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La downregulation è il processo attraverso il quale una cellula diminuisce la quantità di un componente cellulare, come RNA o proteine, in risposta ad una variabile esterna. Un aumento di un componente cellulare è chiamato upregulation.
Un esempio di downregulation è la diminuzione cellulare del numero di recettori per una molecola, come un ormone o un neurotrasmettitore, che riduce la sensibilità della cellula alla molecola. Questo fenomeno è un esempio di un meccanismo di feedback negativo ad azione locale.
Un esempio di upregulation è l’aumento del numero di enzimi del citocromo P450 nelle cellule del fegato quando vengono rilevate molecole xenobiotiche, come la diossina, che porta alla degradazione delle molecole.
Downregulation del recettore
Meccanismo
Il processo di downregulation avviene quando ci sono livelli elevati dell’ormone insulina nel sangue. Quando l’insulina si lega ai suoi recettori sulla superficie di una cellula, il complesso del recettore dell’ormone subisce l’endocitosi e viene successivamente attaccato da enzimi lisosomiali intracellulari. L’internalizzazione delle molecole di insulina fornisce un percorso per la degradazione dell’ormone e per la regolazione del numero di siti disponibili per il legame sulla superficie della cellula. Ad alte concentrazioni plasmatiche, il numero di recettori di superficie per l’insulina viene gradualmente ridotto dal tasso accelerato di internalizzazione e degradazione del recettore, causato dall’aumento del legame ormonale. Il tasso di sintesi di nuovi recettori all’interno del reticolo endoplasmatico e il loro inserimento nella membrana plasmatica non tengono il passo con il loro tasso di distruzione. Nel tempo, questa perdita autoindotta di recettori per l’insulina riduce la sensibilità della cellula bersaglio all’elevata concentrazione dell’ormone. Il processo di diminuzione del numero di siti recettoriali è praticamente lo stesso per tutti gli ormoni; varia solo nel complesso dell’ormone recettore.
Casi
Questo processo è illustrato dai siti recettoriali dell’insulina sulle cellule bersaglio in una persona con diabete di tipo 2. A causa dei livelli elevati di glucosio nel sangue in un individuo in sovrappeso, le cellule β (isole di Langerhans) nel pancreas devono rilasciare più insulina del normale per soddisfare la domanda e riportare il sangue a livelli omeostatici. L’aumento quasi costante dei livelli di insulina nel sangue è il risultato di uno sforzo per corrispondere all’aumento del glucosio nel sangue, che farà sì che i siti recettoriali sulle cellule della persona si abbassino e diminuiscano il numero di recettori per l’insulina, aumentando la resistenza del soggetto, diminuendo la sensibilità a questo ormone. C’è anche una diminuzione della sensibilità epatica all’insulina. Questo può essere visto nella continua gluconeogenesi nel fegato anche quando i livelli di glucosio nel sangue sono elevati. Questo è il processo più comune di resistenza all’insulina, che porta al diabete da adulti.
Un altro esempio può essere visto nel diabete insipido, in cui i reni diventano insensibili all’arginina vasopressina.
Inversione
Il processo di downregulation può essere contrastato nell’esempio precedente. Una persona con diabete di tipo 2 può aumentare la sua sensibilità all’insulina attraverso una dieta adeguata e un regolare esercizio fisico, con conseguente perdita di peso; alcuni individui possono anche tornare al loro stato pre-diabetico seguendo un tale regime.
Vedi anche
- Regolazione dell’espressione genica
- Desensibilizzazione (medicina)
Sherwood, L. (2004). “Fisiologia umana dalle cellule ai sistemi, 5th Ed” (p. 680). Belmont, CA: Brooks/Cole-Thomson Learning
Wilmore, J., Costill, D. (2004). Fisiologia dello sport e dell’esercizio fisico, 3rd Ed (p. 164). Champaign, IL: Human Kinetics
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