PROGRAMMA di FISIOLOGIA ANIMALE

(in questa sezione saranno esposti i principali argomenti del programma ricordando che per avere una visione maggiormente dettagliata del corso è consigliabile studiare sui libri di testo opportuni)

Omeostasi dell’ambiente interno. Omeostasi: principi, meccanismi omeostatici nella cellula e nell’organismo, organi omeostatici.
Omeostasi osmotica nelle diverse classi dei vertebrati e nell’uomo. Regolazione della pressione sanguigna. Omeostasi ionica e organi
ionoosmoregolatori. Omeostasi idrogenionica: meccanismi omeostatici fisico-chimici nelle cellule e nel sangue, meccanismi omeostatici
fisiologici, ruolo del polmone e del rene. Acidosi, alcalosi e loro compensazioni. Omeostasi dei componenti organici: regolazione dell’introduzione del cibo, requisiti essenziali di una dieta alimentare. Metabolismo energetico complessivo e fattori in grado di modificarlo. Metabolismo energetico basale.

Pecilotermia e Omeotermia. Eterotermia temporale e/o locale. Acclimatazione. Relazione tra metabolismo energetico e temperatura
esterna in pecilotermi e in omeotermi. La regolazione della temperatura corporea negli omeotermi.

Motilità. Cenni sulle basi molecolari della contrazione muscolare. Contrazione semplice e tetanica.

(tratto dall'Università degli studi di Milano - www.unimi.it )

TRASPORTO ATTRAVERSO EPITELI

EPITELIà

-         tessuti

-         superfici limite tra organismo e ambiente esterno (comprese le cavità in comunicazione con l’esterno: gli organi cavi)

EPITELIO PAVIMENTOSO STRATIFICATO: epidermideà

-         protettivo

-         trasporto (solo anfibi)

-         permeabile a gas e vapore acqueo

EPITELIO PSEUDOSTRATIFICATO: polmonià

EPITELIO BATIPRISMATICO:

-         cellule cilindriche

-         trasporto

-         assorbente (intestinale, prevalentemente)

-         secernente (mucosa gastrica)

-         mista (cistifellea)

MICROVILLIà

-         altezza tra 0.1 e 3 mm

-         il diametro basale è ¹/₁₀ dell’altezza

-         aumentano la superficie di assorbimento

-         filamenti contrattili di actina che prendono contatto tra di loro (vinculina) e un polipeptide (110.000 D) per il contatto tra actina e pareti + la calmodulina. Alla base vi sono filamenti contrattili di miosina e prende il nome di terminal web

-         actina e miosina interagiscono tra di loroàcontrazione isometrica (> tensione, = lunghezza)

GIUNZIONIà

Impediscono la migrazione di proteine da una membrana all’altra della stessa cellula

5 tipi:

1) Tight junctionsà

-         punti di contatto tra cellule adiacenti

-         ponti proteici

-         sporgono da una membrana per congiungersi al ponte della membrana adiacente

-         spazi di 10 A°

-         altezza tra 100 – 200 nm

-         proteine integrali: occludina

-         proteine interne alla membrana: P130; ZO-1; ZO-2

-         contatto con filamenti citiplasmatici per distribuire i punti di tensione

2) Giunzioni aderenti (banda desmosomica)à

-         altezza tra 200 – 500 nm

-         distanza: 20 nm (tra le 2 membrane)

-         placche che prendono contatto con filamenti citoplasmatici distribuiti radicalmente; sono filamenti contrattili.

-         Gli epiteli possono chiudere i varchi a seguito della morte di alcune cellule

3) Desmosomià

-         bottoni desmosomici

-         filamenti intrecciati

-         distanza 30 nm

-         prendono contatto con filamenti non contrattili e + grandi: TONOFILAMENTI per distribuire le tensioni

4) Emidesmosomià

-         contatto con filamenti di collagene e laminino

-         tra la cellula e la membrana basale

Tutte           queste            giunzioni           hanno           solo            funzione               meccanica!

