Feromoni: Comunicazione Chimica Specifica e Comportamentale PDF

FEROMONI: COMUNICAZIONE CHIMICA SPECIFICA E COMPORTAMENTALE I feromoni rappresentano una modalità di comunicazione chimica unica, diversa dalle altre che abbiamo visto. Queste sostanze, prodotte da ghiandole esocrine animali (la sede precisa non è sempre chiara), vengono rilasciate nell'ambiente e t...

FEROMONI: COMUNICAZIONE CHIMICA SPECIFICA E COMPORTAMENTALE I feromoni rappresentano una modalità di comunicazione chimica unica, diversa dalle altre che abbiamo visto. Queste sostanze, prodotte da ghiandole esocrine animali (la sede precisa non è sempre chiara), vengono rilasciate nell'ambiente e trasportate dall'aria. Agiscono sul sistema olfattivo accessorio, innescando risposte specifiche nel ricevente. Sistema Olfattivo e Organo Vomeronasale Sistema Olfattivo Principale: I recettori olfattivi si trovano nella mucosa nasale. Sistema Sensoriale Somatico: I nocicettori rispondono a sostanze chimiche irritanti tramite il nervo trigemino e la corteccia somatosensoriale. Sistema Olfattivo Accessorio: I feromoni interagiscono con l'organo vomeronasale, presente nei neonati umani (e forse anche negli adulti), attivando l'ipotalamo e il sistema limbico. Caratteristiche e Funzioni dei Feromoni Specie-specificità: I feromoni innescano risposte in individui della stessa specie e possono avere effetti opposti in altre specie. Funzioni: Perpetuazione della specie (riproduzione).  Difesa da aggressori. Ricerca del cibo. Classificazione dei Feromoni: 1. Traccianti: Lasciano una traccia odorosa. 2. Di allarme: Segnalano pericolo. 3. Innescanti (o scatenanti): Alterano la fisiologia del ricevente. 4. Liberatori: Modificano il comportamento del ricevente. Influenza sul Comportamento Comportamento Sessuale: Attrazione verso individui fertili, essenziale per la riproduzione. Riconoscimento Madre-Neonato: Fondamentale per l'allattamento. Demarcazione del Territorio: Segnalazione dei confini. Ricerca del Cibo: Indicazione di percorsi. Sincronizzazione dei Cicli di Fertilità: Nei gruppi sociali. Sovrapposizione con il Sistema Olfattivo Principale C'è una sovrapposizione tra stimoli olfattivi e feromonali, con l'epitelio olfattivo che sembra rispondere anche a stimoli chimici non specificamente feromonali. L'anosmia, ovvero la mancanza di sensibilità olfattiva, può alterare il comportamento sessuale. Molti effetti dei feromoni sono mediati dalle secrezioni ormonali dell'ipofisi. Esempi di Azione dei Feromoni Invertebrati: Le femmine attraggono i maschi con un feromone. Criceti: Maschi non attratti da individui dello stesso sesso mostrano interesse dopo esposizione a feromoni. Feromoni Umani Nell'uomo adulto l'organo vomeronasale si atrofizza, mentre nel neonato è presente almeno per le prime 19 settimane. L'androstadienone (nel sudore e sperma maschile) e l'estrotetraenolo (nell'urina femminile) sono feromoni umani noti. Effetti osservati: La crescita della barba negli uomini è più veloce in presenza di donne. Le donne che vivono in comunità sincronizzano i cicli mestruali. Ruolo nell'Attrazione: L'interesse sessuale è influenzato dai feromoni. Le donne, in particolare, danno maggiore importanza agli aspetti olfattivi rispetto a quelli visivi. Studi: Dimostrano come l'esposizione a feromoni aumenti l'attrazione interpersonale. Feromoni Anti-Pedofilia: Le lacrime di topolini giovani sembrano contenere un feromone che inibisce l'interesse sessuale dei maschi adulti. Effetti ormonali: Androstadienone stimola il cortisolo nelle donne; lacrime riducono il testosterone nei