Endorfine
Le endorfine sono neuropeptidi oppioidi presenti naturalmente nel corpo. Svolgono una funzione primaria come agenti in grado di bloccare la percezione del dolore. Inoltre, sono presenti quando proviamo piacere.
I recettori della morfina sono stati individuati nel sistema nervoso prima della scoperta delle endorfine, facendo sospettare l’esistenza di queste molecole che è stata poi confermata.
Successivamente, si è scoperto che queste molecole non solo agiscono come neurotrasmettitori nel sistema nervoso centrale. Sembrano anche funzionare come ormoni peptidici rilasciati nel sistema circolatorio dall’ipofisi. Pertanto, le endorfine sono state clinicamente collegate ad alcuni disturbi mentali.
Alcuni di questi sono l’autismo, la depressione e il disturbo di depersonalizzazione. Sono stati anche collegate ad attività piacevoli come le risate o un intenso esercizio aerobico.
L’origine molecolare delle endorfine
Le endorfine possono essere ricondotte al polipeptide precursore della proopiomelanocortina (POMC) che viene sintetizzato nell’ipofisi. Studi recenti suggeriscono che anche il sistema immunitario può produrre POMC.
La proopiomelanocortina è costituita da una catena di 241 amminoacidi che viene scissa dall’enzima pro-ormoni convertasi in un polipeptide a catena singola di 93 amminoacidi, la beta-lipoproteina (beta LPH).
La beta-LPH viene scissa, attraverso gli enzimi, in molecole più semplici come l’ormone beta stimolante i melanociti e le endorfine.
Alfa, beta e gamma-endorfine
Le endorfine sono differenziate in tre peptidi distinti. Questi sono alfa, beta e gamma.
Le beta-endorfine sono molecole a catena più lunga, contenente 31 amminoacidi nella seguente sequenza: Tyr-Gly-Gly-Phe-Met-Thr-Ser-Glu-Lys-Ser-Gln-Thr-Pro-Leu-Val-Thr -Le -Leu -Phe-Lys-Asn-Ala-Ile-Ile-Lys-Asn-Ala-Tyr-Lys-Lys-Gly-Glu. Questa sequenza corrisponde agli amminoacidi da 104 a 134 nella sequenza beta-LPH.
La seconda catena più lunga è quella delle gamma-endorfine. Questa è costituita da una catena di 17 amminoacidi pari alla prima sequenza della catena di 17 amminoacidi della beta.
Infine, le alfa-endorfine hanno una catena più corta. Le alfa sono catene di amminoacidi che comprendono la stessa prima sequenza di 16 amminoacidi del beta. Di conseguenza, hanno anche la stessa sequenza dei primi 16 amminoacidi che compongono le gamma-endorfine.
Pertanto, le sequenze beta e gamma hanno essenzialmente la sequenza di alfa-endorfine annidate al loro interno. Questa configurazione molecolare consente a queste molecole di essere agoniste dei recettori oppioidi.
Questi sono gli stessi recettori a cui le sostanze chimiche derivate dall’oppio come la morfina si legano per innescare risposte fisiologiche.
Funzioni
La funzione delle endorfine può essere analizzata nel suo complesso oppure per ciascun tipo di molecola.
In generale, si ritiene che il rilascio di questo neurotrasmettitore sia associato alla risposta dell’organismo al dolore. Talvolta viene associato all’esercizio fisico nel cosiddetto “sballo del corridore“. Il sollievo dal dolore sperimentato come conseguenza del rilascio di endorfine è risultato essere maggiore dell’effetto rilasciato dalla morfina.
Inoltre, si è scoperto che le endorfine sono legate al piacere e alle emozioni positive come quelle causate da risate, amore, sesso e persino cibo gustoso.
Dei tre tipi di endorfine, le beta sono le più studiate. Pertanto, rappresentano la maggior parte delle proprietà funzionali delle endorfine se considerate nel loro insieme.
Sono in corso ricerche su ciascun tipo di endorfina per comprendere meglio il pieno potenziale di ciascuna, in modo da poterle utilizzare in modo vantaggioso dal punto di vista medico.
Le endorfine esprimono dualità funzionale. Questo perché rientrano nella categoria dei neurotrasmettitori o neuromodulatori del sistema nervoso centrale (SNC) e anche nella categoria degli ormoni della ghiandola pituitaria.
Meccanismo
Il meccanismo delle endorfine può essere visto attraverso due lenti differenti. Da un lato, attraverso il sistema nervoso periferico (SNP) e dall’altro, attraverso il sistema nervoso centrale (SNC). Nel SNP, la percezione del sollievo dal dolore si verifica quando le beta si legano ai recettori degli oppioidi.
I recettori oppioidi sono suddivisi in quattro classi di recettori accoppiati alle proteine G:
- Recettori mu.
- Recettori delta.
- I recettori Kappa.
- Recettori della nocicettina.
Il maggior potenziale di legame esiste tra beta-endorfine e recettori mu. Questi possono essere trovati lungo i nervi del SNP.
Quando il legame tra beta-endorfina e recettore mu si verifica nelle terminazioni nervose (a livello presinattico o postsinattico), si osservano effetti analgesici.
Gli effetti si realizzano perché il suddetto legame provoca l’innesco di eventi chimici che impediscono il rilascio della sostanza P, tra le altre tachichinine.
Il legame della beta-endorfina all’oppioide mu si verifica sia nel sistema nervoso periferico che nel sistema nervoso centrale. Tuttavia, con una differenza: il meccanismo innescato dal legame si oppone al rilascio del neurotrasmettitore inibitorio acido gamma-aminobutirrico (GABA) rispetto alla sostanza P.