5) GAP Junctionà

-         giunzioni facilitanti intervallate

-         proteine carrier

-         2 proteine provenienti da entrambe le membrane e ciascuna di queste ha 6 subunità

-         le subunità possono ruotareàapertura e chiusura canale

-         passaggio da una cellula all’altra di sostanze a basso PM <800 D (ioni: Na⁺,K⁺,Cl^-,Ca⁺⁺; aa; glucosio; cAMPàmediatore intercellulare)

-         dipendono da [Ca] e pH; il Ca⁺⁺ [10^-3]M fuori dalla cellula e [10^-7]M nella cellula

Per dimostrare se vi sono GAP – Junctionà

-         tecniche di fluorescenza

-         tecniche elettrofisiologiche

Costituiti da una micropipetta in vetro con punta di diametro 1mm, riempito di 3M di KCl e un filo di Ag/AgCl dentro l’ago di vetro. Il filo è molto corto in modo da non uscire dalla cellula altrimenti il potenziale interferirebbe con l’ambiente extracellulare invece io ho bisogno di conoscere solo il potenziale che c’è a cavallo della membrana.

Il microelettrodo all’inizio è fuori, quindi lo AZZERO e quando entro nella cellula quello che misuro è la variazione rispetto allo stato iniziale.

Per misurare il potenzialeàVoltmetro

Per generare il potenzialeàGeneratore

Ohm: V = I*R

RàRtot = Ri (citoplasma) + Rm (membrana) + Ro (soluzione extracellulare)

Se la cellula 1 possiede GAP non funzionanti è come se fosse isolata quindi la corrente viene persa sopra e sotto la cellula, si dissipa.

Se le cellule hanno GAP funzionanti, la R (resistenza) è piccola (Rg1; Rg2) la corrente passa per i pori e giunge a Rm3 e quando misuro noto una certa differenza di potenziale elettrico anche nella cellula 3.

La via CELLULAREà+ importante e prevalente ma molto selettiva

La via PERICELLULAREàattraverso le giunzioni e la sua selettività si basa sul P.M. (~150-200 D). Le giunzioni strette hanno carica elettrica - àgruppi carbossilicièpassano più facilmente i cationi.

ESISTENZA VIA PARACELLULARE:

1)      esperimento col Lantanio (opaco agli elettroni e alto PM); dal lume passa nel canale intercellulare ma non in cellulaàvia paracellulare

2)      selettività delle membrane citoplasmatiche maggiore di quella di tutto l’epitelio; se la selettività complessiva è minore di quella della membrana apicaleàvia paracellulare

3)      la resistenza dell’epitelio è condizionata dalla resistenza della cellula e della via paracellulare che è + bassa di quella cellulare. Siccome sono resistenze in paralleloàresistenza globale è = alla resistenza + bassa nell’ambito delle 2 vie considerateàvia paracellulare

4)      comportamento ohmico dell’epitelio: dalla legge di ohm il passaggio della corrente sulla resistenza crea un comportamento ohmico costante ma le membrane non hanno un comportamento ohmico perché si polarizzano al passaggio di corrente e i canali voltaggio – dipendenti subiscono modificazioni strutturali

5)      prova elettrofisiologia che la via paracellulare coincide con quella giunzionale (vedere schema quaderno o libro)àsi ha maggior caduta di potenziale nel punto delle giunzioni che nella membrana.

La maggior parte degli epiteli hanno resistenze transepiteliali tra 10-80 ^ohm/_cm²:

-         epiteli LEAKI: bassa resistenza (3 ponti proteiciàvia paracellulare permeabile: bassa R)

-         epiteli medi: media resistenza (~200)

-         epiteli alti: quelli di pelle e vescica di anfibi (fila di ponti proteici e poca permeabilità)

FLUSSO NEI CAPILLARI:

Nei capillari si ha lo scambio tra sangue e soluti.

Il cuore spinge il sangue con una pressione IDROSTATICA costante ma la P che il capillare ha all’estremità arteriosa è diversa da quella venosa.

La pressione viene esercitata lungo l’asse del capillare ma anche intorno per il principio di Pascal.

L’endotelio dei vasi è fenestrato e presenta pori con spessore di circa 30A° e può passare sia l’acqua che i soluti (a basso PM e ioni e aa, gluc ecc), non passano però le proteine perché hanno PM alto.

