Cos'è l'adrenalina?

Probabilmente hai già sentito parlare dell'adrenalina. Un film horror, la musica ad alto volume e l'esercizio fisico intenso vengono spesso descritti come «cose che fanno salire l'adrenalina».

L'adrenalina (nota anche come epinefrina) è l'ormone della «risposta di lotta o fuga» dell'organismo. Ci prepara ad affrontare («lotta») o a sfuggire («fuga») a una situazione di pericolo. Di conseguenza, l'adrenalina dilata le vie respiratorie, accelera la frequenza cardiaca, aumenta i livelli di glucosio nel sangue e convoglia il sangue verso i muscoli scheletrici, consentendoci così di reagire rapidamente a una minaccia percepita.

Sebbene agisca principalmente come ormone (ovvero come messaggero chimico trasportato nel flusso sanguigno) che agisce su diversi organi, l'adrenalina è anche un neurotrasmettitore. I neurotrasmettitori sono sostanze chimiche rilasciate dalle terminazioni nervose, che trasmettono gli impulsi nervosi da un nervo all'altro attraverso una sinapsi.

L'adrenalina ha una struttura chimica simile a quella di altri due importanti neurotrasmettitori, la dopamina e la noradrenalina (norepinefrina). Nel loro insieme, l'adrenalina, la dopamina e la noradrenalina sono note come catecolamine.

PUNTI CHIAVE

• L'adrenalina è l'ormone della reazione di «lotta o fuga» dell'organismo.
• L'adrenalina prepara il corpo a reagire rapidamente a una minaccia.
• L'adrenalina è innanzitutto un ormone che circola nel sangue.
• L'adrenalina agisce anche come neurotrasmettitore nelle sinapsi tra i nervi.
• L'adrenalina appartiene a un gruppo di sostanze note come catecolamine (insieme alla dopamina e alla noradrenalina).

Quali sono gli effetti dell'adrenalina sull'organismo?

Lo scopo principale dell'adrenalina è quello di prepararci a combattere o a fuggire di fronte a una minaccia percepita (la cosiddetta «risposta di lotta o fuga» o risposta allo stress acuto). Come descritto di seguito, gli effetti dell'adrenalina nell'organismo riflettono questo scopo.

- Aumento della frequenza cardiaca, della pressione sanguigna e dell'afflusso di sangue ai muscoli

Supponiamo di trovarci di fronte a una situazione di pericolo, ad esempio un animale pericoloso. Potremmo dover respingere l'animale o scappare all'improvviso. In entrambi questi casi, i nostri muscoli scheletrici avrebbero bisogno di un rapido aumento dell'apporto di ossigeno e sostanze nutritive nel sangue per alimentare la contrazione muscolare. A questo proposito, l'adrenalina aumenta la nostra frequenza cardiaca, il che significa che ogni secondo viene pompato più sangue verso i muscoli coinvolti.

Allo stesso modo, l'adrenalina provoca la dilatazione dei vasi sanguigni che irrorano i muscoli scheletrici (un processo chiamato vasodilatazione). Ciò aumenta il flusso sanguigno per soddisfare il maggiore fabbisogno energetico dei muscoli in attività.

Di conseguenza, in una situazione di pericolo, il flusso sanguigno viene deviato dai tessuti che non sono immediatamente necessari. Ad esempio, quando ci imbattiamo in un animale pericoloso, non vogliamo sprecare energie per digerire il cibo. In questo senso, l’adrenalina riduce l’afflusso di sangue a organi come l’intestino, la pelle e i reni, restringendo i vasi sanguigni che li irrorano (un processo chiamato vasocostrizione).

In parte a causa dell'aumento della frequenza cardiaca e della vasocostrizione, l'adrenalina provoca anche un temporaneo aumento della pressione sanguigna. Ciò garantisce un gradiente di pressione adeguato affinché il sangue possa fluire verso il basso per irrorare i muscoli, il cervello e gli altri organi.

Per ulteriori informazioni sulla pressione sanguigna, sulla frequenza cardiaca e sul flusso sanguigno, consulta l'articolo "Ossido nitrico e flusso sanguigno".