maschi. LA GLICEMIA: REGOLAZIONE DEL GLUCOSIO NEL SANGUE La glicemia è la concentrazione di glucosio nel sangue. Il glucosio entra nell'organismo solo per via alimentare, essendo l'unica via di ingresso. Nel fegato, il glucosio partecipa a reazioni come: Gluconeogenesi: Produzione di glucosio a partire da altre molecole. Glicogenosintesi: Sintesi del glicogeno, una forma di accumulo del glucosio. Glicogenolisi: Degradazione del glicogeno in glucosio. Muscolo e tessuto adiposo possono usare glucosio solo con il trasportatore GLUT-4, espresso in presenza di insulina. Se la glicemia è troppo alta, il glucosio viene eliminato con le urine (il rene riassorbe il glucosio filtrato fino a 180 mg/dl). Glicemia e Funzione Cerebrale Il cervello e il sistema nervoso utilizzano glucosio, anche senza insulina. Il fabbisogno minimo giornaliero è di circa 490-500 mg, mantenendo una glicemia di almeno 70 mg/dl per una normale funzionalità cerebrale. Durante l'esercizio fisico, la gittata cardiaca che va al cervello si riduce in percentuale, ma il valore assoluto di perfusione aumenta grazie all'aumento della glicemia. Variazioni della Glicemia Si osservano picchi postprandiali di glicemia seguiti da picchi di insulinemia. La glicemia dipende da quanto glucosio viene aggiunto (dagli alimenti o dal fegato) e da quanto ne viene rimosso (utilizzato dalle cellule o immagazzinato). Il picco di insulinemia è accompagnato da un abbassamento della concentrazione plasmatica di glucagone. Assorbimento Intestinale del Glucosio Il glucosio viene assorbito nell'intestino come monosaccaride. Gli alimenti contengono disaccaridi, scissi da enzimi sulla membrana apicale dell'enterocita, o polisaccaridi, scissi da enzimi pancreatici in disaccaridi che a loro volta sono scissi in glucosio. Il glucosio entra nell'enterocita con il trasportatore SGLT e esce tramite il GLUT-2 per diffusione facilitata. Fattori che influenzano l'Assorbimento L'assorbimento intestinale di glucosio è influenzato dalla presenza o meno di fibre negli alimenti. Le fibre rallentano l'assorbimento del glucosio, riducendo i picchi di glicemia e insulinemia. Ipoglicemia: Quando la Glicemia è Troppo Bassa Mantenere la glicemia sopra un certo valore è essenziale. L'inibizione della secrezione di insulina inizia intorno ai 60 mg/dl, con aumento di ormoni glicemizzanti (glucagone, adrenalina, GH). Sintomi di ipoglicemia compaiono al di sotto di questa soglia: Sintomi non Specifici: Malessere, nausea, cefalea. Sintomi Nervosi: Dovuti a carenza di glucosio nel SNC, fino al coma. Sintomi Adrenergici: Risposta allo stress (ansia, palpitazioni, tremori, sudorazione, tachicardia) da parte del sistema nervoso ortosimpatico. Gravità dell'Ipoglicemia L'ipoglicemia diventa più grave al diminuire della glicemia. I sintomi cognitivi e adrenergici compaiono a soglie diverse nei giovani e negli anziani. I giovani mostrano prima sintomi adrenergici e più tardi quelli cognitivi rispetto agli anziani. Cause dell'Ipoglicemia Digiuno. Eccessiva attività fisica. Alterazioni epatiche. Deficit enzimatici. Tumori insulinosecretori. Insufficienza surrenalica. Spero che questa rielaborazione dettagliata sia utile per lo studio di feromoni e glicemia. IPOGLICEMIA: FORME REATTIVE E CONSEGUENZE Oltre alle cause discusse precedentemente, l'ipoglicemia può manifestarsi in forme reattive: Ipoglicemia Iatrogena (nel Diabetico): Un errore nella somministrazione di insulina da parte di pazienti diabetici. Se la dose di insulina è eccessiva rispetto al glucosio presente nel sangue, si verifica ipoglicemia. Questa