1. Barriere intatte

Il nostro intero organismo è diviso in molte aree di lavoro individuali da diverse barriere. Ciascuna area ha i propri compiti da svolgere e costituisce un singolo anello della catena nel meccanismo complessivo. I diversi organi hanno ciascuno compiti caratteristici e sono quindi sistemi separati. Alcuni organi possono essere ulteriormente suddivisi, come il rene, che consiste di corteccia, midollo e pelvi.

A questo proposito, immaginate il corpo come un edificio per uffici di una società di media con molti dipartimenti. Le condizioni sui singoli piani devono essere molto speciali per poter produrre registrazioni di suoni e immagini. Altri reparti ancora modificano le registrazioni prodotte e necessitano a questo scopo di altri locali e di altre attrezzature. Il dipartimento senior è responsabile delle questioni organizzative e della comunicazione tra gli altri. Tutti i dipendenti possono comunicare tra loro, ma alcuni processi devono essere regolati tramite organismi intermedi. Da un lato tutti questi reparti devono essere separati gli uni dagli altri, ma devono anche essere collegati tra loro per garantire il funzionamento complessivo.

Barriere hanno l'importante funzione di mantenere i gradienti nel corpo. La differenza nella concentrazione delle singole molecole tra due aree è chiamata gradiente. Un'analogia appropriata dal mondo visibile è una cascata. Il gradiente crea un movimento in una direzione e questo crea un flusso di grande energia.

I gradienti elettrochimici e di concentrazione svolgono un ruolo importante in molti processi del corpo. I gradienti elettrochimici sono causati da differenze nella concentrazione di molecole cariche, che generano una tensione elettrica - questa gioca un ruolo importante, ad esempio, nella trasmissione delle informazioni nelle cellule nervose.

Ora diamo un’occhiata alle diverse barriere nel nostro corpo.

Haut

La pelle ci protegge principalmente da tutti i pericoli dell'ambiente: dagli agenti patogeni così come dai danni chimici e fisici. La “squamatura” della pelle dopo una scottatura solare è un'espressione esemplare di questo scudo protettivo. Ciò rende la pelle la prima linea di difesa e allo stesso tempo altamente specializzata. Per ottenere e mantenere questa protezione, la pelle è costituita da molti strati individuali con funzioni diverse. Esternamente la pelle è popolata da una flora cutanea costante. È costituito da batteri e funghi che hanno un effetto protettivo e mantengono un valore di pH costante. Gli agenti patogeni vivono praticamente in armonia con noi e generalmente non causano alcun danno. Seguono l'epidermide, il derma e l'ipoderma.

Ti è mai capitato di camminare a piedi nudi più e più volte per un lungo periodo di tempo e di notare come la sensazione di dolore cambia nel tempo? Da un lato, ciò accade perché l’epidermide continua a cheratinizzare, formando un callo protettivo. D'altro canto anche i recettori tattili e dolorifici si abituano agli stimoli ricorrenti: questo si chiama adattamento.

Oltre ai recettori del dolore e del tatto, nella pelle sono presenti anche i recettori della temperatura, della pressione e dello stiramento. I numerosi segnali danno alla pelle una buona impressione dell'ambiente e offrono una protezione completa contro gli influssi esterni, siano essi graffi, ustioni o ustioni chimiche. Tuttavia, non può fare nulla contro i pericoli che consumiamo attraverso il nostro cibo. Per proteggere il nostro corpo da tali minacce, esistono dispositivi nel sistema digestivo.

Barriera intestinale: i confini devono essere superati

A differenza della nostra pelle, l’intestino ha l’importante funzione di trasportare le sostanze nutritive di cui abbiamo bisogno nel nostro corpo. Per raggiungere l'equilibrio tra difesa e ricezione, anche qui è necessaria una forte specializzazione. Come la nostra pelle, la parete intestinale è composta da diversi strati e diverse cellule. Le cellule del pancreas svolgono il compito della digestione Enzima essere prodotto e passato nell'intestino. Gli enzimi “sminuzzano” il cibo in pezzi così piccoli da poter essere riassorbiti e trasmessi dall'intestino tenue.

Oltre alle funzioni digestive, l’intestino svolge un ruolo importante anche nel nostro sistema immunitario. Ci sono molte cellule immunitarie che riconoscono e combattono gli agenti patogeni. Anche l’intestino deve fornire queste cellule e consentire e regolare la comunicazione tra le cellule immunitarie nell’intestino e il resto del corpo. Se la barriera intestinale non è intatta, gli agenti patogeni possono entrare nel flusso sanguigno. Lì devono essere combattuti dal sistema immunitario, il che porta a stanchezza e affaticamento. Nel mondo professionale, questa condizione si chiama sindrome dell'intestino perduto noto.

Membrana plasmatica: barriere con vantaggi

Non sono solo grandi parti del corpo come la pelle e l'intestino a essere separate. A un livello più piccolo, le barriere tra le singole cellule sono importanti. Le cellule animali sono separate l'una dall'altra dalla membrana cellulare. È una membrana semipermeabile, cioè permeabile solo a sostanze selezionate. Per dirla semplicemente, puoi immaginare la membrana come un filtro da caffè. Solo le parti più piccole, come l'acqua e gli aromi del caffè, passano attraverso il filtro, mentre i chicchi di caffè rimangono.

La membrana plasmatica è quindi importante per mantenere le molecole necessarie all'interno e le molecole dannose all'esterno della cellula. Tuttavia, per poter rifornire le cellule, deve poter avvenire il trasporto dall'esterno verso l'interno, nonché il trasporto e la comunicazione tra le cellule. A questo scopo esistono pori e trasportatori specializzati che, a seconda della cellula, dell'orientamento e del tipo, possono trasportare singole sostanze dall'esterno all'interno o dall'interno all'esterno. Ad esempio, il destrosio (glucosio) viene trasportato nella cellula.