- Dilatazione delle vie aeree

Una delle sostanze fondamentali trasportate dal sangue è l'ossigeno. Quando ci troviamo di fronte a una situazione di pericolo, i tessuti come il cervello e i muscoli scheletrici necessitano di una maggiore quantità di ossigeno. Questo viene poi utilizzato per ricavare energia chimica dal glucosio attraverso una serie di reazioni che chiamiamo respirazione aerobica. A sua volta, questa energia può alimentare la contrazione muscolare o l'attività nervosa nel nostro cervello.

Oltre ad aumentare il flusso sanguigno verso i polmoni, l'adrenalina provoca la dilatazione delle vie aeree grandi e piccole(rispettivamente bronchi e bronchioli). Questo fenomeno, noto come broncodilatazione, consente a una maggiore quantità d'aria di affluire nei polmoni e di diffondersi nei capillari sanguigni. Di conseguenza, il livello di ossigeno nel sangue aumenta e può essere utilizzato per rifornire i tessuti che necessitano di ossigeno.

- Aumento della glicemia

Non sono solo i nostri muscoli ad aver bisogno di più energia durante una situazione di pericolo. Nel caso di un animale pericoloso, dovremmo rimanere estremamente vigili e mantenere la lucidità mentale. Ciò significa che il nostro cervello avrebbe un maggiore fabbisogno energetico.

Per fornire questa energia, i livelli di glucosio nel sangue devono essere mantenuti sufficientemente elevati. L'adrenalina raggiunge questo obiettivo in due modi:

In primo luogo, stimola il fegato e i muscoli scheletrici a scomporre il glicogeno (una molecola che immagazzina energia) in glucosio, che viene poi rilasciato nel flusso sanguigno. Questo processo è noto come glicogenolisi.

In secondo luogo, l'adrenalina inibisce la sintesi di nuovo glicogeno a partire dal glucosio ( un processo chiamato glicogenesi).

- Aumento della forza muscolare

Alcuni studi dimostrano che l'adrenalina rilasciata nell'ambito della nostra risposta di «lotta o fuga» consente alle fibre muscolari a contrazione rapida di contrarsi con maggiore forza. In termini biologici, si dice che l'adrenalina abbia un effetto inotropico positivo.

- Dilatazione della pupilla

Un effetto ben noto dell'adrenalina è quello di dilatare le pupille, consentendo così a una maggiore quantità di luce di entrare negli occhi. Questo ci permette di essere più vigili nei confronti delle minacce.

PUNTI CHIAVE

• Gli effetti dell'adrenalina ci aiutano a reagire ai fattori di stress fisici e psicologici.
• L'adrenalina aumenta la frequenza cardiaca e la pressione sanguigna.
• L'adrenalina aumenta l'afflusso di sangue ai muscoli coinvolti nell'attività fisica.
• L'adrenalina riduce l'afflusso di sangue al tratto gastrointestinale, alla pelle e ai reni.
• L'adrenalina dilata le vie respiratorie, consentendo una maggiore ossigenazione del sangue.
• L'adrenalina fa aumentare i livelli di zucchero nel sangue favorendo la scomposizione del glicogeno.

Qual è il ruolo dell'adrenalina durante l'attività fisica?

L'esercizio fisico viene percepito dall'organismo come un fattore di stress. Di conseguenza, durante l'attività fisica si attiva la nostra risposta di «lotta o fuga» e si rilascia adrenalina.

Molti degli effetti dell'adrenalina (descritti sopra) sono chiaramente benefici durante l'attività fisica. Ad esempio, l'aumento della frequenza cardiaca, della pressione sanguigna e la vasodilatazione dei vasi sanguigni locali consentono un maggiore afflusso di sangue ai muscoli coinvolti nell'esercizio. La dilatazione delle vie respiratorie ci permette di ricevere una quantità di ossigeno sufficiente a sostenere l'esercizio aerobico.

Allo stesso modo, la scomposizione del glicogeno da parte del fegato garantisce ai muscoli un apporto costante di glucosio, necessario per alimentare la contrazione muscolare.