Alle 2 estremità uscirebbero entrambe le cose ma avviene un ricircolo: siccome esce dall’estremità arteriosa aqua e soluto, in quella venosa dovrà entrare qualcosa per cui è importante il 24mmHgàpressione osmotica. (19mmHg proteine plasmatiche – 15 del connettivo + 9 ioni)

Il s per le proteine è circa 1 mentre quello dei piccoli ioni è circa 0àse considero le concentrazioni di tutti gli ioni ho una pressione di 300 mOsmolare.

La pressione osmotica teorica del sangue è ~8atm pari a circa 6000mmHg

Edemaàprevale l’uscita di acqua sull’entrata e questo trascina anche il soluto.

Siccome c’è una differenza di ancora 1mmHg, è presente per ovviare a ciò un’altra via di uscitaàsistema LINFATICO.

Se ho una membrana porosa con differenza di [H₂O] o soluto, ho sempre un flusso in massa perché vicino al poro si crea una differenza di PRESSIONE IDROSTATICA.

Conoscendo il Posm trovo il Jv (flusso volumetrico di H₂O) prevedibile sulla base di una diffusione, quindi confronto il flusso diffusionale teorico (Jv = LpDp) con il flusso reale (Jv = Lp(Dp_R±DP)àil flusso misurato non corrisponde però a quello teorico QUINDI presumo che non si debba parlare di diffusione, bensì di flusso IN MASSA. In questo caso posso calcolare solo Lp (coefficiente del  flusso in massa):

L’acqua passa dentro il poro perché si crea una PRESSIONE IDROSTATICA nel poro dove l’acqua viene “fluita” per differenza di [  ], all’estremità 2 ho soluto e nella 1 no. Se tolgo il soluto e metto H₂O il flusso netto allora sarà = 0 in quanto non ho un flusso unidirezionale.

Se marco con un isotopo radioattivo l’acqua noto che: Jv_1-2=VP_H2OC_H2O(1).

Se misuro poi il coefficiente di P_H2O che è correlabile al Posm, trovo il Posm quindi calcolo il flusso diffusionale teorico che confronto con quello reale (se ho però una DC_S).

Il Dp tra interno ed esterno dei capillari è: (sDp_t) mentre per quanto riguarda i piccoli soluti (sRTDC); questi ultimi sono in grado di generare una Dp tra interno ed esterno vuol dire  che il s dei piccoli soluti non è esattamente 0 pur essendo piccolo, ma occorre anche un DC tra interno ed esternoàla [  ] dei piccoli soluti nel capillare e nel connettivo è diversa, è + alta nel capillare di poco, perché al suo interno ci sono le proteine che sono impermeabili attraverso la membrana e quindi si crea un EQUILIBRIO di DONAN.

MOVIMENTO dell’ ACQUA nel GLOMERULO RENALE:

Nei capillari arteriosi la pressione idrostatica all’ingresso del glomerulo è + alta rispetto a quella degli altri capillari perché questi sono capillari di arterie e + vicini al cuore, la Pi è quindi di 70mmHg.

L’arteria presenta una parete impermeabile e proteine con PM >70.000 D e la parete ha delle fenestrature che corrispondono a pori con diametro di ~80A°àla parete dei capillari glomerulari è + permeabile rispetto a quella di altri distretti. La Pi, andando verso l’estremità efferente. Tende a diminuire: 70à45mmHg; la Pressione Osmotica tende invece ad aumentare: -24à-35mmHg perché c’è una forte perdita di acqua.

I flussi di acqua sono sempre in USCITA anche se tendono ad azzerarsi verso l’estremità efferente.

La pressione utile di filtrazione passa da 36mmHgà0mmHg

Il flusso è anche + alto rispetto a quello che c’è in altri capillari:

Ultrafiltrato:

-         180 litri al giorno di acqua

-         piccoli soluti e proteine a basso PM

-         l’Hb può passare ma non lo fa perché è dentro i globuli rossi

-         riassorbimento del 99% dell’acqua ultrafiltrata

-         saliva, succhi secretià6-7 l/gg èa livello dell’intestino si assorbono ~9l/gg di acqua di cui il 90% è assorbito a livello del tenue.

Se nell’ambiente 1 abbasso la [Na]àblocco trasporto transepiteliale e quindi non ho + trasporto dell’H₂O ma se blocco il trasporto dell’acqua (ipertonicizzo l’ambiente 1 con soluto inerte) il trasporto di Na continua: il trasporto dell’acqua dipende dal trasporto di Na ma non viceversa.

