Dimecres, juny 12, 2024
HomeCiència i salutHomeòstasi de l’aigua: sensors interns i comunicació

Homeòstasi de l’aigua: sensors interns i comunicació

Hi ha molta informació que és essencial per a mantenir la vida i que circula dins el nostre cos sense que en siguem gens conscients. Conèixer els mecanismes a través dels quals es controlen internament els paràmetres que condicionen la viabilitat de l’organisme bioquímic que som, ens permet alterar-los o modular-los (ja sigui farmacològicament, mitjançant la dieta, etc.) en benefici de la nostra salut. Necessitam fer conscient per la via del coneixement allò que fisiològicament resta al marge de la consciència, tot i ser-ne la base sobre la qual aquesta es sustenta. 

Charles Scott Scherrington

Va ser el neurofisiòleg britànic Charles Scott Scherrington (premi Nobel de Medicina l’any 1932) que va introduir per primera vegada l’any 1906 el concepte d’interocepció, és a dir, la captació i transmissió d’informació referent a l’interior del cos, per contraposició a la informació que capten els altres sentits (oïda, vista,…) que ens connecten amb el món exterior. 

Necessitam fer conscient per la via del coneixement allò que fisiològicament resta  al marge de la consciència, tot i ser-ne la base sobre la qual aquesta es sustenta.

Els sensors interns: visió general.

Quimioreceptors. Dins els organismes vius, la major part de senyals informatius sorgeixen d’interaccions químiques capaces de provocar canvis que, en transmetre’s i provocar altres canvis, físics o químics, defineixen una cadena de comunicació. Això passa en la interacció de múltiples molècules amb els seus receptors generant-se respostes químiques d’abast intracel·lular o bé, en el cas de les neurones, transportant informació en forma d’ona de despolarització que, per interacció química sinàptica, es transmet fins on arribin les connexions neuronals.

Són exemples de quimioreceptors els que, a l’interior de l’artèria caròtida, detecten canvis en la concentració de CO2 i d’oxigen. Com en molts altres casos es tracta de canals iònics, de naturalesa proteica. Amb una distribució molt més general existeixen també diversos receptors, també proteics, sensibles específicament a la glucosa.

Encara que els receptors gustatius presents a la llengua són externs i transmeten informació codificada a nivell conscient, s’han trobat receptors sensibles al gust amarg i receptors olfactoris en el múscul llis pulmonar, vascular, i en neurones centrals del còrtex cerebral.

Els osmoreceptors permeten detectar i controlar (transmetent la informació als centre de control del sistema nerviós central o perifèric on es genera la resposta adequada) la concentració de soluts totals dels líquids extracel·lulars, és a dir, permeten detectar la pressió osmòtica i el grau d’hidratació de l’entorn.

Els receptors sensibles a la interacció amb hormones són un altre dels grups de quimioreceptors que juguen també un paper fonamental en la coordinació i cohesió funcional de tot l’organisme.

Mecanoreceptors. Hi ha magnituds físiques, com la pressió, que, en el cas concret del manteniment de l’homeòstasi del sistema cardiovascular, són de vital importància i requereixen un sistema de monitorització. Els baroreceptors o receptors de pressió són l’exemple més significatiu de molècules sensibles a canvis físics: responen a les variacions de tensió o estirament/contracció provocades, per exemple, per variacions de volum dins un vas sanguini. Es troben principalment en àrees ben definides de les artèries aorta i caròtida i són canals iònics situats a la superfície de terminacions neuronals que transporten la informació fins al sistema nerviós central a través dels nervis vague i glossofaringi. Els baroreceptors més estudiats són els canals iònics PIEZO1 i PIEZO2 que, a part del sistema cardiovascular, també es troben en els pulmons, la veixiga, el tracte gastrointestinal, ganglis sensorials i la pell.

Baroreceptors

Els baroreceptors o receptors de pressió són l’exemple més significatiu de molècules sensibles a canvis físics

De l’osmolaritat a la set

Podem definir l’osmolaritat com la concentració de tots els soluts dissolts en l’aigua i que, per tant, contribueixen a la pressió osmòtica de la dissolució. A mode d’exemple, i per veure la relació amb la molaritat, una dissolució 1 M (1 mol/L) de NaCl, pel fet de dissociar-se en Na+ i Cl tendrà una osmolaritat de 2 osmols/L mentre que una dissolució 1 M de glucosa, pel fet de ser una molècula que no es dissocia en altres soluts, tendrà una osmolaritat d’1 osmol/L. De forma similar es pot parlar d’osmolalitat, que no és més que una forma diferent d’expressar el mateix, però referint-nos a la molalitat, que són els mols de solut referits a un kg d’aigua.