- Esercizio fisico e livelli di adrenalina

Gli studi dimostrano che i livelli di adrenalina nel plasma sanguigno aumentano rispetto ai valori basali in risposta sia agli esercizi dinamici che a quelli statici. Questi aumenti dell'adrenalina variano a seconda della durata e dell'intensità dell'esercizio, con l'intensità che ha un effetto particolarmente marcato. In linea generale, più l'allenamento è lungo o intenso, maggiore è l'aumento dei livelli di adrenalina nel sangue.

Anche il tuo livello di preparazione fisica influisce sulla risposta adrenalinica all'esercizio fisico. Rispetto alle persone non allenate, gli atleti allenati mostrano aumenti molto più marcati dei livelli ematici di adrenalina durante l'esercizio fisico. Si ritiene che ciò consenta agli atleti allenati di far fronte a intensità di esercizio più elevate.

Dopo l'attività fisica, i livelli di adrenalina tornano rapidamente ai valori di base. Sebbene la questione sia ancora oggetto di dibattito, alcune ricerche suggeriscono che gli atleti allenati presentino livelli basali (o a riposo) di adrenalina più elevati, come parte di un adattamento a lungo termine all'allenamento.

PUNTI CHIAVE

• Durante l'attività fisica, i livelli di adrenalina nel sangue aumentano.
• L'adrenalina è utile durante l'attività fisica perché aiuta i nostri muscoli scheletrici a far fronte all'aumento del fabbisogno energetico.
• Un esercizio fisico più intenso comporta un aumento più marcato dei livelli di adrenalina nel sangue.
• Dopo l'esercizio fisico, i livelli di adrenalina nel sangue tornano ai valori normali.

Dove viene prodotta l'adrenalina?

L'adrenalina è prodotta dalle ghiandole surrenali.

Le ghiandole surrenali si trovano proprio sopra ciascun rene e sono responsabili della produzione di diversi ormoni, tra cui gli ormoni glucocorticoidi (come il cortisolo), gli ormoni mineralcorticoidi (come l'aldosterone) e gli ormoni sessuali (come il testosterone e gli estrogeni).

Più precisamente, l'adrenalina viene prodotta dallo strato più interno delle ghiandole surrenali, denominato midollo surrenale.

La midollare surrenale contiene cellule specializzate chiamate cellule cromaffini, che rilasciano adrenalina (e noradrenalina) nel flusso sanguigno in risposta alla stimolazione nervosa.

PUNTI CHIAVE

• L'adrenalina viene prodotta dallo strato più interno (midollo) delle ghiandole surrenali.

Cosa stimola la produzione di adrenalina?

Nell’ambito della nostra risposta di lotta o fuga, attiviamo una rete specializzata di nervi nota come sistema nervoso simpatico. Questa rete percorre il midollo spinale in lungo e in largo e si dirama verso diversi organi. Una parte di questa rete di nervi simpatici si collega direttamente alle ghiandole surrenali. Talvolta raggruppiamo sia le ghiandole surrenali che il sistema nervoso simpatico sotto il nome di sistema simpato-surrenale.

Quando ci si trova di fronte a un fattore di stress, una parte del cervello chiamata ipotalamo attiva il sistema nervoso simpatico, compresi i nervi che innervano le ghiandole surrenali. Questi nervi stimolano quindi le cellule cromaffini del midollo surrenale a rilasciare adrenalina nel flusso sanguigno.

PUNTI CHIAVE

• Il nostro sistema nervoso simpatico è una rete di nervi che regola la nostra risposta di lotta o fuga.
• L'adrenalina viene secreta dalle ghiandole surrenali in risposta alla stimolazione del sistema nervoso simpatico.

Come viene prodotta l'adrenalina?

L'adrenalina deriva da un amminoacido chiamato tirosina.

Gli aminoacidi sono i mattoni delle proteine e la tirosina è un aminoacido non essenziale (il che significa che può essere prodotta autonomamente dall'organismo umano). Possiamo sintetizzare la tirosina convertendo l'aminoacido fenilalanina, che a sua volta deve essere assunta attraverso l'alimentazione poiché è un aminoacido essenziale.

