Context
Com a exemple del valor dels ponts disulfur en la configuració i estabilitat de les proteïnes descriurem el seu paper en un mecanisme endocrí com és la formació i l’actuació de les neurofisines que són proteïnes transportadores d’algunes hormones hipofisiàries.
La glàndula hipofisiària té dues parts, l’anterior i la posterior. L’anterior està formada per illots de cèl·lules epitelials mentre que la posterior conté 100.000 fibres nervioses (axons) de neurones situades en el lloc d’on penja la glàndula, en la regió basal de l’encèfal, en l’hipotàlem, i per tot això s’anomena també neurohipòfisis (figura 32). Totes dues parts de la glàndula produeixen hormones que en passar a la circulació sanguínia regulen de forma dramàtica i fonamental el funcionament de l’organisme pluricel·lular. Per exemple, la hipòfisi anterior secreta l’hormona del creixement i també les que regulen pràcticament totes les altres glàndules de l’organisme (tiroides, suprarenals, testicles i ovaris) i, per tant, tota la regulació hormonal que comunica, coordina i integra les activitats metabòliques de l’organisme.
Els axons de les neurones que arriben a la neurohipòfisi des de l’hipotàlem són de dos tipus. Uns porten molècules hormonals reguladores localment que, en ser alliberades allí mateix, passen als capil·lars sanguinis locals i són portades per un parell de curtes venetes (venes porta) cap a la hipòfisi anterior on regulen positivament o negativa les cèl·lules endocrines epitelials que hem comentat abans estan ubicades en aquest lloc. Tot un exemple de comunicació i coordinació per regular la complexitat.
L’altre tipus d’axons que arriben a la neurohipòfisi també secreten localment hormones com hem dit abans, l’oxitocina i la vasopressina, però el mecanisme i les implicacions són diferents. Des del cos de les neurones implicades en l’hipotàlem es transporten pels seus axons fins al final de la neurohipòfisi unes molècules grans anomenades neurofisines. Aquestes molècules són proteïnes transportadores de les hormones oxitocina i vasopressina cap a la neurohipòfisi des dels nuclis paraventricular i supraòptic de l’hipotàlem, respectivament. Dins de grànuls neurosecretoris de transport, les neurofisines I i II formen complexos estabilitzadors amb les hormones esmentades per facilitar i dirigir el transport intraaxonal i evitar que les hormones es perdin o siguin digerides per enzims.
Les dues neurofisines són proteïnes amb 14 residus de l’aminoàcid cisteïna que formen 7 ponts disulfur entre ells, el que els dona l’estabilitat necessària per fer el transport de les hormones. Una configuració similar de protecció de molècules rellevants basada en la formació de grans precursors plegats amb ponts disulfur té lloc també, com hem dit abans, en la síntesi d’insulina, en què una molècula precursora d’alt pes molecular s’ha de trencar proteolíticament per alliberar la molècula activa. El gran valor de la insulina afavorint la captació de glucosa per totes les cèl·lules dels organismes amb la finalitat de suportar el seu metabolisme energètic, il·lustra també la rellevància de la formació de ponts de sofre.
En la neurohipòfisi, les neurofisines són secretades al final del seu transport axonal i passen a la circulació sanguínia venosa de la base de l’encèfal on, en l’ambient neutre del plasma, disminueix l’estabilitat dels ponts disulfur (que és màxima al pH àcid de l’interior dels grànuls de transport axonal) i les molècules actives oxitocina i vasopressina es desprenen i circulen lliures durant uns pocs minuts. En aquest temps tenen l’opció d’arribar als seus òrgans diana per acomplir la seva funció reguladora hormonal abans de ser fragmentades per proteòlisi.
Així, el valor de l’oxitocina i la vasopressina en la coordinació dels organismes dona també rellevància a la formació dels ponts de sofre i al paper d’aquest element amb l’aparició de la vida complexa.
En relació amb la vasopressina, aquesta petita hormona de 9 aminoàcids, pot incrementar la pressió sanguínia (quan la seva concentració en plasma és alta), en fer contreure directament a les cèl·lules musculars de la paret dels vasos arterials. Això no obstant, el seu principal paper és el d’afavorir la reabsorció i reutilització d’aigua de l’orina formada en els ronyons. També la reabsorció d’aigua de la saliva i la suor acabades de formar en les corresponents glàndules salivals i sudorípares. La finalitat d’aquestes reabsorcions és evitar que es perdi innecessàriament aigua i, així sobretot, mantenir la volèmia (el volum de sang amb suficient aigua) el que repercuteix en mantenir també la pressió sanguínia (per tot això, també se la denomina hormona antidiürètica). Sembla que també pot actuar com a neurotransmissor en alguns circuits neuronals de l’encèfal.