situazione può verificarsi se il paziente, dopo un pasto normale, svolge un'attività fisica intensa oppure mangia troppo poco. Dumping Syndrome: Conseguenza di un bypass gastrico, dove lo stomaco viene rimosso, perdendo la sua funzione di serbatoio che rilascia il materiale ingerito gradualmente nel duodeno. Il materiale passa rapidamente nel duodeno, causando problemi di assorbimento, richiamo di acqua nel lume intestinale (disidratazione, ipotensione, gonfiore, dolori, diarrea) e una rapida fluttuazione della glicemia: un'iniziale iperglicemia seguita da un picco di insulina che provoca ipoglicemia. Regolazione della Secrezione di Insulina e Glucagone Glicemia: Aumenta la secrezione di insulina. Carboidrati: Sopprimono la secrezione di glucagone. Amminoacidi: Aumentano la secrezione sia di insulina che di glucagone. Meccanismo di Secrezione dell'Insulina: 1. Ingresso di Glucosio nelle Cellule Beta: Il glucosio entra nelle cellule beta attraverso i trasportatori GLUT-2. 2. Metabolismo del Glucosio: Il glucosio viene metabolizzato producendo ATP. 3. Chiusura dei Canali del Potassio: L'ATP chiude i canali del potassio, portando alla depolarizzazione della cellula.  4. Apertura dei Canali del Calcio: La depolarizzazione apre i canali del calcio. 5. Esocitosi dell'Insulina: L'ingresso di calcio provoca l'esocitosi delle molecole di insulina già presenti. Fattori che Modulano la Secrezione di Insulina Stimoli che Aumentano l'Insulina: Acetilcolina, Colecistochinina, Vasopressina (ADH): Attivano recettori che aumentano il calcio intracellulare tramite inositolo-3-fosfato. Glucagone e GLP1 (Glucagon-like Peptide 1): Agiscono su recettori accoppiati a proteina G, aumentando l'AMP ciclico. GLP1 stimola la secrezione di insulina indipendentemente dalla glicemia. Recettori Adrenergici: Alfa 2: Inibiscono il rilascio di insulina aprendo i canali del potassio. Beta 2: Aumentano il rilascio di insulina e la glicogenolisi. Beta 3: Inducono la lipolisi nel tessuto adiposo. Secrezione di Insulina: Fasi Temporali La secrezione di insulina avviene in tre fasi, correlate al processo di assunzione del cibo: 1. Fase Cefalica: Aumento della secrezione di insulina prima dell'aumento della glicemia, dovuta a stimoli sensoriali come la vista o l'odore del cibo. 2. Fase Gastrica: Nessuna variazione significativa nella secrezione di insulina quando il cibo si trova nello stomaco. 3. Fase Intestinale: Picco Iniziale: Immediatamente dopo l'aumento della glicemia causato dall'assorbimento del glucosio. Secondo Picco: Più prolungato e intenso, dovuto all'effetto delle incretine, in particolare GLP1. Incretine: GLP1 e GIP GIP (Peptide Inibitore Gastrico): Ora chiamato peptide insulino-tropico glucosio-dipendente, prodotto quando il glucosio è presente nel lume intestinale. GLP1 (Glucagon-like Peptide 1): Il più potente incretinico, inattivato rapidamente dalla dipeptidil peptidasi 4. Oltre ad aumentare la secrezione di insulina, GLP1: Inibisce la secrezione di glucagone. Aumenta la sensibilità all'insulina delle cellule muscolari. Rallenta lo svuotamento gastrico, diminuendo la glicemia postprandiale. È un potente anoressizzante, riducendo il senso di fame. Effetti del Glucosio per via Orale vs Endovenosa: L'introduzione di glucosio per via orale provoca una maggiore secrezione di insulina rispetto alla stessa quantità di glucosio somministrata per via endovenosa. Questo è dovuto al ruolo delle incretine rilasciate nel tratto gastrointestinale. Recettori e Trasportatori del Glucosio (GLUT) GLUT-1: Presente in varie cellule, il suo ruolo nel sistema nervoso centrale, tramite l'attivazione di diverse vie, porta all'aumento della produzione di proinsulina, del numero di cellule beta e alla diminuzione del glucagone. GLUT-2: Presente nelle cellule beta, nel fegato e nell'intestino. Non è insulino dipendente. GLUT-4: Insulino-dipendente, presente nel muscolo e nel tessuto adiposo. Effetti dell'Insulina sul Metabolismo: 1. Assunzione di Glucosio, Amminoacidi e Potassio: Aumento immediato.  