Protoni nelle Cellule Animali: Ruolo nel Metabolismo e Applicazioni Mediche

I protoni si trovano nel nucleo di ogni cellula animale. Ci sono molti usi dei protoni all'interno e sui tessuti animali. A volte i protoni fungono da conduttori attraverso la membrana di un organello cellulare; questa azione di conduzione produce effetti che aiutano il metabolismo dei prodotti di scarto e il consumo di ossigeno. A volte i protoni sono anche componenti di tecnologie mediche.

Oncologia Radioterapica

I protoni sono spesso usati nella radioterapia per certi tipi di pazienti oncologici. Poiché le loro azioni imitano quelle dei raggi X, possono essere usati per trattare tumori vicini a strutture critiche del corpo. Questo rende i protoni ad alta energia appropriati per trattamenti radianti altamente localizzati. Sono spesso usati per trattare tipi specifici di cancro, come melanoma dell'occhio, sarcoma alla base del cranio e cordomi. I protoni possono spesso distribuire dosi maggiori di radioterapia ai pazienti oncologici rispetto a quanto altrimenti riceverebbero.

Pompe Protoniche

I ricercatori hanno trovato meccanismi di pompa protonica nelle membrane dei lisosomi delle cellule animali. I lisosomi sono organelli che degradano i prodotti di scarto del corpo e della singola cellula. Secondo Eric Holtzman, ex presidente del programma di scienze biologiche della Columbia University, i lisosomi si acidificano come parte del processo di smaltimento dei rifiuti; questa acidificazione è catalizzata da una pompa protonica nella membrana del lisosoma che traslochi i protoni attraverso quella membrana. Queste pompe protoniche sono state trovate in cellule renali ed epatiche animali, nei vacuoli delle cellule vegetali e in cellule di lieviti e funghi.

Perdita Protonica Mitocondriale

I mitocondri sono un altro organello cellulare, spesso definito "la centrale energetica della cellula", perché producono ATP, la sostanza che crea energia. La perdita protonica mitocondriale è una parte importante del processo metabolico negli animali e può rappresentare un terzo o un quarto del metabolismo standard di animali più piccoli come i ratti. La conduzione dei protoni attraverso la membrana interna dei mitocondri aiuta il consumo di ossigeno nella cellula; tutta la vita animale dipende dal corretto consumo di ossigeno da parte delle cellule.

Risonanza Magnetica (MRI)

Gli scanner per risonanza magnetica (MRI) sono usati per vedere all'interno del corpo umano; spesso i medici cercano tumori, coaguli di sangue o calcificazioni arteriose. Le macchine MRI spesso usano effettivamente i protoni per creare il campo magnetico necessario a visualizzare l'interno del corpo. Quando esposti a una corrente elettrica, i protoni emettono un debole campo magnetico. La rotazione creata da quell'esposizione produce la luminosità che permette di visualizzare l'immagine interna del corpo.