Trasduzione del segnalemodifica
I chemorecettori periferici sono stati identificati come necessari alla regolazione della respirazione molto prima che i loro meccanismi per l’acquisizione di informazioni dal flusso sanguigno cominciassero a essere compresi. Sia i corpi carotidei che quelli aortici sono composti da cellule di tipo I e di tipo II e si ritiene che trasducano i segnali dalle sostanze chimiche del sangue allo stesso modo, sebbene la comunicazione del segnale post-trasduzione possa differire., La trasduzione chemosensoriale in questi recettori è ancora un’area attiva di ricerca e non tutti gli studi sono d’accordo, ma c’è un crescente supporto per un meccanismo di trasduzione dipendente dal consumo mitocondriale di ossigeno che influenza l’enzima AMPK.
Trasferire il segnale al midollo richiede che il neurotrasmettitore venga rilasciato dalle vescicole nelle cellule di tipo I e, come con molte altre cellule neurali, questo viene attivato da un afflusso di calcio nella cellula dopo la depolarizzazione della membrana., Il processo di identificazione della trasduzione del segnale negli interocettori come i chemorecettori periferici richiede lo spostamento all’indietro dalla depolarizzazione della membrana per scoprire i passaggi precedenti, spesso interni alla cellula, che trasduce le sostanze chimiche del sangue in un segnale neurale. Fino a questo punto, la maggior parte della ricerca concorda sul fatto che la depolarizzazione della membrana è causata dall’inibizione dei canali del potassio che altrimenti mantengono il potenziale di riposo. Per quanto riguarda il passo prima dell’inibizione del canale del potassio, vengono proposti molti meccanismi, nessuno dei quali riceve il sostegno unanime della comunità di ricerca., Diversi tipi di canali del potassio rispondono all’ipossia, con differenze significative tra le diverse specie e un certo numero di tipi diversi per ciascuna specie. L’espressione dei canali del potassio cambia anche per tutta la vita. Alcuni studi propongono che l’eme-ossigenasi 2 sia il trasduttore; tuttavia, poiché la sua delezione nei topi non influisce sulla sensibilità all’ossigeno del chemiorecettore, questa ipotesi è aperta a dubbi., Un altro enzima, la chinasi proteica AMP-attivata (AMPK), fornisce un meccanismo che potrebbe applicarsi non solo a tutti i tipi di canali del potassio ma anche ad altri tessuti sensibili all’ossigeno nel corpo, come la vascolarizzazione polmonare e le cellule cromaffine neonatali. AMPK è un enzima attivato da un aumento del rapporto AMP: ATP derivante dall’aumento della respirazione cellulare. Una volta attivato, l’enzima promuove la produzione di ATP e sopprime le reazioni che lo consumano. L’attivazione di AMPK è inoltre un candidato più attraente perché può attivare entrambi i due tipi più comuni di canali del potassio., Un altro studio ha identificato che AMPK apre e chiude i canali del potassio attraverso la fosforilazione, sottolineando ulteriormente il legame tra i due. Il ruolo di AMPK nel rilevamento dell’ossigeno nelle cellule di tipo 1 è stato tuttavia recentemente messo in discussione.
La funzione di questo enzima posiziona le cellule di tipo I per sfruttare in modo univoco i loro mitocondri. Tuttavia, l’AMPK è un enzima che si trova in molti più tipi di cellule rispetto ai chemocettori perché aiuta a regolare il metabolismo., La differenza può effettivamente risiedere nel metabolismo della cellula, piuttosto che l’enzima AMPK; chemorecettori periferici mostrano tassi di fondo molto elevati di consumo di ossigeno, supportato dalla sua fitta rete di capillari. Poiché il suo tasso base di respirazione cellulare è così alto, il suo AMPK sarebbe più sensibile alle riduzioni dell’ossigeno trasmesso dal sangue, permettendogli così di rispondere a piccole variazioni nel contenuto di ossigeno prima che altre cellule inizino a sentire gli effetti della sua assenza. In questo modo, la trasduzione nelle cellule chemorecettrici periferiche è relativamente unica., Non richiede alcuna proteina specializzata che cambi forma in presenza di luce o di un sito recettoriale specifico per un particolare tastante. I suoi componenti necessari includono semplicemente i mitocondri e un enzima utilizzato per regolare la sua attività comune a tutte le cellule aerobiche, una serie di canali del potassio e del calcio e neurotrasmettitori comuni a molti tipi di cellule nervose e una versione ben dotata del sistema vascolare che supporta tutte le cellule aerobiche., Ulteriori ricerche dovrebbero identificare perché le cellule di tipo I presentano un tasso metabolico così elevato rispetto ad altri tipi di cellule, in quanto questa potrebbe essere la caratteristica davvero unica del recettore. E così, un recettore per la fonte di energia più basilare di un organismo aerobico è composto da una raccolta di strutture cellulari comuni in tutto il corpo.