Questo è dipendente dal metabolismo cellulare per cui serve ATP: si parla in questo caso di trasporto attivo secondario perché non c’è nessuna pompa per l’acqua e non c’è alcun controtrasportatore specifico per essa.

Nel ridurre la [Na] non devo mai bloccare la pompa Na⁺K⁺.

MODELLO di CURRAN & MacINTOSHà

L’acqua va da 1 a 2 per differenza di pressione osmotica e da 2 a 3 per differenza di pressione idrostaticaàsi ha quindi un flusso di acqua da 1 a 3 pur essendo l’ambiente 1 = 3

RIEPILOGO del TRASPORTO di Na⁺ e H₂O:

-         l’acqua è trasportata come soluzione di sali di Na

-         le soluzioni bagnanti i 2 lati sono isotoniche tra loro, anche la soluzione trasportata

-         quasi tutti gli epiteli assorbono o secernano soluzioni di sali di Na, lievemente ipertoniche o sisotonoche al sangue e ciò avviene anche in assenza di gradienti osmotici o di Pi favorevoli

-         i trasporti di sali di Na e acqua sono selettivamente legati

-         i sali di Na trascinano l’acquaàil trasporto attivo di acqua è di tipo SECONDARIO legato al trasporto primario di Na.

-         L’ipotesi è che i gradienti osmotici (e idrostatici) utili siano creati direttamente dall’accumulo locale dei sali di Na trasportati (osmosi locale)

-         Per verificare l’accoppiamento tra acqua e Naàmodello della doppia membrana o di Curran e Mac Intoshà

-         Il Na viene pompato attivamente da A a B

-         B è un microambiente e il deflusso di Na verso C è lento e la [Na] aumenta

-         Osmolarità diventa maggiore in B rispetto ad A e C e di conseguenza l’attività dell’acqua è minore in B rispetto ad A e Càflusso di acqua da A verso B e da C verso B per differenza di pressione osmotica:

-         Jv = LpsDp_tàil flusso netto osmotico preponderante è quello che va da A a B poiché la Dp reale tra B e C è ~0 essendo sNaCl ~0

-         Questo ingresso di acqua da A a B provoca un rigonfiamento di B creando una differenza di pressione idrostatica tra B e A e tra B e Càflussi netti di acqua da Ba A e da B a C in relazione alla DP:

-         Jv = LpDPàil flusso che va da B a C è preponderante su quello di ritorno da B a A in quanto Lp della membrana a è minore di Lp di quella b

-         Si ha un flusso netto osmotico da A a B e un flusso netto dipendente da differenze di pressione idrostatica da B a C col risultato totale che si verifica un flusso di soluzione da A a C anche se tra questi 2 ambienti non sono presenti differenze di pressione osmotica e Pi.

-         In base a tale modello è prevedibile anche l’osmolarità del liquido trasportato:

-         La soluzione in B è ipertonica rispetto a quella sia di A sia di C

-         La soluzione di B è spinta in C dalla differenza di pressione idrostatica

-         Il movimento di soluto da B a C è espressa dall’equazione: Js = PDCs ± Jv(1-s)C¯s

-         Secondo il modello teorico l’osmolarità del liquido trapsportato è sempre ipertonica.