2. Sintesi Proteica e Metabolismo dei Carboidrati: Effetto dopo pochi minuti. 3. Metabolismo Lipidico: Effetto dopo diverse ore. Importanza di una Dieta Equilibrata: Una dieta ricca di grassi riduce la secrezione di insulina perché impedisce l'ancoraggio dei GLUT-2 sulla membrana delle cellule beta, rendendole meno sensibili alle variazioni di glicemia. Spero che questa rielaborazione dettagliata sia utile per lo studio della regolazione della glicemia e dell'insulina. GALECTINA-9 E GLUT2: ANCORAGGIO E STABILITÀ La proteina GLUT2, presente nelle cellule beta del pancreas, possiede un sito di N-glicosilazione conservato. Questa glicosilazione permette l'interazione con la galectina-9, ancorando GLUT2 alla superficie cellulare e stabilizzandone l'espressione. Insulino-Resistenza: Alterazioni a Livello Cellulare L'insulino-resistenza si caratterizza per una ridotta risposta delle cellule all'insulina e può essere dovuta a diverse cause: Anomala Presenza di Insulina: Nonostante la presenza di insulina, le cellule non rispondono adeguatamente.  Difetti nella Sintesi o Conversione dell'Insulina: L'insulina può essere presente come proinsulina ma non convertita nella forma attiva. Elevati Livelli di Ormoni Antagonisti: L'insulina è presente, ma la sua azione è contrastata da livelli elevati di ormoni antagonisti (glucagone, cortisolo, ecc.). Anticorpi Anti-Recettore: La presenza di anticorpi che bloccano i recettori dell'insulina. Riduzione dei Recettori: Diminuzione del numero di recettori per l'insulina sulle cellule bersaglio. Difetti Post-Recettoriali: Anomalia nella trasduzione del segnale intracellulare, anche in presenza di corretta interazione insulina-recettore (accumulo di glucosio e lipidi, alterazione della sintesi proteica). Esercizio Fisico e Sensibilità all'Insulina Durante l'esercizio fisico: Utilizzo del Glicogeno Muscolare: Inizialmente si consumano le riserve di glicogeno muscolare. Utilizzo di Glucosio e Acidi Grassi: Successivamente, si utilizzano glucosio e acidi grassi come fonte di energia. Riduzione dell'Insulina: I livelli di insulina si riducono. Aumento di Ormoni Iperglicemizzanti: Adrenalina, cortisolo e ormone della crescita aumentano, tramite l'attivazione del simpatico. Aumento della Sensibilità all'Insulina: L'esercizio fisico aumenta la sensibilità all'insulina, permettendo al muscolo di assorbire glucosio tramite GLUT4 anche a bassi livelli di insulina. Correzione del Disaccoppiamento di Lipidi: Nel soggetto insulino-resistente, i lipidi si accumulano nel muscolo; l'esercizio ripristina il corretto bilancio tra prelievo e ossidazione dei lipidi nel mitocondrio. Diabete: Alterazioni della Glicemia e Sintomi Il diabete è caratterizzato da un'alterazione della glicemia a digiuno. I sintomi principali includono: Tipo 1: Aumento della fame (non c'è glucosio disponibile). Glicosuria: Perdita di glucosio nelle urine. Disidratazione: Conseguenza della perdita di glucosio nelle urine. Il diabete può portare a: alterazioni neurologiche, cardiovascolari, renali, infezioni, glaucoma e cataratta. Diabete: Metabolismo Lipidico e Chetogenesi Nel diabete, l'impossibilità