Risposta all’IpossiaEdit
I chemorecettori periferici sono sottoposti a stress in una serie di situazioni che comportano un basso accesso all’ossigeno, tra cui l’esercizio fisico e l’esposizione ad alta quota., Sotto stress ipossico prolungato, indipendentemente dalla causa, i chemocettori periferici mostrano una grande quantità di plasticità; entrambi gonfiano le dimensioni delle cellule chemiosensanti e aumentano il loro numero. Sebbene i ricercatori fossero precedentemente incerti su come i corpi carotidei e aortici aumentassero così rapidamente il loro numero, recenti scoperte indicano le cellule di tipo II, che in precedenza si pensava avessero solo un ruolo di supporto e ora si ritiene che conservino le proprietà delle cellule staminali e possano differenziarsi in cellule trasduttore di tipo I.,
Diversi studi suggeriscono che i chemorecettori periferici svolgono un ruolo nella ventilazione durante l’esercizio. Tuttavia, c’è disaccordo sul fatto che svolgano un ruolo eccitatorio o inibitorio. Diversi studi indicano una maggiore circolazione di catecolamina o potassio durante l’esercizio come potenziale effettore sui chemorecettori periferici; tuttavia, le specifiche di questo effetto non sono ancora state comprese., Tutti i suggerimenti sul coinvolgimento dei chemorecettori periferici concludono che non sono esclusivamente responsabili di questa risposta, sottolineando che questi recettori sono solo uno in una suite di cellule che percepiscono l’ossigeno che possono rispondere in tempi di stress. La raccolta di informazioni sull’attività del corpo carotideo e aortico in live, l’esercizio degli esseri umani è irto di difficoltà e spesso indica solo prove indirette, quindi è difficile trarre conclusioni espansive fino a quando non sono state accumulate ulteriori prove e, si spera, con tecniche più avanzate.,
Oltre agli effetti ventilatori, i chemorecettori periferici possono influenzare le risposte neuroendocrine all’esercizio fisico che possono influenzare attività diverse dalla ventilazione. La circolazione dell’ormone che promuove il glucosio, il glucagone e un neurotrasmettitore, la noradrenalina, è aumentata nei cani carotidei e aortici, suggerendo che i chemorecettori periferici rispondono a bassi livelli di glucosio e possono rispondere ad altri segnali neuroendocrini oltre a quello che è tradizionalmente considerato il loro unico ruolo di regolazione ventilatoria.,
Ruolo dei chemorecettori centralimodifica
I chemorecettori periferici lavorano in concerto con i chemorecettori centrali, che monitorano anche la CO2 del sangue ma lo fanno nel liquido cerebrospinale che circonda il cervello. Un’alta concentrazione di chemorecettori centrali si trova nel midollo ventrale, l’area del tronco cerebrale che riceve input dai chemorecettori periferici., Presi insieme, questi monitor di ossigeno nel sangue contribuiscono segnali nervosi al centro vasomotorio del midollo che può modulare diversi processi, tra cui respirazione, resistenza delle vie aeree, pressione sanguigna e eccitazione, con chemoformazione centrale sui livelli di ossigeno midollare e chemorecettori periferici sull’ossigeno arterioso. A livello evolutivo, questa stabilizzazione dei livelli di ossigeno, che si traduce anche in una concentrazione di anidride carbonica più costante e pH, era importante per gestire il flusso di ossigeno nell’aria-vs.,- respirazione dell’acqua, sonno e mantenere un pH ideale per la struttura delle proteine, poiché le fluttuazioni del pH possono denaturare gli enzimi di una cellula.