FATTORI DELLA COAGULAZIONE

Fattore I

Il fibrinogeno (fattore I), è una glicoproteina dal peso molecolare di circa 340 kD, costituita da tre coppie di catene peptidiche unite da ponti disolfuro per formare una molecola composta da due metà simmetriche, nelle quali si distinguono una catena A-alfa, una B-beta e una gamma unite alle estremità. Pertanto, il centro della molecola, che forma un dominio ricco di legami disolfuro chiamato "nodo disolfuro N-terminale", contiene i fibrinopeptidi nascenti. La trombina scinde con rapidità soltanto 4 dei circa 300 legami arginina-glicina trasformando il fibrinogeno in fibrina. Il fibrinogeno piastrinico rappresenta fino il 15% delle proteine totali dei trombociti; in parte deriva dal plasma e viene quindi adsorbito ed in parte è intrapiastrinico. Viene sintetizzato dal fegato e dal reticolo endoteliale. Per mezzo della trombina si trasforma in fibrina per un processo di polimerizzazione, intervendo nella formazione del coagulo. Il fibrinogeno e il fattore VII rappresentano anche un meccanismo comune attraverso cui molti dei fattori di rischio ambientali (elevato consumo di grassi, obesità, fumo, infezioni, e altri) agiscono per favorire l'insorgenza di malattie ischemiche cardiovascolari, prima fra tutte l'infarto miocardico, infatti, tutti questi fattori ne possono modulare i livelli ematici. I livelli plasmatici del fibrinogeno e del fattore VII e, così come molte altre sostanze dell'organismo (come ad esempio il colesterolo o l'enzima di conversione dell'angiotensina) possono anche essere determinati da varianti dei geni codificanti per essi. Queste varianti genetiche sono dette polimorfismi e sono presenti nella popolazione con una frequenza relativamente elevata, ma non determinano difetti evidenti dei fattori della coagulazione, come invece nel caso delle mutazioni (es. emofilia). In altre parole, appartenere ai livelli alti, intermedi o bassi della distribuzione normale del fibrinogeno o del fattore VII dipende, almeno in parte, dall'essere portatore di una particolare combinazione dei due alleli che costituiscono il gene corrispondente. Il livello di fibrinogeno nel sangue può variare in situazioni patologiche: ad esempio si innalza in tutte le infiammazioni (reumatismi, connettivite, ecc.), nei linfomi (oltre 5 g/l), in gravidanza, in taluni casi di nefrosi e in caso di ustioni. Si abbassa, invece, per proprio eccessivo consumo (iperfibrinogenolisi), in caso di insufficienza epatica e di coagulazione intravascolare disseminata dovuta a cause diverse (shock settico, cancro della prostata ecc.).

Fattore II

Il fattore II o protrombina, assieme ai fattori VII, IX e X, rappresentano le 4 proteine della coagulazione che richiedono la vitamina K per la loro completa biosintesi. La vitamina K è necessaria per la carbossilazione di alcuni residui di glutammato, i quali vengono convertiti in gamma-carbossiglutammato. Inoltre è stata osservata una seconda modificazione di queste proteine vitamina K-dipendenti, la beta-idrossilazione di un residuo di aspartato.
La protrombina umana è formata da 579 aminoacidi ed è una catena polipeptidica singola che contiene dal 10 al 15% di carboidrati disposti in tre catene laterali. La protrombina viene convertita in trombina in seguito all'idrolisi di alcuni legami peptidici operati dal fattore Xa e dalla trombina stessa e la velocità di questi tagli è regolata dal fattore V.

Fattore III

Il fattore III, noto anche come fattore tissutale, contiene 236 residui aminoacidici, comprendenti tre siti potenziali di N-glicosilazione e si trova associato alla membrana di numerose cellule, in particolar modo quelle facenti parti del cervello, dei polmoni e della placenta. Esso funge da cofattore per il fattore VII o VIIa, con il quale forma un complesso catalitico in presenza di ioni calcio.

Fattore IV

Il fattore IV è rappresentato dagli ioni Ca²⁺, fondamentali per mantenere il corretto ripiegamento dei vari fattori della coagulazione e per mediare l'iterazione proteina-proteina o proteina e membrane fosfolipidiche

Fattore V

Il fattore V o proaccelerina è molto simile al fattore VIII dal punto di vista sia strutturale che funzionale, infatti entrambi fungono da cofattori essenziali per una proteasi serinica, rispettivamente per il fattore Xa e per IXa. Il fattore V serve inoltre a regolare la velocità di conversione della protrombina in trombina.

Fattore VII

Il fattore VII è una glicoproteina circolante nel plasma in forma di singola catena di 406 aminoacidi. L'attivazione in presenza di fattore tissutale, fosfolipidi e calcio genera una molecola composta da due catene con spiccata attività serina-proteasica. L'attività del fattore VII è spesso più alta nel siero che non nel plasma ed è incrementata dal contatto con il vetro o con altre superfici.

