L’osmoprotezione

Per osmoprotezione si intende la messa in atto di meccanismi fisiologici o farmacologici atti a contrastare direttamente gli effetti dannosi dello stress iperosmolare sulle cellule. Meccanismi di osmoprotezione vengono sfruttati da alcune piante, alcune specie batteriche e alcuni organismi pluricellulari, quali i nematodi, per resistere alle variazioni ambientali estreme dovute a elevate escursioni termiche e basso tasso di umidità.

Un ruolo chiave viene svolto dagli osmoliti, composti organici solubilità con attività osmotica che partecipano al mantenimento del volume e del bilanciamento idrico. La membrana plasmatica è una barriera selettivamente permeabile tra il citoplasma e l’ambiente extracellulare. Questa caratteristica è determinata dalla composizione della membrana: il doppio strato fosfolipidico permette il libero passaggio, dell’acqua, di gas (O2, CO2) e di piccole molecole liposolubili (prive di carica), come ammoniaca, urea, etanolo e glicerolo, mentre specifiche proteine di trasporto assicurano il passaggio di ioni e molecole idrosolubili cariche elettricamente.

Gli osmoliti differentemente dai sali, non interferiscono con le funzioni cellulari, ma bilanciano il gradiente osmotico, proteggendo la cellula dallo stress osmotico.Quando, invece, come consengenza di un ambiente esterno ipotonico, la cellula tende a rigonfiarsi, la membrana cellulare apre alcuni pori che permettono l’immediata uscita degli osmoliti e il manenimento di una condizione di omeostasi. Osmoliti naturalmente presenti nella cellula sono trimetilglicina (betaina), alcuni aminoacidi tra cui sarcosina, glicerolo, trealoso, ecc.

Per osmoprotettori si intendono quelle piccole molecole organiche che, agendo da osmoliti e concentrandosi nel citoplasma, consentono alle cellule di sovravvivere in condizioni di stress osmotico, mantenendo l’equilibrio osmotico tra l’ambiente intra ed extracellulare.trealoso Un esempio di osmoprotettore è il trealoso, uno zucchero che permette alla cellula, in situazioni di necessità, di sopravvivere in condizioni di anidrobiosi, ovvero la capacità di alcun e piante e animali di sopravvivere per lunghi periodi all’essiccamento; il trealoso è capace di trattenere elevate quantità di acqua ed è impiegato nell’industria alimentare e cosmetica. Si ritiene che questo zucchero sia capace di formare gel in condizioni di disidratazione, prevenendo in tal modo lo sviluppo di danni a carico degli organelli intracitoplasmatici, mantenendoli vitali finché la cellula non viene reidratata.

L’iperosmolarità del film lacrimale è uno dei fattori patogenetici chiave nello sviluppo di una condizione infiammatoria subclinica della superficie oculare: lo stress osmotico determina l’attivazione di particolari MAP kinasi indotte dallo stress , le SAPK, che a loro volta inducono la cellula a produrre citochine proinfiammatorie quali: IL-1, TNF-alfa, IL-8, ecc.

Recentemente sono stati introdotti nella terapia dell’occhio secco, sostituti lacrimali addizionati con soluti compatibili (glicerolo, eritrolo ecc.),eritrologlicerolo in grado di compensare l’iperosmolarità extracellulare senza interferire con i processi metabolici cellulari. A queste sostanze è stata attribuita una azione di “Osmoprotezione”, in quanto possono attraversare la membrana cellulare delle cellule epiteliali e penetrare all’interno delle singole cellule. La presenza di queste molecole nell’ambiente intracellulare aumenta l’osmolalità cellulare, richiamando liquidi ed aiutando a raggiungere un bilanciamento osmotico, con conseguente protezione dalla elevata concentrazione di sali presenti in eccesso nel fluido lacrimale dei pazienti affetti da occhio secco

L’osmoprotezione, in teoria, è una manovra terapeutica possibile: infatti come alcune piante hanno sviluppato meccanismi osmoprotettivi per proteggersi da ambienti sfavorevoli, anche negli epiteli del paziente affetto da occhio secco si potrebbero riprodurre simili risposte difensive. Occorre osservare, però, che negli organismi resistenti all’iperosmolarità ambientale, gli osmoprotettori vengono prodotti internamente dalle cellule, e non semplicemente assunti dall’ambiente esterno. Gli osmoliti si diffondono secondo il gradiente di concentrazione, e per entrare in quantità utili all’interno della cellula devono essere somministrati in quantità adeguate, tali che prima di penetrare esercitano un effetto iperosmotico all’esterno della cellula stessa. Un esempio è dato proprio dal glicerolo (e anche da altri osmoliti quali propilenglicole o glucoso) che quando somministrato a concentrazioni elevate (circa 50%) riduce gli edemi corneali per un effetto osmotico disidratante, quindi esattamente l’opposto a quello osmoprotettivo.

Pertanto per parlare realmente di osmoprotezione occorrerebbe conoscere il modo di attivare i geni deputati alla sintesi di quei fattori che entrano in gioco nei meccanismi di protezione dallo stress osmotico. Come spesso accade, occorre separare la realtà fisiologica e fisiopatologica, sempre molto più complessa, da alcune chiacchiere semplificative diffuse a mero scopo promozionale.

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