All'interno delle ghiandole surrenali, la tirosina viene trasformata in successione da vari enzimi in diverse molecole intermedie, prima di essere infine convertita in adrenalina. Molti degli enzimi responsabili della produzione di adrenalina necessitano di un'altra sostanza, chiamata cofattore, per funzionare efficacemente.

Sia l'attività che la disponibilità di enzimi e cofattori possono influire sulla capacità di sintetizzare l'adrenalina. Come vedremo più avanti, i geni possono influire su entrambi questi aspetti.

PUNTI CHIAVE

• L'adrenalina deriva dalla tirosina.
• La tirosina viene trasformata in adrenalina in quattro fasi.
• L'attività degli enzimi e dei cofattori durante queste fasi influisce sui livelli di adrenalina.

Vie enzimatiche coinvolte nella produzione dell'adrenalina

Tirosina --> L-DOPA

Come mostra il diagramma, la prima fase consiste nella conversione della tirosina in L-DOPA da parte dell’enzima tirosina idrossilasi (TH). Questo enzima utilizza la BH4 (tetraidrobiopterina) come cofattore. Abbiamo già parlato della BH4 nel tratto «Sintesi e riciclaggio della BH4».

L-DOPA --> dopamina

Nella seconda fase della sintesi dell'adrenalina, la L-DOPA viene convertita in dopamina, che è a sua volta un neurotrasmettitore. Questa reazione è catalizzata da un enzima chiamato DOPA decarbossilasi (nota anche come decarbossilasi degli L-aminoacidi aromatici). Essa richiede la forma attiva della vitamina B6, il piridossal fosfato, come cofattore.

Dopamina --> noradrenalina

La dopamina viene poi convertita in un altro neurotrasmettitore, la noradrenalina (norepinefrina), grazie all'enzima dopamina beta-idrossilasi (DBH). La DBH utilizza la vitamina C (ascorbato) come cofattore. Un adeguato apporto di vitamina C nella dieta è quindi importante per la produzione di adrenalina.

noradrenalina --> adrenalina

Nella fase finale, la noradrenalina viene trasformata in adrenalina dall'enzima feniletanolamina N-metiltransferasi (PNMT). Questa reazione richiede una molecola chiamata SAM (S-adenosilmetionina) come cofattore.

L'enzima PNMT è codificato dal gene PNMT. È interessante notare che alcune ricerche dimostrano che le variazioni del gene PNMT sono associate a livelli diversi di adrenalina in risposta all'esercizio fisico.

In che modo l'adrenalina agisce nell'organismo?

L'adrenalina (e la noradrenalina) agiscono legandosi a recettori specializzati presenti sulla superficie delle cellule, noti come recettori adrenergici.

Esistono due classi principali di recettori adrenergici:i recettori alfa (α) e i recettori beta (β) . I recettori alfa (α) possono essere ulteriormente suddivisi in recettori α1 e α2, mentre i recettori beta (β) possono essere ulteriormente suddivisi in recettori β1, β2 e β3.

L'adrenalina si lega principalmente ai recettori beta (β), ma può anche legarsi ai recettori alfa (α) e attivarli.

Quando l'adrenalina si lega ai recettori adrenergici, innesca una cascata di reazioni chimiche che provocano effetti diversi a seconda del tipo di recettore e del tipo di cellula che lo esprime.

Ad esempio, quando l'adrenalina si lega ai recettori β2 presenti sulla muscolatura liscia delle pareti dei vasi sanguigni, provoca il rilassamento del muscolo, determinando una vasodilatazione e un aumento del flusso sanguigno.

Quando l'adrenalina si lega ai recettori β1 presenti nel muscolo cardiaco, accelera la frequenza cardiaca.

Come vedremo nei prossimi capitoli, gli effetti dell'adrenalina nell'organismo dipendono anche dalla quantità e dall'attività dei recettori adrenergici presenti sulla superficie cellulare.

PUNTI CHIAVE

• L'adrenalina esercita i propri effetti legandosi ai recettori adrenergici.
• L'adrenalina si lega principalmente ai recettori beta (β) adrenergici e li attiva.

Come viene metabolizzata l'adrenalina?