Fattore VIII

Il fattore VIII (proteina cofattore) e il fattore di von Willebrand (proteina strutturale), sono stati per lungo tempo ritenuti essere la stessa molecola, o comunque strettamente correlati in una maniera complessa e sconosciuta. Studi genetici hanno invece dimostrato che si tratta di due proteine diverse, strettamente associate tra loro nel plasma. Il fattore VIII contiene 2332 aminoacidi organizzati in una singola catena e possiede una minima attività coagulante, che però viene notevolmente aumentata dalla presenza di tracce di trombina o di fattore Xa. Sebbene il gene del fattore VIII diriga la sintesi di una molecola a singola catena, tutto il fattore che è espresso risulta tagliato. Il fattore VIII attivato dalla trombina vien stabilizzato dagli ioni calcio, ma poi la sua attività cofattoriale tende a diminuire, probabilmente a causa di un'instabilità intrinseca della molecola causata da proteolisi a livello della 336Arg. Il fattore VIII è molto simile al fattore V dal punto di vista sia strutturale che funzionale, infatti entrambi fungono da cofattori essenziali per una proteasi serinica, rispettivamente per il fattore IXa e per Xa.

Fattore IX

Il fattore IX per essere attivato necesita della partecipazione del fattore VIII, il quale opera su di esso un taglio proteolitico specifico.

Fattore X

Il fattore X ha il compito di attivare altri fattori della coagulazione, quali la protrombina che viene quindi convertita in trombina e il fattore V, inoltre ha la funzione di aumentare notevolmente l'azione coagulante del fattore VIII.

Fattore XI

Il fattore XI è una glicoproteina formata da due subunità unite tra di loro da ponti disolfuro. L'attivazione del fattore XI comporta la rottura di legami 369Arg-370Leu all'interno di ciascuna subunità , con formazione di un tetramero comprendente due catene leggere e due pesanti. Le catene leggere contengono il sito attivo caratteristico delle proteasi seriniche.

Fattore XII

Il fattore XII, glicoproteina zimogeno di serina-proteasi, richiede per l'attivazione superfici con cariche negative, quali ad esempio vetro, collagene, acidi grassi, terra ricca di diatomee e così via. Il fattore XIIa è a sua volta in grado di attivare la precallicreina in callicreina, tagliando un legame Arg-Ile. La callicreina, serina-proteasi costituita da una catena leggera e una pesante legate da ponti disolfuro, taglia a sua volta altre molecole di fattore XII per attivarle enzimaticamente.

Fattore XIII

Il fattore XIII si trova in due forme: quella libera nel plasma, costituita da un tetramero con due catene "a" e due catene "b" (ricche di carboidrati) e la forma presente nelle piastrine, che ha un peso molecolare pari a circa la metà della forma libera e presenta solo due catene a. Il fattore XIII viene attivato da un taglio Ca²⁺-dipendente operato dalla trombina, che comporta il rilascio di un peptide di 37 aminoacidi.