Con la soppressione del GABA, il risultato è un aumento della produzione e dell’azione della dopamina, del piacere e del neurotrasmettitore associato alla ricompensa.
Significato clinico delle endorfine
Da un punto di vista clinico, gli effetti e le interazioni sono ancora poco conosciuti. Un’interazione fondamentale ma notevole delle endorfine è con il naloxone.
Il caso del naloxone
Il naloxone, somministrato come farmaco, viene generalmente utilizzato in caso di overdose da oppiacei per attenuare la risposta dell’organismo.
Ciò si ottiene attraverso un legame con i recettori degli oppioidi. Questo rende difficile non solo il legame degli oppioidi, ma anche il legame delle endorfine, riducendo l’effetto delle endorfine disponibili.
Sono stati condotti studi sull’uso del naloxone in presenza di un disturbo di depersonalizzazione. In questo caso, è stato riscontrato un miglioramento delle condizioni del paziente. Sulla base di ciò, si sospetta che le endorfine possano contribuire a questo disturbo.
Dipendenza fisica da un oppiaceo
Un’altra interazione di importanza clinica include i casi in cui il paziente è fisicamente dipendente da un oppiaceo. Sono stati individuati collegamenti con la dipendenza da oppiacei e la disfunzione ipotalamo-ipofisi-gonadi.
Questa associazione è stata realizzata nella ricerca tra gli effetti della dipendenza dall’omeostasi gonadica attraverso l’azione efficace della beta-endorfina.
Sembra che lo studio sulle endorfine abbia ancora molta strada da fare. Le endorfine e le loro interazioni nei processi del sistema nervoso sembrano, infatti, più estese di quanto finora sappiamo.
Le endorfine hanno a che fare principalmente con il piacere e il dolore, ma come abbiamo visto, sono anche legate ad alcuni disturbi come il disturbo di depersonalizzazione. In futuro, la ricerca farà più luce su queste interazioni.
-
Chaudhry, S. R., & Bhimji, S. S. (2018). Biochemistry, Endorphin. In StatPearls [Internet]. StatPearls Publishing.
-
Gu, Z. H., Wang, B., Kou, Z. Z., Bai, Y., Chen, T., Dong, Y. L., … & Li, Y. Q. (2017). Endomorphins: promising endogenous opioid peptides for the development of novel analgesics. Neurosignals, 25(1), 98-116.
-
Guillemyn, K., Starnowska, J., Lagard, C., Dyniewicz, J., Rojewska, E., Mika, J., … & Chevillard, L. (2016). Bifunctional peptide-based opioid agonist–nociceptin antagonist ligands for dual treatment of acute and neuropathic pain. Journal of medicinal chemistry, 59(8), 3777-3792.
-
Lee, Y. S., Remesic, M., Ramos-Colon, C., Hall, S. M., Kuzmin, A., Rankin, D., … & Hruby, V. J. (2016). Cyclic non-opioid dynorphin A analogues for the bradykinin receptors. Bioorganic & medicinal chemistry letters, 26(22), 5513-5516.
-
Lima, L. B., Metzger, M., Furigo, I. C., & Donato Jr, J. (2016). Leptin receptor-positive and leptin receptor-negative proopiomelanocortin neurons innervate an identical set of brain structures. Brain research, 1646, 366-376.
-
Luan, Y. H., Wang, D., Yu, Q., & Chai, X. Q. (2017). Action of β-endorphin and nonsteroidal anti-inflammatory drugs, and the possible effects of nonsteroidal anti-inflammatory drugs on β-endorphin. Journal of clinical anesthesia, 37, 123-128.
-
Manninen, S., Tuominen, L., Dunbar, R. I., Karjalainen, T., Hirvonen, J., Arponen, E., … & Nummenmaa, L. (2017). Social laughter triggers endogenous opioid release in humans. Journal of Neuroscience, 37(25), 6125-6131.
-
Olorunmoteni, O. E., Adeodu, O. O., Oseni, S. B., & Obuotor, E. M. (2017). Cerebrospinal fluid and plasma β‐endorphin levels in children with cerebral malaria. Brain and behavior, 7(4), e00673.
-
Palus, K., Chrobok, L., Kepczynski, M., & Lewandowski, M. H. (2017). Enkephalin and neuropeptide-Y interaction in the intergeniculate leaflet network, a part of the mammalian biological clock. Neuroscience, 343, 10-20.
-
Pearce, E., Wlodarski, R., Machin, A., & Dunbar, R. I. (2017). Variation in the β-endorphin, oxytocin, and dopamine receptor genes is associated with different dimensions of human sociality. Proceedings of the National Academy of Sciences, 114(20), 5300-5305.
-
Rosa, M., Gonzalez-Nunez, V., Barreto-Valer, K., Marcelo, F., Sánchez-Sánchez, J., Calle, L. P., … & Valencia, G. (2017). Role of the sugar moiety on the opioid receptor binding and conformation of a series of enkephalin neoglycopeptides. Bioorganic & medicinal chemistry, 25(7), 2260-2265.
-
Stefanucci, A., Novellino, E., Mirzaie, S., Macedonio, G., Pieretti, S., Minosi, P., … & Mollica, A. (2017). Opioid receptor activity and analgesic potency of DPDPE peptide analogues containing a xylene bridge. ACS medicinal chemistry letters, 8(4), 449-454.
-
Wang, Y., Zhou, J., Liu, X., Zhao, L., Wang, Z., Zhang, X., … & Wang, R. (2017). Structure-constrained endomorphin analogs display differential antinociceptive mechanisms in mice after spinal administration. Peptides, 91, 40-48.