En els organismes pluricel·lulars el manteniment equilibrat de la pressió sanguínia és vital per mantenir la circulació de la sang i la distribució de mediadors reguladors i l’oxigenació i nutrició dels teixits. De fet, dos sistemes, l’endocrí i el neural, actuen permanentment de forma coordinada per mantenir-la el que indica el valor capital d’aquesta funció (vegeu capítols 7 i 8 de la Secció I de la web). Un sensor neural en la paret de l’artèria caròtida posa en acció el sistema nerviós autònom, les neurones del qual, innervant difusament les cèl·lules musculars de la paret de moltes artèries grans i petites (arterioles), en promouen de forma sistèmica (en alliberar el neurotransmissor noradrenalina) la seva contracció (per augmentar la pressió dintre d’aquests vasos) o bé, si cal, la relaxació (alliberant acetilcolina) per disminuir la pressió.
Paral·lelament, un altre sensor no neural, en aquest cas en la paret d’artèries petites dintre dels ronyons, posa en acció la producció d’una hormona (angiotensina) que, circulant des dels ronyons pertot arreu, col·labora en la regulació de la pressió de la sang incrementant-la quan és necessari en fer contreure també a les cèl·lules musculars que envolten les artèries. És tan important la regulació i manteniment de la pressió sanguínia perquè la sang circuli ordenadament pel sistema vascular que a més del mecanisme neural i hipofisiari descrits, altres mecanismes i molècules en diferents localitzacions i respostes temporals hi contribueixen. L’aldosterona suprarenal, l’endotelina I i l l’òxid nítric de les cèl·lules endotelials dels vasos, el pèptid natriurètic cardíac, la medulolipina renal i altres contribueixen a mantenir el flux sanguini.
En relació amb l’oxitocina, cal dir que actua com a neurotransmissor en el cervell en circuits neurals relacionats en manifestacions afectives, de reconeixement social i sexual. El seu rol més conegut, però, com a hormona circulant a partir de la neurohipòfisi després d’alliberar-se de la corresponent neurofisina transportadora, està relacionat amb la promoció de la contracció d’alguns músculs específics. En les dones l’estimulació de la contracció dels músculs uterins durant el part i la facilitació de la secreció de llet durant l’alletament per la contracció dels alvèols i conductes galactòfors dels pits. En els homes facilita l’ejaculació d’esperma (vegeu també els capítols 9, 10 i 11 de la Secció I).
Amb tot això descrit en aquest capítol, pot quedar clar el paper i la importància de l’element sofre en el sorgiment i progressiva complexitat la matèria viva.
Figura 32. La neurohipòfisi (hipòfisis posterior) allotja el feix d’axons amielínics hipotalàmic-hipofisiari. Es tracta d’un paquet de 105 fibres nervioses de naturalesa axonal –centrifuga- que acaben a diferents nivells del recorregut del feix per dintre de la neurohipòfisi. Les cèl·lules de Schwann de les fibres nervioses (CS) aquí s’anomenen pituícits. Els somes neuronals de les cèl·lules neurosecretòries, estan allotjats en la regió hipotalàmica, en les parets del tercer ventricle. Dos nuclis (agrupacions de neurones dintre del sistema nerviós central) representatius són el supraòptic (NSO, a sobre del quiasma òptic, QO) i el paraventricular (NPV). Tots dos produeixen oxitocina i hormona antidiürètica (vasopressina). Aquestes hormones formen part de grans molècules anomenades neurofisines que en ser secretades al final de les terminacions nervioses, a prop de capil·lars sanguinis fenestrats, es trenquen i alliberen les petites hormones peptídiques de 9 aminoàcids. Aquests capil·lars van a parar directament als sinus venosos de la base de l’encèfal. En el decurs del transport axoplasmàtic de vesícules amb neurofisines, pot haver-hi interrupcions temporals i acumulacions transitòries que formen dilatacions axonals anomenades cossos d’Herring. En la neurohipòfisi no hi ha barrera hematoencefàlica i pot ser considerada com un tronc nerviós (com un nervi).Dibuix que forma part del llibre: “Dibuixos d’Histologia. La histologia en cent dibuixos per a la pissarra”, JM Tomàs, Col·lecció eina, Publicacions de la URV, 2025.