Fattore di von Willebrand

Fino a qualche tempo fa si riteneva che il fattore di von Willebrand (vWF) facesse parte di una singola specie macromolecolare che possedeva sia l'attività coagulante del fattore VIII, che la capacità di promuovere l'adesione delle piastrine al tessuto vasale danneggiato. In realtà , oggi sappiamo che ciascuna attività biologica è associata ad una proteina specifica; il vWF è responsabile solamente dell'adesione piastrinica.
Il vWF circola nel plasma sottoforma di una serie di polimeri che sono costituiti interamente da una singola unità fondamentale. Il vWF multimerico presente nel plasma ha un peso molecolare pari a diversi milioni di daltons, le varie unità fondamentali sono tenute insieme da numerosi legami disolfuro. La sua composizione aminoacidica è caratteristica per l'elevato contenuto in cisteina, senza però che vi siano gruppi sulfidrilici liberi. Il vWF in circolo è costituito per circa il 15% da carboidrati; eventuali modificazioni della componente glucidica ne riducono la sopravvivenza e l'interazione con le piastrine. La proteina presenta una complessa struttura primaria con molte sequenze ripetitive e siti di potenziale polimorfismo.
Il vWF plasmatico svolge la duplice funzione di mediare l'adesione e l'aggregazione piastrinica e di servire come "carrier" del fattore VIII. Esso viene sintetizzato da cellule endoteliali e da megacariociti (i precursori delle piastrine localizzati a livello del midollo osseo). Nelle cellule endoteliali il vWF è contenuto in vescicole di deposito, i corpi di Weibel-Palade, mentre nelle piastrine lo si ritrova all'interno dei granuli alfa.
Nelle cellule endoteliali sono stati identificati i precursori ad alto peso molecolare. La forma a maggior peso molecolare (superiore a 300 kD) presente nelle cellule è detta pre-pro-fattore di von Willebrand, e contiene tre distinte regioni che sono (partendo dall'estremita N-terminale): (1) un corto peptide segnale di 22 aminoacidi, (2) una regione di 98 kD, detta antigene II del vWF (748 aminoacidi), (3) la forma monomerica del vWF. Nel reticolo endoplasmatico, le molecole di pre-pro-vWF formano dimeri e, sia il peptide segnale che l'antigene II del vWF vengono rimossi per taglio proteolitico originando la subunità matura del vWF di 2050 aminoacidi. L'antigene II del vWF, una volta rilasciato, viene secreto dalle cellule endoteliali o depositato nei granuli a delle piastrine. Le molecole definitive del vWF sono rilasciate dalle cellule endoteliali (questo processo è detto rilascio basale o costitutivo), oppure sono depositate nei corpi di Weibel-Palade da cui possono essere rilasciate in risposta a stimoli di vari agonisti. La formazione del complesso vWF/FVIII stabilizza la molecola del fattore VIII nel plasma.
Il gene del vWF è localizzato nella banda 21 del cromosoma 12 e porta alla sintesi di una molecola che inizialmente ha 2813 aminoacidi, con un notevole numero di sequenze ripetitive distinguibili in 4 diversi domini ripetuti da 2 a 4 volte ciascuno. Ci sono tre domini A, tre domini B, due domini C e quattro domini D. I domini A corrispondono alla regione del vWF a ridotto contenuto di cisteina, i domini B sono piccoli e contengono da 25 a 35 aminoacidi, mentre i domini C ne contengono da 116 a 119 e per finire i domini D ne contengono da 351 a 376. Molto importanti sono il dominio A3, responsabile del legame con il collagene di tipo I e III dei vasi danneggiati e il dominio A1, che causa l'aggregazione delle piastrine legandosi a specifici recettori di membrana.
La formazione del vWF avviene a partire da un precursore di circa 260 kD che forma i multimeri ad alto peso molecolare attraverso una serie di eventi. Nel reticolo endoplasmatico la glicosilazione inizia tramite l'aggiunta di carboidrati del tipo "ad alto contenuto in mannosio" sui siti potenziali di N-glicosilazione. Questa reazione è necessaria per l'ulteriore riarrangiamento molecolare dei monomeri del pro-vWF. Tali monomeri formano poi dei dimeri attraverso legami disolfuro intercatena, che si stabiliscono tra i residui di cisteina presenti sull'estremità carbossiterminali. La dimerizzazione è un evento critico, in quanto i monomeri non possono formare multimeri né procedere ulteriormente fino ad essere secreti. Il dimero del vWF viene quindi trasferito nell'apparato del Golgi, dove la componente glucidica "ad alto contenuto in mannosio" viene rimodellata a strutture complese mediante reazioni di O-glicosilazione e solfatazione. In conseguenza di queste modificazioni il peso molecolare della subunità aumenta a 275 kD. La formazione delle catene glucidiche complesse non è indispensabile per le reazioni successive, ossia per la formazione di multimeri o per la secrezione del vWF. I multimeri si formano mediante ponti disolfuro alle estremità aminoterminali dei dimeri adiacenti e possono superare i 10.000 kD. La reazione finale per formare il vWF maturo avviene all'interno dei corpi di Weibel-Palade e in vescicole secretorie. Nei corpi di Weibel-Palade generalmente il peptide (antigene II) viene tagliato prima della secrezione, mentre i multimeri secreti senza preventiva stimolazione delle cellule contengono quantità rilevanti del pro-vWF.
Le preparazioni del vWF purificato presentano una rilevante variabilità nel peso molecolare, che oscilla tra 500 ad almeno 20.000 kD, ma dopo riduzione dei ponti disolfuro si osserva una sola subunità di circa 225 kD; circa il 19% del peso è inoltre dovuto ai carboidrati ad esso legati. Ciascuna subunità possiede 13 potenziali siti di N-glicosilazione con la sequenza Asn-X-Thr/Ser, 11 dei quali sono effettivamente glicosilati e 10 siti di O-glicosilazione, 8 dei quali sono raggruppati in due limitate regioni della proteina.
Studi di microscopia elettronica e di diffrazione hanno dimostrato che la molecola del vWF è costituita da unità protomeriche che contengono almeno tre domini globulari, dove la piccola unità globulare presente al centro del protomero corrisponde all'estremità carbossiterminale.