A differenza di altri ormoni (ad esempio il cortisolo), l'adrenalina non inibisce la propria produzione nell'ambito di un ciclo di retroazione negativa. Viene invece metabolizzata e degradata dagli enzimi presenti in vari tessuti, tra cui il fegato e il tessuto nervoso.

Ci sono due enzimi fondamentali coinvolti nella degradazione dell'adrenalina: la COMT (catecol-O-metiltransferasi) e la MAO (monoamino ossidasi). Insieme, questi enzimi metabolizzano l'adrenalina in una molecola chiamata acido vanilmandelico (VMA).

L'attività degli enzimi COMT e MAO determina in parte la durata degli effetti dell'adrenalina nell'organismo. Inoltre, influisce sui livelli basali di adrenalina. Considerata isolatamente, una maggiore attività degli enzimi COMT e MAO può determinare una riduzione dei livelli circolanti di adrenalina.

Oltre a metabolizzare l'adrenalina, questi enzimi degradano anche le altre catecolamine (noradrenalina e dopamina).

PUNTI CHIAVE

• L'adrenalina viene metabolizzata da due enzimi: la COMT e la MAO.
• L'attività degli enzimi COMT e MAO influisce sui livelli basali di adrenalina.

Perché i livelli basali di adrenalina sono importanti?

I livelli basali di adrenalina si riferiscono alla quantità di adrenalina presente nel sangue a riposo (cioè non durante l'attività fisica e non in risposta ad altri fattori di stress).

Se i livelli di adrenalina aumentano rapidamente come parte della risposta di «lotta o fuga» all’esercizio fisico, è comprensibile chiedersi perché i livelli basali di adrenalina siano importanti?

La risposta è semplice: i livelli basali di adrenalina determinano la rapidità con cui è possibile aumentare tali livelli fino al valore necessario per ottenere effetti benefici durante l'attività fisica.

Livelli basali più bassi di adrenalina nel sangue potrebbero quindi compromettere le prestazioni fisiche.

Sebbene livelli basali più elevati di adrenalina possano essere associati a migliori prestazioni fisiche, un aumento prolungato dell'adrenalina può rendere più vulnerabili allo stress, all'ansia e all'ipertensione.

PUNTI CHIAVE

• I livelli basali di adrenalina influenzano la risposta all'esercizio fisico.

Genetica

Come descritto nella sezione «Come viene prodotta l'adrenalina?», l'adrenalina viene sintetizzata dalla tirosina attraverso una serie di reazioni chimiche. Queste reazioni chimiche sono catalizzate (cioè accelerate) da vari enzimi. Ne consegue che l'attività di questi enzimi influisce sull'efficacia con cui produciamo l'adrenalina. A questo proposito, le varianti del gene PNMT influenzano i livelli basali di adrenalina.

gene PNMT

Il gene PNMT codifica l'enzima PNMT responsabile della conversione della noradrenalina in adrenalina. Le varianti di questo gene possono essere associate a livelli diversi di attività dell'enzima PNMT, il che a sua volta influisce sull'efficacia con cui l'organismo converte la noradrenalina in adrenalina.

I livelli basali di adrenalina dipendono anche dall'efficacia con cui l'organismo elimina e metabolizza l'adrenalina. A questo proposito, le varianti dei geni COMT e MAO influenzano i livelli basali di adrenalina

gene COMT

Il gene COMT codifica l'enzima COMT, responsabile della degradazione dell'adrenalina. Alcune varianti di questo gene sono associate a una ridotta espressione dell'enzima COMT. Ciò può comportare una ridotta degradazione dell'adrenalina e, di conseguenza, livelli basali più elevati di adrenalina (così come di altre catecolamine).

gene MAO

Analogamente al gene COMT, le variazioni nei geni MAO (MAO-A e MAO-B) possono influire sulla velocità con cui l'adrenalina viene metabolizzata e, di conseguenza, sui livelli basali di adrenalina.

PUNTI CHIAVE

• Le varianti dei geni PNMT influenzano la capacità di produrre adrenalina.
• Le varianti dei geni COMT e MAO influenzano la capacità dell'organismo di metabolizzare l'adrenalina.
• Sia la produzione che l'eliminazione dell'adrenalina influiscono sui livelli basali di adrenalina.

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