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I nostri depuratori
I canali del corpo fondamentali per la diuresi Le ricadute sulla salute della scoperta che ha determ
I canali d’acqua, sono i protagonisti del Nobel 2003. Non parliamo di Venezia, non parliamo di letteratura né di ... ingegneria, ma di chimica e di particolari molecole che fanno un po’ da dighe alle maree interne: dopo tutto siamo fatti al 70% di acqua salata!
Tocca ai nostri reni la funzione strategica di filtrare litri e litri di sangue, eliminando le sostanze tossiche che si formano per effetto della vita delle cellule. Il sangue trasporta infatti attraverso il nostro organismo l’ossigeno, le sostanze nutritive, ma anche l’anidride carbonica e le scorie prodotte presso i luoghi di escrezione. Molti rifiuti vengono rimossi dal sangue ed escreti dall’apparato urinario. La depurazione del sangue avviene nei glomeruli, piccole formazioni globulari, che costituiscono un vero e proprio setaccio. Durante la filtrazione, la pressione idrostatica spinge l’acqua attraverso la membrana cellulare: le molecole di soluto, attraverso i pori dell’involucro sono trascinate dalla "corrente" delle molecole d’acqua circostante. Si produce in questa fase un’urina molto diluita, la preurina, in quantità di circa 150180 litri. Poi, questo ingente volume viene riassorbito, e si arriva alla quantità finale di urina da eliminare: più o meno un litro e mezzo al giorno, in dipendenza ovviamente anche da quanto (e cosa) si beve.
L’unità funzionale del rene sono i nefroni, in numero di circa 11.5 milioni. All’interno di queste cellule si svolgono le principali funzioni dei nostri organi a forma di fagiolo. Le cellule viventi possono essere paragonate a una minuscola fabbrica dove entrano ed escono costantemente materie prime, prodotti finiti e materiale di scarto. Tra le molecole che entrano ed escono nelle cellule vi sono l’acqua e i sali. Si ritenne a lungo che il passaggio avvenisse in modo passivo, per osmosi, fenomeno fisico per cui l’acqua viene "attirata" in zone ricche di ioni.
Invece non è proprio così. Vi sono delle molecole, che costituiscono le porte di entrata e uscita dalla fabbrica, che si organizzano a formare tubi atti a trasportare acqua e sali: vengono definite "canali" di membrana, in quanto sono parte di vere e proprie reti idriche.
Questo sistema di "tubi" è talmente importante per la nostra salute che si è appena aggiudicato, come detto in apertura, il premio Nobel per la Chimica del 2003. Gli americani Peter Agre e Roderik MacKinnon sono stati insigniti del riconoscimento di Stoccolma appunto per «le scoperte concernenti i canali nella membrana cellulare». Agre ha identificato proprio il canale che trasporta l’acqua: è una proteina battezzata "acquaporina", capostipite di un’ampia famiglia. L’80% dell’acqua in eccesso nei reni viene riassorbita dal sangue in virtù di due dei canali scoperti da Agre, le acquaporine AQP1 e AQP2. E’ ovvio quali rischi potrebbe comportare al delicato equilibrio della filtrazione un difetto di funzionamento di questo sistema. Una delle tipiche malattie legate a disfunzione renale è il diabete, in cui i contenuti di zuccheri sono alterati anche per problemi di "errori" di setacciamento. Si sospetta che difetti nelle acquaporine possano provocare una forma di diabete cosiddetto "insipido". Si tratta di un disordine temporaneo o cronico del sistema neuro e ipofisario dovuto al deficit di "vasopressina" e caratterizzato dall’escrezione di quantità eccessive di urine molto diluite accompagnata da sete quasi inestinguibile. L’ormone antidiuretico vasopressina pare agisca proprio stimolando la presenza di AQP2 sulla membrana cellulare renale, aumentando così il riassorbimento d’acqua e diminuendo la diuresi. Quindi, intervenire su AQP2 potrebbe curare questa particolare forma di diabete.
Ma le acquaporine ... da Nobel, oltre a mantenere le nostre urine sotto controllo hanno in serbo altre sorprese. Una ricerca, in parte italiana, pubblicata su Nature dai Professori Claudio Lovisolo, dell’Università di Torino e Ralf Kaldenhoff dell’Università di Darmstadt ha evidenziato che alcune acquaporine consentono anche lo scambio di anidride carbonica attraverso la membrana cellulare vegetale. A seconda della quantità di acquaporine presenti su cellule di tabacco geneticamente modificate, la quantità di anidride carbonica assorbita aumenta o diminuisce. Un aumento di anidride carbonica assorbita è legato ad una più rapida crescita delle piantine di tabacco. Il compito di veicolare l’acqua e, secondo Lovisolo, anche anidride nei vegetali può variare con l’attività delle acquaporine, che probabilmente si adeguano alle situazioni di siccità.
Le acquaporine sono presenti in molte altre cellule umane oltre a quelle renali sopramenzionate, ad esempio nell’occhio, che deve evitare di seccarsi. Però non sappiamo ancora se le acquaporine possano trasportare anidride carbonica anche nelle cellule umane. La squadra italiana lo ritiene probabile. Poiché nelle cellule tumorali l’emissione di CO2 è accelerata, l’acquaporina potrebbe essere un bersaglio per impedire la crescita maligna e le metastasi.
Il premio Nobel Agre, scopritore delle acquaporine, ha chiarito dunque il meccanismo con cui l’acqua è trasportata dentro e fuori dalle cellule del corpo; la conoscenza di questi canali è fondamentale per capire molte malattie e come quel 70% d’acqua che ci compone sia armoniosamente distribuito.
Fonte: (01/11/2003)
Pubblicato in Genetica, Biologia Molecolare e Microbiologia
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