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
Notare la localizzazione spaziale del segnale Modulazione del calcio nei dendriti di neuroni isolati: frequenza delle oscillazioni pari a 0.5 Hz
La diffusione del Ca 2+ in una fibra scheletrica è di circa 1 μm/msec)
Il segnale Ca 2+ interagisce con diversi sistemi di trasduzione del segnale. E difficile fare delle generalizzazioni e ogni signalling deve essere considerato separatamente
Interazione Ca 2+ 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
Ca 2+ NO Una importante funzione del Ca 2+ 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 cgmp induce rilasciamento.
Interazione Ca 2+ feedback Il Ca 2+ attiva la IP3 chinasi che produce I(1,3,4,5)P4, consumando IP3
Ca 2+ mitogen-activated protein kinase (MAPK) Ca 2+ puo attivare una kinasi PYK2 che a sua volta interagisce con MAPK signalling.
Concetti riassuntivi Ca 2+ 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 Ca 2+ nella cellula e reazioni 'off' che lo rimuovono dal citoplasma Esteso network di segnali di Ca 2+ 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 Ca 2+ 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 Ca 2+ signalling.