di utilizzare il glucosio porta a: Utilizzo di Acidi Grassi: I grassi vengono usati come substrato energetico, causando danni cardiovascolari. Consumo delle Riserve Lipidiche: Si verifica dimagrimento accentuato dalla perdita di massa magra a causa dell'aumento del metabolismo proteico. Chetogenesi: Aumentata produzione di corpi chetonici, con conseguente acidosi metabolica. Iperglicemia e Iperosmolarità: L'aumento della glicemia provoca un'elevata osmolarità del liquido extracellulare, con disidratazione cellulare e dell'intero organismo. Effetti Renali della Glicosuria Assorbimento del Glucosio nel Tubulo Prossimale: Le cellule epiteliali del tubulo prossimale riassorbono il glucosio tramite SGLT-2 (lume verso l'interstizio) e GLUT-2 (interstizio verso i capillari). Saturazione di SGLT-2: Superata una certa soglia, il trasportatore si satura e il glucosio viene  perso nelle urine, trascinando acqua. Conseguenze della Glicosuria e dell'Acidosi Iperventilazione: L'acidosi metabolica stimola l'iperventilazione per compensare l'acidosi. Disidratazione: La glicosuria provoca una riduzione del volume ematico, ipotensione e insufficienza circolatoria. Aumento della Sete e Secrezione di ADH: Come meccanismo di compenso per la diuresi. Disidratazione Cellulare: L'aumento della concentrazione di glucosio nel liquido extracellulare causa un flusso osmotico di acqua dalle cellule verso l'interstizio, alterando il SNC. Squilibri Elettrolitici: Si riducono sodio, azoto, fosforo e potassio. Aumento del Glucosio Intracellulare: Le cellule che non necessitano di insulina (es. nervose e renali) assorbono più glucosio, causando potenziali danni ossidativi. Neuropatia e Ipoglicemia Aggravata: L'alterazione del sistema nervoso autonomo peggiora la risposta adrenergica all'ipoglicemia. Terapie per il Diabete di Tipo 2 Agonisti del GLP-1: Aumentano la secrezione di insulina, proteggono le cellule beta, riducono il glucagone, rallentano lo svuotamento gastrico, riducono la fame e aumentano la sazietà, con effetti protettivi sul sistema cardiovascolare. Vengono somministrati per via iniettabile. Inibitori della Dipeptidil Peptidasi (DPP-4): Aumentano l'effetto del GLP-1 endogeno inibendo l'enzima che lo degrada, senza necessità di somministrazione esterna del GLP1. Inibitori del SGLT-2: Riducono il riassorbimento renale di glucosio, aumentando l'escrezione e riducendo la glicemia. Di contro, la perdita di glucosio nelle urine provoca disidratazione, perdita di sodio e riduzione della filtrazione a livello renale. Ormoni Iperglicemizzanti Ormoni come GH, cortisolo, adrenalina, T3 e T4 aumentano la glicogenolisi, la gluconeogenesi e la glicolisi. In presenza di insulino-resistenza, il glucosio in eccesso non può essere utilizzato, quindi vengono usati i lipidi. Risposta allo Stress Sistema Nervoso Autonomo (Simpatico): Aumento delle attività dell'organismo (gittata cardiaca, pressione, vasodilatazione, iperventilazione), richiedendo più energia. Sistema Ormonale: Rilascio di adrenalina, cortisolo e GH, che aumentano la glicemia ma non utilizzata, spingendo l'organismo ad utilizzare lipidi e amminoacidi. Meccanismi di Azione degli Ormoni Iperglicemizzanti Adrenalina: Attiva l'AMP ciclico, aumentando la glicogenolisi e inibendo la glicogenosintesi. Corticosteroidi: Riducono la sensibilità all'insulina, causando maggiore concentrazione di glucosio. Grelina: Indirettamente iperglicemizzante tramite l'aumento di GH. Spero che questa rielaborazione dettagliata sia utile per lo studio di insulino-resistenza, diabete e relativi trattamenti.