E LE M E N TI D E L TE S S U TO CON N E TTI- V O S ON O S OTTO COS TAN TE RIM OD E LLAM E N- TO IN RIS P OS TA AI CARICH I CH E V E N G ON O LORO IM P OS TI. DA U N A P ROS P E TTIV A B IO- CH IM ICA, CI S I RIFE RIS CE A QU E S TO COM E RIG E N E RAZ ION E M E TAB OLICA, U N P ROCE S - S O S COP E RTO E D OCU M E N TATO D A SCH OE N- H E IM E R E COLLE G H I P IÙ D I CIN QU AN T AN N I FA (SCH OE N H E IM E R 1942, RATN E R 1979). Si conside mpimente che i cmpi elettici podotti dunte i movimenti foniscno le infomzioni che diigono le ttività delle cellule genetive (d esempio Bssett 1971, Bssett et l 1964). Questi sono osteoblsti, mioblsti, cellule peivscoli, fiboblsti e lte cellule stminli che 11

12 Fig. 3.6 Logo pe un confeenz intitolt Meccnismi di cescit Contollo, Appliczioni Cliniche tenutosi il settembe 1979 ll Stte Univesity of New Yok Upstte Medicl Cente. Un cicuito elettonico è sovpposto l copo di un slmnd, un nimle popole pe le iceche sull igenezione. depongono o issobono collgene e quindi ifomno i tessuti in modo che possno dttsi i modi in cui il copo è usto. Questo concetto egoltoio isle Wolff nel 1892 (vedee Bssett 1968): LE G G E D I WOLff L fom dell osso (o di lto tessuto connettivo) essendo dt, gli elementi dell osso (collgene) si posizionno o si imuovono nell diezione dell pessione funzionle e umentno o diminuiscono l loo mss pe iflettee l quntità di pessione funzionle. Di nuovo, questi concetti sono ltmente ilevnti pe i tepisti mnuli, enegetici, o del movimento. Essi foniscono l bse pe i cmbimenti pogessivi nell stuttu del copo che vvengono cus dei modi in cui gli individui usno i loo copi in elzione ll gvità, cus di bitudini o lesioni. Essi inolte foniscono un bse pe le misue estutive che possono essee uste pe coeggee distubi legti ll gvità (Rolf 1962, Oschmn 1997). Popietà dell mtice vivente Sull bse delle infomzioni pesentte fino, possimo comincie fomci un qudo dei sistemi enegetici nel copo vivente. Il continuum dell mtice vivente compende tutti i tessuti connettivi e citoscheleti di tutte le cellule in tutto il copo. Possimo issumee le sue popietà come segue: Tutti i gndi sistemi del copo cicolzione, sistem nevoso, sistem muscoloscheletico, ttto digeente, vi ogni e ghindole sono copeti ovunque con mteile che è solo un pte del tessuto connettivo continuo. I tessuti connettivi fomno un continuum meccnico, che si estende tutto il copo nimle, nche nell pte più inten di ciscun cellul. I tessuti connettivi deteminno l fom complessiv degli ognismi e nche l chitettu dettglit delle sue pti. ITCS - Istituto pe le Tepie Cnio Scli tel fx info@cnioscle.it n ios c le.it 12

13 ITCS - Istituto pe le Tepie Cnio Scli tel fx info@cnioscle.it Tutti i movimenti, del copo nel suo insieme o dell su più piccol pte, sono ceti d tensioni tsmesse ttveso i tessuti connettivi. Ogni tensione, ogni compessione, ogni movimento f sì che il eticolo cistllino del tessuto connettivo genei segnli biolettonici che sono pecismente ctteistici di queste tensioni, compessioni e movimenti. Il tessuto connettivo è un ete di comuniczione semiconduttoi che può pote i segnli bioelettonici d ciscun pte del copo ciscun lt pte. Cicuiti e meidini Il ftto che il copo umno compend cicuiti elettonici non è mpimente ppezzto, e questo è pte dell gione pe cui lcuni dei fenomeni che si tovno nell medicin ltentiv sono stti difficili d ffee. I cicuiti elettonici possono essee disegnti pe fe molte cose quest è l mevigli del nosto tempo ttule dell tecnologi. Si compende mente che l vit h testto tutte le possibili combinzioni di tucchi dell elettonic dei qunti e si è impdonit di tutti pe i suoi scopi, ttveso il pocesso di ffinmento dell evoluzione. Le infomzioni sull elettonic biologic le bbimo d pecchio tempo, m non sono stte mpimente ppezzte. L Figu 6 most l immgine di un digmm di cicuito sovpposto un slmnd che è stt ust come logo pe un confeenz scientific sui meccnismi del contollo dell cescit, ppliczioni cliniche, tenutosi ll Stte Univesity of New Yok Upstte Medicl Cente nel n ios c le.it 13