Membrana nucleare – Il muro d’acciaio attorno al nostro DNA

Il nucleo cellulare è la cassaforte delle nostre informazioni genetiche: lì è conservato il nostro DNA. Ha bisogno di una protezione speciale, motivo per cui il nucleo cellulare è circondato da una membrana separata. È simile alla normale membrana cellulare, ma nella membrana nucleare sono presenti altri pori e trasportatori. Per mantenere il DNA nello spazio protetto all'interno del nucleo cellulare, vengono regolarmente create delle copie funzionanti, il cosiddetto mRNA, che possono lasciare il nucleo. Le proteine ​​vengono poi sintetizzate nel plasma cellulare utilizzando l'mRNA.

Per garantire la crescita e la rigenerazione, le cellule e i nuclei cellulari si dividono regolarmente, in modo che da una cellula madre nascano due cellule figlie uguali. Nel corso di questo processo, il DNA viene prima raddoppiato e il nucleo cellulare si divide: diventa la divisione nucleare Mitosi chiamato. Durante la mitosi è importante che la membrana nucleare rimanga stabile e chiusa. Se la membrana nucleare diventa permeabile, il DNA può andare perduto o la divisione potrebbe non avvenire in modo uniforme. Di conseguenza, esiste la possibilità che si formino cellule figlie difettose. Se questi errori non vengono riconosciuti da ulteriori meccanismi di controllo, possono svilupparsi tumori (ne parleremo più avanti con gli aspetti 2 e 3).

membrana mitocondriale

mitocondri è conosciuto come Centrali energetiche cellulari, perché è qui che l'ossigeno viene convertito in energia. mitocondri sono organelli all'interno delle cellule e separati dal plasma dalla propria membrana. A causa delle peculiarità evolutive, i mitocondri hanno una membrana interna aggiuntiva. Questo crea un altro spazio: lo spazio intermembrana. L'illustrazione lo mostra molto chiaramente.

Quindi c'è lo spazio interno dei mitocondri e lo spazio intermedio. Ciò rende possibile la creazione di differenze o gradienti di concentrazione all’interno del mitocondrio – tra le singole aree. Pensa al gradiente come al gradiente dell'acqua in una centrale idroelettrica. Bilanciando il gradiente dell'acqua, viene azionata una turbina che può generare elettricità tramite un generatore. Secondo lo stesso principio l'energia viene generata attraverso il gradiente di concentrazione all'interno dei mitocondri. Questa energia sotto forma di ATP guida tutto il nostro organismo. Ogni cellula ha diversi mitocondri e ogni mitocondrio ha diverse turbine. Un difetto nelle barriere mitocondriali avrebbe conseguenze devastanti per la produzione di energia, per le cellule e quindi per la nostra salute.

Barriera ematoencefalica

L'organo tra le nostre orecchie, noto anche come cervello, controlla tutti i processi consci e inconsci del nostro corpo, simile a un centro di controllo. Deve essere rifornito di ossigeno e sostanze nutritive e allo stesso tempo essere particolarmente protetto dai pericoli. Ecco perché esiste la barriera emato-encefalica. Come una guardia di sicurezza tra il flusso sanguigno e il liquido cerebrospinale, controlla tutte le sostanze che possono entrare nel nostro cervello. Perché se gli agenti patogeni penetrano nel cervello, ciò può avere gravi conseguenze. Le cellule che controllano i processi vitali possono essere danneggiate.

Poiché le cellule nervose, a differenza delle altre cellule, non possono rigenerarsi, la maggior parte delle lesioni neurologiche o delle malattie neurologiche degenerative (come l'Alzheimer o il Parkinson) sono irreversibili. Ma anche la stessa barriera ematoencefalica può essere danneggiata. La malaria, la malattia infettiva più comune al mondo, può portare alla malaria cerebrale in determinate circostanze, soprattutto nei bambini, quando l'agente patogeno rende permeabile la barriera ematoencefalica e danneggia il cervello fino allo stato comatoso.

Per quanto utili siano cancelli e barriere, a volte il passaggio libero sarebbe vantaggioso, soprattutto se altrimenti si dovesse fare una deviazione. La barriera emato-encefalica è un importante meccanismo protettivo nel nostro corpo, ma rappresenta anche un'ulteriore sfida per lo sviluppo di farmaci che abbiano un effetto sul sistema nervoso centrale. Se un principio attivo potesse sviluppare il suo effetto sulle cellule, ma il la barriera emato-encefalica non può essere superata, la sostanza non riesce nemmeno ad arrivare al luogo di utilizzo. Ecco perché qui è necessaria la creatività.

La malattia di Parkinson, ad esempio, è caratterizzata da una perdita di cellule produttrici di dopamina. Poiché la dopamina è un'importante sostanza messaggera nel cervello, l'approccio terapeutico consiste nel fornire al cervello ulteriore dopamina. Tuttavia, la barriera ematoencefalica non è permeabile alla dopamina convenzionale. Ecco perché ai pazienti affetti da Parkinson viene somministrata levodopa. Si tratta di una sostanza simile che può attraversare la barriera emato-encefalica e viene convertita direttamente in dopamina nel cervello.

Barriere difettose

Tutte queste funzioni della membrana ci proteggono dalle malattie e ci mantengono sani. Ma anche le nostre funzioni corporee sono umane e possono commettere errori. Fortunatamente non rendiamo le cose così facili agli intrusi e il successivo meccanismo di controllo è immediatamente pronto e controlla la presenza di errori nelle celle per risolverli in caso di emergenza o per impedire che si diffondano ulteriormente. Scoprirete esattamente come funzionano tali meccanismi di controllo nei prossimi articoli Segni distintivi della salute.