La set és la traducció conscient de la necessitat d’ingerir aigua. Té lògica pensar que el paràmetre intern que desencadeni aquesta resposta sigui l’hiperosmolaritat, és a dir, el dèficit d’aigua en relació al conjunt de soluts de la sang o de les cèl·lules. És ben conegut que existeix una estructura del cervell, denominada lamina terminalis on es generen els impulsos relacionats amb la sensació de set. Dins aquesta zona cerebral hi ha dos nuclis neuronals especialment implicats en la captació de l’osmolaritat i la transmissió d’impulsos desencadenants en la set: l’òrgan subfornical (OSF) i l’òrgan vascular de la làmina terminal (OVLT). Segons investigacions recents (Guolin Yang et al., 2024) els osmoreceptors implicats són canals catiònics de la família TMEM63 que engloba tant  proteïnes mecanosensores com osmosensores amb diverses funcions en el món animal i que, a les plantes, té el seu equivalent en les proteïnes OSCA implicades en el control hídric i l’obertura dels estomes. La proteïna TMEM63B és, segons l’estudi esmentat, l’osmoreceptor que es troba a la membrana plasmàtica de les neurones de l’OSF i l’OVLT. Altres proteïnes d’aquesta família actuen amb funcions sensorials sempre relacionades amb estímuls mecànics o osmòtics. En Drosophila melanogaster detecten la humitat ambiental; en mamífers, TMEM63A està implicada en la mielinització de les neurones mentre que TMEM63C regula la filtració glomerular i  TMEM63B, a més de detectar l’osmolaritat en les neurones de la lamina terminalis, també juga un paper fonamental en la conversió del moviment dels cilis de la còclea en estímuls auditius. És remarcable el fet que, en el control de la set a l’OSF, la proteïna  TMEM63B només detecta hiperosmolaritat mentre que és insensible a l’hipoosmolaritat o a l’hormona angiotensina.

Lamina terminalis

Els sensors del sodi

El sodi és un dels principals electròlits del líquids extracel·lulars i és el que més afecta l’osmolaritat, per tant, hi ha d’haver necessàriament mecanismes de control de la seva concentració. De fet, en el plasma i líquid cefalorraquidi aquesta concentració se mou en tots els mamífers en uns nivells sempre pròxims a 145 mM.

Tal com ja es va suggerir en els anys 70 (Andersson, 1971) avui sabem que hi ha sensors específics de sodi a més dels osmosensors generals.  Uns d’aquests sensors són els canals de sodi denominats Nax. Són canals proteics dependents de voltatge (del voltatge que existeix entre l’exterior i l’interior de la membrana on estan encastats) i es troben també en els nuclis de la lamina terminalis entre d’altres ubicacions del sistema nerviós. La gran diferència anatòmica respecte dels osmoreceptors prèviament comentats és que aquests sensors de sodi es troben en cèl·lules glials i no en neurones.

Uns altres sensors de sodi són els denominats ENaC (Epithelial Sodium Channels). No són dependents de voltatge i es troben en cèl·lules implicades en la reabsorció de sodi en els túbuls renals a més d’estar presents també en cèl·lules glials i neurones del sistema nerviós central (de la lamina terminalis entre d’altres). Curiosament els receptors ENaC també estan implicats en la captació del gust salat per les papil·les gustatives de la llengua. 

Tota la complicada xarxa de sensors i connexions neuronals i hormonals, de la qual amb aquest escrit només n’hem donat unes pinzellades, obeeix a l’imperatiu d’assegurar que l’aigua i els electròlits que circulen pel nostre cos (així com en qualsevol organisme viu) ho facin dins els marges estrictes d’uns valors paramètrics que l’evolució ha establert com a necessaris. No cal ser-ne conscients, la mecànica bioquímica s’encarrega de tot mentre la ment divaga pels paratges superficials  de la consciència.

Bartomeu Adrover
Director del Laboratori Col·legial

Bibliografia

Guolin Yang, Min Jia, Guizhou Li, Yan-Yu Zang1, Yang-Yang Chen, Yue-Ying Wang, Shi-Yu Zhan, Shi-Xiao Peng, Guoqiang Wan, Wei Li, Jian-Jun Yang and Yun Stone Shi. TMEM63B channel is the osmosensor required for thirst drive of interoceptive neurons. Yang et al. Cell Discovery ( 2024) 10:1

Gary G. Berntson, Sahib S. Khalsa. Neural Circuits of Interoception. Trends Neurosci. 2021 January ; 44(1): 17–28.

Masaharu NODA and Takashi MATSUDA. Central regulation of body fluid homeostasis. Proc. Jpn. Acad., Ser. B 98 (2022)

Marıa Casta~neda-Bueno, David H Ellison & Gerardo Gamba. Molecular mechanisms for the modulation of blood pressure and potassium homeostasis by the distal convoluted tubule. EMBO Molecular Medicine 14: e14273 | 2022

Portal de l’aigua de les Illes Balears. https://www.caib.es/sites/aigua/ca/reutilitzacia/

RELATED ARTICLES
- Advertisment -
Google search engine

Relacionados