Funzione:
Il vWF media la fase iniziale dell'adesione delle piastrine con il subendotelio dei vasi sanguigni che hanno subito lesioni e l'adesione tra piastrina e piastrina; entrambi i tipi di interazione sono di importanza vitale nel mantenere il corretto equilibrio tra sangue fluido e sangue coagulato. Soltanto le forme altamente polimeriche sono emostaticamente attive, esse hanno il compito di normalizzare la coagulazione, ma la bloccano invece nei pazienti affetti da sindrome di von Willebrand.
Il vWF ha anche un ruolo importante nella stabilizzazione del fattore VIII, proteggendolo dalla degradazione. Il ruolo del vWF nell'aggregazione e nell'adesione delle piastrine suggerisce l'esistenza di recettori per la proteina sulle piastrine. Le piastrine dei pazienti con la sindrome di Bernard e Soulier non legano il vWF in presenza dell'antibiotico ristocetina, né aderiscono al subendotelio in sistemi di perfusione che utilizzano vasi denudati, facendo concludere che le piastrine di questi pazienti siano incapaci di legare il vWF. Il recettore per il vWF è la GPIb (che è carente nella membrana delle piastrine dei pazienti appena menzionati) facente parte dei recettori glicoproteici (GP) di membrana della famiglia delle integrine. Il vWF si lega anche alle piastrine attivate con trombina o ADP, però nel complesso GPIIb/IIIa, in queste condizioni il legame si realizza solo con piastrine che sono metabolicamente competenti. Il legame del vWF alle piastrine attivate in questo modo è inibito da anticorpi monoclonali contro il complesso GPIIb/IIIa e da altre proteine che legano questo complesso come il fibrinogeno e la fibronectina. Il legame del vWF al complesso GPIIb/IIIa è probabilmente importante nell'interazione delle piastrine con le superfici, nonostante la competizione con il fibrinogeno e la fibronectina.
La trombina, il collagene, l'ADP e altri agonisti inducono l'espressione del vWF sulla superficie dei trombociti, questo si legherà soprattutto con il complesso GPIIb/IIIa dopo stimolazione delle piastrine e, inoltre, a differenza del legame del vWF plasmatico, i chelanti del calcio e gli anticorpi monoclonali contro la GPIIb/IIIa non inibiscono completamente l'espressione del vWF di origine piastrinica sulla superficie delle cellule. Il vWF piastrinico è più efficace nel favorire l'adesione delle piastrine a superfici rivestite da collagene rispetto al vWF plasmatico.
Altri fattori che influenzano l'efficienza del legame del vWF sono la fibrina, che interagisce in maniera specifica con il vWF aumentandone il legame con le piastrine, e le turbolenze del flusso che le cellule incontrano passando attraverso piccole arterie o arteriole parzialmente ostruite che inducono l'aggregazione piastrinica. Questa aggregazione non dipende dagli agonisti, ma richiede il vWF, la GPIb intatta e il complesso GPIIb/IIIa. I multimeri più grandi del vWF rilasciati dalle cellule endoteliali o dalle piastrine sono molto più efficaci nell'indurre l'aggregazione delle piastrine rispetto ai multimeri che si trovano normalmente nel plasma. Il sito di legame sulla molecola del vWF per il complesso GPIIb/IIIa è probabilmente il tetrapeptide Arg-Gly-Asp-Ser (RGDS) tra i residui 1744 e 1747. La porzione glucidica del vWF è importante per l'attività del cofattore ristocetinico, per la sopravvivenza intravascolare, per l'interazione fra le piastrine e il subendotelio e per il mantenimento di una normale configurazione multimerica. Dopo la rimozione enzimatica dell'acido sialico terminale, il vWF si lega alla GPIb e determina l'aggregazione piastrinica, ristocetina indipendente, in presenza di fibrinogeno.

(fonte: http://biomol.altervista.org/fattori_coagulazione.html )

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